專利名稱：一種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能供熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前能源問題已成為全世界共同關(guān)注的焦點問題，按照中央提倡的全面、協(xié)調(diào)，可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀，逐步建立我國能源可持續(xù)發(fā)展體系已提上了日程，由我國21世紀(jì)上半葉(至2050年)能源發(fā)展的展望與特點出發(fā)，近年來，我國提出了可持續(xù)能源發(fā)展的戰(zhàn)略，側(cè)重研究了那些尚處于研發(fā)、示范，未形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，而對未來發(fā)展又十分重要的一些科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題，包括太陽能、水能、風(fēng)能等可再生能源的發(fā)展?？茖W(xué)家們的努力正告訴人們，陽光正在成為人類未來生活的能量來源和人類賴以生存的“主食”。在能源危機(jī)和環(huán)境污染的雙重壓力下，太陽能作為一種取之不盡且無污染的能源，已成為當(dāng)前國際能源開發(fā)利用領(lǐng)域中的新熱點。太陽能熱水器在太陽能熱利用領(lǐng)域中，技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程最迅速。太陽能熱水器是一個光熱轉(zhuǎn)換器，區(qū)別于傳統(tǒng)自然利用，如晾曬、采光。但由于國內(nèi)太陽能熱水器生產(chǎn)廠商對陽光的及時采集的研究力度不夠，國內(nèi)太陽能熱水器還有很大的發(fā)展空間。綜上所述，常規(guī)太陽能熱水器存在吸熱不及時，保溫效果不佳的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明針對常規(guī)太陽能熱水器季節(jié)是性強(qiáng)，吸熱不及時，保溫效果不加的缺點，打破常規(guī)太陽能熱水器吸熱模式，從機(jī)械動力旋轉(zhuǎn)及時跟蹤太陽能的角度，提出一種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)。本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:—種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征在于:包括機(jī)架主體系統(tǒng)和自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)；所述機(jī)架主體系統(tǒng)包括托盤板，托盤板上設(shè)置真空管用支架和水箱支架，真空管用支架上設(shè)置真空玻璃管，水箱支架上設(shè)置太陽能水箱，真空玻璃管連接太陽能水箱，太陽能水箱上設(shè)置進(jìn)出水孔，進(jìn)出水孔連接進(jìn)出水管；所述自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)包括中立柱、固定外盤、電動機(jī)、齒輪變速箱和過橋齒輪傳動軸，中立柱的上下兩端分別設(shè)置中立柱頂盤和中立柱底盤，中立柱頂盤與所述托盤板的底部連接，中立柱底盤的上表 面設(shè)置顯示轉(zhuǎn)動角度的刻度板，中立柱底盤的圓周上設(shè)置中立柱底盤用外齒輪，中立柱底盤的底部設(shè)置中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤，固定外盤的上端設(shè)置與中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤相適配的內(nèi)圓孔，中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤可轉(zhuǎn)動地伸入內(nèi)圓孔內(nèi)，電動機(jī)的輸出軸與齒輪變速箱的輸入軸聯(lián)接，齒輪變速箱的輸出軸與傘齒輪軸聯(lián)接，傘齒輪軸上設(shè)置傘齒輪，過橋齒輪傳動軸的一端設(shè)置過橋傘齒輪，過橋傘齒輪與傘齒輪相嚙合，在過橋齒輪傳動軸的另一端設(shè)置過橋大齒輪，過橋大齒輪與中立柱底盤用外齒輪相嚙合。
在本發(fā)明中，進(jìn)一步的，還包括自動誘導(dǎo)與輔助系統(tǒng)，所述自動誘導(dǎo)與輔助系統(tǒng)包括雙向時間繼電器、行程探針、左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)，行程探針設(shè)置在中立柱底盤上，在固定外盤的徑向兩端分別設(shè)置左側(cè)翼碰塊和右側(cè)翼碰塊，在中立柱底盤轉(zhuǎn)動過程中，行程探針可分別碰觸左側(cè)翼碰塊和右側(cè)翼碰塊，左側(cè)翼碰塊和右側(cè)翼碰塊通過側(cè)翼用彈簧分別連接左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)，左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)均連接雙向時間繼電器，雙向時間繼電器連接所述電動機(jī)。在本發(fā)明中，進(jìn)一步的，所述中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤的外圓上設(shè)置環(huán)形凹槽，在環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置滾珠；在固定外盤的圓周上均布若干與所述內(nèi)圓孔相導(dǎo)通的螺栓孔，在螺栓孔內(nèi)設(shè)置定位螺栓。在本發(fā)明中，進(jìn)一步的，所述進(jìn)出水孔設(shè)置在所述太陽能水箱的底部中心；所述托盤板、中立柱頂盤、中立柱、中立柱底盤和固定外盤上設(shè)有相互導(dǎo)通的中心孔，所述進(jìn)出水管穿設(shè)于中心孔內(nèi)。本發(fā)明的耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)具有如下的特色及優(yōu)點:(1)通過在現(xiàn)有支架固定式太陽能熱水器上耦合機(jī)械式自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)，能使機(jī)架主體系統(tǒng)上的真空玻璃管實時正對太陽投射位置，更合理、更有效的吸收太陽能，與現(xiàn)有支架固定式太陽能熱水器相比，本發(fā)明太陽能熱水器系統(tǒng)的吸熱效率高出百分之二十五
左右；(2)機(jī)械式自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)與自動誘導(dǎo)與輔助系統(tǒng)配合使用，實現(xiàn)了機(jī)架主體系統(tǒng)的自動復(fù)位；(3)通過滾珠 實現(xiàn)中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤與固定外盤之間的轉(zhuǎn)動配合，解決了中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤與固定外盤之間的尺寸配合問題，大大降低了太陽能熱水器系統(tǒng)的生產(chǎn)成本；(4)通過中立柱底盤上的刻度板，并調(diào)整機(jī)械式自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)中嚙合齒輪的傳動比，可以調(diào)整機(jī)架主體系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速；(5)通過將連接進(jìn)出水管的出水孔設(shè)置在太陽能水箱的底部中心，并將進(jìn)出水管穿設(shè)于自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)部件的中心孔內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)可以防止機(jī)架主體系統(tǒng)轉(zhuǎn)動時進(jìn)出水管跟著一起轉(zhuǎn)動拉伸受到損壞，提高了進(jìn)出水管的使用壽命。


圖1為本發(fā)明的耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)主視圖；圖2為本發(fā)明的 耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)側(cè)視圖；圖3為中立柱結(jié)構(gòu)圖；圖4為中立柱底盤與中立柱底盤用外齒輪的組合結(jié)構(gòu)圖；圖5為中立柱底盤與中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤的組合結(jié)構(gòu)圖；圖6為左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)、右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)、雙向時間繼電器和電動機(jī)之間的線路連接圖。圖中:1、電動機(jī)；2、皮帶盤；3、齒輪變速箱皮帶輪；4、齒輪變速箱；5、傘齒輪軸；
6、大齒輪用固定螺母； 7、過橋傘齒輪；8、傘齒輪；9、過橋大齒輪；10、過橋齒輪軸托架；11、過橋齒輪軸托架用襯套；12、角鋼支架；13、真空玻璃管；14、角鐵大支架；15、太陽能水箱；16、水箱保溫層；17、水箱支架；18、托盤板；19、中立柱頂盤；20、中立柱；21、中立柱底盤；22、中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤；23、滾珠；24、進(jìn)水管球閥；25、出水管球閥；26、太陽能用角鋼側(cè)板；27、真空管用支架；28、過橋齒輪傳動軸；29、左側(cè)翼碰塊；30、右側(cè)翼碰塊；31、中立柱底盤用外齒輪；32、行程探針；33、定位螺栓；34、側(cè)翼用彈簧；35、進(jìn)水管閥門用手輪；36、出水管閥門用手輪；37、雙向時間繼電器；38、刻度板；39、固定外盤；40、左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)；41、右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)。
具體實施方式
:下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進(jìn)一步的解釋。如圖1至 6所示，本發(fā)明的耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征在于:包括機(jī)架主體系統(tǒng)、自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)和自動誘導(dǎo)與輔助系統(tǒng)。機(jī)架主體系統(tǒng)包括托盤板18，托盤板18上安裝真空管用支架27和水箱支架17，真空管用支架27的底部和兩側(cè)分別安裝角鋼支架12和太陽能用角鋼側(cè)板26，真空管用支架27上安裝真空玻璃管13，水箱支架17上安裝太陽能水箱15，太陽能水箱15外部安裝水箱保溫層16，太陽能水箱15的底部中心開設(shè)進(jìn)出水孔，進(jìn)出水孔連接進(jìn)出水管，進(jìn)出水管上安裝進(jìn)水管球閥24和出水管球閥25。自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)包括中立柱20、固定外盤39、電動機(jī)1、齒輪變速箱4和過橋齒輪傳動軸28。中立柱20的上下兩端分別安裝中立柱頂盤19和中立柱底盤21，中立柱頂盤19與托盤板18的底部固定連接，中立柱底盤的上表面設(shè)置顯示轉(zhuǎn)動角度的刻度板38，中立柱底盤21的圓周上安裝中立柱底盤用外齒輪31，中立柱底盤21的底部安裝中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤22。固定外盤39的下端固定在角鐵大支架14上，固定外盤39的上端開設(shè)與中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤22相適配的內(nèi)圓孔，中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤22可轉(zhuǎn)動地伸入內(nèi)圓孔內(nèi)。中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤22的外圓上開設(shè)環(huán)形凹槽，在環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置滾珠23，通過滾珠23可以實現(xiàn)中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤22與固定外盤39之間的轉(zhuǎn)動配合，解決了立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤22與固定外盤39之間的尺寸配合問題，大大降低了太陽能熱水器系統(tǒng)的生產(chǎn)成本。在固定外盤39的圓周上均布四個與內(nèi)圓孔相導(dǎo)通的螺栓孔，在螺栓孔內(nèi)設(shè)置定位螺栓33，通過定位螺栓33可以調(diào)整中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤22轉(zhuǎn)動時的穩(wěn)定性。在托盤板18、中立柱頂盤19、中立柱20、中立柱底盤21和固定外盤39上還設(shè)有相互導(dǎo)通的中心孔，進(jìn)出水管穿設(shè)于中心孔內(nèi)，進(jìn)水管閥門用手輪35和出水管閥門用手輪36均安裝在固定外盤39上。電動機(jī)I的輸出軸通過皮帶盤2與齒輪變速箱4的輸入軸的齒輪變速箱皮帶輪3聯(lián)接，齒輪變速箱4的輸出軸與傘齒輪軸5聯(lián)接，傘齒輪軸5上安裝傘齒輪8，過橋齒輪傳動軸28的中部通過過橋齒輪軸托架10和過橋齒輪軸托架用襯套11固定，過橋齒輪傳動軸28的一端安裝過橋傘齒輪7，過橋傘齒輪7與傘齒輪8相嚙合，在過橋齒輪傳動軸28的另一端通過大齒輪用固定螺母6安裝過橋大齒輪9，過橋大齒輪9與中立柱底盤用外齒輪31相嚙合。自動誘導(dǎo)與輔助系統(tǒng)包括雙向時間繼電器37、行程探針32、左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)40和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)41。行程探針32設(shè)置在中立柱底盤21上，在固定外盤39的徑向兩端分別設(shè)置左側(cè)翼碰塊29和右側(cè)翼碰塊30，在中立柱底盤21轉(zhuǎn)動過程中，行程探針32可分別碰觸左側(cè)翼碰塊29和右側(cè)翼碰塊30，左側(cè)翼碰塊29和右側(cè)翼碰塊30通過側(cè)翼用彈簧34分別連接左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)40和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)41，左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)40和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)41均連接雙向時間繼電器37，雙向時間繼電器37連接所述電動機(jī)I。本發(fā)明太陽能熱水器系統(tǒng)的工作原理:電動機(jī)I運轉(zhuǎn)時，依次通過皮帶盤2、齒輪變速箱4和傘齒輪軸5帶動過橋齒輪傳動軸28轉(zhuǎn)動，過橋大齒輪9通過中立柱底盤用外齒輪31帶動中立柱20轉(zhuǎn)動，機(jī)架主體系統(tǒng)隨之一同轉(zhuǎn)動。通過觀察中立柱底盤21的刻度板38，并調(diào)整過橋傘齒輪7與傘齒輪8及過橋大齒輪9與中立柱底盤用外齒輪31的傳動比，使得機(jī)架主體系統(tǒng)可以以每小時15度的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。早上6點時，機(jī)架主體系統(tǒng)正好朝向東，此時行程探針32與左側(cè)翼碰塊29接觸，左側(cè)翼碰塊29通過側(cè)翼用彈簧34觸發(fā)左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)40，左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)40向雙向時間繼電器37輸出信號，雙向時間繼電器37控制電動機(jī)I開始正向運轉(zhuǎn)，電動機(jī)I帶動機(jī)架主體系統(tǒng)以每小時15度的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動；至下午6點時，機(jī)架主體系統(tǒng)正好轉(zhuǎn)動至朝向西，此時行程探針32與右側(cè)翼碰塊30接觸，右側(cè)翼碰塊30通過側(cè)翼用彈簧34觸發(fā)右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)41,右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)41向雙向時間繼電器37輸出信號,雙向時間繼電器37控制電動機(jī)I開始反向運轉(zhuǎn)，電動機(jī)I帶動機(jī)架主體系統(tǒng)以每小時15度的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動復(fù)位；到第二天早上6點時，機(jī)架主體系統(tǒng)復(fù)位完畢，此時機(jī)架主體系統(tǒng)正好朝再次向東，行程探針32與左側(cè)翼碰塊29再次接觸，雙向時間繼電 器37控制電動機(jī)I再次開始正向運轉(zhuǎn)。在早上6點至下午6點12小時的時間內(nèi)，機(jī)架主體系統(tǒng)上的真空玻璃管13能夠?qū)崟r正對太陽投射位置，更合理、更有效的吸收太陽能，與現(xiàn)有支架固定式太陽能熱水器相比，本發(fā)明太陽能熱水器系統(tǒng)吸熱效率更高。通過實踐觀察的數(shù)據(jù)表明，考慮到氣候因素，現(xiàn)有支架固定式太陽能熱水器，在春秋之季，如果天氣晴到少云時水箱的溫度可以達(dá)到65度，在晴到多云時水箱溫度可以達(dá)到55度 60度，而本發(fā)明太陽能熱水器系統(tǒng)在天氣晴到少云時水箱的溫度可以達(dá)到85度以上，同時發(fā)現(xiàn)上午10點鐘就可以使用，在晴到多云時水箱溫度可以達(dá)到65度 70度，同時發(fā)現(xiàn)下午I點鐘就可以使用。由 此可見，本發(fā)明太陽能熱水器系統(tǒng)吸熱效率更高要比現(xiàn)有支架固定式太陽能熱水器高出百分之二十五左右。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征在于:包括機(jī)架主體系統(tǒng)和自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)； 所述機(jī)架主體系統(tǒng)包括托盤板(18)，托盤板(18)上設(shè)置真空管用支架(27)和水箱支架(17)，真空管用支架(27)上設(shè)置真空玻璃管(13)，水箱支架(17)上設(shè)置太陽能水箱(15)，真空玻璃管(13)連接太陽能水箱(15)，太陽能水箱(15)上設(shè)置進(jìn)出水孔，進(jìn)出水孔連接進(jìn)出水管； 所述自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)包括中立柱(20 )、固定外盤(39 )、電動機(jī)(I)、齒輪變速箱(4)和過橋齒輪傳動軸(28)，中立柱(20)的上下兩端分別設(shè)置中立柱頂盤(19)和中立柱底盤(21)，中立柱頂盤(19)與所述托盤板(18)的底部連接，中立柱底盤的上表面設(shè)置顯示轉(zhuǎn)動角度的刻度板(38)，中立柱底盤(21)的圓周上設(shè)置中立柱底盤用外齒輪(31)，中立柱底盤(21)的底部設(shè)置中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤(22)，固定外盤(39)的上端設(shè)置與中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤(22)相適配的內(nèi)圓孔，中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤(22)可轉(zhuǎn)動地伸入內(nèi)圓孔內(nèi)，電動機(jī)(I)的輸出軸與齒輪變速箱(4)的輸入軸聯(lián)接，齒輪變速箱(4)的輸出軸與傘齒輪軸(5)聯(lián)接，傘齒輪軸(5 )上設(shè)置傘齒輪 (8 )，過橋齒輪傳動軸(28 )的一端設(shè)置過橋傘齒輪(7 )，過橋傘齒輪(7)與傘齒輪(8)相哨合,在過橋齒輪傳動軸(28)的另一端設(shè)置過橋大齒輪(9),過橋大齒輪(9)與中立柱底盤用外齒輪(31)相嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征在于:還包括自動誘導(dǎo)與輔助系統(tǒng)，所述自動誘導(dǎo)與輔助系統(tǒng)包括雙向時間繼電器(37)、行程探針(32)、左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)(40)和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)(41)，行程探針(32)設(shè)置在中立柱底盤(21)上，在固定外盤(39 )的徑向兩端分別設(shè)置左側(cè)翼碰塊(29 )和右側(cè)翼碰塊(30 )，在中立柱底盤(21)轉(zhuǎn)動過程中，行程探針(32 )可分別碰觸左側(cè)翼碰塊(29 )和右側(cè)翼碰塊(30 )，左側(cè)翼碰塊(29)和右側(cè)翼碰塊(30)通過側(cè)翼用彈簧(34)分別連接左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)(40)和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)(41)，左側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)(40)和右側(cè)翼感應(yīng)開關(guān)(41)均連接雙向時間繼電器(37 )，雙向時間繼電器(37 )連接所述電動機(jī)(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征在于:所述中立柱活動式內(nèi)轉(zhuǎn)盤(22)的外圓上設(shè)置環(huán)形凹槽，在環(huán)形凹槽內(nèi)設(shè)置滾珠(23);在固定外盤(39)的圓周上均布若干與所述內(nèi)圓孔相導(dǎo)通的螺栓孔，在螺栓孔內(nèi)設(shè)置定位螺栓(33)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)，其特征在于:所述進(jìn)出水孔設(shè)置在所述太陽能水箱(15)的底部中心；所述托盤板(18)、中立柱頂盤(19)、中立柱(20)、中立柱底盤(21)和固定外盤(39)上設(shè)有相互導(dǎo)通的中心孔，所述進(jìn)出水管穿設(shè)于中心孔內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耦合機(jī)械自動跟蹤裝置的太陽能熱水器系統(tǒng)，其包括機(jī)架主體系統(tǒng)和自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)；機(jī)架主體系統(tǒng)包括托盤板，自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)包括中立柱、固定外盤、電動機(jī)、齒輪變速箱、過橋齒輪傳動軸，中立柱與托盤板相連，電動機(jī)通過齒輪變速箱、過橋齒輪傳動軸和中立柱帶動機(jī)架主體系統(tǒng)轉(zhuǎn)動。本發(fā)明通過在現(xiàn)有支架固定式太陽能熱水器上耦合機(jī)械式自動跟蹤驅(qū)動系統(tǒng)，能使機(jī)架主體系統(tǒng)上的真空玻璃管實時正對太陽投射位置，更合理、更有效的吸收太陽能，與現(xiàn)有支架固定式太陽能熱水器相比，本發(fā)明太陽能熱水器系統(tǒng)的吸熱效率高出百分之二十五左右。
文檔編號F24J2/24GK103234277SQ201310168398
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月6日
發(fā)明者楊斯涵 申請人:東南大學(xué)