CN101782286A - 用于大规模太阳能集热器的遮阳装置 - Google Patents

用于大规模太阳能集热器的遮阳装置 Download PDF

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Abstract

用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，位于集热器的上方，包括遮阳帘、转轴、转筒、牵拉绳、卷线轮、定滑轮；转筒间隙套在转轴上，并和一组定滑轮分别位于集热器的两端；卷线轮固定安装在转筒两端的转轴上；遮阳帘一端连接并缠绕在转筒上，另一端和牵拉绳连接；牵拉绳经定滑轮转向后缠绕于卷线轮上；遮阳帘的端部连接有较硬的拉杆；定滑轮为2个，分别对称设置在集热器一端的两侧；遮阳帘的下面设有至少一根水平支承遮阳帘的托杠，该托杠经两端设置的支架与集热器框架或集热器安装支架相连接；遮阳装置由手动或电机驱动。本遮阳装置不但能对太阳能集热器进行遮阳，而且价格便宜，易于推广运用。

Description

用于大规模太阳能集热器的遮阳装置
技术领域
本发明涉及一种能辅助调节太阳能集热器加热，从而使太阳能热水器水温可调的装置，尤其是用于大规模太阳能集热器的遮阳装置。
背景技术
带电加热器的热水器一般设置有温控器，通过温控器来控制加热水温。例如，我们可以把加热温度设置在75度左右，只需通过调节电加热器的功率或加热时间即可实现。而对于太阳能热水器，因其水温完全受太阳光照射强度及时间控制，则无法直接采用上述方法来实现水温的控制。
夏天太阳光强，日照时间长，太阳能集热器吸收的热量较多，加热后的水温经常会达到90度以上。较高的水温，不仅容易出现安全隐患，如管路漏水把人烫伤等，还对热水***中的传感器、集热器、管路、阀门等提出了更高的要求。另外，较高的水温，也容易使得管路和储热水箱中产生水垢。
中国专利文献CN2732914Y(发明名称：长跨度转筒式天蓬)公开了一种长跨度转筒式天蓬，可自动收放于建筑物顶部遮挡阳光。该天棚由带电机的传动轴、扭力弹簧、转筒壳体和钢丝绳绕轮组合而成的转筒，一个由滑轮和钢丝绳组合而成的滑轮组，和篷布等组成。该长跨度转筒式天蓬，通过电机驱动，来实现篷布的自动释放和回收，继而达到建筑物顶部遮阳的目的。
发明内容
本发明在于提供一种用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，适当条件下可以对太阳能集热器进行遮挡，使得太阳能热水器加热的水温可调，从而消除因水温过高而带来的各种问题。
为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：
用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，位于集热器的上方，包括遮阳帘、转轴、转筒、牵拉绳、卷线轮、定滑轮；其中，遮阳帘的一端连接并缠绕在转筒上，转筒活动相配安装在转轴上；卷线轮固定安装在转筒两端的转轴上，并经牵拉绳、定滑轮与遮阳帘的另一端相连接。另外，遮阳帘的下端带有拉杆；定滑轮为2个，分别对称设置在集热器一端的两侧；遮阳帘的下面设有至少一根水平支承遮阳帘的托杠，该托杠经两端设置的支架与集热器框架或集热器安装支架相连接；遮阳装置由手动或电机驱动。
遮阳帘在转筒上的缠绕方向，与牵拉绳在卷线轮上的缠绕方向相反。例如，遮阳帘是顺时针方向缠绕，牵拉绳就必须是逆时针方向缠绕。
太阳能热水器加热的水温较高时，转轴带动卷线轮转动，继而把遮阳帘从转筒上展开。遮阳帘平行置于太阳能集热器的上方，遮挡阳光对太阳能集热器的照射，从而使得对太阳能集热器吸收的热量减少，太阳能热水器加热的水温不再升高。
因此，采用本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，不但实现了太阳能热水器加热的水温可调，也杜绝了因水温过高而带来的各种问题。
另外，本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，也可用于大规模太阳能集热器的保护，如防止冰雹、大雪、外物等对太阳能集热器的冲击、压溃等破坏。
由于遮阳帘是缠绕在转筒上，转筒每旋转一周的时候，释放或者回收的遮阳帘的长度将有微小的差别。这个差别的数值视遮阳帘的厚度与转筒壳体的直径而定。当转筒旋转释放遮阳帘的时候，由于缠绕在转筒壳体上的遮阳帘形成的卷的直径逐渐缩小，而使每旋转一周释放出来的遮阳帘的长度逐渐减少；当转筒旋转回收遮阳帘的时候，由于缠绕的转筒壳体上的遮阳帘形成的卷的直径逐渐增加，而使旋转一周所回收的遮阳帘的长度逐渐增加。
缠绕在卷线轮上的牵拉绳也有类似的情况。
由于转筒和卷线轮同轴转动，遮阳帘与牵拉绳相对转轴的缠绕方向相反，在遮阳帘释放的时候，每旋转一周，释放出来的遮阳帘长度逐渐减少，而牵拉绳回收的长度却逐渐增加；在遮阳帘回收的时候，每旋转一周，回收的遮阳帘长度逐渐增加，而牵拉绳的长度却逐渐减少。
因此，本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中，遮阳帘和牵拉绳在运动中会出现长度不平衡问题，或称差速现象。
当布置一组和转筒大致平行的光滑的托杠后，遮阳帘经托杠表面收放移动，对遮阳帘起到支撑和张力调节作用，从而使得遮阳帘在牵拉绳运动中出现的长度不平衡得以克服。即：在遮阳帘释放的时候，释放出来的遮阳帘长度小于牵拉绳回收的长度，由于托杠的支撑，蓬松的遮阳帘得以张紧，不至于碰到集热器；在遮阳帘回收的时候，回收的遮阳帘长度大于牵拉绳释放的长度，遮阳帘张紧，而托杠撑起遮阳帘后，遮阳帘张紧速度得以减缓。
本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中，托杠可以经轴承或间隙连接到支架的孔内，遮阳帘经托杠表面收放移动时托杠产生旋转，即在遮阳帘和托杠间形成滚动摩擦。托杠也可以固定连接到支架上，甚至是托杠、支架是一体，即在遮阳帘和托杠间形成滑动摩擦。
本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中，牵拉绳和拉杆间的连接除了可以采用如CN2732914Y中图示的模式外，还可以是拉杆的每端经弹簧和一条牵拉绳的一端连接，牵拉绳的另一端经定滑轮转向后缠绕于卷线轮上；也可以是拉杆的每端经弹簧和滑轮连接，整条牵拉绳搭在两滑轮后转向，每端经定滑轮转向后缠绕于卷线轮上；还可以是拉杆的每端连接滑轮，一条牵拉绳搭在两滑轮后转向，牵拉绳的每端经弹簧和另一条牵拉绳的一端连接，后条牵拉绳的另一端经定滑轮转向后缠绕于卷线轮上。在牵拉绳和拉杆间加入弹簧，使得牵拉绳对遮阳帘的牵拉力度平和，运动更趋于平稳。另外，弹簧的伸展和缩放，对遮阳帘和牵拉绳在运动中出现的长度不平衡得以调节。
目前，国内的自动遮阳窗帘/天篷一般采用进口的直流电机，该电机的转动轴带有自锁功能，能保证窗帘停在任意位置不动。但这种电机造价昂贵，因此，自动遮阳窗帘/天篷只有在高级办公楼、高档宾馆才能看到，一直没有被民用普及。
本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中，转轴由普通的交流或直流电机驱动，电机和转轴间连接有减速器、离合器。转轴的锁紧通过锁定销对卷线轮的制动来实现。即：卷线轮至少一只的周边带有轮齿，且在该卷线轮的径向布置有和轮齿相对应的锁定销。
锁定销、交流或直流电机由本发明的遮阳装置中的控制器控制。即：控制器控制锁定销从卷线轮的轮齿中移开后，开启交流或直流电机；控制器关闭电机的同时，锁定销进入卷线轮的轮齿中，锁紧卷线轮的转动。
本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，采用控制器进行自动控制。遮阳装置的控制器可以是独立的开关装置，也可以是整合于太阳能集热器所在***的控制器中的功能模块。
本发明所述的太阳能集热器为平板型集热器。太阳能集热器所在的热水管路或储热水箱中具有温度传感器；控制器采用智能化控制，根据对温度传感器检测的水温和设定的水温相比较的结果，控制电机的开启和停止，即控制器采用智能化控制。
本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，除了可采用上述的自动控制或智能化控制外，还带有手动控制，以防止自动控制或智能化控制的电路***出现问题或检修时，太阳能集热器所在的热水***仍然能够工作，从而增加本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置的稳定性。为此，卷线轮至少一只的侧面带有手柄。自动控制或智能化控制的电路***出现问题或检修时，卷线轮所在的转轴经离合器与减速器、交流或直流电机分离；手摇卷线轮上的手柄，卷线轮转动，从而实现该遮阳装置的手动控制。
目前，国内的自动遮阳窗帘/天篷中，遮阳帘为了要适应电机的强大牵拉，都采用特殊的进口帘。该遮阳帘不仅要求能够实现遮阳隔绝阳光，还应能具有较高的抗拉强度等。当然，这种遮阳帘价格非常昂贵，仍然只能在极少数的特殊场合看到。
本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中，遮阳帘可以是柔性织物，如纤维或金属细丝织物；也可以是采用塑料、橡胶、金属等材料制成的柔性薄膜或柔性网帘；也可以是金属薄孔板。另外，对于上述柔性织物、柔性薄膜或柔性网帘，还可由至少3根两端分别与转筒和拉杆相连接的的钢丝绳或尼龙绳作为遮阳帘的加强筋，来提高遮阳帘的抗拉强度。这样的遮阳帘，价格非常便宜，例如可使用常见的农用布。从而有利于遮阳装置的民用推广。
本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中，转轴上、转筒内套有扭簧，扭簧的一端固定在转轴上，扭簧的另一端固定于转筒的壳体上。
扭簧可以进一步克服遮阳帘和牵拉绳在运动中出现的长度不平衡问题：当遮阳帘释放的时候，由于牵拉绳回收的速度大于遮阳帘的释放速度，转筒的旋转速度大于转轴的旋转速度，扭簧被扭紧；当遮阳帘回收的时候，由于遮阳帘回收的速度大于牵拉绳释放的速度，转筒的旋转速度小于转轴的旋转速度，扭簧被释放。
另外，扭簧也可以用来实现遮阳帘的回位。在安装遮阳装置时，可以预先在扭簧上设置一定的预紧力，储存一定的弹簧势能。遮阳帘被牵引绳拉动由转筒展开，由于转筒与卷线轮、转轴的差速，扭簧进一步扭转，弹簧势能进一步增加。一旦扭转的力消失，即电机停止，牵拉绳对遮阳帘的牵拉力除去，弹簧势能便会释放出来，推动转筒反向旋转，形成遮阳帘的回收回位。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置所在的太阳能热水***的示意图；
图2为本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置的示意图；
图3为图2所示的遮阳装置中的右侧卷线轮的主视图；
图4是本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中拉杆和牵拉绳的连接实施例一的示意图；
图5是本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中拉杆和牵拉绳的连接实施例二的示意图；
图6是本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置中拉杆和牵拉绳的连接实施例三的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明所在的太阳能热水***中，太阳能集热器1吸收的太阳能热量，经管道2内的流动介质传递到储热水箱3，储热水箱3中被加热的热水经管路5输送到用水终端，自来水经管路4补充到储热水箱3内。管道2内的流动介质在储热水箱3被热量交换，冷却后重新送入太阳能集热器中。上述循环周而复始，满足用户对热水的需要。控制器6可以用来控制管路4的上下水、显示储热水箱3中的水位、显示温度传感器7对管道2内的温度检测结果等。
如图2所示，用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，位于集热器的上方，包括遮阳帘221、转轴21、转筒27、牵拉绳24、卷线轮281、卷线轮282、定滑轮232。其中，转筒27间隙套在转轴21上，并和一组定滑轮232分别位于集热器的两端；卷线轮281、282固定安装在转筒27两端的转轴21上；遮阳帘221一端连接并缠绕在转筒27上，另一端和牵拉绳24连接；牵拉绳24经定滑轮232转向后缠绕于卷线轮上。另外，遮阳帘221的端部连接有较硬的拉杆223；定滑轮232为两个，分别位于集热器的端部两侧；在集热器的两侧框架上固定有成对竖立的支架252，每对支架上安装有和转筒27大致平行的光滑的托杠251；遮阳帘221经托杠251表面收放移动。
拉杆223为金属或木质直杆，遮阳帘221的端部缠绕在拉杆223上边或封装在拉杆223内。通过拉杆223牵拉柔软的遮阳帘221时，遮阳帘221端部不至于脱线、撕裂等。
该图示中有2支和转筒27大致平行的光滑的托杠251，托杠251固定连接到支架252上。遮阳帘221经托杠251表面收放移动。托杠251对遮阳帘221起到支撑和张力调节作用，从而使得遮阳帘221在运动中出现的和牵拉绳长度不平衡得以克服。
转轴21由包括普通的交流或直流电机291驱动，交流或直流电机291和转轴21间连接有减速器292、离合器293。
右侧的卷线轮282的周边带有轮齿。如图3所示，卷线轮282的周边，因轮齿形成凸起285和凹槽286。
在卷线轮282的径向布置有和轮齿的凹槽相对应的锁定销284。锁定销284、交流或直流电机291由遮阳装置中的控制器29控制。即：控制器29控制锁定销284从卷线轮的周边凹槽移开后，开启交流或直流电机291；控制器29关闭电机291的同时，锁定销284进入卷线轮的周边凹槽，锁紧卷线轮282的转动。遮阳装置的控制器29可以是独立的开关装置，也可以是整合于太阳能集热器所在***的控制器6中的功能模块。
本发明中，除了可采用上述的自动控制或智能化控制外，还可采用手动控制作为选择，或者两者同时配备，以防止自动控制或智能化控制的电路***出现问题或检修时，太阳能集热器所在的热水***仍然能够工作，从而增加本发明的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置的稳定性。例如，左侧的卷线轮281的外侧面带有手柄283。自动控制或智能化控制的电路***出现问题或检修时，卷线轮281所在的转轴21经离合器293与减速器292、交流或直流电机291分离；手摇卷线轮281上的手柄283，卷线轮281转动，从而实现该遮阳装置的手动控制。
本发明中，遮阳帘221是柔性织物、柔性薄膜、柔性网帘，或金属薄孔板。图示中4根两端分别与转筒和拉杆相连接的钢丝绳222作为遮阳帘221的加强筋，用来提高遮阳帘的抗拉强度。这样的遮阳帘还可以降低成本，例如可配用常见的农用遮阳网，可有利于遮阳装置的低成本推广。
本发明中，转轴21上、转筒27内套有扭簧26，扭簧的一端261固定在转轴21上，扭簧的另一端262固定于转筒27的壳体上。
本发明中，牵拉绳24和拉杆223间的连接方式除了可以采用图2所示外；还可以是如图4所示，拉杆223的每端经弹簧233和滑轮231连接，整条牵拉绳24搭在两滑轮231后转向，每端经定滑轮232转向后缠绕于卷线轮上；也可以是如图5所示，拉杆223的每端连接滑轮231，一条牵拉绳24搭在两滑轮231后转向，牵拉绳的每端经弹簧233和另一条牵拉绳24的一端连接，后条牵拉绳的另一端经定滑轮232转向后缠绕于卷线轮上；还可以是如图6所示，拉杆223的每端经弹簧233和一条牵拉绳24的一端连接，牵拉绳的另一端经定滑轮转向后缠绕于卷线轮上。
以上是本发明的实施方式之一，对于本领域内的一般技术人员，不花费创造性的劳动，在上述实施例的基础上可以做多种变化，同样能够实现本发明的目的。但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，位于集热器(1)的上方，包括遮阳帘(221)、转轴(21)、转筒(27)、牵拉绳(24)、卷线轮(281、282)、定滑轮(232)；其中，遮阳帘的一端连接并缠绕在转筒上，转筒活动相配安装在转轴上；卷线轮固定安装在转筒两端的转轴上，并经牵拉绳(24)、定滑轮(232)与遮阳帘的另一端相连接，其特征在于：
所述遮阳帘(221)的下端带有拉杆(223)；所述的定滑轮(232)为2个，分别对称设置在集热器一端的两侧；所述遮阳帘(221)的下面设有至少一根水平支承遮阳帘的托杠，该托杠经两端设置的支架(252)与集热器框架或集热器安装支架相连接；
所述的遮阳装置由手动或电机驱动。
2.如权利要求1所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：所述托杠(251)的两端还设有轴承，托杠经该轴承与两端设置的支架(252)相连接。
3.如权利要求1所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：所述拉杆(223)和牵拉绳(24)间的连接是：
拉杆(223)的每端经弹簧(232)和一条牵拉绳(24)的一端连接，牵拉绳(24)的另一端经定滑轮转向后缠绕于卷线轮上；或
拉杆(223)的每端经弹簧(232)和滑轮(231)连接，整条牵拉绳(24)搭在两滑轮后转向，每端经定滑轮转向后缠绕于卷线轮上；或
拉杆(223)的每端连接滑轮(2231)，一条牵拉绳(24)搭在两滑轮(231)后转向，牵拉绳(24)的每端经弹簧(233)和另一条牵拉绳(24)的一端连接，后条牵拉绳(24)的另一端经定滑轮转向后缠绕于卷线轮上。
4.如权利要求1所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：所述转轴(21)由交流或直流电机(291)驱动，交流或直流电机(291)和转轴(21)间连有减速器(292)、离合器(293)。
5.如权利要求4所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：该遮阳装置还具有自动控制器(29)；太阳能集热器所在的热水管路(2)或储热水箱(3)中具有温度传感器(7)；控制器(29)根据温度传感器(7)检测的水温和设定的水温相比较的结果，控制电机自动开闭遮阳帘。
6.如权利要求1所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：所述的卷线轮(281)至少一只的侧面带有手柄(281)，经转动手柄开闭遮阳帘。
7.如权利要求1所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：所述的卷线轮(281)至少一只的周边带有轮齿，且在该卷线轮的径向置有和轮齿相对应的锁定销(284)。
8.如权利要求1所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：所述的遮阳帘(221)是采用柔性织物、柔性薄膜、柔性网帘或金属薄孔板之一所制成的。
9.如权利要求8所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：所述的柔性织物、柔性薄膜或柔性网帘中至少带有3根两端分别与转筒和拉杆相连接的钢丝绳或尼龙绳(222)做为加强筋。
10.如权利要求1所述的用于大规模太阳能集热器的遮阳装置，其特征在于：所述转轴(21)上、转筒(27)内套有扭簧(26)，扭簧的一端(261)固定在转轴(21)上，扭簧的另一端(262)固定于转筒(27)的壳体上。
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