可自动跟踪太阳的聚能装置制造方法及图纸

一种可自动跟踪太阳的聚能装置，适用于对太阳能的利用。该装置实现了对太阳的连续、自动跟踪且聚能点位置回定，是由抛物面聚能镜以某一仰角对准太阳，并随一与水平面成一定角度的旋转轴以每周２４小时的恒速转动实现的。该装置中用于调整抛物面聚能镜对太阳仰角的铰接轴轴线，与旋转轴轴线相交于抛物面聚能镜的焦点，使焦点在转动中位置始终不动。（*该技术在2001年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本技术涉及一种可使抛物面聚能镜连续、自动跟踪太阳，且焦点即聚能点位置固定的太阳能装置。现在使用的太阳能装置大都是平面采光或抛物镜面聚能等方式。平面采光方式只是靠太阳的自然光线照射来工作，对太阳能的利用率极低大部分能量没有得到利用。抛物面聚能镜可将太阳的能量聚于一点，即抛物面的焦点，使抛物面内接受到的太阳能充分聚集利用。但是由于地球自转时，南北极轴线倾斜于地球公转而形成的平面，使地球上不同纬度地区的水平面与地球公转平面成不同的角度，所以，在地球上观察太阳得到的是一种即有南北方向，又有东西方向的复合曲线运动。因而不论平面采光方式还是抛物面聚能方式对太阳的跟踪，大都使用复杂的电子、光学仪器搜索跟踪，这样不仅制造时的成本高，维护也不方便，难以普及，而且抛物面聚能镜在跟踪过程中，聚能点的位置不固定随聚能镜一起转动，给太阳能的利用带来不便。本技术的目的是利用抛物面可将平行光线聚于一点的原理，及地球与太阳之间相对运动的规律，提供一种不依赖其他能源只靠机械传动方式使抛物面聚能镜连续、自动跟踪太阳且聚能点位置固定不动的太阳能聚能装置。本技术的目的是通过以下方式实现的将抛物面聚能镜以某一仰角对准太阳，并随平行于南北极轴线，同时其轴线与抛物面聚能镜焦点重合的旋转轴匀速转动，其转速用机械定时器如发条定时器控制为每天一周。由于一天是地球相对太阳自转一周形成的，而自转时南北极轴线与其公转平面成一定的角度，所以，如果将地球看作静止参照系，则太阳与地球的相对运动，就是其太阳在地球南北回归线之间，不同纬度角上绕地球南北极轴线的匀速圆周运动，也可近似看做是绕抛物面聚能镜的旋转轴做匀速圆周运动，而抛物面聚能镜以某一仰角对准太阳，用每天一周的恒速随旋转轴转动，便可实现在一天之内对太阳的跟踪。这里应说明两点抛物面聚能镜的旋转轴与南北极轴线并不重合，有一定的偏差，抛物面聚能镜对太阳的跟踪会出现误差，造成焦点的偏移，但由于地球的平均半径仅为6367公里，而日地平均距离为1.496×108公里，偏差率为0.00004，又由于太阳的平均直径大于地球平均直径109倍，这样在抛物面聚能镜的工作时间范围内，即日出之后至日落之前，这一误差可忽略不计。另外，由于地球的公转以及南北极轴线与这一公转形成的平面倾斜约47°角，每一天太阳相对地球南北极轴线的匀速圆周运动会有约026°即15′36″的螺旋角度，这一螺旋角度也会造成焦点的偏移，但若抛物面聚能镜的尺寸以米为单位这一螺旋角度在每一天之内造成的焦点偏移，仅以毫米为单位，而在其工作的时间范围内，这一偏移更小，不影响抛物面聚能镜的工作。如果在抛物面聚能镜旋转轴的垂直方向，经过焦点的轴线上安装一铰接轴，根据太阳在不同时期纬度的变化，调整抛物面聚能镜对太阳的仰角，就能在一天之内实现对太阳的跟踪，并得到一位置固定的聚能点。本技术实现了抛物面聚能镜对太阳的跟踪，并使聚能点的位置固定且动力源不受外界条件限制，不论居家或野外使用，都可根据需要在聚能点安装不同的受能装置如光电装置、热能装置对太阳能加以利用同时本技术是根据地球与太阳之间的相对运动规律和原理，利用机械传动实现对太阳的跟踪，相对于电子、光学仪器的搜索跟踪，制造、维护更简便，更易于普及。另外，在使用中不借助任何调整仪器，也不需要更高的操作技能和操作训练，只要将抛物面聚能镜对准太阳，便可自行工作。本专利技术的具体结构由以下的实施例及附图给出附图说明图1是依据本专利技术提出的，可自动跟踪太阳的聚能装置的示意图。图2是该装置传动机构示意图。图3是该装置旋转轴轴端部位结构的示意图。图4是该装置旋转轴轴线平行南北极轴线时的几何关系示意图。下面结合图1、图2、图3、图4详细说明依据本专利技术提出的实施例的细节及工作情况。该装置有一支撑臂6通过铰接轴5与底座1铰接，底座1的四角装有调整螺栓4以稳定底座1。存底座1上靠近铰接轴5的地方，分别安装水平仪2和指南针3。水平仪2的安装方向与铰接轴5平行。在支撑臂6上有一丝杠8，丝杠8的顶部安装一圆形手柄7，其底部与底座1连接，旋动手柄7可调节支撑臂6与底座1的角度。在支撑臂6的上端固定安装一传动箱9，在传动箱9内有一发条式定时器11由手柄10上紧发条提供动力，经轴12输出每周一小时的恒速动力转矩，带动轴12上的齿轮13转动。齿轮13与齿轮14啮合，齿轮13的齿数少于齿轮14构成第一级降速传动，降速比为21。在齿轮14的同轴位置安装一蜗杆15与蜗轮16啮合，构成第二级降速传动，降速比为121。蜗轮16安装在旋转轴17上带动旋转轴17一起转动。这样，经过两极降速传动，构成了定时器11对旋转轴17的匀速动力传动，总的传动比为241。旋转轴17由轴承固定安装在传动箱9内轴线与支撑臂6底部的铰接轴5垂直，在传动箱9外部的明显位置上，装一角度指示器18，可指示出旋转轴17与水平面的角度。在靠近旋转轴上端的部位，套一轴套20，轴套20与旋转轴17为动配合，用轻质村料制成，由旋转轴17上的轴肩19定位。旋转轴17的顶端一段车有螺纹并旋一螺母21，用以紧固轴套20。在轴套20上安装U型托架22。U型托架22为轻质、刚性、不易变形的材料，在其开口处两端的同一轴线上分别安装铰接轴23，使U型托架22与支架25铰接。铰接轴23的轴线与旋转轴17的轴线相交，交点在铰接轴23轴线的中间位置。铰接轴23上有一紧固手柄24可锁定型托架22与支架25之间的角度。支架25的另一端固定安装抛物面聚能镜26抛物面聚能镜26可由不锈钢材料冲压而成，其凹面经磨光处理，也可由塑料模压而成，凹面经电镀磨光处理具有良好的反光性能，其准平面与铰接轴23的轴线平行。另外抛物面聚能镜26的焦点同旋转轴17与铰接轴23两轴线的交点重合。使用时，将底座1安装在地面，调整其方向并转动螺栓4，根据指南针3指示的方向及水平仪2的显示，使铰接轴5处于东西方向的水平状态，然后转动丝杠8，根据传动箱9上的角度指示器18显示的角度通过支撑臂6将旋转轴17与水平面的夹角，调整到与安装地点的纬度相等的角度。这时，由于旋转轴17垂直于铰接轴5则旋转轴17为南北指向同时由于旋转轴17与水平面的夹角等于安装地点的纬度角，旋转轴即与南北极轴线平行，图4表示出了旋转轴17与南北极轴线平行时的几何关系。将旋转轴17调整完毕后，松开旋转轴17顶部的螺母21，调整轴套20，使铰接轴的轴线方向垂直于太阳光线，再拧紧螺母21使轴套20与旋转轴17固定。最后通过铰接轴23调整抛物面聚能镜26对太阳的仰角，使其准平面也垂直于太阳光线，然后锁定手柄24，调整工作即告完成。使用时转动手柄10，上紧定时器11的发条使其以每周一小时的恒速通过轴12输出动力转矩，带动齿轮13齿轮13与齿轮14啮合经21的降速传动，使齿轮14及同轴蜗轮15以每周两小时的恒速转动。蜗杆15与蜗轮16啮合，再经传动比为121的降速传动，使蜗轮16及旋转轴17以每周24小时的恒速转动。由于抛物面聚能镜26经支架25、型架22、手柄24、螺母21及轴套20固定在旋转轴17上，这样抛物面聚能镜也以每周24小时的恒速转动，又由于抛物面聚能镜26在转动中，对太阳的仰角是不变的，而太阳在一天内相对于地球的运动中，纬度角也被认为是不变的，这样就实现了抛物面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可自动跟踪太阳的聚能装置，由底座（１）、调整螺栓（４）、抛物面聚能镜（２６）、旋转轴（１７）组成，其特征在于支撑臂（６）与底座（１）由铰接轴（５）铰接，在支撑臂（６）的另一端安装旋转轴（１７），同时机械定时器（１１）通过传动机构带动旋转轴（１７）以每周２４小时的恒速转动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟念军，
申请(专利权)人：孟念军，
类型：实用新型
国别省市：12[中国|天津]