風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置的製作方法

2023-09-25 18:50:20

專利名稱：風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置的製作方法
技術領域：
風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置技術領域[0001]本實用新型屬於太陽能裝置領域，尤其涉及利用菲涅爾透鏡聚焦太陽輻射能並將其轉換為熱能的裝置。
背景技術：
[0002]太陽能是蘊藏豐富、安全、不會威脅人類和破壞環境的能量，是人類最理想的能源。現有技術中利用太陽能聚熱發電主要有槽式聚熱發電、塔式聚熱發電和碟式聚熱發電三種方式。槽式聚熱發電的聚熱方法是利用槽形拋物面反射鏡將太陽光聚焦到太陽能集熱器對傳熱工質加熱；塔式聚熱發電的聚熱方法是在很大面積的場地上裝有多臺大型反射鏡，通常稱為定日鏡，每臺都各自配有跟蹤機構，準確地將太陽光反射集中到一個高塔頂部的接收器上，通過接收器對傳熱工質加熱；碟式聚熱發電的聚熱方法是利用盤狀拋物面鏡聚焦集熱，其結構外形類似於大型拋物面雷達天線。現有技術的的不足是；聚光裝置能量轉換效率低、結構複雜龐大，換熱氣流流通需要電力驅動，系統整體能量轉換效率低，制約了太陽能發電技術商業化推廣應用。發明內容[0003]本實用新型的目的是提供一種利用風能驅動空氣流通，用菲涅爾透鏡聚焦集熱， 用太陽輻射轉換器將空氣加熱的太陽能聚焦熱風裝置。[0004]為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，包括太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統、菲涅爾透鏡聚焦系統和太陽輻射轉換器，其特徵在於所述太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統是風力驅動系統，風力驅動系統包括風力驅動鼓風機、風力驅動鼓風機出風管、閥門A和冷空氣軟管，風力驅動鼓風機與風力驅動鼓風機出風管連接，風力驅動鼓風機出風管上設有閥門A，風力驅動鼓風機出風管通過冷空氣軟管與太陽輻射轉換器的冷空氣入口相連；所述的菲涅爾透鏡聚焦系統包括菲涅爾透鏡、太陽輻射追蹤框架、連杆A、連杆B和連杆C，連杆A、連杆B和連杆C是直杆，菲涅爾透鏡通過連杆B與太陽輻射追蹤框架固定相連，菲涅爾透鏡通過連杆A與太陽輻射轉換器固定相連，連杆A將菲涅爾透鏡與太陽輻射轉換器固定相連；所述太陽輻射轉換器包括石英玻璃板、太陽輻射轉換器外殼、泡沫陶瓷、隔板、冷空氣入口、熱空氣出口和保溫材料，太陽輻射轉換器外殼是筒狀殼體，石英玻璃板覆蓋在太陽輻射轉換器外殼上端部，隔板是平板，隔板置於太陽輻射轉換器外殼內，將太陽輻射轉換器外殼內分成在上部連通的兩程，太陽輻射轉換器外殼內填充泡沫陶瓷，太陽輻射轉換器外殼外覆蓋保溫材料，冷空氣入口和熱空氣出口設在太陽輻射轉換器外殼下端，熱空氣出口通過熱空氣軟管輸出熱風。[0005]本實用新型所述風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，其特徵在於所述太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統還包括電力驅動系統，電力驅動系統包括電力驅動鼓風機、電力驅動風機出風管和閥門B，電力驅動鼓風機與電力驅動風機出風管連接，閥門B置於電力驅動風機出風管上，電力驅動風機出風管並聯在冷空氣軟管上。[0006]本實用新型所述風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，其特徵在於所述風力驅動鼓風機由風力葉輪、風力葉輪軸、變速裝置、軸流式壓氣機、風向定向裝置、風速探針、軸承 A、變速裝置支杆、軸承B，風力驅動鼓風機支柱，風力葉輪通過風力葉輪軸與變速裝置左端相連，變速裝置右端與壓氣機軸相連，風向定向裝置與軸流式壓氣機外殼後部固定連接，軸流式壓氣機外殼通過軸承A與風力驅動鼓風機支柱連接，變速裝置下端與變速裝置支杆上端剛性連接，變速裝置支杆下端通過軸承B與風力驅動鼓風機支柱連接，軸承A和軸承B的連接構成風力驅動鼓風機以風力驅動鼓風機支柱為軸的旋轉結構；風速探針布置在風力驅動鼓風機外殼上，用於測量環境風速。[0007]本實用新型所述風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，其特徵在於所述風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置還包括控制裝置，控制裝置是電腦或單板機，風速探針測得的環境風速信號傳輸到控制裝置，控制裝置根據預置程序控制電力驅動系統的開閉。[0008]本實用新型的原理是[0009]應用太陽輻射追蹤框架可以追蹤太陽輻射入射光線方向的特性，將菲涅爾透鏡、 太陽輻射轉換器和太陽輻射追蹤框架通過連杆A、連杆B和連杆C相連，使菲涅爾透鏡聚焦太陽輻射成為強能流密度光斑，投射到太陽輻射轉換器上。太陽輻射轉換器內填裝輻射吸收能力強、導熱係數大和對流換熱性能強的三維網絡狀結構的泡沫陶瓷多孔介質材料，將聚焦的太陽輻射轉換為熱能加熱泡沫陶瓷多孔介質，泡沫陶瓷多孔介質通過對流換熱將熱量傳遞給流通其內的冷空氣，產生熱風，從熱空氣出口送出。由於太陽輻射追蹤框架可以追蹤太陽輻射入射光線方向，保證了入射菲涅爾透鏡平面太陽輻射強度。[0010]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果[0011]1、應用風力驅動太陽轉換器內氣流流動。同時，風力驅動系統上安裝風速測量裝置，當風力不足時，啟動電力驅動系統驅動太陽轉換器內氣流流動。節約了能源，提高了能量轉換效率。[0012]2、應用可追蹤太陽輻射方向的菲涅爾透鏡聚焦太陽輻射成為光斑。相對於傳統聚焦裝置，結構被簡化。[0013]3、應用太陽輻射轉換器內泡沫陶瓷吸收太陽輻射並轉換為熱能加以利用，提高了太陽輻射向熱能轉換的轉換效率，清潔環保。[0014]4、此發明多個裝置並聯，可以與傳統的供熱設備或發電設備匹配，用於供熱或發 H1^ ο[0015]5、本實用新型特別適用於高海拔地區、沿海地區以及中西部地區。

[0016]本實用新型共有附圖四幅，其中[0017]圖1本實用新型的結構示意圖[0018]圖2風力驅動鼓風機結構示意圖[0019]圖3軸流式壓氣機結構示意圖[0020]圖4太陽輻射轉換器結構示意圖[0021]圖中1、風力驅動鼓風機，2、電力驅動鼓風機，3、風力驅動鼓風機出風管，4、電力驅動鼓風機出風管，5、閥門A，6、閥門B，7、冷空氣軟管，8、熱空氣軟管，9、冷空氣入口，10、3/4頁熱空氣出口，11、太陽輻射轉換器，12、菲涅爾透鏡，13、太陽輻射追蹤框架，14、連杆A，15、連杆B，16、連杆C，17、風力葉輪，18、風力葉輪軸，19、變速裝置，20、壓氣機軸，21、軸流式壓氣機，22、軸流式壓氣機外殼，23、風向定向裝置，24、風速探針，25、軸承A，26、變速裝置支杆， 27、軸承B，觀、風力驅動鼓風機支柱，四、壓氣機動葉柵，30、壓氣機靜葉柵，31、石英玻璃板， 32、太陽輻射轉換器外殼，33、泡沫陶瓷，34、隔板，35、保溫材料。
具體實施方式
[0022]
以下結合附圖和具體實施方案對本實用新型作進一步說明。[0023]本裝置由太陽能集熱器氣流流通驅動系統、菲涅爾透鏡聚焦系統和輻射轉換器組成。[0024]太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統包括風力驅動鼓風機1、電力驅動鼓風機2、 風力驅動鼓風機出風管3、電力驅動風機出風管4、閥門A5、閥門B6、冷空氣軟管7、太陽輻射轉換器11和熱空氣軟管8。風力驅動鼓風機1與風力驅動鼓風機出風管3連接。電力驅動鼓風機2與電力驅動風機出風管4連接。風力驅動鼓風機出風管3和電力驅動風機出風管4通過各自布置於管上閥門A5和閥門B6匯合到冷空氣軟管7。冷空氣軟管7與太陽輻射轉換器11的冷空氣入口 9相連，太陽輻射轉換器11的熱空氣出口 10與熱空氣軟管8相連。風力驅動鼓風機1由風力葉輪17、風力葉輪軸18、變速裝置19、壓氣機軸20、軸流式壓氣機21、軸流式壓氣機外殼22、風向定向裝置23、風速探針對、軸承A25、變速裝置支杆26， 軸承B27，風力驅動鼓風機支柱觀，壓氣機動葉柵四和壓氣機靜葉柵30。風力葉輪17通過風力葉輪軸18與變速裝置19左端相連。變速裝置19右端與壓氣機軸20相連，壓氣機軸 20與壓氣機動葉柵四相連。壓氣機靜葉柵30固定在軸流式壓氣機外殼22內壁面上。風向定向裝置23與軸流式壓氣機外殼22後部相固定，風向定向裝置23與軸流式壓氣機外殼 22無相對運動。軸流式壓氣機外殼23通過軸承A25與風力驅動鼓風機支柱28連接，變速裝置19下端與變速裝置支杆沈上端剛性連接，變速裝置支杆沈下端通過軸承B27與風力驅動鼓風機支柱觀連接，軸承A25和軸承B27的連接構成風力驅動鼓風機1以風力驅動鼓風機支柱觀為軸旋轉結構。風速探針M布置在軸流式壓氣機外殼22上，用於測量環境風速並產生反饋信號控制電力驅動鼓風機4開啟和閥門B6開啟及開度。菲涅爾透鏡聚焦系統包括菲涅爾透鏡12、太陽輻射轉換器11、太陽輻射追蹤框架13、連杆A14、連杆B15和連杆C16。菲涅爾透鏡12通過連杆B15與太陽輻射追蹤框架13相連。菲涅爾透鏡12通過連杆A14與太陽輻射轉換器11相連，連杆A14形成的連接結構能夠保證菲涅爾透鏡11透射的太陽輻射聚焦光斑落在太陽輻射轉換器11的泡沫陶瓷33填充材料上。同時，太陽輻射轉換器11通過支杆C16與太陽輻射追蹤框架11相連。太陽輻射追蹤框架11可以追蹤太陽輻射入射光線方向，保證入射菲涅爾透鏡12平面太陽輻射強度。太陽輻射轉換器11包括石英玻璃板31、太陽輻射轉換器外殼32、泡沫陶瓷33、隔板34和保溫材料35。石英玻璃板31覆蓋在太陽輻射轉換器外殼32上部，太陽輻射轉換器外殼32內填充泡沫陶瓷33， 太陽輻射轉換器外殼32外覆蓋保溫材料35。太陽輻射轉換器外殼32內部被隔板34隔成兩程。[0025]本實用新型的工作過程如下[0026]軸流式壓氣機外殼23、變速裝置19通過軸承A25和軸承B27與風力驅動鼓風機支5柱觀連接，並構成風力驅動鼓風機1以風力驅動鼓風機支柱觀為軸旋轉結構，通過風向定向裝置23可以調節風力驅動鼓風機正對迎風氣流。風力葉輪17在風力作用下產生軸功， 通過變速裝置19增速後傳遞給壓氣機軸20，並帶動軸流式壓氣機21工作驅動氣流流動。 通常情況下，電力驅動鼓風機4和閥門B6關閉，裝置只由風力驅動鼓風機1驅動流通太陽輻射轉換器11的空氣流。軸流式壓氣機外殼22上布置風速探針M，可以測量環境風速並產生反饋信號，如果風速提供的流通太陽輻射轉換器11的空氣量不足時，電力驅動鼓風機 4和閥門B6開啟，並調節閥門B6開度滿足提供空氣流量要求。[0027]太陽輻射追蹤框架11帶動射菲涅爾透鏡12可以追蹤太陽輻射入射光線方向，保證入射菲涅爾透鏡12平面太陽輻射強度。菲涅爾透鏡12透射太陽輻射並聚焦成光斑，菲涅爾透鏡11通過連杆A14與太陽輻射轉換器11形成的連接結構，能夠保證太陽輻射聚焦光斑落在太陽輻射轉換器11填充的泡沫陶瓷33上，將聚焦的太陽輻射轉換為熱能，加熱泡沫陶瓷33多孔介質固體框架，泡沫陶瓷33多孔介質固體框架通過對流換熱將熱量傳遞給流通其內的冷空氣，產生熱風。[0028]多個本裝置並聯，與供熱設備或發電設備匹配，用於供熱或發電。
權利要求1.風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，包括太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統、菲涅爾透鏡聚焦系統和太陽輻射轉換器，其特徵在於所述太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統是風力驅動系統，風力驅動系統包括風力驅動鼓風機(1)、風力驅動鼓風機出風管(3)、閥門A (5)和冷空氣軟管(7)，風力驅動鼓風機(1)與風力驅動鼓風機出風管(3)連接，風力驅動鼓風機出風管C3)上設有閥門A(5)，風力驅動鼓風機出風管C3)通過冷空氣軟管(7)與太陽輻射轉換器(11)的冷空氣入口(9)相連；所述的菲涅爾透鏡聚焦系統包括菲涅爾透鏡(12)、太陽輻射追蹤框架(13)、連杆A(14)、連杆B(15)和連杆C(16)，連杆A(14)、連杆 B (15)和連杆C (16)是直杆，菲涅爾透鏡(12)通過連杆B (15)與太陽輻射追蹤框架(13)固定相連，菲涅爾透鏡(1 通過連杆A(14)與太陽輻射轉換器(11)固定相連，連杆A(14)將菲涅爾透鏡(1 與太陽輻射轉換器(11)固定相連；所述太陽輻射轉換器(11)包括石英玻璃板(31)、太陽輻射轉換器外殼(32)、泡沫陶瓷(33)、隔板(34)、冷空氣入口(9)、熱空氣出口(10)和保溫材料(35)，太陽輻射轉換器外殼(3 是筒狀殼體，石英玻璃板(31)覆蓋在太陽輻射轉換器外殼(3 上端部，隔板(34)是平板，隔板(34)置於太陽輻射轉換器外殼(3 內，將太陽輻射轉換器外殼內分成在上部連通的兩程，太陽輻射轉換器外殼內填充泡沫陶瓷(33)，太陽輻射轉換器外殼外覆蓋保溫材料(35)，冷空氣入口(9)和熱空氣出口(10)設在太陽輻射轉換器外殼(3 下端，熱空氣出口(10)通過熱空氣軟管(8)輸出熱風。
2.根據權利要求1所述風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，其特徵在於所述太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統還包括電力驅動系統，電力驅動系統包括電力驅動鼓風機 O)、電力驅動風機出風管(4)和閥門B(6)，電力驅動鼓風機O)與電力驅動風機出風管 (4)連接，閥門B(6)置於電力驅動風機出風管(4)上，電力驅動風機出風管(4)並聯在冷空氣軟管(7)上。
3.根據權利要求2所述風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，其特徵在於所述風力驅動鼓風機包括風力葉輪(17)、風力葉輪軸(18)、變速裝置(19)、軸流式壓氣機01)、風向定向裝置(23)、風速探針(M)、軸承A(25)、變速裝置支杆( )、軸承W27)和風力驅動鼓風機支柱( )，風力葉輪(17)通過風力葉輪軸(18)與變速裝置(19)左端相連，變速裝置 (19)右端與壓氣機軸00)相連，風向定向裝置與軸流式壓氣機外殼0 後部固定連接，軸流式壓氣機外殼0 通過軸承AQO與風力驅動鼓風機支柱08)連接，變速裝置(19)下端與變速裝置支杆06)上端剛性連接，變速裝置支杆06)下端通過軸承W27) 與風力驅動鼓風機支柱08)連接，軸承AQO和軸承W27)的連接構成風力驅動鼓風機 (1)以風力驅動鼓風機支柱08)為軸的旋轉結構；風速探針04)布置在軸流式壓氣機外殼02)上，用於測量環境風速。
4.根據權利要求1所述風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，其特徵在於所述風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置還包括控制裝置，控制裝置是電腦或單板機，風速探針04) 測得的環境風速信號傳輸到控制裝置，控制裝置根據預置程序控制電力驅動系統的開閉。
專利摘要風力驅動菲涅爾太陽能聚焦熱風裝置，包括太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統、菲涅爾透鏡聚焦系統和太陽輻射轉換器，太陽輻射轉換器氣流流通驅動系統是風力驅動系統，菲涅爾透鏡聚焦系統包括用連杆連接的菲涅爾透鏡、太陽輻射追蹤框架和太陽輻射轉換器，太陽輻射轉換器冷空氣入口與風力驅動系統連接，熱空氣出口輸出熱風。本實用新型的有益效果是應用風力驅動太陽轉換器內氣流流動，節約了能源，提高了能量轉換效率；菲涅爾透鏡可追蹤太陽輻射方向並聚焦太陽輻射成為光斑，結構簡單；應用泡沫陶瓷轉換為熱能，提高了轉換效率；適用於高海拔地區、沿海地區以及中西部地區；清潔環保。
文檔編號F24J2/40GK202281397SQ20112042221
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者王玉龍, 鄧洋波 申請人:大連海事大學