單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法
【專利摘要】單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法，其目的是提高跟蹤精度，降低跟蹤成本，在主支撐架的上方設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸（2），轉(zhuǎn)動(dòng)軸（2）和轉(zhuǎn)動(dòng)軸（3）相互垂直，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸（3）上連接有托架（4），在南北向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有液壓缸（10），在東西向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有液壓缸（9），熱源（5）直接與熱膨脹器（6）相連接，在連接液壓缸（10）的液壓管（8）上安裝有閥門（14），在液壓缸（10）的兩端并聯(lián)有復(fù)位裝置（13），在液壓缸（9）的兩端并聯(lián)有復(fù)位裝置（12），復(fù)位裝置（12）的回復(fù)力大于復(fù)位裝置（13）的回復(fù)力；跟蹤方法是白天跟蹤太陽(yáng)時(shí)角，晚上跟蹤太陽(yáng)赤緯角。
【專利說(shuō)明】單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及太陽(yáng)能跟蹤【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]為了盡可能多地利用太陽(yáng)輻射能，太陽(yáng)能利用裝置需要配備能夠跟蹤太陽(yáng)位置的裝置，多數(shù)太陽(yáng)能跟蹤裝置以電驅(qū)動(dòng)裝置為主，這類裝置跟蹤精度高，但跟蹤過(guò)程中消耗電能，并且裝置加工和運(yùn)行成本高。如何能通過(guò)太陽(yáng)光的能量來(lái)跟蹤太陽(yáng)位置的裝置，即通過(guò)太陽(yáng)跟蹤太陽(yáng)的裝置，不耗能，成本低，易維護(hù)，具有很高的應(yīng)用前景和市場(chǎng)價(jià)值。
[0003]檢索現(xiàn)有的已公開的文獻(xiàn)，關(guān)于太陽(yáng)光熱驅(qū)動(dòng)的跟蹤裝置的文獻(xiàn)還未找到。檢索專利文獻(xiàn)，有一項(xiàng)技術(shù)成為與本專利技術(shù)較為類似的最新技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)是已公開的“利用溫度變化自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)能的方法”的發(fā)明專利技術(shù)，其專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110286643.3，該技術(shù)以環(huán)境溫度的變化影響膨脹罐內(nèi)的流體熱脹冷縮，利用流體熱脹冷縮的特性驅(qū)動(dòng)液壓缸伸縮以跟蹤太陽(yáng)高度角，以雙吸熱腔壓差式活塞驅(qū)動(dòng)齒輪齒條運(yùn)動(dòng)，通過(guò)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)太陽(yáng)能利用裝置轉(zhuǎn)動(dòng)以跟蹤太陽(yáng)方位角。還有三項(xiàng)與本裝置較類似的技術(shù)，分別是已遞交申請(qǐng)的“利用地下淺層土壤溫度跟蹤太陽(yáng)赤緯角的裝置及調(diào)節(jié)方法(專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410260863.2)”的發(fā)明專利技術(shù)、“太陽(yáng)能半遮光式熱驅(qū)動(dòng)自動(dòng)跟蹤裝置(專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410269653.X)”的發(fā)明專利技術(shù)和“太陽(yáng)能聚光熱驅(qū)動(dòng)自動(dòng)跟蹤裝置(專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410269654.4)”的發(fā)明專利技術(shù)，這三項(xiàng)技術(shù)均是利用液體熱膨脹推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽(yáng)位置的技術(shù)，這四項(xiàng)技術(shù)均明顯存在著以下問(wèn)題:
1、每個(gè)驅(qū)動(dòng)跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)軸需要有一個(gè)或兩個(gè)驅(qū)動(dòng)熱膨脹器，對(duì)于雙軸跟蹤裝置而言，至少需要兩個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)熱膨脹器，相應(yīng)地需要兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)裝置，兩個(gè)以上的過(guò)熱保護(hù)裝置等，因此該類技術(shù)所需的設(shè)備部件多，成本高。
[0004]2、該類技術(shù)在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置之間無(wú)關(guān)聯(lián)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器都必須安裝一個(gè)調(diào)節(jié)裝置，使得在簡(jiǎn)化調(diào)節(jié)和提高跟蹤精度之間難于同時(shí)達(dá)到要求。對(duì)于東西向的跟蹤裝置和驅(qū)動(dòng)介質(zhì)而言，當(dāng)從冬季向夏季過(guò)渡過(guò)程中，由于環(huán)境溫度逐漸升高，液壓介質(zhì)的平均溫度也在逐漸上升，因而其體積會(huì)變大，使其在早晨不能準(zhǔn)確復(fù)位到設(shè)定的位置，影響其跟蹤精度，因此需要調(diào)節(jié)裝置定期進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)從夏季向冬季過(guò)渡過(guò)程中，同樣需要調(diào)節(jié)裝置定期進(jìn)行調(diào)節(jié)；而對(duì)于南北向的跟蹤裝置和驅(qū)動(dòng)介質(zhì)而言，由于太陽(yáng)赤緯角與環(huán)境溫度之間存在的相位差，也需要調(diào)節(jié)裝置定期進(jìn)行調(diào)節(jié)；因此，現(xiàn)有技術(shù)中利用溫度分別進(jìn)行雙軸跟蹤的驅(qū)動(dòng)裝置存在調(diào)節(jié)工藝得復(fù)雜的問(wèn)題，或者當(dāng)調(diào)節(jié)工藝簡(jiǎn)化后跟蹤精度降低的問(wèn)題，二者必具其一。
[0005]3、該類裝置的溫度補(bǔ)償調(diào)裝置采用手動(dòng)或電動(dòng)裝置，或者需要凸輪裝置，過(guò)程中或者需要人工定期操作，比較麻煩，人工成本高，或者需要電腦程序和電動(dòng)系統(tǒng)的控制和運(yùn)行，控制設(shè)備成本高，或者需要凸輪機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)加工復(fù)雜，設(shè)備成本也高。
[0006]4、無(wú)過(guò)熱保護(hù)裝置或者在過(guò)熱保護(hù)過(guò)程中浪費(fèi)的工質(zhì)，影響長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，并且沒(méi)有報(bào)警功能。[0007]5、該類技術(shù)中的熱源為單一熱源，或者是環(huán)境溫度，或者是太陽(yáng)能，在特殊情況下的不能實(shí)施有效跟蹤，裝置的適用范圍受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提高跟蹤精度，降低跟蹤成本。
[0009]本發(fā)明是單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法，單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，在安裝基礎(chǔ)上固定有主支撐架1，在主支撐架I的上方設(shè)有第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2上連接有第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3，第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2和第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3相互垂直，在第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3上連接有安裝太陽(yáng)能利用裝置的托架4，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2旋轉(zhuǎn)，托架4繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3旋轉(zhuǎn)，其中一個(gè)東西向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)南北向轉(zhuǎn)動(dòng)，在南北向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有第一液壓缸10，在東西向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有第二液壓缸9，熱源5直接與熱膨脹器6相連接，熱膨脹器6的內(nèi)腔通過(guò)液壓管8與第一液壓缸10和第二液壓缸9的內(nèi)腔相聯(lián)通，在連接第一液壓缸10的液壓管8上安裝有閥門14，在第一液壓缸10的兩端并聯(lián)有第一復(fù)位裝置13，在第二液壓缸9的兩端并聯(lián)有第二復(fù)位裝置12，第二復(fù)位裝置12的回復(fù)力大于第一復(fù)位裝置13的回復(fù)力。
[0010]單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置的跟蹤方法，其具體方式是:白天跟蹤太陽(yáng)時(shí)角，晚上跟蹤太陽(yáng)赤緯角。
[0011]本發(fā)明的有益效果為:1、本發(fā)明裝置用一個(gè)熱膨脹器驅(qū)動(dòng)和跟蹤兩個(gè)跟蹤裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。本發(fā)明采用單動(dòng)力源分時(shí)控制法驅(qū)動(dòng)和跟蹤兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器，即用一個(gè)熱膨脹器分別驅(qū)動(dòng)和控制太陽(yáng)赤緯角跟蹤裝置和太陽(yáng)時(shí)角跟蹤裝置，考慮到太陽(yáng)赤緯角全天變化不超過(guò)0.3度，在非特別精確跟蹤工況下，可以對(duì)太陽(yáng)赤緯角進(jìn)行間歇跟蹤，而太陽(yáng)時(shí)角只需要在有太陽(yáng)工況下跟蹤即可，因此本發(fā)明設(shè)計(jì)了白天跟蹤太陽(yáng)時(shí)角，晚上跟蹤太陽(yáng)赤緯角的跟蹤方法及跟蹤裝置，比現(xiàn)有技術(shù)中每個(gè)跟蹤裝置都需要一個(gè)或兩個(gè)熱膨脹器的裝置來(lái)說(shuō)，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，加工安裝成本更低。
[0012]、本發(fā)明裝置既可用太陽(yáng)能光熱驅(qū)動(dòng)，也可用電加熱驅(qū)動(dòng)，也可用其他低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)，還可以用多種熱源聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)熱源種類廣泛，獲取容易，成本低廉，穩(wěn)定性和可靠性高，適應(yīng)性廣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明專利的跟蹤裝置側(cè)視圖，圖2是第二液壓缸傳動(dòng)示意圖，圖3是溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置剖面圖及遮光示意圖，附圖標(biāo)記及對(duì)應(yīng)名稱為:1、主支撐架；2、第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸；
3、第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸；4、托架；5、熱源；6、液體熱膨脹器；7、泄壓閥；8、液壓管；9、第二液壓缸；
10、第一液壓缸；11、校準(zhǔn)裝置；12、第二復(fù)位裝置；13、第一復(fù)位裝置；14、閥門；15、控制器；16、溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置；17、遮光板。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖1?圖3對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均有可能發(fā)生改變。所以，不應(yīng)將本說(shuō)明書理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明基本思想限制下的任何改變均屬于本發(fā)明范疇之內(nèi)，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)有權(quán)利要求限制。
[0015]如圖1?圖3所示，本發(fā)明是單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法，單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，在安裝基礎(chǔ)上固定有主支撐架1，在主支撐架I的上方設(shè)有第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2上連接有第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3，第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2和第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3相互垂直，在第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3上連接有安裝太陽(yáng)能利用裝置的托架4，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2旋轉(zhuǎn)，托架4繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3旋轉(zhuǎn)，其中一個(gè)東西向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)南北向轉(zhuǎn)動(dòng)，在南北向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有第一液壓缸10，在東西向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有第二液壓缸9，熱源5直接與熱膨脹器6相連接，熱膨脹器6的內(nèi)腔通過(guò)液壓管8與第一液壓缸10和第二液壓缸9的內(nèi)腔相聯(lián)通，在連接第一液壓缸10的液壓管8上安裝有閥門14，在第一液壓缸10的兩端并聯(lián)有第一復(fù)位裝置13，在第二液壓缸9的兩端并聯(lián)有第二復(fù)位裝置12，第二復(fù)位裝置12的回復(fù)力大于第一復(fù)位裝置13的回復(fù)力。
[0016]單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置的跟蹤方法，其具體方式是:白天跟蹤太陽(yáng)時(shí)角，晚上跟蹤太陽(yáng)赤緯角。
[0017]如圖1所示，熱源5是太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器，或者是電加熱器，或者是外帶熱源的換熱器，或者是含有前述三種熱源的混合加熱器。
[0018]如圖1所示，第一液壓缸10或者安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的南側(cè)，或者安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的北側(cè)，安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸南側(cè)的液壓缸是在液體流入液壓腔時(shí)活塞桿伸出的液壓缸，安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸北側(cè)的液壓缸是在液體流入液壓腔時(shí)活塞桿縮回的液壓缸。
[0019]如圖1、圖2所示，第一復(fù)位裝置13和第二復(fù)位裝置12或者為彈簧，或者為氣缸。
[0020]如圖1、圖3所示，在連接第一液壓缸10的液壓管8上連接有校準(zhǔn)裝置11和溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16，校準(zhǔn)裝置11是一個(gè)手動(dòng)液壓缸，其活塞桿是通過(guò)手柄進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16是一個(gè)內(nèi)含熱膨脹管的太陽(yáng)能集熱器，其周圍包裹有反光膜，反光膜在垂直于托架4朝上的方向開設(shè)有細(xì)槽，在細(xì)槽的正前方設(shè)有遮光板17，在遮光板17與細(xì)槽之間留有一定間距，太陽(yáng)直射光不能從正前方垂直方向射入細(xì)槽，但能從斜上方射入細(xì)槽中，熱膨脹管的內(nèi)腔與液壓管8聯(lián)通，在熱膨脹管與液壓管8中充滿有用于驅(qū)動(dòng)的熱膨脹介質(zhì)，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16安裝在托架4的中間或周邊，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16與南北向轉(zhuǎn)軸相平行。
[0021]如圖1所示，在液壓管8上與閥門14并聯(lián)安裝有泄壓閥7，泄壓閥7具有延時(shí)關(guān)閉特性，在延長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，使第二復(fù)位裝置12回復(fù)原位。
[0022]如圖1所示，閥門14上帶有控制器15，控制器15為人工控制手柄，或者為時(shí)間控制器，或者為光強(qiáng)度控制器。
[0023]如圖1所示,跟蹤方法的具體步驟是:
(O設(shè)定本太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置的太陽(yáng)赤緯角跟蹤精度；
(2)根據(jù)所設(shè)定的跟蹤精度確定閥門14的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)，每度跟蹤誤差所允許的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為3.88天；
(3)在最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)所允許的范圍內(nèi)確定實(shí)際調(diào)節(jié)間隔天數(shù)；
(4)在需要調(diào)節(jié)的當(dāng)天夜間當(dāng)?shù)貢r(shí)間21:00?第二天凌晨4:00之間打開閥門14，或者當(dāng)太陽(yáng)總輻射值小于3?10W/m2時(shí)打開閥門14 ；(5)在打開閥門14后的第一個(gè)凌晨當(dāng)?shù)貢r(shí)間6:00~8:00之間關(guān)閉閥門14，或者當(dāng)太陽(yáng)總輻射值大于10~30W/m2時(shí)關(guān)閉閥門14。
[0024]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0025]實(shí)施例1:如圖1、圖2、圖3所示，在安裝基礎(chǔ)上固定有主支撐架1，在主支撐架I的上方設(shè)有第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2上連接有第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3，第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2和第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3相互垂直，在第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3上連接有安裝太陽(yáng)能利用裝置的托架4，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2旋轉(zhuǎn)，托架4繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3旋轉(zhuǎn)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2南北向轉(zhuǎn)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3東西向轉(zhuǎn)動(dòng)，在南北向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有第一液壓缸10，第一液壓缸10安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的南側(cè)，第一液壓缸10是在液體流入液壓腔時(shí)活塞桿伸出的液壓缸，在東西向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有第二液壓缸9，熱源5為太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器，熱源5內(nèi)部包含有熱膨脹器6，熱膨脹器6的內(nèi)腔通過(guò)液壓管8與第一液壓缸10和第二液壓缸9的內(nèi)腔相聯(lián)通，在連接第一液壓缸10的液壓管8上安裝有閥門14，閥門14上安裝有時(shí)間控制器15，在第一液壓缸10的兩端并聯(lián)有第一復(fù)位裝置13，在第二液壓缸9的兩端并聯(lián)有第二復(fù)位裝置12，第一復(fù)位裝置13和第二復(fù)位裝置12均為彈簧，第二復(fù)位裝置12的回復(fù)力大于第一復(fù)位裝置13。
[0026]在連接第一液壓缸10的液壓管8上連接有校準(zhǔn)裝置11和溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16，校準(zhǔn)裝置11是一個(gè)手動(dòng)液壓缸，其活塞桿是通過(guò)手柄進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16是一個(gè)內(nèi)含熱膨脹管的太陽(yáng)能集熱器，其周圍包裹有反光膜，反光膜在垂直于托架4朝上的方向開設(shè)有細(xì)槽，在細(xì)槽的正前方設(shè)有遮光板17，在遮光板17與細(xì)槽之間留有一定間距，太陽(yáng)直射光不能從正前方垂直方向射入細(xì)槽，但能從斜上方射入細(xì)槽中，熱膨脹管的內(nèi)腔與液壓管8聯(lián)通，在熱膨脹管與液壓管8中充滿有用于驅(qū)動(dòng)的熱膨脹介質(zhì)，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16安裝在托架4的下邊緣，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16與第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2相平行。
[0027]在液壓管8上與閥門14并聯(lián)安裝有泄壓閥7，泄壓閥7具有延時(shí)關(guān)閉特性，在延長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，使第二復(fù)位裝置12回復(fù)原位。
[0028]跟蹤方法的為:白天跟蹤太陽(yáng)時(shí)角，晚上跟蹤太陽(yáng)赤緯角，其實(shí)施步步驟是:
(O設(shè)定本裝置的太陽(yáng)赤緯角跟蹤精度為I度；
(2)閥門14的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為3.88天；
(3)本實(shí)施例實(shí)際調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為〇天，即每天調(diào)節(jié)，無(wú)間隔；
(4)在每天夜間當(dāng)?shù)貢r(shí)間4:00打開閥門14；
(5)在每天凌晨當(dāng)?shù)貢r(shí)間6:00關(guān)閉閥門14。
[0029]實(shí)施例2:如圖1、圖2、圖3所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2改為東西向轉(zhuǎn)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3改為南北向轉(zhuǎn)動(dòng)，第一復(fù)位裝置13和第二復(fù)位裝置12均改為氣缸，在閥門14上改為安裝光強(qiáng)度控制器15，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16安裝在托架4的上邊緣，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16與第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸2相平行，取消遮光板17，將托架4和太陽(yáng)能熱利用裝置作為遮光板使用。
[0030]跟蹤方法的步驟為:
(O設(shè)定本裝置的太陽(yáng)赤緯角跟蹤精度為I度；
(2)閥門14的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為3.88天；
(3)本實(shí)施例實(shí)際調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為〇天，即每天調(diào)節(jié)，無(wú)間隔；(4)在每天夜間當(dāng)太陽(yáng)總輻射值小于3W/m2時(shí)打開閥門14；
(5)在每天凌晨當(dāng)太陽(yáng)總輻射值大于10W/m2時(shí)關(guān)閉閥門14。
[0031]實(shí)施例3:如圖1、圖2、圖3所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將第一液壓缸10改為安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的北側(cè)，第一液壓缸10是在液體流入液壓腔時(shí)活塞桿縮回的液壓缸。將第二復(fù)位裝置12改為氣缸，在閥門14上改為 安裝人工控制手柄15，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16安裝在托架4的中間，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16與第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2相平行，取消遮光板17，將托架4和太陽(yáng)能熱利用裝置作為遮光板使用。
[0032]跟蹤方法的步驟為:
(O設(shè)定本裝置的太陽(yáng)赤緯角跟蹤精度為I度；
(2)閥門14的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為3.88天；
(3)本實(shí)施例實(shí)際調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為〇天，即每天調(diào)節(jié)，無(wú)間隔；
(4)在每天夜間當(dāng)?shù)貢r(shí)間21:00打開閥門14；
(5)在每天凌晨當(dāng)?shù)貢r(shí)間7:00關(guān)閉閥門14。
[0033]實(shí)施例4:如圖1、圖2、圖3所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將第一復(fù)位裝置13改為氣缸，將熱源5改為電加熱器，電加熱器位于熱膨脹器6的內(nèi)部，通過(guò)控制電加熱功率控制跟蹤裝置進(jìn)行跟蹤。
[0034]跟蹤方法的步驟為:
(O設(shè)定本裝置的太陽(yáng)赤緯角跟蹤精度為I度；
(2)閥門14的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為3.88天；
(3)本實(shí)施例實(shí)際調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為3天；
(4)在每隔三天后的第四天當(dāng)?shù)貢r(shí)間凌晨1:00打開閥門14；
第五步:在打開閥門14的當(dāng)天凌晨當(dāng)?shù)貢r(shí)間7:00關(guān)閉閥門14。
[0035]實(shí)施例5:如圖1、圖2、圖3所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將第一液壓缸10改為安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的北側(cè)，第一液壓缸10是在液體流入液壓腔時(shí)活塞桿縮回的液壓缸。將熱源5改為是外帶熱源的換熱器，換熱器位于熱膨脹器6的內(nèi)部，通過(guò)控制換熱功率控制熱膨脹器6的升溫速率，以此實(shí)現(xiàn)跟蹤裝置進(jìn)行跟蹤的目的。在閥門14上改為安裝人工控制手柄15，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16安裝在托架4的中間，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16與第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2相平行，取消遮光板17，將托架4和太陽(yáng)能熱利用裝置作為遮光板使用。
[0036]跟蹤方法的步驟為:
(O設(shè)定本裝置的太陽(yáng)赤緯角跟蹤精度為2度；
(2)閥門14的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為7.76天；
(3)本實(shí)施例實(shí)際調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為6天，即每星期調(diào)節(jié)一次；
(4)在每星期一夜間當(dāng)?shù)貢r(shí)間21:00打開閥門14；
(5)在每星期二凌晨當(dāng)?shù)貢r(shí)間8:00關(guān)閉閥門14。
[0037]實(shí)施例6:如圖1、圖2、圖3所示，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸2改為東西向轉(zhuǎn)動(dòng)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸3改為南北向轉(zhuǎn)動(dòng)，第一液壓缸10改為安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的北側(cè)，第一液壓缸10是在液體流入液壓腔時(shí)活塞桿縮回的液壓缸。將第一復(fù)位裝置13和第二復(fù)位裝置12均改為氣缸，在閥門14上改為安裝光強(qiáng)度控制器15，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16安裝在托架4的上邊，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置16與第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸2相平行，取消遮光板17，將托架4和太陽(yáng)能熱利用裝置作為遮光板使用。
[0038]將熱源5改為太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器與電加熱器復(fù)合加熱裝置，在太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器內(nèi)部設(shè)有熱膨脹器6，在熱膨脹器6內(nèi)部設(shè)有電加熱器，本加熱裝置以太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器為主，在早晚時(shí)段、多云天氣或陰雨雪天氣條件下控制電加熱功率來(lái)控制熱膨脹器內(nèi)的溫度變化，以此來(lái)驅(qū)動(dòng)跟蹤裝置進(jìn)行跟蹤。
[0039]跟蹤方法的步驟為:
(O設(shè)定本裝置的太陽(yáng)赤緯角跟蹤精度為0.3度；
(2)閥門14的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為1.16天；
(3)本實(shí)施例實(shí)際調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為〇天；
(4)在每天夜間當(dāng)太陽(yáng)總輻射值小于10W/m2時(shí)打開閥門14；
(5)在每天凌晨當(dāng)太陽(yáng)總輻射值大于30W/m2時(shí)關(guān)閉閥門14。
[0040]本發(fā)明裝置的兩個(gè)跟蹤液壓缸內(nèi)的驅(qū)動(dòng)介質(zhì)相互耦合，自動(dòng)調(diào)節(jié)，跟蹤精度高；對(duì)于熱膨脹器6及第二液壓缸9中的液壓驅(qū)動(dòng)介質(zhì)而言，當(dāng)從冬季向夏季過(guò)渡過(guò)程中，太陽(yáng)赤緯角逐漸變大，環(huán)境溫度逐漸上升，液壓介質(zhì)的最低溫度也在逐漸上升，因而其體積會(huì)變大，定期在夜間打開閥 門7，由于第二復(fù)位裝置12的回復(fù)力大于第一復(fù)位裝置13，因此在第二復(fù)位裝置12的強(qiáng)回復(fù)力作用下，將熱膨脹器6及第二液壓缸9中多出的那些介質(zhì)壓入到第一液壓缸10中，推動(dòng)第一液壓缸10中的活塞伸長(zhǎng)，使其跟蹤裝置傾角變小，正好跟上太陽(yáng)赤緯角的變化規(guī)律，使跟蹤裝置始終垂直于太陽(yáng)光。當(dāng)從夏季向冬季過(guò)渡過(guò)程中，太陽(yáng)赤緯角逐漸變小，環(huán)境溫度逐漸降低，液壓介質(zhì)的最低溫度也在逐漸下降，因而其體積會(huì)變小，當(dāng)?shù)诙?fù)位裝置12復(fù)位后，在熱膨脹器6及第二液壓缸9中仍會(huì)有一些空隙，定期在夜間打開閥門7，由于第一復(fù)位裝置13存在回復(fù)力，因此在這個(gè)回復(fù)力的作用下，第一液壓缸10中的部分液體將被壓入到熱膨脹器6及第二液壓缸9中，使其充滿介質(zhì)，便于跟蹤，同時(shí)由于第一液壓缸10中的液體不斷減少，第一液壓缸10在第一復(fù)位裝置13的作用下活塞收縮，使其跟蹤裝置傾角變大，正好跟上太陽(yáng)赤緯角的變化規(guī)律，使跟蹤裝置始終垂直于太陽(yáng)光。
[0041]本發(fā)明裝置中的溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置可解決太陽(yáng)赤緯角變化規(guī)律與環(huán)境溫度全年變化規(guī)律之間存在的相位差，跟蹤精度高而無(wú)需人工或自控系統(tǒng)調(diào)節(jié)。在地球上，由于土壤和水等熱容的存在，環(huán)境溫度的變化比太陽(yáng)赤緯角的變化規(guī)律滯后一段時(shí)間，這種現(xiàn)象造成北半球每年上半年太陽(yáng)赤緯角高而環(huán)境溫度低，下半年太陽(yáng)赤緯角低而環(huán)境溫度高，因此在上半年，當(dāng)環(huán)境溫度偏低造成本跟蹤裝置的傾角大而太陽(yáng)赤緯角高時(shí)，太陽(yáng)直射光從斜上方射入本裝置的溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置中的小孔內(nèi)，使得本裝置的溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置內(nèi)的膨脹管內(nèi)介質(zhì)溫度升高，體積膨脹，推動(dòng)第一液壓缸10的活塞桿伸長(zhǎng)，跟蹤裝置的傾角減小，使跟蹤裝置垂直于太陽(yáng)光，當(dāng)跟蹤裝置垂直于太陽(yáng)光后，擋板遮擋太陽(yáng)光，使其不再能射入小孔內(nèi)，膨脹管內(nèi)介質(zhì)溫度不再上升，系統(tǒng)保持穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，膨脹管內(nèi)介質(zhì)由于散熱而造成溫度下降，體積收縮，跟蹤裝置的傾角再次變大，太陽(yáng)光重新射入小孔內(nèi)，再進(jìn)行下一次循環(huán)；在下半年，當(dāng)環(huán)境溫度偏高造成本跟蹤裝置的傾角小而太陽(yáng)赤緯角低時(shí)，太陽(yáng)直射光從斜下方照射到溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置中，由于擋板遮擋太陽(yáng)光，使其不再能射入小孔內(nèi)，膨脹管內(nèi)介質(zhì)溫度不上升，并且在環(huán)境溫度的影響下膨脹管內(nèi)介質(zhì)溫度下降，跟蹤裝置的傾角變大，使跟蹤裝置垂直于太陽(yáng)光，當(dāng)膨脹管內(nèi)介質(zhì)溫度繼續(xù)下降，跟蹤裝置的傾角持續(xù)變大時(shí)，太陽(yáng)光重新射入小孔內(nèi)阻止其進(jìn)一步變化，使系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0042] 本發(fā)明裝置具有過(guò)熱保護(hù)和過(guò)熱報(bào)警功能。由于天氣或裝置原因，造成熱膨脹器6中的膨脹介質(zhì)溫度過(guò)高，第二液壓缸9伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)位置，熱膨脹器6中的壓力仍然過(guò)大時(shí)，泄壓閥7自動(dòng)打開并延時(shí)關(guān)閉，熱膨脹器6及第二液壓缸9中的部分介質(zhì)在第二復(fù)位裝置12的作用下流入第一液壓缸10，托架4回復(fù)到早晨朝東的位置，并且托架4跟蹤的赤緯角變大，這樣運(yùn)行的益處有三:一是保護(hù)了熱膨脹器6及第二液壓缸9附近的液壓傳動(dòng)裝置免受破壞，二是使本裝置不再跟蹤太陽(yáng)位置，免受太陽(yáng)光的進(jìn)一步照射，進(jìn)入了安全模式，三是這種非正常復(fù)位是一種報(bào)警信號(hào)，提醒管理人員注意，盡快解決問(wèn)題。
【權(quán)利要求】
1.單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，在安裝基礎(chǔ)上固定有主支撐架(1)，其特征在于在主支撐架(1)的上方設(shè)有第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2)，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2)上連接有第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(3)，第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2)和第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(3)相互垂直，在第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(3)上連接有安裝太陽(yáng)能利用裝置的托架(4)，第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(3 )繞第一轉(zhuǎn)動(dòng)軸(2 )旋轉(zhuǎn)，托架(4)繞第二轉(zhuǎn)動(dòng)軸(3 )旋轉(zhuǎn)，其中一個(gè)東西向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)南北向轉(zhuǎn)動(dòng)，在南北向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有第一液壓缸(10)，在東西向轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置中的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間連接有第二液壓缸(9 )，熱源(5 )直接與熱膨脹器(6 )相連接，熱膨脹器(6 )的內(nèi)腔通過(guò)液壓管(8 )與第一液壓缸(10)和第二液壓缸(9)的內(nèi)腔相聯(lián)通，在連接第一液壓缸(10)的液壓管(8)上安裝有閥門(14)，在第一液壓缸(10)的兩端并聯(lián)有第一復(fù)位裝置(13)，在第二液壓缸(9)的兩端并聯(lián)有第二復(fù)位裝置(12)，第二復(fù)位裝置(12)的回復(fù)力大于第一復(fù)位裝置(13)的回復(fù)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，其特征是:熱源(5)是太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器，或者是電加熱器，或者是外帶熱源的換熱器，或者是含有前述三種熱源的混合加熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，其特征是:第一液壓缸(10)或者安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的南側(cè)，或者安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸的北側(cè)，安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸南側(cè)的液壓缸是在液體流入液壓腔時(shí)活塞桿伸出的液壓缸，安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸北側(cè)的液壓缸是在液體流入液壓腔時(shí)活塞桿縮回的液壓缸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，其特征是:第一復(fù)位裝置(13)和第二復(fù)位裝置(12)或者為彈簧，或者為氣缸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，其特征是:在連接第一液壓缸(10)的液壓管(8)上連接有校準(zhǔn)裝置(11)和溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置(16)，校準(zhǔn)裝置(11)是一個(gè)手動(dòng)液壓缸，其活塞桿是通過(guò)手柄進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置(16)是一個(gè)內(nèi)含熱膨脹管的太陽(yáng)能集熱器，其周圍包裹有反光膜，反光膜在垂直于托架(4)朝上的方向開設(shè)有細(xì)槽，在細(xì)槽的正前方設(shè)有遮光板(17)，在遮光板(17)與細(xì)槽之間留有一定間距，太陽(yáng)直射光不能從正前方垂直方向射入細(xì)槽，但能從斜上方射入細(xì)槽中，熱膨脹管的內(nèi)腔與液壓管(8)聯(lián)通，在熱膨脹管與液壓管(8)中充滿有用于驅(qū)動(dòng)的熱膨脹介質(zhì)，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置(16)安裝在托架(4)的中間或周邊，溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置(16)與南北向轉(zhuǎn)軸相平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，其特征是:在液壓管(8)上與閥門(14)并聯(lián)安裝有泄壓閥(7)，泄壓閥(7)具有延時(shí)關(guān)閉特性，在延長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)，使第二復(fù)位裝置(12)回復(fù)原位。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置，其特征是:閥門(14)上帶有控制器(15)，控制器(15)為人工控制手柄，或者為時(shí)間控制器，或者為光強(qiáng)度控制器。
8.單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置的跟蹤方法，其特征在于白天跟蹤太陽(yáng)時(shí)角，晚上跟蹤太陽(yáng)赤緯角。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單熱膨脹器驅(qū)動(dòng)的太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置的跟蹤方法，其特征在于:(1)設(shè)定本太陽(yáng)能雙軸跟蹤裝置的太陽(yáng)赤緯角跟蹤精度； (2)根據(jù)所設(shè)定的跟蹤精度確定閥門(14)的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)，每度跟蹤誤差所允許的最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)為3.88天； (3)在最大調(diào)節(jié)間隔天數(shù)所允許的范圍內(nèi)確定實(shí)際調(diào)節(jié)間隔天數(shù)； (4)在需要調(diào)節(jié)的當(dāng)天夜間當(dāng)?shù)貢r(shí)間21:00~第二天凌晨4:00之間打開閥門(14)，或者當(dāng)太陽(yáng)總輻射值小于3~10W/m2時(shí)打開閥門(14)； (5)在打開閥門(14)后的第一個(gè)凌晨當(dāng)?shù)貢r(shí)間6:00~8:00之間關(guān)閉閥門(14)，或者當(dāng)太陽(yáng)總輻射值大于10~ 30W/m2時(shí)關(guān)閉閥門(14)。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK104020789SQ201410288107
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】王克振, 路陽(yáng), 王智平, 趙靜, 陸鑫, 張楠, 寇宗麗 申請(qǐng)人:蘭州理工大學(xué)