專利名稱:固定焦點(diǎn)式太陽爐灶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬太陽能利用領(lǐng)域。太陽爐灶是光熱轉(zhuǎn)化的一個重要方面。
背景技術(shù):
太陽能是萬能之源,萬能之首。在能源、環(huán)保問題凸顯的今日,如何大規(guī)模地高效廉價利用太陽能成了能源利用的熱點(diǎn),焦點(diǎn)。但目前使用和生產(chǎn)的太陽灶,都是焦點(diǎn)固定連結(jié)在凹鏡面上,焦點(diǎn)鏡面隨太陽一起轉(zhuǎn)動,因此被加熱的器皿及器皿內(nèi)被加熱物都要隨太陽同步運(yùn)動。支撐運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在凹面以下,重心高,重心不穩(wěn),所以,不僅使用非常不便,而且受諸多條件限制,不能做大,運(yùn)動不便,更不能陣列串、并聯(lián)大規(guī)模布設(shè)使用,使傳統(tǒng)的太陽灶的廣泛使用受到極大的限制。人們期待著一種新型的太陽灶。正如今年(2005)4月19日全球紀(jì)念愛因恩坦誕辰100周年,“物理照耀世界”光傳遞活動中的第四題“設(shè)計(jì)一個不受太陽位置變化影響的太陽灶?!?br>
發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)在,可以鄭重地宣告,這樣的太陽爐灶已經(jīng)誕生了!而且比預(yù)想要好得多制作材料廣泛,制作工藝簡單、成熟,且靈活多樣,成本低。固定的焦點(diǎn)不受太陽東升西落變化,也不受冬夏太陽南北回歸移動變化,更不隨凹面鏡本身跟蹤旋轉(zhuǎn)的變化。既可以大規(guī)模串、并聯(lián),用以大規(guī)模供熱、供汽甚至發(fā)電。而且其結(jié)構(gòu)極易實(shí)現(xiàn)智能化地跟蹤太陽。(也已解決,可查看相關(guān)專利——太陽智能跟蹤裝置)。智能跟蹤型的尚可安裝在移動的車、船、及水面上、空間飛行物上。若與熱管相配合,用途將更加廣泛。
定焦點(diǎn)原理采用與傳統(tǒng)凹面參數(shù)不同的凹面鏡;跟蹤轉(zhuǎn)動以通過焦點(diǎn)的直線為軸心;讓焦點(diǎn)脫離凹面鏡,不與凹面直接固定連結(jié),(或用復(fù)(軸)管——空心管,空心軸,根據(jù)需要可安置循環(huán)工質(zhì)的若干根管道或同心軸)使反射凹鏡繞焦點(diǎn)旋轉(zhuǎn)跟蹤反射聚集太陽能。
下面,結(jié)合附圖對技術(shù)方案作更為詳細(xì)的說明。
圖1是傳統(tǒng)的太陽灶凹面示意圖,圖2是本發(fā)明專利所采用的凹面示意圖,圖1中O為焦點(diǎn),AB為凹面口徑寬,CD為凹面高;圖2中,O是焦點(diǎn),AB是凹面鏡口徑寬,CD為凹面高;從結(jié)構(gòu)上看,兩者根本區(qū)別在于圖1凹面鏡高度值CD小于焦距(焦點(diǎn)到鏡底)OD,而圖2中的鏡高CD則大于或至少等于焦距OD。
從使用上看,圖1以D點(diǎn)中心為轉(zhuǎn)動中心,而圖2以通過焦點(diǎn)的橫軸A′B′和豎軸CD旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,支撐點(diǎn)也不同,圖1以D為支撐點(diǎn),圖2則以旋轉(zhuǎn)軸的兩個端點(diǎn)為支撐點(diǎn)。
從使用效果上來看,圖1焦點(diǎn)是動的,(以D為園心,以焦距為半徑),重心高,穩(wěn)定性差,不可能做得大。而圖2則焦點(diǎn)不動,重心底,穩(wěn)定性好,可按所需功率制作;而且焦點(diǎn)不動的優(yōu)點(diǎn)為串并聯(lián)提供方便。更為智能跟蹤作好了準(zhǔn)備。
圖3至圖6為各種實(shí)用圖示意。圖7圖8圖9是復(fù)軸的參考圖,圖7中部件1是動軸,部件2固定不動,圖8中剛好與圖7相反——部件1不動而動的卻是部件2,圖9是復(fù)軸的截面圖示,部件1動而部件2不動,部件3是管線。
實(shí)施方法該設(shè)備分為光學(xué)部分和機(jī)械兩部分。兩者有機(jī)配合,保持焦點(diǎn)不動。
光學(xué)部分見圖1及圖2。上面已作出了較為詳盡的說明。
機(jī)械部分見圖3至圖6,共有4種支架供選擇。圖3中,支撐架AB上撐著一個園圈,園圈上支撐著凹面。園圈可繞軸AB旋轉(zhuǎn)180度,凹面可繞園圈上的旋轉(zhuǎn)軸CD旋轉(zhuǎn)90度。支撐架AA′O同時也是復(fù)軸的一部分。也支撐焦點(diǎn)部位置器皿。復(fù)腔內(nèi)可設(shè)有焦點(diǎn)支撐軸及串并聯(lián)用的管路通道。凹面上設(shè)有A′O方向的刻槽,不使凹面轉(zhuǎn)動受阻。圖4中,凹鏡可繞水平軸AB作出了仰俯90度運(yùn)動,同時又可整體繞立軸CD旋轉(zhuǎn)。同理,CD可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成復(fù)軸,復(fù)腔內(nèi)可可設(shè)有焦點(diǎn)支撐軸及串并聯(lián)用的管路通道。凹鏡上也留有CD方向刻槽。圖5和圖6與圖4大同小異,只是圖4的橫軸在凹鏡內(nèi),圖5和圖6的橫軸在凹鏡外,圖4圖6焦點(diǎn)有支撐,圖5焦點(diǎn)無支撐(懸空)??傊?,光學(xué)與機(jī)械部分有機(jī)組合,使焦點(diǎn)保持不變。不管凹鏡在空間依三軸XYZ繞焦點(diǎn)如何隨太陽轉(zhuǎn)動,因?yàn)榻裹c(diǎn)是旋轉(zhuǎn)中心,所以焦點(diǎn)永遠(yuǎn)不動。在圖3至圖6中,與焦點(diǎn)相關(guān)的各支撐軸都可以根據(jù)需要(是不是要智能跟蹤?是不是要大功率大規(guī)模地商業(yè)化陣列安置?)酌情選用各自適合的復(fù)軸。
權(quán)利要求
1一種新式太陽爐灶,其特征在于由特制的鏡高度大于焦距的拋物面反射鏡(圖2)和含復(fù)軸(圖7圖8圖9)的支架(圖3,圖4,圖5,圖6)兩部分構(gòu)成;其跟蹤太陽旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時是以焦點(diǎn)為園心即通過拋物面(圖2)焦點(diǎn)O的兩根軸A′B′和CD旋轉(zhuǎn)的,這兩根軸互相正交,且兩軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動分先后次序(尤其是智能跟蹤時);焦點(diǎn)不與凹面連結(jié);凹面的高度(深度)大于(含等于)該凹面焦距;凹面鏡上有特設(shè)的供復(fù)軸通過的刻槽。
2根據(jù)權(quán)力1要求所說的固定焦點(diǎn)式太陽爐灶,其特征在于支架中復(fù)軸{復(fù)軸——軸中含軸,軸中含管,軸中有多管(圖7,圖8,圖9)}的設(shè)計(jì)使用。
3根據(jù)權(quán)力1要求所說的固定焦點(diǎn)式太陽爐灶,其特征在于凹面鏡體上的刻槽設(shè)計(jì)刻槽的長度、方向和寬度,依旋轉(zhuǎn)的方向、幅度要求和復(fù)軸徑而定;為防風(fēng)雨,也可在其面上加刻其它形狀的刻槽。
全文摘要
固定焦點(diǎn)式太陽爐灶是太陽能應(yīng)用領(lǐng)域中的一種。太陽灶使用兩百年來一百萬直推不開,其原因在于目前使用的太陽灶有著致命的弱點(diǎn)——焦點(diǎn)隨太陽移動而移動。這就產(chǎn)生諸多缺點(diǎn)使用不便,功率受限,重心高且不穩(wěn),不能大規(guī)模使用。固定焦點(diǎn)式太陽爐灶,其主要特征在于跟蹤太陽時以焦點(diǎn)為圓心轉(zhuǎn)動,焦點(diǎn)與凹面分離,所以焦點(diǎn)始終固定;凹面鏡的參數(shù)也也作出了修改。因?yàn)榻裹c(diǎn)固定,所以焦點(diǎn)之間可象電路一樣相互串聯(lián)、并聯(lián),因而可以大規(guī)模陣列安置,大規(guī)模提供熱水熱汽。支撐旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)異于舊式太陽灶,因而重心低,運(yùn)行平穩(wěn),功率可按需要制作。固定焦點(diǎn)式太陽爐灶,極易實(shí)現(xiàn)跟蹤和智能跟蹤。智能跟蹤可安置于移動的水面、車、船上、空間飛行物上。
文檔編號F24J2/38GK1908546SQ20061004863
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月24日
發(fā)明者張建民 申請人:張建民