太陽能開水灶的製作方法

2023-12-10 08:47:02 1

專利名稱：太陽能開水灶的製作方法
技術領域：
本發明是利用拋物面可以聚焦的原理，製做一個倒傘狀拋物反射面，再利用一個機電一體的計時跟蹤裝置，使它不斷地跟蹤太陽，將太陽光聚集在一起，形成一個不間斷的高溫熱源，並用來燒制開水，供人們飲用、做飯、洗浴等日常生活之用的節能裝置。
目前，社會上所使用的太陽灶，其拋物面的基板大多都是用水泥、生鐵做成，不僅笨重，且運輸安裝也比較困難。其跟蹤太陽的裝置技術比較落後，操作費時費力，用戶使用起來很不方便。這就大大降低了太陽灶對太陽光能的利用轉化效率，也就影響了人們對太陽灶的使用興趣，進而嚴重阻礙了太陽灶的使用和推廣。
本發明的目的在於，利用雨傘能開能合、攜帶方便、技術成熟的原理，將其骨架做成倒傘狀拋物線。用輕質、抗曬的材料做成拋物面基板，其內表面鍍上、貼上或塗上一層反光性能比較好的薄膜，拼接插裝在兩相鄰拋物線骨架上，從而形成一個重量輕、反射效果好的旋轉拋物面。將該拋物面的軸線，即中間支撐杆，固定在一個蝸輪上，而蝸輪軸則固定在一個可在垂面上任意調整角度的支架上。蝸杆則固定支架上，蝸杆的一端裝手輪，另一端安裝皮帶輪。皮帶輪和一個機電合一的計時裝置的輸出端相聯接，從而實現對太陽位置的手動和自動跟蹤。這樣不僅減化了操作程序，給使用者帶來了方便，同時也大大提高了本太陽能開水灶對太陽光能接受和轉化效率，也就相對減少了製造成本，有利於本太陽能開水灶的使用和推廣。
下面結合附圖，進一步說明本發明太陽能開水灶的工作原理。


圖1是本發明太陽能開水灶的結構示意圖。
使用本太陽能開水灶前，應熟悉說明書，並按說明書的要求安裝、操作和使用本太陽能開水灶。如圖所示將用來調整太陽高度角的刻度盤14，用銷釘5固定在基座17的立柱上。刻度盤14上鑽有兩排定位孔，旋轉刻度盤14，將銷釘13插入不同的定位孔中，可調整其基準邊與地面的夾角，使其接近於太陽的高度角。在刻度盤14的基準邊上，安裝有可轉動的蝸輪8，其轉動軸7與刻度盤14的基準邊相垂直。在刻度盤14上，還安裝有蝸杆9、變速計時及換向裝置12。蝸杆9的一端裝有皮帶輪10，並用皮帶11與變速計時及換向裝置12的輸出端相連接。這樣變速計時及換向裝置12，就按設計的要求，通過蝸杆9，帶動蝸輪8繞軸7旋轉。將拋物面的軸線-傘狀拋物面的支撐杆21，用兩隻螺釘6固定在蝸輪8的直徑上。這樣蝸輪8的轉動，就可使拋物面的軸線隨太陽的升降，而始終指向太陽。
如附圖所示，在傘狀旋轉拋物面的支撐杆21上，安裝有傘狀拋物線骨架18的基座16和支撐架2的基座4。基座16是用銷釘3固定在支撐杆21上的，基座4可以沿支撐杆21上下滑動。當滑動到適當部位後，再用銷釘15，將其定位在支撐杆21上，以保證拋物線骨架18的穩定性。將支撐杆21用兩隻螺釘6固定在蝸輪8上，拔下銷釘15，沿支撐杆21向上滑動基座4，支撐架2在聯接線網1的相互扯動下，同步張開，同時拉動拋物線骨架18張開。當拋物線骨架18張開到適當位置時，將銷釘15插入定位孔中，支撐架2就鎖死在支撐杆21上。從箱中拿出拋物反射面基板19和20，按照次序及編號，依次先內後外，拼接插裝在拋物線兩骨架之間。拼裝完畢後，一個完整的旋轉拋物反射面就形成了。如果需要遷移使用，只需選擇一朝陽開闊場地，反程序操作即可。
如附圖所示，在支撐杆21的上端，裝有鍋座33，鍋座33是用兩隻導套及兩個定位螺釘85來調節焦點和其水平度，並將其固定在支撐杆21上的。調整時，鬆開定位螺釘35，依次上下移動導套，將鍋座33的焦點及水平度調整合適後，擰緊定位螺釘35即可。蝸座33調整完畢後，將加熱壺34固定在鍋座33上。加熱壺34是一個上部和下部各開有一個管接頭，除底部受熱部分外，都包裹有一層耐火保溫材料的受熱金屬容器。加熱壺34上下部管接頭分別用既耐熱保溫、又衛生的軟管24和22與保溫水筒29相聯接。保溫水筒29上裝有開關龍頭26、電加熱器25、溫度計28和上水管30，頂部裝有出氣管32。
燒開水前，首先打開保溫水筒上的上水管30上的開關31及連接水管22和24上的開關23和27，將自來水充滿保溫水筒29及加熱壺34，但要留有水受熱膨脹的空間。將加熱壺34，安放在鍋座33上，並固定好，以免掉下。拋物反射面在陽光的照射下，將太陽光聚集在加熱壺34的底部受熱面上，形成一個直徑10cm的溫度在1000℃左右的高溫區，迅速將加熱壺34中的水加熱沸騰膨脹，沿上部水管24回流到保溫水筒29中，保溫水筒29中的冷水則順著下部水管22回流到加熱壺34中。這樣循環往復，直至把保溫水筒的水加熱到沸騰。熱氣不斷地從保溫水筒頂部的出氣管32中排出，並發出響聲。當溫度計28顯示水溫達100℃時，可關緊下部水管22上的開關23，以免放空加熱壺34中的水，使壺燒乾。打開保溫水筒29上的開關26，放出開水裝入保溫瓶，供隨時飲用。放完開水後，打開上水管30上的開關31，向保溫水筒29中放人冷水。再打開下部水管22上的開關23，使冷水進入加熱壺34底部，被加熱循環，開始第二次開水的加熱、循環過程。
當雨天不能正常使用時，可將電加熱器25接通電源，加熱開水，供人們使用。不需開水時，亦可將加熱壺34拿下，以免不慎燒於毀壞。在鍋座33上放置飯鍋，即可煮飯和炒菜，做到一灶多用，既方便了家庭生活需要，又節約柴、煤等燃料，保護了環境。
通過以上對本發明太陽能開水灶的說明，不難看出本發明確是一種結構合理、設計精巧、重量輕、安裝操作使用方便的利用太陽能加熱開水的節能裝置。根據中國氣象科學研究院王炳忠研究員發表在《太陽能》上的理論計算，一個開口直徑為2.4m的本太陽能開水灶，在陽光充足的情況下，按50％的轉化效率計算，在北京地區每小時可燒開水20kg左右。每天工作6小時(從上午9時到下午3時)，可燒開水約120kg。按每人每天需開水2kg計算，一臺本太陽能開水灶可供50-60人的單位使用。因此本太陽能開水灶極適用在廣大的機關、學校、部隊、企事業單位和家庭推廣和使用。本太陽能開水灶的推廣和使用，不僅極大地節約了能源，方便了人們的生活，有利環境保護，也會給企業和國家帶來巨大的經濟和社會效益。
權利要求
1．一種利用旋轉拋物反射面將太陽光聚焦的原理，用來燒制開水的太陽能開水灶，其特徵在於所述的太陽能開水灶是由支撐架、反射面、調整架、跟蹤系統、鍋座和加熱壺系統組成。
2．根據權利要求1所述的太陽能開水灶，其特徵在於支撐架是用來安裝支撐反射面、鍋座和加熱壺系統的，它呈倒傘狀。支撐架中心軸線是支撐杆，上部裝鍋座，中間偏上固定一個支坐，上面均勻分布可以繞同一軸線轉動的拋物線骨架，骨架的適當部位和對應的支撐架相鉸連。支撐架均勻安裝同一個支座上，支座在支撐杆上下滑動，使支撐架、拋物線骨架同步開合。支撐架、拋物線骨架之間聯接有一繩網，對二者起到牽扯和穩定作用。支撐杆下部用螺栓固定在蝸輪上。
3．根據權利要求1所述的太陽能開水灶，其特徵在於反射面是一個旋轉拋物面，它是由多塊拋物面拼接安裝在一起的。拋物反射面是由塑料等輕質材料製成，內表面鍍有、塗上或粘上一層高效反光薄膜。
4．根據權利要求1所述的太陽能開水灶，其特徵在於調整架是用來調整太陽的高度角和安裝跟蹤系統的。調整架通過轉軸固定在基座的立柱上，它上面有系列定位孔，用來調整各地太陽的高度角。高度角調整合適後，用銷軸插入定位孔，將調整架固定在基座的立柱上即可。
5．根據權利要求1所述的太陽能開水灶，其特徵在於跟蹤系統是用來跟蹤太陽，由蝸輪蝸杆、鐘錶變速計時、限位和換向裝置組成。由於蝸輪旋轉極慢，所耗功率不大，旋轉角度跟每天時間有密切關係。鐘錶變速計時系統技術成熟，成本低，配套改裝容易，故採用鐘錶變速計時驅動系統是可行的。蝸輪軸是垂直安裝在調整架基準邊上的，蝸杆、鐘錶變速計時系統及其它機電裝置都是安裝固定在調整架上的。中間用皮帶或齒輪傳動相連接，就可使蝸輪在蝸杆的驅動下，跟蹤太陽進行轉動。
6．根據權利要求1所述的太陽能開水灶，其特徵在於鍋座是安裝在支撐杆上部，用來放置加熱壺系統及飯鍋的。鍋座靠兩隻導套在支撐杆上滑動，靠導套上的定位螺釘定位，從而實現鍋座水平度與焦點之間距離的調整。
7．根據權利要求1所述的太陽能開水灶，其特徵在於加熱壺系統是用來燒制開水的隔熱保溫的熱交換系統。加熱壺是一底部受熱導熱良好，底部和上部各有一水管接頭，除底部外儘可能用耐火的保溫材料纏繞復蓋的受熱金屬容器。加熱壺固定在鍋座上，上下水管分別用保溫、對人無害的軟管與保溫水筒相連接，形成封閉的水循環迴路。
全文摘要
本發明提供一種新型的太陽能開水灶,它由支撐架、拋物反射面、調整架、跟蹤系統、鍋座及加熱壺系統組成。調整架和跟蹤系統是保證拋物反射面自動對準太陽的,鍋座是調整焦距和水平的,加熱壺系統是一個封閉的、加熱、保溫循環系統。本太陽能開水灶結構合理,操作使用方便,對太陽能的轉化利用率高。根據科學理論測算,在正常太陽光照射條件下,每天工作6個小時,可燒開水120kg左右,供50－60人飲用。是機關、學校、部隊、醫院、企事業單位和家庭燒制飲用開水,取代各種燃煤爐具的上佳產品。不僅節約了能源,減少了勞動強度,降低了燒開水成本,又保護了環境。
文檔編號F24J2/02GK1318721SQ00107120
公開日2001年10月24日 申請日期2000年4月18日 優先權日2000年4月18日
發明者張國華 申請人:張國華