專利名稱：一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能熱水器支架，更具體地說涉及一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整 集熱面傾角式太陽能熱水器支架，可根據(jù)季節(jié)氣溫自動(dòng)調(diào)整太陽能熱水器集熱面傾角來追 蹤太陽高度角，增大有效能量收益。
背景技術(shù)：
太陽能熱水器為居家生活帶來了極大的方便，提高了生活質(zhì)量。目前已有的各種 類型的太陽能熱水器支架，基本上都屬于固定結(jié)構(gòu)，但對于一年中不同季節(jié)的太陽高度角 的不同，集熱面對太陽輻射的吸收有較大的偏差。傳統(tǒng)太陽能支架不能根據(jù)季節(jié)性溫度變 化對集熱面的傾角做出調(diào)整，不可避免的造成對不同季節(jié)的太陽能利用率降低。少數(shù)可追 蹤型的太陽能熱水器支架也都是采用光強(qiáng)檢測，電流電壓檢測，電機(jī)驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)追蹤，這種 追蹤技術(shù)用于太陽能支架技術(shù)難度較大、不經(jīng)濟(jì)且不易實(shí)現(xiàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種根據(jù)氣溫自 動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架，可根據(jù)季節(jié)氣溫自動(dòng)調(diào)整太陽能熱水器集熱面傾 角來追蹤太陽高度角，增大有效能量收益。采用汽缸根據(jù)玻意耳馬略特原理在不同季節(jié)氣 溫變化下利用活塞、齒桿位移帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪，再通過與旋轉(zhuǎn)齒輪同軸的滑輪纏繞與集熱面 相連的鋼絲繩以實(shí)現(xiàn)集熱面移動(dòng)來改變集熱面的傾角，從而有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中所存在 的一系列問題。本實(shí)用新型一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架，包括集熱 管、水箱、前支架、后支架、支架調(diào)節(jié)裝置、地面滑動(dòng)裝置；其特點(diǎn)在于a、在前支架上面均布集熱管，其頂部置有水箱，其底部固定連接鋼桿，在鋼桿的兩 端裝有滾輪。前支架與后支架連接處及后支架與滑槽底板連接處均采用鉸接或軸承連接， 在前、后支架之間置有彈簧。b、支架調(diào)節(jié)裝置由汽缸、齒桿、旋轉(zhuǎn)齒輪、滑輪、拉簧、鋼絲繩、固定桿件組成，汽缸 固定在底板上，汽缸內(nèi)腔裝有活塞，活塞中間固定連接齒桿并伸出汽缸，齒桿與旋轉(zhuǎn)齒輪嚙 合。通過滑輪與旋轉(zhuǎn)齒輪兩端的螺桿連接固定桿件，固定桿件的另一端固定連接在底板上， 齒桿的頂端置有彈簧II與前支架固定連接。鋼絲繩一端固定并纏繞在滑輪上，其另一端與 前支架固定連接。c、地面滑動(dòng)裝置由滑槽底板、滑軌、保護(hù)罩、防塵簾、止滑坎組成，支架兩側(cè)滑槽底 板分別由螺栓固定在地面上，滑槽底板中部設(shè)有滑軌，滑軌上裝有保護(hù)罩，保護(hù)罩頂部設(shè)有 滴油孔，保護(hù)罩一側(cè)開孔處設(shè)有防塵簾。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)橄募練鉁馗叨柛叨冉且草^大，冬季氣溫低而太陽 高度角也較小。本實(shí)用新型一方面可根據(jù)季節(jié)氣溫自動(dòng)調(diào)整太陽熱水器集熱面傾角，根據(jù) 理想氣體熱力學(xué)方程PV = nRT,由于氣溫變化汽缸內(nèi)氣體熱脹冷縮帶動(dòng)汽缸活塞及齒桿上下移動(dòng)繼而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，由于滑輪與旋轉(zhuǎn)齒輪的半徑不同而產(chǎn)生的放大效應(yīng)1 = r 0通過鋼絲繩在滑輪上的纏繞或釋放而使前支架在滑軌上滑動(dòng)引起集熱面傾角的變化。 而集熱面角度的變化符合集熱面與太陽入射盡量垂直的原則，實(shí)現(xiàn)了集熱器自動(dòng)追蹤太陽 高度角功能，可有效增加集熱器有效收益。另一方面由于密閉汽缸中氣體的熱脹冷縮可以 根據(jù)氣溫的變化自動(dòng)調(diào)整，不需要再消耗其他能量，因此本實(shí)用新型經(jīng)濟(jì)適用且增加集熱 管集熱量，提高了集熱效率，外型美觀，安裝方便。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為本實(shí)用新型一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架的結(jié) 構(gòu)示意圖。圖2為
圖1的右視放大圖。圖3為
圖1中保護(hù)罩9的放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3開孔25處兩側(cè)粘有防塵簾10的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為
圖1中固定桿件23的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1在
圖1、2、3、4、5中在前支架17上面均布集熱管13，其頂部置有水箱1，其底部固 定連接鋼桿15，在鋼桿15的兩端伸出處裝有滾輪16，使前支架17上面的集熱管13和水箱 1始終在一個(gè)平面上，在滾輪16的滾動(dòng)下改變集熱面傾角a。前支架17與后支架3連接 處2及后支架3與滑槽底板7連接處5均采用鉸接連接，使后支架3和前支架17可繞鉸接 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在兩側(cè)前、后支架之間固定連接彈簧I 4，其作用是為防止前、后支架之間的夾角 變化過快。汽缸24固定在底板14上，汽缸24內(nèi)腔裝有活塞，活塞中間固定連接齒桿19伸 出汽缸24，齒桿19與旋轉(zhuǎn)齒輪21嚙合，旋轉(zhuǎn)齒輪21與滑輪18同軸，通過滑輪18與旋轉(zhuǎn)齒 輪21兩端的螺桿連接固定桿件23，固定桿件23焊成A型，其頂部焊有套管26，套管26分別 套在滑輪18與旋轉(zhuǎn)齒輪21兩端的螺桿上，旋轉(zhuǎn)齒輪21與滑輪18同軸，用螺母固定，固定 桿件23的另一端固定連接在底板14上。齒桿19的頂端置有彈簧II 22與前支架17固定 連接，其作用是在彈簧22的拉力作用下保證齒桿19和旋轉(zhuǎn)齒輪21緊密嚙合。鋼絲繩20 一端固定并纏繞在滑輪18上，其另一端與前支架17固定連接，其作用是帶動(dòng)前支架1上 的滾輪16在滑軌12上能前后靈活滑動(dòng)，來改變集熱面傾角a。當(dāng)溫度升高時(shí)由水箱1的 自重可以將支架自動(dòng)下壓，支架的滑動(dòng)可以使集熱面的傾角a改變，這樣可以自動(dòng)的調(diào)節(jié) 集熱面傾角a，使得集熱面有效的追蹤太陽高度角的變化，提高太陽能熱水器的集熱效率。 底板14與滑槽底板7連接并在同一水平面上，支架兩側(cè)滑槽底板7分別由螺栓6固定在地 面上，滑槽底板7中部設(shè)有滑軌12，在滑軌12前后兩側(cè)裝有止滑坎8，其作用是限制滑動(dòng) 的距離，止滑坎8的位置可根據(jù)使用地調(diào)整傾角a所需滑動(dòng)的距離設(shè)置?；?2上裝有 保護(hù)罩9，保護(hù)罩9頂部對稱設(shè)有兩個(gè)滴油孔11，其作用是便于給滑軌12添加潤滑油，以 防滑軌12滑動(dòng)阻力太大。保護(hù)罩9為空心長方體，在一側(cè)長邊中部開有長方形孔25，開孔 處兩側(cè)粘有防塵簾10。支架兩側(cè)的滑軌12上對稱裝有保護(hù)罩9，保護(hù)罩9上的開孔面分別在支架兩側(cè)。鋼桿15分別通過保護(hù)罩9內(nèi)側(cè)長方形孔25，同時(shí)通過防塵簾10中部，防塵簾 10呈折疊形，如同手風(fēng)琴可拉伸的風(fēng)箱，其作用是防塵，采用耐老化、耐折曲的軟橡膠制成。 當(dāng)鋼桿15向前滾動(dòng)時(shí)拉動(dòng)后面的防塵簾10向前移動(dòng)，鋼桿15同時(shí)可以將前面的防塵簾向 前推進(jìn)，反之亦然。綜上所述根據(jù)熱力學(xué)方程PV = nRT可以得出當(dāng)氣溫變化時(shí)汽缸24內(nèi)的氣體熱 脹冷縮，使汽缸24內(nèi)腔的活塞上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)齒桿19移動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪21、滑輪18 轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪21和滑輪18的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移《相同，半徑不同產(chǎn)生的線位移的放大效應(yīng)1 =r 0通動(dòng)鋼絲繩20在滑輪18上纏繞或釋放。當(dāng)溫度降低時(shí)滑輪18轉(zhuǎn)動(dòng)將鋼絲繩20纏 繞在滑輪18上，鋼絲繩18則可拉動(dòng)支架通過滾輪16在滑槽12中滑動(dòng)，使集熱面的傾角a 增大。工作原理是當(dāng)季節(jié)氣溫升高時(shí)，汽缸24內(nèi)腔的溫度升高，此時(shí)汽缸24內(nèi)腔氣體 膨脹，體積增大，使活塞帶動(dòng)齒桿19向上移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪21逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在水箱1 的重力作用下支架1底部的滾輪16在滑軌12上向前滑動(dòng)，集熱面與樓地面之間的傾角a 縮?。粶囟冉档蜁r(shí)，體積收縮，活塞帶動(dòng)齒桿19向下移動(dòng)，齒桿19和旋轉(zhuǎn)齒輪21在嚙合作 用下帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪21、滑輪18順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在鋼絲繩20的拉力作用下支架1底部的滾輪 16在滑軌12上向后滑動(dòng)，使得集熱面與樓地面的夾角增大，以此調(diào)整集熱面的傾角a，提 高太陽熱水器的集熱效率。實(shí)施例2實(shí)施例2與實(shí)施例1相同，不同的是前支架17與后支架3連接處2及后支架3與 滑槽底板7的連接處5均采用軸承連接，保護(hù)罩9為空心半圓柱體。
權(quán)利要求一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架，包括集熱管、水箱、前支架、后支架、支架調(diào)節(jié)裝置、地面滑動(dòng)裝置，其特征在于a、在前支架(17)上面均布集熱管(13)，其頂部置有水箱(1)，其底部固定連接鋼桿(15)，在鋼桿(15)的兩端伸出處裝有滾輪(16)，前支架(17)與后支架(3)連接處(2)及后支架(3)與滑槽底板(7)的連接處(5)均采用鉸接或軸承連接；在兩側(cè)前后支架之間置有彈簧I(4)；b、支架調(diào)節(jié)裝置由汽缸(24)、齒桿(19)、旋轉(zhuǎn)齒輪(21)、滑輪(18)、彈簧II(22)、鋼絲繩(20)、固定桿件(23)組成，汽缸(24)固定在底板(14)上，汽缸(24)內(nèi)腔裝有活塞，活塞中間固定連接齒桿(19)伸出汽缸(24)，齒桿(19)與旋轉(zhuǎn)齒輪(21)嚙合，通過滑輪(18)與旋轉(zhuǎn)齒輪(21)兩端的螺桿連接固定桿件(23)，固定桿件(23)的另一端固定連接在底板(14)上；齒桿(19)的頂端置有彈簧II(22)與前支架(17)固定連接；鋼絲繩(20)一端固定并纏繞在滑輪(18)上，其另一端與前支架(17)固定連接；c、地面滑動(dòng)裝置由滑槽底板(7)、滑軌(12)、保護(hù)罩(9)、防塵簾(10)、止滑坎(8)組成，支架兩側(cè)滑槽底板(7)分別由螺栓(6)固定在地面上，滑槽底板(7)中部設(shè)有滑軌(12)，在滑軌(12)前后兩側(cè)設(shè)有止滑坎(8)，滑軌(12)上裝有保護(hù)罩(9)，保護(hù)罩(9)頂部設(shè)有滴油孔(11)，保護(hù)罩(9)一側(cè)開孔(25)處設(shè)有防塵簾(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架，其 特征在于底板(14)與滑槽底板(7)連接并在同一水平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架，其 特征在于旋轉(zhuǎn)齒輪(21)與滑輪(18)同軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架，其 特征在于保護(hù)罩(9)為空心長方體或空心半圓柱體，在一側(cè)長邊中部開有長方形孔(25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架，其 特征在于固定桿件(23)焊接成Λ型，其頂部焊有套管(26)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架，其 特征在于防塵簾(10)呈折疊形。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種根據(jù)氣溫自動(dòng)調(diào)整集熱面傾角式太陽能熱水器支架。本實(shí)用新型包括集熱管、水箱、前支架、后支架、支架調(diào)節(jié)裝置、地面滑動(dòng)裝置，其特點(diǎn)在于當(dāng)氣溫變化時(shí)汽缸24內(nèi)的氣體熱脹冷縮，使汽缸24內(nèi)腔的活塞上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)齒桿19移動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪21、滑輪18轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪21和滑輪18的轉(zhuǎn)動(dòng)角位移ω相同，半徑不同產(chǎn)生的線位移的放大效應(yīng)l＝rθ通動(dòng)鋼絲繩20在滑輪18上纏繞或釋放。當(dāng)溫度降低時(shí)滑輪18轉(zhuǎn)動(dòng)將鋼絲繩20纏繞在滑輪18上，鋼絲繩18則可拉動(dòng)支架通過滾輪16在滑槽12中滑動(dòng)，使集熱面的傾角α增大。本實(shí)用新型由于密閉汽缸中氣體的熱脹冷縮可以根據(jù)氣溫的變化自動(dòng)調(diào)整，不需要再消耗其他能量，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，增加集熱管集熱量，提高集熱效率，外型美觀，安裝方便。
文檔編號F24J2/54GK201652968SQ20102017029
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者丁昀, 展宏躍, 楊慶, 潘存瑞, 王躍軍, 陳海 申請人:蘭州交通大學(xué);甘肅省第三建筑工程公司