CN114428520A - 一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，涉及太阳能发电技术领域，包括太阳能发电板和跟踪转向装置，跟踪转向装置包括支架组件、调节组件、升降组件、跟踪组件、底座，支架组件和跟踪组件紧固连接，跟踪组件远离支架组件的一端和底座紧固连接，调节组件、升降组件设置在支架组件内部，调节组件和支架组件滑动连接，升降组件和支架组件紧固连接，调节组件和升降组件紧固连接，太阳能发电板和调节组件紧固连接。本发明的跟踪组件通过若干个跟踪单元在阳光直射区域变动时产生的推力差值，对太阳能发电板的角度进行了自动调节，实现了不需要外界主动力干预、不需要主动监测的条件下，太阳能发电***自动跟随太阳转动。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，具体为一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置。
背景技术
为了实现节能减排的目标，清洁能源一直是我国致力的研究方向，其中太阳能的利用更是尤为重要，太阳每一秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤的燃烧热值。常规的太阳能发电设施多是通过光伏板进行发电，沙漠区域由于其优良的光照条件，是太阳能发电的优选区域，但沙漠的生态环境恶劣，常规的太阳能发电设置在沙漠中使用仍然存在较多的缺陷。在日常使用的过程中，太阳的照射位置会随着时间发生改变，传统的太阳能发电***无法及时调整自身的位置，导致吸收的太阳能量大幅度降低，部分太阳能发电***虽然配备了跟踪转向装置，但这种跟踪转向装置通常都需要通过主动力的输入来执行，还需要对太阳光照角度进行实时的监测，需要将太阳能发电产生的极大一部分能量转移到实现跟踪转向上，另外，在沙漠地区经常会出现大风，虽然太阳能发电基地会选择在风力相对平和的区域建设，但风力仍然存在一定程度的波动，传统的跟踪转向装置为了保持转向的及时性，并不会对风力阻碍加以计算，在风力极大时，依然会进行转向活动，此时的转向活动虽然会提升太阳能吸收量，但转动阻力极大，需要消耗一大部分能量，太阳能发电板也会受到极大的风力冲击，降低了其使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，包括太阳能发电板和跟踪转向装置，跟踪转向装置包括支架组件、调节组件、升降组件、跟踪组件、底座，支架组件和跟踪组件紧固连接，跟踪组件远离支架组件的一端和底座紧固连接，调节组件、升降组件设置在支架组件内部，调节组件和支架组件滑动连接，升降组件和支架组件紧固连接，调节组件和升降组件紧固连接，太阳能发电板和调节组件紧固连接。本发明的跟踪组件通过若干个跟踪单元在阳光直射区域变动时产生的推力差值，对太阳能发电板的角度进行了自动调节，实现了不需要外界主动力干预、不需要主动监测的条件下，太阳能发电***自动跟随太阳转动。另一方面跟踪组件还能够在外界风力较大时暂时停止太阳能发电板的转动，以减少对太阳能发电板的损伤。若风力大小一直较大，跟踪组件还能够将导向块的推力差值进行缓慢叠加，半圆环最终会以极缓慢的速度发生角度的偏转，这一过程一定程度上对太阳能采集和延长使用寿命进行了平衡，既实现了短时间大风时规避转动，也实现了长时间大风时的主动降速转动。本发明通过双风帆对风力平衡点进行调节，通过自然风力在夜间对活动套筒进行调节，保证了进风部件能够最大程度的获得风力补充，不需要添加额外的动力来维持进风部件的工作。本发明通过对气流进行过滤再离心分离，有效去除了夜间吹入活动套筒内部气流掺杂的砂石量，避免了砂石对太阳能发电板的表面造成二次破坏。气流持续对太阳能发电板表面进行反向吹拂，既起到了表面杂质的清除效果，也促进了防护玻璃重新恢复平整，提升了玻璃的透光度，有利于对太阳能的收集。
进一步的，支架组件包括活动套筒、滑盖板、导向部件、进风部件、电池仓，活动套筒底部和跟踪组件紧固连接，活动套筒顶部设置有滑盖板，滑盖板和活动套筒滑动连接，进风部件、电池仓设置在活动套筒外侧壁上，电池仓设置在活动套筒远离进风部件的一侧，活动套筒外侧壁位于电池仓上下两侧位置处设置有出风槽，导向部件设置在滑盖板顶部。本发明设置的滑盖板在白天会打开，此时太阳能发电板伸出工作，在夜晚太阳能发电板回收后，滑盖板会将活动套筒上端封闭，滑盖板的移动装置属于本领域常规技术手段，具体结构不作描述。导向部件可在夜晚时对活动套筒的方向进行导向，保证外界风力能直吹进进风部件，进风部件将风力输入到活动套筒内部，并从出风槽处排出，出风槽靠近电池仓，可帮助电池仓将充电过程积蓄的热量散去，电池仓利用白天太阳能发电板产生的电量进行充电，为装置本身进行供能，太阳能发电板产生的额外能量输送到电网中。
进一步的，调节组件包括安装板、调节板、第一铰接头、第二铰接头、调节电机、丝杆、螺母、铰接杆，太阳能发电板和安装板紧固连接，安装板远离太阳能发电板的一面设置有第一铰接头、第二铰接头，第一铰接头、第二铰接头分别位于安装板两侧，第一铰接头上设置有第一固定杆，第一固定杆一端和第一铰接头铰接，第一固定杆另一端和调节板紧固连接，第二铰接头上设置有第二固定杆，第二固定杆和第二铰接头紧固连接，第一固定杆的长度长于第二固定杆的长度，调节板内部设置有调节腔，调节电机设置在调节腔一端，调节电机和调节腔紧固连接，调节电机的输出轴和丝杆一端紧固连接，丝杆远离调节电机的一端和调节腔侧壁转动连接，螺母套在丝杆上，螺母和调节腔滑动连接，铰接杆一端和第二铰接头铰接，铰接杆远离第二铰接头的一端和螺母铰接，调节板设置在活动套筒内部，调节板和活动套筒内壁滑动连接。在白天收集太阳能量时，调节电机会带动丝杆转动，丝杆转动的过程中带动螺母移动，螺母带动铰接杆移动，铰接杆带动太阳能发电板转动，将太阳能发电板撑起，以接受太阳光。
进一步的，升降组件包括导向柱、伸缩电缸、中间板，中间板设置在调节板下方，中间板和活动套筒内壁紧固连接，伸缩电缸和中间板下表面紧固连接，伸缩电缸的输出轴穿过中间板，伸缩电缸的输出轴和调节板下表面紧固连接，中间板上设置有若干个直线轴承，导向柱有若干根，导向柱一端和调节板下表面紧固连接，导向柱另一端从直线轴承中穿过。在白天的太阳能收集工作完成后，伸缩电缸会带动调节板下移，调节板下移的过程中导向柱对移动起导向作用，保证下移过程的平稳性，下移后的太阳能发电板被收入到活动套筒内部。
进一步的，跟踪组件包括跟踪环、跟踪单元、半圆环、连接环，半圆环一面和活动套筒底部紧固连接，连接环另一面和半圆坏紧固连接，连接环外侧壁和跟踪环转动连接，半圆环外侧壁和跟踪环转动连接，跟踪环和底座紧固连接，跟踪单元设置在跟踪环内部，跟踪单元有若干个，若干个跟踪单元围绕跟踪环均匀分布。本发明的跟踪环保持静止，跟踪单元对半圆环的角度进行调节，半圆环设置在太阳能发电板背对的一侧，连接环将转动传递给活动套筒。
进一步的，跟踪单元包括集热腔、调节管、导向块、连接弹簧，集热腔设置在跟踪环内部靠近外侧壁位置，调节管也设置在跟踪环内部，调节管一端和集热腔相连，调节管另一端联通跟踪环内表面，导向块、连接弹簧设置在调节管内部，调节管内部靠近集热腔位置设置有定位环，定位环和调节管内壁紧固连接，导向块和调节管滑动连接，连接弹簧一端和导向块紧固连接，连接弹簧另一端和定位环紧固连接，导向块远离连接弹簧的一端设置有导向斜面，导向斜面在导向块的一端对称设置，半圆环两端朝向跟踪环一侧设置有倾斜面。本发明在跟踪环表面涂覆有吸热涂料，太阳照射的热量被跟踪环吸收，跟踪环设置为圆形，朝向太阳的一侧吸收的热量较多，其表面温度会高于背离太阳的一面，在日常使用的过程中，太阳的照射位置会随着时间发生改变，传统的太阳能发电***无法及时调整自身的位置，导致吸收的太阳能量大幅度降低，部分太阳能发电***虽然配备了跟踪转向装置，但这种跟踪转向装置通常都需要通过主动力的输入来执行，还需要对太阳光照角度进行实时的监测，需要将太阳能发电产生的极大一部分能量转移到实现跟踪转向上，另外，在沙漠地区经常会出现大风，虽然太阳能发电基地会选择在风力相对平和的区域建设，但风力仍然存在一定程度的波动，传统的跟踪转向装置为了保持转向的及时性，并不会对风力阻碍加以计算，在风力极大且阻力方向和转向相反时，依然会进行转向活动，此时的转向活动虽然会提升太阳能吸收量，但转动阻力极大，需要消耗一大部分能量，太阳能发电板也会受到极大的风力冲击，降低了其使用寿命。
本发明设置的跟踪单元完美的解决了上述问题，在白天时，本发明背离阳光一侧的集热腔内部温度较低，其对应的连接弹簧拉扯导向块，导向块处于调节管内部，半圆环处于导向块收缩的这半边区域，当太阳角度发生偏转时，跟踪环表面的直射区域发生改变，进入直射区域对应的集热腔温度开始快速上升，本发明在各个集热腔之间填充有隔热层，则跟踪环相邻区域之间的传热效率大幅度降低，主要的热量来源都靠太阳直射，而退出直射区域的集热腔内部温度开始下降，两相对比之下，新进入直射区域的导向块会受到更大的推力，新离开直射区域的导向块会受到更小的推力，导向块上设置的导向斜面会推动半圆环上的倾斜面，半圆环会被向远离直射区域的位置方向推动。通过这种方式，本发明实现了不需要外界主动力干预、不需要主动监测的条件下，太阳能发电***自动跟随太阳转动。本发明的转动通过导向块的推力差值实现，当外界风力极大时，已经处于直射区域内部一段时间的集热腔对应的导向块已经处于完全伸出状态，此时这些导向块的端部位置已超过半圆环，半圆环不可能因为风力而发生大幅度的偏转，只有在刚刚接触太阳直射和刚刚离开太阳直射的区域，导向块发生了一定程度的伸出、收缩，该区域的推力差值若小于风力大小，则半圆环会暂缓转动，待风力减小时，导向块才足以推动半圆环转动。若风力大小一直较大，则新加入直射区域的集热腔内部温度会持续提升，对应导向块的推力也持续上升，而新离开直射区域的集热腔内部温度持续下降，对导向块的推力也持续下降，二者作用力差值持续叠加的过程中，会缓慢的超过风阻力，半圆环最终会以极缓慢的速度发生角度的偏转，这一过程一定程度上对太阳能采集和延长使用寿命进行了平衡，既实现了短时间大风时规避转动，也实现了长时间大风时的主动降速转动。
在夜晚时，本发明的各个导向块全部回缩，此时半圆环可自由转动，再次天亮时，半圆环处在某个随机位置，重新受到光照后，导向块会再次伸出，当半圆环局部区域和光照区域重合时，导向块会持续推动半圆环转动复位，若半圆环正好和光照区域重叠时，则两侧的导向块推力正好平衡，此时微小的风力就足以打破平衡，平衡一旦被打破，半圆环便会持续转动，直到全部离开光照区域。
进一步的，导向部件包括第一限位杆、第二限位杆、第一帆布、第二帆布、收紧绳，第一限位杆、第二限位杆和滑盖板铰接，第一限位杆可沿着滑盖板的竖直垂直面方向转动，第一限位杆铰接处设置有扭簧，第一限位杆趋于向远离进风部件一侧翻转，第一限位杆铰接位置靠近滑盖板的中心，第一帆布和第一限位杆紧固连接，第一帆布另一端和滑盖板上表面紧固连接，第一帆布远离第一限位杆的一侧串有收紧绳，收紧绳一端和第一限位杆远离铰接点的一端紧固连接，收紧绳另一端和活动套筒外表面紧固连接，滑盖板表面靠近进风部件一侧设置有穿线环，收紧绳从穿线环中穿过，第二限位杆的铰接位置位于第一帆布和滑盖板重合处，第二帆布一侧和第二限位杆紧固连接，第二帆布靠近铰接位置的一侧和第一帆布紧固连接，第二限位杆的转动方向位于滑盖板的水平方向上，第二限位杆设置有转动限位，限位方向背离进风部件。白天时，滑盖板打开，此时收紧绳将第一限位杆拉下，此时导向部件不工作，夜晚时，滑盖板关闭，第一限位杆立起，将第一帆布展开，由于第一帆布在滑盖板上方分布位置不均匀，当风向朝向第一帆布时，活动套筒，会发生转动，直到第二帆布的方向和风向相同，此时进风部件处于风向上，但可能出现和风向背离的情况，当风向是和进风部件背离的，第二帆布会受风力吹动展开，由于第二限位杆的转动方向受限，只能在背离进风部件的角度范围内转动，则第二帆布展开后无法翻转到和第一帆布再次贴合处，第二帆布的展开会导致风力再次失衡，活动套筒会再次发生转动，只有当进风部件朝向风向时，第二帆布才会贴合在第一帆布表面，导向部件整体受力平衡，不再发生转动。本发明通过双风帆对风力平衡点进行调节，通过自然风力在夜间对活动套筒进行调节，保证了进风部件能够最大程度的获得风力补充，不需要添加额外的动力来维持进风部件的工作。
进一步的，进风部件包括迎风箱、过滤网、螺旋管、环形管、导料通道、出风口、收集口，迎风箱和活动套筒外侧壁紧固连接，迎风箱内部设置有螺旋管，迎风箱表面设置有收集口，收集口处设置有过滤网，螺旋管一端和收集口相连，螺旋管另一端和环形管、出风口相连，环形管设置在出风口外侧，环形管外侧内壁和螺旋管内部无缝贴合，导料通道一端和环形管相连，导料通道另一端延伸到迎风箱外壁上，出风口远离螺旋管的一端延伸到活动套筒内部，出风口朝向回收状态下的太阳能发电板。收集口在导向部件的作用下一直朝向风向，气流混合的大颗粒砂石被过滤网过滤，少量的小颗粒砂石随着气流进入到螺旋管中，气流在螺旋管里旋转时，砂石由于离心作用向螺旋管的内壁处聚集，当气流进入到出风口时，砂石随最外侧气流进入到环形管中，并最终从导料通道处排出，经过双层处理后的清洁气流从出风口喷出，气流吹拂在太阳能发电板的表面，太阳能发电板上层覆盖有防护玻璃，在白天收集太阳能的过程中，防护玻璃翘起，砂石会对防护玻璃表面造成损伤，并有部分砂石嵌入在防护玻璃表面，此时防护玻璃的倾斜方向相反，气流反向吹拂防护玻璃表面，将砂石去除，玻璃表面由于砂石刮蹭出现的凸起在夜晚不断受到气流的反向风蚀，有利于玻璃重新恢复平整。本发明通过对气流进行过滤再离心分离，有效去除了夜间吹入活动套筒内部气流掺杂的砂石量，避免了砂石对太阳能发电板的表面造成二次破坏。气流持续对太阳能发电板表面进行反向吹拂，既起到了表面杂质的清除效果，也促进了防护玻璃重新恢复平整，提升了玻璃的透光度，有利于对太阳能的收集。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明的跟踪组件通过若干个跟踪单元在阳光直射区域变动时产生的推力差值，对太阳能发电板的角度进行了自动调节，实现了不需要外界主动力干预、不需要主动监测的条件下，太阳能发电***自动跟随太阳转动。另一方面跟踪组件还能够在外界风力较大时暂时停止太阳能发电板的转动，以减少对太阳能发电板的损伤。若风力大小一直较大，跟踪组件还能够将导向块的推力差值进行缓慢叠加，半圆环最终会以极缓慢的速度发生角度的偏转，这一过程一定程度上对太阳能采集和延长使用寿命进行了平衡，既实现了短时间大风时规避转动，也实现了长时间大风时的主动降速转动。本发明通过双风帆对风力平衡点进行调节，通过自然风力在夜间对活动套筒进行调节，保证了进风部件能够最大程度的获得风力补充，不需要添加额外的动力来维持进风部件的工作。本发明通过对气流进行过滤再离心分离，有效去除了夜间吹入活动套筒内部气流掺杂的砂石量，避免了砂石对太阳能发电板的表面造成二次破坏。气流持续对太阳能发电板表面进行反向吹拂，既起到了表面杂质的清除效果，也促进了防护玻璃重新恢复平整，提升了玻璃的透光度，有利于对太阳能的收集。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的太阳能发电板工作状态示意图；
图3是本发明的太阳能发电板非工作状态示意图；
图4是本发明的跟踪环、半圆环局部结构剖视图；
图5是图4的A处局部放大图；
图6是本发明的跟踪组件工作原理图；
图7是本发明的导向部件整体结构示意图；
图8是本发明的进风部件工作原理图；
图9是图8的B处局部放大图；
图中：1-太阳能发电板、2-支架组件、21-活动套筒、22-滑盖板、23-导向部件、231-第一限位杆、232-第二限位杆、233-第一帆布、234-第二帆布、235-收紧绳、24-进风部件、241-迎风箱、242-过滤网、243-螺旋管、244-环形管、245-导料通道、246-出风口、247-收集口、25-电池仓、3-调节组件、31-安装板、32-调节板、33-第一铰接头、34-第二铰接头、35-调节电机、36-丝杆、37-螺母、38-铰接杆、4-升降组件、41-导向柱、42-伸缩电缸、43-中间板、5-跟踪组件、51-跟踪环、52-跟踪单元、521-集热腔、522-调节管、523-导向块、524-连接弹簧、53-半圆环、54-连接环、6-底座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图9，本发明提供技术方案：
如图1-图9所示，一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，包括太阳能发电板1和跟踪转向装置，跟踪转向装置包括支架组件2、调节组件3、升降组件4、跟踪组件5、底座6，支架组件2和跟踪组件5紧固连接，跟踪组件5远离支架组件2的一端和底座6紧固连接，调节组件3、升降组件4设置在支架组件2内部，调节组件3和支架组件2滑动连接，升降组件4和支架组件2紧固连接，调节组件3和升降组件4紧固连接，太阳能发电板1和调节组件3紧固连接。本发明的跟踪组件通过若干个跟踪单元在阳光直射区域变动时产生的推力差值，对太阳能发电板的角度进行了自动调节，实现了不需要外界主动力干预、不需要主动监测的条件下，太阳能发电***自动跟随太阳转动。另一方面跟踪组件还能够在外界风力较大时暂时停止太阳能发电板的转动，以减少对太阳能发电板的损伤。若风力大小一直较大，跟踪组件还能够将导向块的推力差值进行缓慢叠加，半圆环最终会以极缓慢的速度发生角度的偏转，这一过程一定程度上对太阳能采集和延长使用寿命进行了平衡，既实现了短时间大风时规避转动，也实现了长时间大风时的主动降速转动。本发明通过双风帆对风力平衡点进行调节，通过自然风力在夜间对活动套筒21进行调节，保证了进风部件24能够最大程度的获得风力补充，不需要添加额外的动力来维持进风部件24的工作。本发明通过对气流进行过滤再离心分离，有效去除了夜间吹入活动套筒21内部气流掺杂的砂石量，避免了砂石对太阳能发电板1的表面造成二次破坏。气流持续对太阳能发电板1表面进行反向吹拂，既起到了表面杂质的清除效果，也促进了防护玻璃重新恢复平整，提升了玻璃的透光度，有利于对太阳能的收集。
支架组件2包括活动套筒21、滑盖板22、导向部件23、进风部件24、电池仓25，活动套筒21底部和跟踪组件5紧固连接，活动套筒21顶部设置有滑盖板22，滑盖板22和活动套筒21滑动连接，进风部件24、电池仓25设置在活动套筒21外侧壁上，电池仓25设置在活动套筒21远离进风部件24的一侧，活动套筒21外侧壁位于电池仓25上下两侧位置处设置有出风槽，导向部件23设置在滑盖板22顶部。本发明设置的滑盖板22在白天会打开，此时太阳能发电板1伸出工作，在夜晚太阳能发电板1回收后，滑盖板22会将活动套筒21上端封闭，滑盖板22的移动装置属于本领域常规技术手段，具体结构不作描述。导向部件23可在夜晚时对活动套筒21的方向进行导向，保证外界风力能直吹进进风部件24，进风部件24将风力输入到活动套筒21内部，并从出风槽处排出，出风槽靠近电池仓25，可帮助电池仓25将充电过程积蓄的热量散去，电池仓25利用白天太阳能发电板产生的电量进行充电，为装置本身进行供能，太阳能发电板1产生的额外能量输送到电网中。
调节组件3包括安装板31、调节板32、第一铰接头33、第二铰接头34、调节电机35、丝杆36、螺母37、铰接杆38，太阳能发电板1和安装板31紧固连接，安装板31远离太阳能发电板1的一面设置有第一铰接头33、第二铰接头34，第一铰接头33、第二铰接头34分别位于安装板31两侧，第一铰接头33上设置有第一固定杆，第一固定杆一端和第一铰接头33铰接，第一固定杆另一端和调节板32紧固连接，第二铰接头4上设置有第二固定杆，第二固定杆和第二铰接头34紧固连接，第一固定杆的长度长于第二固定杆的长度，调节板32内部设置有调节腔，调节电机35设置在调节腔一端，调节电机35和调节腔紧固连接，调节电机35的输出轴和丝杆36一端紧固连接，丝杆36远离调节电机35的一端和调节腔侧壁转动连接，螺母37套在丝杆36上，螺母37和调节腔滑动连接，铰接杆38一端和第二铰接头34铰接，铰接杆38远离第二铰接头34的一端和螺母37铰接，调节板32设置在活动套筒21内部，调节板32和活动套筒21内壁滑动连接。在白天收集太阳能量时，调节电机35会带动丝杆36转动，丝杆36转动的过程中带动螺母37移动，螺母37带动铰接杆38移动，铰接杆38带动太阳能发电板1转动，将太阳能发电板1撑起，以接受太阳光。
升降组件4包括导向柱41、伸缩电缸42、中间板43，中间板43设置在调节板32下方，中间板43和活动套筒21内壁紧固连接，伸缩电缸42和中间板43下表面紧固连接，伸缩电缸42的输出轴穿过中间板43，伸缩电缸42的输出轴和调节板32下表面紧固连接，中间板43上设置有若干个直线轴承，导向柱41有若干根，导向柱41一端和调节板32下表面紧固连接，导向柱41另一端从直线轴承中穿过。在白天的太阳能收集工作完成后，伸缩电缸42会带动调节板32下移，调节板32下移的过程中导向柱对移动起导向作用，保证下移过程的平稳性，下移后的太阳能发电板被收入到活动套筒21内部。
跟踪组件5包括跟踪环51、跟踪单元52、半圆环53、连接环54，半圆环54一面和活动套筒21底部紧固连接，连接环另一面和半圆坏紧固连接，连接环外侧壁和跟踪环转动连接，半圆环53外侧壁和跟踪环51转动连接，跟踪环51和底座6紧固连接，跟踪单元52设置在跟踪环51内部，跟踪单元52有若干个，若干个跟踪单元52围绕跟踪环51均匀分布。本发明的跟踪环51保持静止，跟踪单元52对半圆环53的角度进行调节，半圆环53设置在太阳能发电板1背对的一侧，连接环54将转动传递给活动套筒21。
跟踪单元52包括集热腔521、调节管522、导向块523、连接弹簧524，集热腔521设置在跟踪环51内部靠近外侧壁位置，调节管522也设置在跟踪环51内部，调节管522一端和集热腔521相连，调节管522另一端联通跟踪环51内表面，导向块523、连接弹簧524设置在调节管522内部，调节管522内部靠近集热腔521位置设置有定位环，定位环和调节管522内壁紧固连接，导向块523和调节管522滑动连接，连接弹簧524一端和导向块523紧固连接，连接弹簧524另一端和定位环紧固连接，导向块523远离连接弹簧524的一端设置有导向斜面，导向斜面在导向块523的一端对称设置，半圆环53两端朝向跟踪环51一侧设置有倾斜面。本发明在跟踪环51表面涂覆有吸热涂料，太阳照射的热量被跟踪环51吸收，跟踪环51设置为圆形，朝向太阳的一侧吸收的热量较多，其表面温度会高于背离太阳的一面，在日常使用的过程中，太阳的照射位置会随着时间发生改变，传统的太阳能发电***无法及时调整自身的位置，导致吸收的太阳能量大幅度降低，部分太阳能发电***虽然配备了跟踪转向装置，但这种跟踪转向装置通常都需要通过主动力的输入来执行，还需要对太阳光照角度进行实时的监测，需要将太阳能发电产生的极大一部分能量转移到实现跟踪转向上，另外，在沙漠地区经常会出现大风，虽然太阳能发电基地会选择在风力相对平和的区域建设，但风力仍然存在一定程度的波动，传统的跟踪转向装置为了保持转向的及时性，并不会对风力阻碍加以计算，在风力极大且阻力方向和转向相反时，依然会进行转向活动，此时的转向活动虽然会提升太阳能吸收量，但转动阻力极大，需要消耗一大部分能量，太阳能发电板1也会受到极大的风力冲击，降低了其使用寿命。
本发明设置的跟踪单元完美的解决了上述问题，在白天时，本发明背离阳光一侧的集热腔521内部温度较低，其对应的连接弹簧524拉扯导向块523，导向块523处于调节管522内部，半圆环53处于导向块523收缩的这半边区域，当太阳角度发生偏转时，跟踪环51表面的直射区域发生改变，进入直射区域对应的集热腔521温度开始快速上升，本发明在各个集热腔521之间填充有隔热层，则跟踪环51相邻区域之间的传热效率大幅度降低，主要的热量来源都靠太阳直射，而退出直射区域的集热腔521内部温度开始下降，两相对比之下，新进入直射区域的导向块523会受到更大的推力，新离开直射区域的导向块523会受到更小的推力，导向块523上设置的导向斜面会推动半圆环53上的倾斜面，半圆环53会被向远离直射区域的位置方向推动。通过这种方式，本发明实现了不需要外界主动力干预、不需要主动监测的条件下，太阳能发电***自动跟随太阳转动。本发明的转动通过导向块523的推力差值实现，当外界风力极大时，已经处于直射区域内部一段时间的集热腔521对应的导向块523已经处于完全伸出状态，此时这些导向块523的端部位置已超过半圆环53，半圆环53不可能因为风力而发生大幅度的偏转，只有在刚刚接触太阳直射和刚刚离开太阳直射的区域，导向块523发生了一定程度的伸出、收缩，该区域的推力差值若小于风力大小，则半圆环53会暂缓转动，待风力减小时，导向块523才足以推动半圆环53转动。若风力大小一直较大，则新加入直射区域的集热腔521内部温度会持续提升，对应导向块523的推力也持续上升，而新离开直射区域的集热腔521内部温度持续下降，对导向块523的推力也持续下降，二者作用力差值持续叠加的过程中，会缓慢的超过风阻力，半圆环最终会以极缓慢的速度发生角度的偏转，这一过程一定程度上对太阳能采集和延长使用寿命进行了平衡，既实现了短时间大风时规避转动，也实现了长时间大风时的主动降速转动。
在夜晚时，本发明的各个导向块523全部回缩，此时半圆环53可自由转动，再次天亮时，半圆环53处在某个随机位置，重新受到光照后，导向块523会再次伸出，当半圆环53局部区域和光照区域重合时，导向块523会持续推动半圆环53转动复位，若半圆环53正好和光照区域重叠时，则两侧的导向块523推力正好平衡，此时微小的风力就足以打破平衡，平衡一旦被打破，半圆环53便会持续转动，直到全部离开光照区域。
导向部件23包括第一限位杆231、第二限位杆232、第一帆布233、第二帆布234、收紧绳235，第一限位杆231、第二限位杆232和滑盖板22铰接，第一限位杆231可沿着滑盖板22的竖直垂直面方向转动，第一限位杆231铰接处设置有扭簧，第一限位杆231趋于向远离进风部件24一侧翻转，第一限位杆231铰接位置靠近滑盖板22的中心，第一帆布233和第一限位杆231紧固连接，第一帆布233另一端和滑盖板22上表面紧固连接，第一帆布233远离第一限位杆231的一侧串有收紧绳235，收紧绳235一端和第一限位杆231远离铰接点的一端紧固连接，收紧绳235另一端和活动套筒21外表面紧固连接，滑盖板22表面靠近进风部件24一侧设置有穿线环，收紧绳235从穿线环中穿过，第二限位杆232的铰接位置位于第一帆布233和滑盖板22重合处，第二帆布233一侧和第二限位杆232紧固连接，第二帆布234靠近铰接位置的一侧和第一帆布233紧固连接，第二限位杆232的转动方向位于滑盖板22的水平方向上，第二限位杆232设置有转动限位，限位方向背离进风部件24。白天时，滑盖板22打开，此时收紧绳235将第一限位杆231拉下，此时导向部件24不工作，夜晚时，滑盖板22关闭，第一限位杆231立起，将第一帆布233展开，由于第一帆布233在滑盖板22上方分布位置不均匀，当风向朝向第一帆布233时，活动套筒21，会发生转动，直到第二帆布234的方向和风向相同，此时进风部件24处于风向上，但可能出现和风向背离的情况，当风向是和进风部件24背离的，第二帆布234会受风力吹动展开，由于第二限位杆232的转动方向受限，只能在背离进风部件24的角度范围内转动，则第二帆布234展开后无法翻转到和第一帆布233再次贴合处，第二帆布234的展开会导致风力再次失衡，活动套筒21会再次发生转动，只有当进风部件22朝向风向时，第二帆布234才会贴合在第一帆布表面，导向部件23整体受力平衡，不再发生转动。本发明通过双风帆对风力平衡点进行调节，通过自然风力在夜间对活动套筒21进行调节，保证了进风部件24能够最大程度的获得风力补充，不需要添加额外的动力来维持进风部件24的工作。
进风部件24包括迎风箱241、过滤网242、螺旋管243、环形管244、导料通道245、出风口246、收集口247，迎风箱241和活动套筒21外侧壁紧固连接，迎风箱241内部设置有螺旋管243，迎风箱241表面设置有收集口247，收集口247处设置有过滤网242，螺旋管243一端和收集口247相连，螺旋管243另一端和环形管244、出风口246相连，环形管244设置在出风口246外侧，环形管244外侧内壁和螺旋管243内部无缝贴合，导料通道245一端和环形管244相连，导料通道245另一端延伸到迎风箱241外壁上，出风口246远离螺旋管243的一端延伸到活动套筒21内部，出风口246朝向回收状态下的太阳能发电板1。收集口247在导向部件23的作用下一直朝向风向，气流混合的大颗粒砂石被过滤网242过滤，少量的小颗粒砂石随着气流进入到螺旋管243中，气流在螺旋管243里旋转时，砂石由于离心作用向螺旋管243的内壁处聚集，当气流进入到出风口246时，砂石随最外侧气流进入到环形管244中，并最终从导料通道245处排出，经过双层处理后的清洁气流从出风口246喷出，气流吹拂在太阳能发电板1的表面，太阳能发电板1上层覆盖有防护玻璃，在白天收集太阳能的过程中，防护玻璃翘起，砂石会对防护玻璃表面造成损伤，并有部分砂石嵌入在防护玻璃表面，此时防护玻璃的倾斜方向相反，气流反向吹拂防护玻璃表面，将砂石去除，玻璃表面由于砂石刮蹭出现的凸起在夜晚不断受到气流的反向风蚀，有利于玻璃重新恢复平整。本发明通过对气流进行过滤再离心分离，有效去除了夜间吹入活动套筒21内部气流掺杂的砂石量，避免了砂石对太阳能发电板1的表面造成二次破坏。气流持续对太阳能发电板1表面进行反向吹拂，既起到了表面杂质的清除效果，也促进了防护玻璃重新恢复平整，提升了玻璃的透光度，有利于对太阳能的收集。
本发明的工作原理：滑盖板22在白天会打开，此时伸缩电缸带动调节板32上移，调节电机35会带动丝杆36转动，丝杆36转动的过程中带动螺母37移动，螺母37带动铰接杆38移动，铰接杆38带动太阳能发电板1转动，将太阳能发电板1撑起，以接受太阳光。当太阳角度发生偏转时，跟踪环51表面的直射区域发生改变，进入直射区域对应的集热腔521温度开始快速上升，而退出直射区域的集热腔521内部温度开始下降，两相对比之下，新进入直射区域的导向块523会受到更大的推力，新离开直射区域的导向块523会受到更小的推力，导向块523上设置的导向斜面会推动半圆环53上的倾斜面，半圆环53会被向远离直射区域的位置方向推动。夜晚时，伸缩电缸带动调节板32下移，调节电机35会带动丝杆36转动，太阳能发电板反向倾斜，滑盖板封闭。此时第一限位杆231立起，将第一帆布233展开，由于第一帆布233在滑盖板22上方分布位置不均匀，当风向朝向第一帆布233时，活动套筒21，会发生转动，直到第二帆布234的方向和风向相同，当风向是和进风部件24背离的，第二帆布234会受风力吹动展开，由于第二限位杆232的转动方向受限，只能在背离进风部件24的角度范围内转动，则第二帆布234展开后无法翻转到和第一帆布233再次贴合处，第二帆布234的展开会导致风力再次失衡，活动套筒21会再次发生转动，只有当进风部件22朝向风向时，第二帆布234才会贴合在第一帆布表面，导向部件23整体受力平衡，不再发生转动。收集口247在导向部件23的作用下一直朝向风向，气流混合的大颗粒砂石被过滤网242过滤，少量的小颗粒砂石随着气流进入到螺旋管243中，气流在螺旋管243里旋转时，砂石由于离心作用向螺旋管243的内壁处聚集，当气流进入到出风口246时，砂石随最外侧气流进入到环形管244中，并最终从导料通道245处排出，经过双层处理后的清洁气流从出风口246喷出，气流吹拂在太阳能发电板1的表面。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，包括太阳能发电板(1)和跟踪转向装置，其特征在于：所述跟踪转向装置包括支架组件(2)、调节组件(3)、升降组件(4)、跟踪组件(5)、底座(6)，所述支架组件(2)和跟踪组件(5)紧固连接，所述跟踪组件(5)远离支架组件(2)的一端和底座(6)紧固连接，所述调节组件(3)、升降组件(4)设置在支架组件(2)内部，所述调节组件(3)和支架组件(2)滑动连接，所述升降组件(4)和支架组件(2)紧固连接，所述调节组件(3)和升降组件(4)紧固连接，所述太阳能发电板(1)和调节组件(3)紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，其特征在于：所述支架组件(2)包括活动套筒(21)、滑盖板(22)、导向部件(23)、进风部件(24)、电池仓(25)，所述活动套筒(21)底部和跟踪组件(5)紧固连接，所述活动套筒(21)顶部设置有滑盖板(22)，所述滑盖板(22)和活动套筒(21)滑动连接，所述进风部件(24)、电池仓(25)设置在活动套筒(21)外侧壁上，所述电池仓(25)设置在活动套筒(21)远离进风部件(24)的一侧，所述活动套筒(21)外侧壁位于电池仓(25)上下两侧位置处设置有出风槽，所述导向部件(23)设置在滑盖板(22)顶部。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，其特征在于：所述调节组件(3)包括安装板(31)、调节板(32)、第一铰接头(33)、第二铰接头(34)、调节电机(35)、丝杆(36)、螺母(37)、铰接杆(38)，所述太阳能发电板(1)和安装板(31)紧固连接，所述安装板(31)远离太阳能发电板(1)的一面设置有第一铰接头(33)、第二铰接头(34)，所述第一铰接头(33)、第二铰接头(34)分别位于安装板(31)两侧，所述第一铰接头(33)上设置有第一固定杆，所述第一固定杆一端和第一铰接头(33)铰接，第一固定杆另一端和调节板(32)紧固连接，所述第二铰接头(4)上设置有第二固定杆，所述第二固定杆和第二铰接头(34)紧固连接，所述第一固定杆的长度长于第二固定杆的长度，所述调节板(32)内部设置有调节腔，所述调节电机(35)设置在调节腔一端，调节电机(35)和调节腔紧固连接，调节电机(35)的输出轴和丝杆(36)一端紧固连接，所述丝杆(36)远离调节电机(35)的一端和调节腔侧壁转动连接，所述螺母(37)套在丝杆(36)上，螺母(37)和调节腔滑动连接，所述铰接杆(38)一端和第二铰接头(34)铰接，铰接杆(38)远离第二铰接头(34)的一端和螺母(37)铰接，所述调节板(32)设置在活动套筒(21)内部，调节板(32)和活动套筒(21)内壁滑动连接。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，其特征在于：所述升降组件(4)包括导向柱(41)、伸缩电缸(42)、中间板(43)，所述中间板(43)设置在调节板(32)下方，所述中间板(43)和活动套筒(21)内壁紧固连接，所述伸缩电缸(42)和中间板(43)下表面紧固连接，伸缩电缸(42)的输出轴穿过中间板(43)，伸缩电缸(42)的输出轴和调节板(32)下表面紧固连接，所述中间板(43)上设置有若干个直线轴承，所述导向柱(41)有若干根，所述导向柱(41)一端和调节板(32)下表面紧固连接，导向柱(41)另一端从直线轴承中穿过。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，其特征在于：所述跟踪组件(5)包括跟踪环(51)、跟踪单元(52)、半圆环(53)、连接环(54)，所述半圆环(54)一面和活动套筒(21)底部紧固连接，连接环另一面和半圆坏紧固连接，所述连接环外侧壁和跟踪环转动连接，所述半圆环(53)外侧壁和跟踪环(51)转动连接，所述跟踪环(51)和底座(6)紧固连接，所述跟踪单元(52)设置在跟踪环(51)内部，所述跟踪单元(52)有若干个，若干个跟踪单元(52)围绕跟踪环(51)均匀分布。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，其特征在于：所述跟踪单元(52)包括集热腔(521)、调节管(522)、导向块(523)、连接弹簧(524)，所述集热腔(521)设置在跟踪环(51)内部靠近外侧壁位置，所述调节管(522)也设置在跟踪环(51)内部，调节管(522)一端和集热腔(521)相连，调节管(522)另一端联通跟踪环(51)内表面，所述导向块(523)、连接弹簧(524)设置在调节管(522)内部，调节管(522)内部靠近集热腔(521)位置设置有定位环，所述定位环和调节管(522)内壁紧固连接，所述导向块(523)和调节管(522)滑动连接，所述连接弹簧(524)一端和导向块(523)紧固连接，连接弹簧(524)另一端和定位环紧固连接，所述导向块(523)远离连接弹簧(524)的一端设置有导向斜面，所述导向斜面在导向块(523)的一端对称设置，所述半圆环(53)两端朝向跟踪环(51)一侧设置有倾斜面。
7.根据权利要求6所述的一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，其特征在于：所述导向部件(23)包括第一限位杆(231)、第二限位杆(232)、第一帆布(233)、第二帆布(234)、收紧绳(235)，所述第一限位杆(231)、第二限位杆(232)和滑盖板(22)铰接，所述第一限位杆(231)可沿着滑盖板(22)的竖直垂直面方向转动，所述第一限位杆(231)铰接处设置有扭簧，第一限位杆(231)趋于向远离进风部件(24)一侧翻转，所述第一限位杆(231)铰接位置靠近滑盖板(22)的中心，所述第一帆布(233)和第一限位杆(231)紧固连接，第一帆布(233)另一端和滑盖板(22)上表面紧固连接，所述第一帆布(233)远离第一限位杆(231)的一侧串有收紧绳(235)，所述收紧绳(235)一端和第一限位杆(231)远离铰接点的一端紧固连接，收紧绳(235)另一端和活动套筒(21)外表面紧固连接，所述滑盖板(22)表面靠近进风部件(24)一侧设置有穿线环，所述收紧绳(235)从穿线环中穿过，所述第二限位杆(232)的铰接位置位于第一帆布(233)和滑盖板(22)重合处，所述第二帆布(233)一侧和第二限位杆(232)紧固连接，第二帆布(234)靠近铰接位置的一侧和第一帆布(233)紧固连接，所述第二限位杆(232)的转动方向位于滑盖板(22)的水平方向上，所述第二限位杆(232)设置有转动限位，限位方向背离进风部件(24)。
8.根据权利要求7所述的一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置，其特征在于：所述进风部件(24)包括迎风箱(241)、过滤网(242)、螺旋管(243)、环形管(244)、导料通道(245)、出风口(246)、收集口(247)，所述迎风箱(241)和活动套筒(21)外侧壁紧固连接，所述迎风箱(241)内部设置有螺旋管(243)，所述迎风箱(241)表面设置有收集口(247)，所述收集口(247)处设置有过滤网(242)，所述螺旋管(243)一端和收集口(247)相连，螺旋管(243)另一端和环形管(244)、出风口(246)相连，所述环形管(244)设置在出风口(246)外侧，环形管(244)外侧内壁和螺旋管(243)内部无缝贴合，所述导料通道(245)一端和环形管(244)相连，导料通道(245)另一端延伸到迎风箱(241)外壁上，所述出风口(246)远离螺旋管(243)的一端延伸到活动套筒(21)内部，出风口(246)朝向回收状态下的太阳能发电板(1)。
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| CN202111662848.7A CN114428520A (zh) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | 一种太阳能发电***用的自动跟踪转向装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117452977A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-26 | 天津轻工职业技术学院 | 风光发电机的跟踪驱动器的控制方法及风光发电机 |
-
2021
- 2021-12-30 CN CN202111662848.7A patent/CN114428520A/zh active Pending
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN117452977A (zh) * | 2023-12-22 | 2024-01-26 | 天津轻工职业技术学院 | 风光发电机的跟踪驱动器的控制方法及风光发电机 |
| CN117452977B (zh) * | 2023-12-22 | 2024-04-12 | 天津轻工职业技术学院 | 风光发电机的跟踪驱动器的控制方法及风光发电机 |
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