一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統的製作方法

2023-05-12 08:46:06

專利名稱：一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於太陽跟蹤技術領域，公開一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統。
背景技術：
太陽光是一個相對不斷運動變化的光能，在太陽能的利用領域裡，太陽能的固定 接受與跟蹤接受存在著高達30%的功效差，傳統的光電跟蹤及液壓伺服驅動組成的太陽跟 蹤系統，由於裝備結構複雜，成本較高，是目前在太陽能接受設備上普及應用的重要障礙。

發明內容
為解決上述問題，本發明的目的是公開一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，該 系統仿照多數植物趨光的原理，利用太陽光不同角度的光照差為能量，具有結構簡單，無其 他動力，不需維護不失誤，成本低壽命長的特點。為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，包括太陽光方位跟蹤檢測系統、太陽能接 收板與液壓傳動伺服機構，所述的太陽光方位跟蹤檢測系統，具有全方位感知太陽光變化 角度的三排沿圓周均布的感溫管，所述每排感溫管內設置有會膨脹的膨脹液，通過角度溫 差造成的感溫倉內膨脹液膨脹體積比不同的變化，輸出不同體積的膨脹液體，通過連接管 道與對應的三組沿圓周均布的液壓傳動伺服機構連通，所述每組的液壓傳動伺服機構與太 陽能接收板連接。所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，所述三排感溫管分別在平面上為 120°均布，位於東北方向，位於正南方向，位於西北方向；所述每排感溫管由真空管與感 溫倉構成，所述感溫倉為盲管結構，盲管結構的外部套置真空管，所述每排感溫管至少為一 根，感溫管的下部固定在法蘭盤上。所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，所述膨脹液為-40° +200°的工 作環境，膨脹係數大、無腐蝕性能。所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，三組沿圓周均布的液壓傳動伺服機 構設置於太陽能接收板下方，用以推動太陽能接收板全方位對太陽光實時跟蹤；，三組沿 圓周均布的液壓傳動伺服機構相位設置為分別與相連通的三排沿圓周均布的感溫管相差 180°，即位於南方位感溫管輸出的膨脹液驅動北方位的液壓傳動伺服機構、位於東北方位 感溫管輸出的膨脹液驅動西南方位的液壓傳動伺服機構、位於西北方位感溫管輸出的膨脹 液驅動東南方位的液壓傳動伺服機構；每組液壓傳動伺服機構至少為一個。所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，所述液壓傳動伺服機構由驅動液壓 倉、液壓傳動缸體、活塞杆和調整彈簧構成，所述的驅動液壓倉位於液壓傳動缸體內；液壓 傳動缸體內設置的活塞杆上端通過調整彈簧、萬向連接頭與太陽能接收板連接，活塞杆下 端連接驅動液壓倉，驅動液壓倉通過管道與感溫管連通；活塞杆與驅動液壓倉之間設置有 活塞杆密封圈。
所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，所述的感溫倉每排至少為一個，或 多個感溫倉並聯。所述仿生無動力全自動跟蹤太陽的方法，步驟如下1)採用太陽光方位檢測跟蹤檢測系統，通過三排沿圓周均布的感溫管用以全方位 感知太陽光的變化角度，並由角度溫差造成的感溫倉內膨脹液膨脹比不同的變化，輸出不 同體積的膨脹液體到三組液壓傳動伺服機構；2)三組液壓傳動伺服機構沿圓周均布，相位與三個感溫倉相差180°，為南方 位感溫管與北方位的液壓傳動伺服機構對應；東北方位感溫管與西南方位的液壓傳動伺 服機構對應；西北方位感溫管與東南方位的液壓傳動伺服機構對應；感溫管採用的膨脹液 為-40° +200°工作環境的膨脹係數大、無腐蝕性能；3)三組液壓傳動伺服機構用以支撐驅動太陽能接收板，通過每組液壓傳動伺服機 構的膨脹液的膨脹，使接收設備全方位實時對太陽光跟蹤；4)跟蹤方法a當夏日太陽從東北方向升起時，位於東北方向的感溫管受光，感溫管內的溫度升 高使液體感溫倉內的膨脹液膨脹，膨脹出的液體通過太陽能接收板下方相差180°的西南 方向的液壓傳動伺服機構，使太陽能接收板朝東北方向傾斜達到跟蹤的目的；b當陽光隨時間變化，太陽光是一個角度緩慢變化的能量，圓柱型的太陽光方位跟 蹤檢測系統會輸出不同角度的感溫倉膨脹液膨脹能量，該能量使相應的液壓傳動伺服機構 驅動太陽能接收板平面同步傾斜跟蹤變化；c當夜晚及陰天無陽光時，在感溫倉積聚的熱能在無光照時通過金屬的連接部分 耗散；感溫倉內液體冷縮回原體積，液壓傳動伺服機構在大氣壓的作用下使被驅動太陽能 接收板回復水平狀態。由於採用如上所述的技術方案，本發明具有如下所述的優越性一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，仿照多數植物趨光的原理，利用太陽光不 同角度的光照差為能量，全自動自力控制同步跟蹤。具有結構簡單，無其他動力，不需維護 不失誤，成本低壽命長、全自動的特點。


圖la. A-A\圖lb. B-B是本發明中太陽光方位跟蹤檢測系統的結構示意圖。圖2a. C-C\圖2b. I是本發明中單向輸入液壓傳動伺服機構的結構示意圖。圖3是太陽光方位跟蹤檢測系統與液壓傳動伺服機構工作的頂視連接示意圖.圖中1、法蘭盤，2、真空管，3、感溫倉，4、膨脹液，5、真空管固定壓帽，6、上蓋板，7、 固定螺帽，8、固定螺杆，9、真空管保護墊，10、膨脹液輸出口，11、膨脹液輸入口，12、驅動液 壓倉，13、活塞杆密封圈，14、液壓傳動缸體，15、活塞杆，16、萬向連接頭，17、太陽能接收板， 18、連接調整彈簧19、固定盤，20、液壓連接管。
具體實施例方式結合附圖和具體實施例對本發明加以說明實施方式一
如圖1、2、3所示一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，包括太陽光方位跟蹤檢 測系統、太陽能接收板與液壓傳動伺服機構，所述的太陽光方位跟蹤檢測系統，具有全方位 感知太陽光變化角度的三排沿圓周均布的感溫管，所述每排感溫管內設置有會膨脹的膨脹 液4，通過角度溫差造成的感溫管內膨脹液膨脹體積比不同的變化，輸出不同體積的膨脹液 體，通過連接管道20與對應的三組沿圓周均布的液壓傳動伺服機構連通，所述每組的液壓 傳動伺服機構通過調整彈簧18、萬向連接頭16與太陽能接收板17連接。所述三排感溫管分別在平面上為120°均布，所述每排感溫管分別設置位於東 北DB方向、位於正南N方向、位於西北XB方向；所述每排感溫管至少為一根，所述感溫管由 真空管與感溫倉3構成，真空管內設置有多排感溫倉3，所述每排感溫倉管至少為一個，或 多個感溫倉3並聯。所述真空管下部的盲管結構通過真空管保護墊9固定在法蘭盤1上， 在真空管2的上端分別套置真空管固定壓帽5，並使真空管固定壓帽5連接在上蓋板6上； 在上蓋板6與法蘭盤1之間設置固定螺杆8，並通過固定螺帽7固定構成柱狀結構的太陽光 方位檢測跟蹤檢測系統。所述三組沿圓周均布的液壓傳動伺服機構通過固定盤19固定在接收設備平面下 方的平行面上，用以推動太陽能接收板17全方位對太陽光實時跟蹤；三組沿圓周均布的液 壓傳動伺服機構相位設置為分別與相連通的三排沿圓周均布的感溫管相差180°，如位於 南方N位輸出的膨脹液驅動北方B位的液壓傳動伺服機構、位於東北DB方位輸出的膨脹液 驅動西南XN方位的液壓傳動伺服機構、位於西北XB方位輸出的膨脹液驅動東南DN方位的 液壓傳動伺服機構；即位於南方N位的膨脹液輸出口 10連接北方B位的膨脹液輸入口 11、 位於東北DB方位的膨脹液輸出口 10連接西南XN方位的膨脹液輸入口 11、位於西北XB方 位的膨脹液輸出口 10連接東南DN方位的膨脹液輸入口 11，所述膨脹液4為適用於-40° +200°工作環境的膨脹係數大、無腐蝕性能的液體。此種連接方法適用於液壓傳動伺服機 構對太陽能接收設備下部支撐驅動，所述每組液壓傳動伺服機構至少為一個。所設置的三個液壓傳動伺服機構為沿圓周均布，感溫倉的相位與所對應連通的液 壓傳動伺服機構的相位相差180° ；即位於南方位感溫倉的膨脹液輸出口 10連通位於北方 位的液壓傳動伺服機構的膨脹液輸入口 11，位於東北方位感溫倉的膨脹液輸出口 10與位 於西南方位的液壓傳動伺服機構的膨脹液輸入口 11連通，位於西北方位感溫倉的膨脹液 輸出口 10連通東南方位的液壓傳動伺服機構的膨脹液輸入口 11，且適用於對太陽能接收 設備下部支撐驅動。所述液壓傳動伺服機構由驅動液壓倉12、液壓傳動缸體14、活塞杆15和調整彈簧 18構成，所述的驅動液壓倉12位於液壓傳動缸體內；液壓傳動缸體14內設置的活塞杆上 端通過調整彈簧18、萬向連接頭16與太陽能接收板17連接，活塞杆15下端連接驅動液壓 倉，驅動液壓倉12通過管道與感溫管連通；活塞杆與驅動液壓倉12之間設置有活塞杆密封 圈13。所述仿生無動力全自動跟蹤太陽的方法，步驟如下1)採用太陽光方位檢測跟蹤檢測系統，通過三排沿圓周均布的感溫管用以全方位 感知太陽光的變化角度，並由角度溫差造成的感溫倉內膨脹液4膨脹比不同的變化，輸出 不同體積的膨脹液體到三組液壓傳動伺服機構；2)三組液壓傳動伺服機構沿圓周均布，相位與三個感溫管相差180°，為南方位感溫管與北方位的液壓傳動伺服機構對應；東北方位感溫管與西南方位的液壓傳動伺服 機構對應；西北方位感溫管與東南方位的液壓傳動伺服機構對應；感溫管採用的膨脹液4 為-40° +200°的工作環境膨脹係數大、無腐蝕性能；3)三組液壓傳動伺服機構用以支撐驅動太陽能接收板17，通過每組液壓傳動伺 服機構的膨脹液的膨脹，使接收設備全方位實時對太陽光跟蹤；4)跟蹤方法a當夏日太陽從東北方向升起時，位於東北方向的感溫管受光，感溫管內的溫度升 高，使液體感溫倉3內的膨脹液4膨脹，膨脹出的液體通過相差180°的西南方向的液壓傳 動伺服機構，使太陽能接收板17朝東北方向傾斜達到跟蹤的目的，所述調整彈簧18用於克 服太陽能接收板17角度變化時產生的非垂直應力；b.當陽光隨時間變化，太陽光是一個角度緩慢變化的能量，太陽光方位跟蹤檢測 系統會輸出不同角度的感溫倉膨脹液膨脹能量，該能量使相應的液壓傳動伺服機構驅動太 陽能接收板17平面與太陽的同步傾斜跟蹤變化；c.當夜晚及陰天無陽光時，在感溫管積聚的熱能在無光照時通過金屬的連接部分 耗散；感溫管內感溫倉液體冷縮回原體積，液壓傳動伺服機構在大氣壓的作用下使被驅動 太陽能接收板17恢復水平狀態。由於是角度溫差控制，在沒有太陽光照射時，周圍平均氣 溫的變化只會影響太陽能接受設備平均高度，而不影響跟蹤效果。使用時，一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，採用三排柱狀結構的太陽光方位 檢測跟蹤檢測系統，即設置有三排沿圓周均布的感溫管，該實施例中每排為一個，即設置有 三根沿圓周均布的感溫管；所述感溫管的下部固定在法蘭盤1上；在盲管結構的感溫倉3 的外部套置真空管2，在真空管2的上端套置真空管固定壓帽5，並使真空管固定壓帽5連 接在上蓋板6上；在上蓋板6與法蘭盤1之間設置固定螺杆8，並通過固定螺帽7固定構成 柱狀結構的太陽光方位檢測跟蹤檢測系統。柱狀結構的太陽光方位檢測跟蹤檢測系統用以全方位感知太陽光的變化角度，並 由角度溫差造成感溫管的感溫倉3內膨脹液4膨脹比不同的變化，輸出不同體積的膨脹液 體；所述的膨脹液4適用於-40° +200°的工作環境，膨脹係數大、無腐蝕性能；所述太 陽光方位檢測跟蹤系統通過位於感溫管下端開口處的膨脹液輸出口 10通過液壓金屬連接 管道20與膨脹液輸入口 11相連通；所述的膨脹液輸入口 11對應膨脹液輸出口 10的連接 管道20設置為三根，所述的三個膨脹液輸入口 11相連的液壓傳動伺服機構也沿圓周均布， 其相位分別與相連通的感溫管相差180° ；如圖3所示，即位於南方位感溫倉的膨脹液輸出 口 10連通位於北方位的液壓傳動伺服機構的膨脹液輸入口 11，位於東北方位感溫倉的膨 脹液輸出口 10與位於西南方位的液壓傳動伺服機構的膨脹液輸入口 11連通，位於西北方 位感溫倉的膨脹液輸出口 10連通東南方位的液壓傳動伺服機構的膨脹液輸入口 11 ；所述 液壓傳動伺服機構通過固定盤19固定在接受設備平面下方的平行面上，用以推動太陽能 接受板17全方位平面跟蹤太陽光。當夏日某地太陽從東北方向升起的時候，位於東北方向的真空管2受光，管內的 溫差使液體感溫倉3內的膨脹液4膨脹，膨脹出的液體通過連接管道20進入與太陽能接收 板17下方相差180°的西南方向膨脹液輸入口 11通過驅動液壓倉12、活塞杆15再推動再 推動連接調整彈簧18、萬向連接頭16使太陽能接收板17朝東北方向傾斜達到跟蹤的目的，
圖中調整彈簧18主要用於克服太陽能接收板17角度變化時產生的非垂直應力， 當陽光隨時間變化，圓柱型的太陽光方位跟蹤檢測系統，會輸出不同角度的感溫倉膨脹液 膨脹能量，該能量使相應的液壓傳動伺服機構驅動太陽能接收板17平面同步傾斜跟蹤變 化。太陽光是一個角度緩慢變化的能量，當夜晚及陰天無陽光時在感溫倉積聚的熱能在無 光照時通過金屬的連接部分耗散；感溫倉內液體冷縮回原體積，液壓傳動伺服機構在大氣 壓的作用下使被驅動太陽能接收板恢復水平狀態。
權利要求
一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，其特徵在於包括太陽光方位跟蹤檢測系統、太陽能接收板(17)與液壓傳動伺服機構，所述的太陽光方位跟蹤檢測系統，具有全方位感知太陽光變化角度的三排沿圓周均布的感溫管，所述每排感溫管內設置有會膨脹的膨脹液(4)，通過角度溫差造成的感溫管內膨脹液膨脹體積比不同的變化，輸出不同體積的膨脹液體，通過連接管道與對應的三組沿圓周均布的液壓傳動伺服機構連通，所述每組的液壓傳動伺服機構與太陽能接收板連接。
2.根據權利要求1所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，其特徵在於所述三 排感溫管分別在平面上為120°均布，位於東北方向，位於正南方向，位於西北方向；所述 每排感溫管由真空管(2)與感溫倉(3)構成，所述感溫倉(3)為盲管結構，盲管結構的外部 套置真空管，所述每排感溫管至少為一根，感溫管的下部固定在法蘭盤(1)上。
3.根據權利要求1所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，其特徵在於所述膨 脹液(4)為-40° +200°的工作環境，膨脹係數大、無腐蝕性能。
4.根據權利要求1所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，其特徵在於三組 沿圓周均布的液壓傳動伺服機構設置於太陽能接收板(17)下方，用以推動太陽能接收板 (17)全方位對太陽光實時跟蹤；三組沿圓周均布的液壓傳動伺服機構相位設置為分別與 相連通的三排沿圓周均布的感溫管相差180°，即位於南方位感溫管輸出的膨脹液(4)驅 動北方位的液壓傳動伺服機構、位於東北方位感溫管輸出的膨脹液(4)驅動西南方位的液 壓傳動伺服機構、位於西北方位感溫管輸出的膨脹液驅動東南方位的液壓傳動伺服機構；
5.根據權利要求1所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，其特徵在於每組液 壓傳動伺服機構至少為一個。
6.根據權利要求1所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，其特徵在於所述液 壓傳動伺服機構由驅動液壓倉(12)、液壓傳動缸體(14)、活塞杆(15)和調整彈簧(18)構 成，所述的驅動液壓倉(12)位於液壓傳動缸體內；液壓傳動缸體(14)內設置的活塞杆上端 通過調整彈簧、萬向連接頭(16)與太陽能接收板(17)連接，活塞杆(15)下端連接驅動液 壓倉，驅動液壓倉通過管道與感溫管連通；活塞杆與驅動液壓倉(12)之間設置有活塞杆密 封圈(13)。
7.根據權利要求2所述的一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，其特徵在於所述的 感溫倉(3)每排至少為一個，或多個感溫倉(3)並聯。
8.根據權力要求1所述跟蹤系統的一種仿生無動力全自動跟蹤太陽的方法，其特徵在 於其步驟如下1)採用太陽光方位檢測跟蹤檢測系統，通過三排沿圓周均布的感溫管用以全方位感知 太陽光的變化角度，並由角度溫差造成的感溫倉內膨脹液(4)膨脹比不同的變化，輸出不 同體積的膨脹液體到三組液壓傳動伺服機構；2)三組液壓傳動伺服機構沿圓周均布，相位與三個感溫管相差180°，為南方位感 溫管與北方位的液壓傳動伺服機構對應；東北方位感溫管與西南方位的液壓傳動伺服機 構對應；西北方位感溫管與東南方位的液壓傳動伺服機構對應；感溫管採用的膨脹液(4) 為-40° +200°的工作環境膨脹係數大、無腐蝕性能；3)三組液壓傳動伺服機構用以支撐驅動太陽能接收板(17)，通過每組液壓傳動伺服 機構的膨脹液(4)的膨脹，使接收設備全方位實時對太陽光跟蹤；4)跟蹤方法a當夏日太陽從東北方向升起時，位於東北方向的感溫管受光，感溫管內的溫度升高， 使感溫倉(3)內的膨脹液膨脹，膨脹出的液體通過相差180°的西南方向的液壓傳動伺服 機構，使太陽能接收板(17)朝東北方向傾斜達到跟蹤的目的；b.當陽光隨時間變化，太陽光是一個角度緩慢變化的能量，太陽光方位跟蹤檢測系統 會輸出不同角度的感溫倉膨脹液膨脹能量，該能量使相應的液壓傳動伺服機構驅動太陽能 接收板(17)平面與太陽的同步傾斜跟蹤變化；c.當夜晚及陰天無陽光時，在感溫管積聚的熱能在無光照時通過金屬的連接部分耗 散；感溫管內感溫倉(3)液體冷縮回原體積，液壓傳動伺服機構在大氣壓的作用下使被驅 動太陽能接收板(17)恢復水平狀態。
全文摘要
本發明公開一種仿生無動力全自動太陽跟蹤系統，包括太陽光方位跟蹤檢測系統、太陽能接收板(17)與液壓傳動伺服機構，所述的太陽光方位跟蹤檢測系統，具有全方位感知太陽光變化角度的三排沿圓周均布的感溫管，所述每排感溫管內設置有會膨脹的膨脹液(4)，通過角度溫差造成的感溫管內膨脹液膨脹體積比不同的變化，輸出不同體積的膨脹液體，通過連接管道與對應的三組沿圓周均布的液壓傳動伺服機構連通，所述每組的液壓傳動伺服機構與太陽能接收板連接。本發明仿照多數植物趨光的原理，利用太陽光不同角度的光照差為能量，全自動自力控制同步跟蹤。本發明具有結構簡單、無其他動力、不需維護、全自動、成本低、壽命長。
文檔編號G05D3/00GK101950179SQ201010292650
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者袁世俊, 袁昭 申請人:洛陽博聯新能源科技開發有限公司