反射鏡追日的雙向棘輪機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】反射鏡追日的雙向棘輪機構(gòu)，太陽能光熱利用領域，具有反射鏡的聚射式太陽能集熱器的追日機構(gòu)。聚射式太陽能集熱器半個世紀未能廣泛使用，是由于追日機構(gòu)昂貴、笨重，雙向棘輪機構(gòu)提供了經(jīng)濟簡單的反射鏡追日功能。使用聚射式太陽能集熱器冬季受熱管受到的照射強度，是傳統(tǒng)直射式太陽能集熱器夏季受熱管受到照射強度的三倍，因此開創(chuàng)了太陽能集熱器用于采暖的新領域。反射鏡端面呈長方形，可緊密的排列在建筑物屋頂和立墻，形成建筑物的外遮陽，節(jié)省夏季屋頂、墻體向室內(nèi)傳熱這個空調(diào)的主要能耗。
【專利說明】反射鏡追日的雙向棘輪機構(gòu)
(—)【技術領域】:
[0001]太陽能光熱利用，具有反射鏡的聚射式太陽能集熱器的追日構(gòu)件。
(二)【背景技術】:
[0002]目前所有的民用太陽能光熱利用產(chǎn)品均為直射式，不具備對太陽光的聚集功能。冬季太陽光弱，氣溫低，直射式無法在光熱轉(zhuǎn)化元件上產(chǎn)生高溫，由于傳熱率與溫差成正t匕，致使傳統(tǒng)直射式太陽能集熱器在全國大部分地區(qū)，冬季無法正常工作，已延續(xù)半個世紀無重大突破。
[0003]夏季太陽對建筑物的直射，使墻體70度的高溫不斷向室內(nèi)傳熱，這是空調(diào)電耗的主要部分。目前尚無為空調(diào)節(jié)能而設置的，建筑物大面積的外遮陽設施，并與太陽能利用相結(jié)合?
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]1.要解決的技術問題:
[0005]太陽能，能量巨大，但能量密度很低。反射鏡是擴大太陽能收集面積最經(jīng)濟的方法，同時會將反射鏡大面積的太陽光，集中起來射向面積小的受熱管，使約十倍左右的直射光強，射向受熱管形成高溫光熱轉(zhuǎn)化。反射鏡的使用是提高太陽能集熱器熱效率、冬季利用太陽能采暖、擴大太陽能的使用范圍的唯一途徑。約半個世紀反射鏡沒有形成在民用上的使用，皆因使用反射鏡就必須使其具備追日功能，而這項功能的實現(xiàn)到目前為止，復雜、昂貴不可能在民用商品上使用，本發(fā)明提供一種簡單、經(jīng)濟的反射鏡追日技術方案，以實現(xiàn)高效的聚射式取代直射式，促使太陽能集熱器的升級換代。
[0006]2.技術方案:
[0007]反射鏡的追日是以步進的形式進行的，步進角以反射光不會射出受熱管為極限，因此受熱管的直徑?jīng)Q定了步進角，滿足上述條件的步進角為6度。
[0008]兩套結(jié)構(gòu)相同的追日機構(gòu)，對稱的安裝在拋物柱形反射鏡I的兩端，支撐反射鏡I及受熱管2，并同時驅(qū)動反射鏡I追日。每套機構(gòu)內(nèi)部按運動狀態(tài)分為三部分，靜止、擺動和步進轉(zhuǎn)動。從位置上說靜止部分最靠近支架斜撐37，步進轉(zhuǎn)動部分最靠近反射鏡I的端面，擺動部分居于中間。
[0009]靜止部分，支撐和防止反射鏡I在風載下偶然轉(zhuǎn)動，千斤座墊22，固定千斤座26，通過兩棵千斤座螺栓21固定在支架斜撐37上，固定千斤座26中線上為3階梯孔，孔徑最大的部分靠近雙向棘輪27，內(nèi)裝固定千斤23，在固定千斤簧36的作用下，固定千斤23頂端插入雙向棘輪27的齒槽，固定千斤23尾端由固定千斤繩35牽引，經(jīng)過固定千斤簧36的中心，再經(jīng)小孔通向逆滑輪3和順滑輪10，兩棵止返銷25 —端嵌入固定千斤座26的對稱位置，另一端在V形的逆千斤24、順千斤25外側(cè)棘爪下方。
[0010]擺動部分，將逆鋼絲繩30、順鋼絲繩34的拉動轉(zhuǎn)化為，擺板32以軸9為圓心逆、順時針的雙向擺動，擺板32上端兩側(cè)對稱的兩孔，一個孔掛逆鋼絲繩30和返程彈簧28，另一個孔掛順鋼絲繩34和返程彈簧28，逆千斤24，順千斤33均呈V字形，中間有園柱插入擺板32下端對稱的兩孔中，靠近中心線的內(nèi)側(cè)棘爪在步進千斤簧38的作用下，插入雙向棘輪27的齒槽，用于推動雙向棘輪27的步進，在擺動中，運動方向一側(cè)千斤的外側(cè)棘爪在靜止的止返銷25作用下，使千斤轉(zhuǎn)動，內(nèi)側(cè)棘爪脫離雙向棘輪27，即在步進運動時雙向棘輪機構(gòu)瞬時成為單向機構(gòu)，完成步進。
[0011]步進轉(zhuǎn)動部分，扇形的雙向棘輪27通過三棵棘輪螺栓29與反射鏡接板8固定在一起，反射鏡接板8與反射鏡I端面鋼架及鏡輻4通過螺栓或焊接固定在一起，在逆千斤24或順千斤33的推動下，以軸9為中心可正、反方向步進轉(zhuǎn)動,使反射鏡I步進追日。
[0012]3.有益效果:
[0013]要擴大對太陽能的利用，就要擴大接收面積，使用反射鏡接收太陽能較現(xiàn)用的真空管式、平板式要經(jīng)濟許多，而且安裝便捷堅固耐用。
[0014]反射鏡對太陽光的聚集作用，使受熱管的受照強度十倍于(反射鏡寬度與受熱管直徑比)太陽光的直射。冬季太陽光強約為夏季的三分之一，就是說使用反射鏡，即使是冬季，受熱管受到的照射強度，也是直射式夏季的三倍，這就給冬季利用太陽能采暖提供了熱力學基礎。
[0015]反射鏡的鏡口端面為長方形，可緊密的排列在建筑物向陽面的外墻和屋頂，形成外遮陽，夏季氣溫在30至40度，而太陽直射的墻面溫度可高達70度以上，所以夏季空調(diào)的電耗，主要消耗在降低墻面和屋頂向室內(nèi)的傳熱上，反射鏡的使用夏季可大幅降低空調(diào)的能耗，冬季又可采暖，這就大大降低對化石能源的消耗，降低霧霾的發(fā)生。
[0016]可與建筑一體化同設計、同施工，生產(chǎn)有太陽能利用系統(tǒng)的綠色建筑，也可對舊建筑逐步加裝，進行綠色節(jié)能環(huán)保改造。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]說明書附圖共兩幅，圖1為雙向棘輪機構(gòu)的局部詳圖，圖2為聚射式太陽能集熱器的總體外觀側(cè)視圖，并選作摘要附圖。
[0018]附圖中件號和表示的零件為:1.反射鏡，2.受熱管，3.逆滑輪，4.鏡輻，5.光電池板支架，6.逆光電池板,7.順光電池板,8.反射鏡接板,9.軸，10.順滑輪,11.逆電磁鐵，12.順電磁鐵，20.支架接板，21.千斤座螺栓，22.千斤座墊，23.固定千斤，24.逆千斤，25.止返銷，26.固定千斤座，27.雙向棘輪，28返程彈簧，29.棘輪螺栓，30.逆鋼絲繩，32.擺板，33.順千斤，34.順鋼絲繩，35.固定千斤繩，36.固定千斤簧，37.支架斜撐，38.步進千斤簧，A為反射鏡I過焦線的對稱平面，B為過反射鏡I直線邊緣與A平面平行的平面。
(五)【具體實施方式】:
[0019]1.太陽能地熱采暖器:
[0020]反射鏡I的端面鋼架直接并通過鏡輻4和反射鏡接板8固定在一起。反射鏡I焦線上的受熱管2經(jīng)轉(zhuǎn)接件固定在軸9上。對稱相同的支架斜撐37的底端，從反射鏡I兩側(cè)由地腳螺栓安裝在建筑物立墻或屋頂上。頂端焊接軸9。兩棵千斤座螺栓21穿過千斤座墊22把固定千斤座26，緊固在支架斜撐37上。固定千斤座26內(nèi)的固定千斤23，在固定千斤簧36的彈力作用下，插入雙向棘輪27的齒槽，保證步進精度和防止風載使反射鏡I意外轉(zhuǎn)動。
[0021]逆光電池板6和順光電池板7用光電池板支架5固定在反射鏡I的下兩側(cè)。
[0022]上午太陽升高時,太陽光與地面的夾角大于A面、B面與地面的夾角，由于反射鏡I的遮擋，逆光電池板6受照面積增加，順光電池板7受照面積減少，逆光電池板6電壓升高，啟動逆電磁鐵11吸引拉動逆滑輪3，逆滑輪3拉動固定千斤繩35從雙向棘輪27的棘槽中拉出固定千斤23。此時逆鋼絲繩30牽動擺板32做逆時針轉(zhuǎn)動，由逆千斤24推動雙向棘輪27，經(jīng)棘輪螺栓29、反射鏡接板8、鏡輻4推動反射鏡I逆時針向上追日。位置固定的止返銷25擋住順千斤33外側(cè)棘爪，使其旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)側(cè)棘爪脫離雙向棘輪27，機構(gòu)成為單向棘輪機構(gòu)，完成步進。步進后逆光電池6，受照面積減少，電壓降低，電路關閉，在返程彈簧28的拉動下，擺板32返程，順千斤33放過雙向棘輪27 —齒，擺板32恢復為中間位置，為下一個步進做準備。
[0023]下午太陽降低時，太陽光與地面的夾角小于A面、B面與地面的夾角，由于反射鏡I的遮擋，順光電池板7受照面積增加，逆光電池板6受照面積減少，順光電池板7電壓升高，啟動順電磁鐵12吸引拉動順滑輪10，順滑輪10拉動固定千斤繩35從雙向棘輪27的棘槽中拉出固定千斤23。此時順鋼絲繩34牽動擺板32做順時針轉(zhuǎn)動，由順千斤33推動雙向棘輪27，經(jīng)棘輪螺栓29、反射鏡接板8、鏡輻4推動反射鏡I順時針向下追日。位置固定的止返銷25擋住逆千斤24外側(cè)棘爪，使其旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)側(cè)棘爪脫離雙向棘輪27，機構(gòu)成為單向棘輪機構(gòu)，完成步進。步進后順光電池板7，受照面積減少，電壓降低，電路關閉，在彈簧28的拉動下，擺板32返程，逆千斤24放過雙向棘輪27 —齒，擺板32恢復中間位置，為下一個步進做準備。
[0024]太陽能地熱采暖器，由埋在室內(nèi)地面下的盤管散熱器、室外的本機(太陽光聚集吸收的光熱轉(zhuǎn)化設備，可一臺或多臺并聯(lián)使用)、置于室內(nèi)，外層保溫的儲水箱三部分組成。三部分的水平高度依次升高，三部分之間用管道串聯(lián)，水為傳熱工質(zhì)，熱動力循環(huán)。作為防凍和節(jié)能措施，儲水箱與受熱管2之間的管道接入單向節(jié)流閥，在受熱管2內(nèi)加熱后的水，流向儲水箱時閥單向開啟，是白天的工作狀態(tài)，陰天或夜間儲水箱向受熱管2節(jié)流供水抗凍，在管道保溫好的情況下，熱損失很小，防凍可靠。
[0025]2.窗罩式太陽能集熱器:
[0026]將本機安裝在窗檐上方，由于冬、夏季太陽有47度的入射角變化，及反射鏡I的追日運動，夏季反射鏡I將陽光全部遮擋不會射入窗內(nèi)，冬季絲毫不會影響太陽光對窗的照射，并可同樣向室內(nèi)提供熱水和采暖。
【權(quán)利要求】
1.反射鏡追日的雙向棘輪機構(gòu)，具有反射鏡的聚射式太陽能集熱器的一種追日機構(gòu)，其特征是兩套結(jié)構(gòu)相同的追日機構(gòu)，對稱的安裝在拋物柱形反射鏡(I)的兩端，支撐反射鏡(I)及受熱管(2)，并同時驅(qū)動反射鏡(I)追日，每套機構(gòu)內(nèi)部按運動狀態(tài)分為三部分，靜止、擺動和步進轉(zhuǎn)動， 靜止部分，支撐和防止反射鏡(I)在風載下偶然轉(zhuǎn)動，千斤座墊(22)，固定千斤座(26)，通過兩棵千斤座螺栓(21)固定在支架斜撐(37)上，固定千斤座(26)中線上為3階梯孔，孔徑最大的部分靠近雙向棘輪(27)，內(nèi)裝固定千斤(23)，在固定千斤簧(36)的作用下，固定千斤(23)頂端插入雙向棘輪(27)的齒槽，固定千斤(23)尾端由固定千斤繩(35)牽引，經(jīng)過固定千斤簧(36)的中心，再經(jīng)小孔通向逆滑輪(3)和順滑輪(10)，兩棵止返銷(25)—端嵌入固定千斤座(26)的對稱位置，另一端在V形的逆千斤(24)、順千斤(33)外棘爪下側(cè)， 擺動部分，將逆鋼絲繩(30)順鋼絲繩(34)的拉動轉(zhuǎn)化為，擺板(32)以軸(9)為圓心逆、順時針的雙向擺動，擺板(32)上端對稱的兩孔，一個孔掛逆鋼絲繩(30)和返程彈簧(28)，另一個孔掛順鋼絲繩(34)和返程彈簧(28)，逆千斤(24)，順千斤(33)均呈V字形，中間有園柱插入擺板(32)下端對稱的兩孔中，接近中心線的內(nèi)端棘爪在步進千斤簧(38)的作用下，插入雙向棘輪(27)齒槽，用于推動雙向棘輪(27)的步進，在擺動中，運動方向一側(cè)千斤的外端棘爪，在靜止的止返銷(25)的作用下，使千斤轉(zhuǎn)動，棘爪脫離雙向棘輪(27)，即在步進運動時雙向棘輪機構(gòu)瞬時成為單向機構(gòu)，完成步進， 步進轉(zhuǎn)動部分，扇形的雙向棘輪(27)通過三棵棘輪螺栓(29)與反射鏡接板(8)固定在一起，反射鏡接板(8)與反射鏡(I)端面鋼架及鏡輻(4)通過螺栓或焊接固定在一起，在逆千斤(24)或順千斤(33)的推動下，以軸(9)為中心可正反方向步進轉(zhuǎn)動，使反射鏡(I)步進追日。
【文檔編號】F24J2/38GK103884116SQ201410134150
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】張福隆 申請人:張福隆