跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統的製作方法

2023-12-04 06:51:41

專利名稱：跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及能源領域，具體的說是太陽能領域，關於太陽能的高效採集和利用。
背景技術：
太陽能在人類生存發展的時限內，可以認為是取之不盡的，雖然它只有二十億分之一的能量到達地球表面，也比全球發電總功率大數十萬倍。由於輻射到地面的陽光受氣候、緯度等自然條件的影響，所以目前利用效率還不高。要想取得大功率高溫，在選擇了優異的地理環境後，就得有足夠的採光面積，在單位面積上想得到較大的功率，就要使用跟蹤太陽技術。例如法國「特朗比」熔煉塔，美國加州的「太陽能一號」都是利用極大的接收光面積，加計算機控制跟蹤技術獲得成功的。但是計算機控制，在中小設備中加大了成本投資，跟蹤能源消耗大，不利於推廣普及。目前國內對太陽能的應用，都是在低溫範圍內，一般400-1000攝氏度，更沒有在地面上能獲得真空、失重條件下的太陽能高溫裝置。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統。
本發明是通過以下技術方案實現的；一種跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統，它由凸透鏡、拋物面反光鏡、被機械連接成為一體，其特徵是兩透鏡的焦點在同一空間重合(復聚)，並將它們置於跟蹤太陽的裝置上(本人實用新型專利「全方位跟蹤日光的太陽能裝置」，專利號ZL 01 2 29124.2)，焦點處可置放蒸汽發生器或熔煉坩鍋，以熔煉坩鍋為底，凸透鏡為上頂，與一個倒圓錐筒合圍成一密閉空間，抽掉氣體形成真空室，在熔煉坩鍋內加入流體介質，介質中的物體會處在真空、失重高溫中，跟蹤裝置是由經度、緯度晷板式光傳感器，時區光傳感器，終斷光傳感器，差分放大電路，經、緯度拖動電機，機械傳動，機架組成。高溫系統含有真空泵、水泵及菅道，形成的高溫可用於冶煉、發電、烘乾、食品加工、空調、產生脈衝光。
由於採用上述技術方案，本發明提供的跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統具有這樣的有益效果能獲得較大功率的高溫太陽能，尤其是可以在地面上獲得真空、失重條件下的高溫太陽能，為科研、製造業、加工領域提供一種全新工藝器械，跟蹤裝置(不用高溫系統)還可以應用於太陽能光伏電站、太陽能熱水器、太陽能灶等等。


圖1為跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統原理框2a為跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統正視結構示意2b為跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統側視結構示意3為跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統經度跟蹤電路原理4為跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統緯度跟蹤電路原理5為跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統真空室冶煉坩鍋的結構示意6為跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統蒸汽發生器7為跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統晷板式光傳感器的結構圖在圖中凸透鏡1、蒸汽發生器2、固定螺栓3、支架4、拋物面反光鏡5、配重架6、立架7、晷板式經度、緯度光傳感器8、配重及真空泵9、緯度牽引鋼繩10、捲筒11、緯度拖動電機及減速器12、立軸13、軸承14、軸承室15、地輪16、軌道17、經度拖動電機18、減速器19、齒輪20、固定大齒輪21、橫梁22、耳軸23、熔煉坩鍋24、百葉窗25、光敏電阻(見電路圖)A、B、C、D、E、F、G、H、差分電路IC1、IC5、經度拖動電動機線圈L、緯度拖動電動機線圈L1、蒸汽輸出菅26、壓力傳感器接口27、溫度傳感器接口28、水位傳感器接口29、連接法蘭盤30、進水菅31、超導熱菅32、倒園錐筒33、真空室34、晷板37、基板38。
具體實施例方式
凸透鏡1把光線聚焦到蒸汽發生器2上面上，在凸透鏡與蒸汽發生器之間有一個倒錐形圓筒33，由固定螺栓3連到一起，再由支架4固定到拋物面反光鏡5的外沿，使反光鏡的焦點落在蒸汽發生器的下面上形成復聚，配重架6通過反光鏡中心與配重及真空泵9固定，反光鏡5外沿水平位置有二個耳軸23，通過軸承與跟蹤裝置的立架7機械連接，立架7與橫梁22為整體，橫梁22中間下方固定有立軸13，通過軸承14與軸承室15滾動連接，軸承室固定在基礎上，在橫梁22的兩端有地輪16與軌道17接觸，經度驅動電機18通過減速器19，減速器輸出軸上的齒輪20與固定在基礎上的大齒輪21嚙合，電機18正反轉時，使橫梁22、立架7、透鏡1以立軸13為心旋轉。在橫梁中間上方還固定有捲筒11、緯度電機及減速器12、緯度電機及減速器使捲筒拉動鋼繩10，使兩透鏡以耳軸23為心，作俯仰。晷板式經度、緯度光傳感器8固定在反光鏡外沿平面的迎光面上，在電路中晷板式經度光傳感器8由放置在同一平面上的光敏器件A、B、C、D、組成，AC、BD被垂直於基板的晷板分開，A、B與差分電路IC1連接，C、D與IC2電連接，時區光傳感器E、F分別固定在高溫系統外的東西兩側，差分電路IC1的輸出端通過繼電器J、的觸點與經度驅動電機18的線圈L連接。晷板式緯度光傳感器G、H與IC5，緯度驅動電機線圈L1電連接。在天空有足夠光照強度時，A、B、C、D受光照，C、D不論誰受到光照，IC2輸出使J2吸合、長閉觸點J2-1斷開E、F信號被中斷，這時的A、B受光照強度如果不等，由差分電路IC1的腳6就有輸出電流。設A受光照大於B，電流使9013導通，繼電器J吸合，觸點J-1接觸，電流經電動機線圈L回流，電動機拖動齒輪20嚙合大齒輪21，使橫梁及經度光傳感器反時針向東轉，電連接時使轉動方向向亮區，當經度光傳感器的晷板指向太陽視中心時A、B受光照強度一樣，差分放大電路IC1腳6無輸出電流J失電，觸點J-1斷開，電動機線圈L無電，透鏡靜止，過了瞬間太陽西移使B受光照大於A時IC1腳6輸出電流與前次極性相反，使9015導通繼電器J1吸合，觸點J1-1接觸，電流經L、J1-1流回電源，電動機轉動方向與前次相反，使透鏡向亮區B轉動(順時針向西轉動)，當晷板指向太陽視中心時停止，又過瞬間太陽西移使B又大於A，結果出現了新的電流不平衡，電動機又轉，直到日落。次日太陽升起時，E受光照IC3的腳3有電流輸出，J3吸合，J3-1閉合，所以電動機使透鏡向東轉，直到A、C受到光照時C終斷E的信號，此時A的亮度大於B，電機仍使透鏡向東轉，直到經度晷板式光傳感器的晷板指向太陽視中心時電機停。在這期間如有陰雨跟蹤就停止在原地，中午到日落前的某一時刻晴天，F受到光照，IC4腳3輸出電流J4吸合，觸點J4-1閉合，電流由L經J4-1回電源，電動機拖動透鏡向西轉，完成經向的尋星及跟蹤。緯度的跟蹤原理與上相同，緯度晷板式光傳感器的晷板平面把指向的空間分成上下兩部分，當光敏電阻G(上時空區)，受光大於H(下時空區)差分電路IC5腳6有電流輸出9013導通，J5吸合，J5-1閉合，電流經L1流回電源，電機拖動捲筒11、拉動鋼繩10使透鏡以耳軸為中心上仰，直到緯度傳感器晷板指向太陽視中心時停止。太陽高度再上升(日出至中午地方時)，G受光照又大於H重複上述動作過程，中午後太陽高度下降，H受光大於G，差分電路IC5腳6有電流輸出，9015導通，J6吸合，J6-1閉合，電流經L1、J6-1回源，電動機反轉，拉動透鏡下俯直到日落。使兩透鏡跟蹤太陽吸取最大的光照，焦點處形成高溫，功率的大小由兩透鏡直經決定。蒸汽發生器置放在焦點處，其中的水受熱沸騰產生的高溫蒸汽推動汽輪機組發電，供熱、製冷、烘烤、蒸煮等(均為已有技術)。用於真空冶煉時，在蒸汽發生器2位置換裝成熔煉坩鍋24，並將圓錐筒33置於凸透鏡1及熔煉坩鍋之間接觸部位有隔熱密封墊23，用螺栓3緊固後抽取腔內氣體形成真空室，放在熔煉坩鍋流體介質中的物體會在真空失重條件下接受高溫處理，獲得高純度晶體等。在凸透鏡前置放可開閉的百葉窗25可形成光脈衝，把作物種子封裝在透明聚乙烯袋(殼)中，袋中充滿營養液，再把種袋置放在熔煉坩鍋流體介質內，使它們在真空失重狀態中、用脈衝光照射使其變異。
權利要求
1.一種跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統，它由凸透鏡、拋物面反光鏡被機械連接為一整體，其特徵是兩透鏡的焦點在同一空間重合(復聚)，焦點重合處可置放蒸汽發生器或熔煉坩鍋，以熔煉坩鍋為底，凸透鏡為上頂與一個倒圓錐筒合圍的密閉空間，抽掉氣體形成真空室，在熔煉坩鍋內加入流體介質，介質中的物體處在真空、失重、高溫中，跟蹤太陽的裝置是由經度晷板式光傳感器、緯度晷板式光傳感器、時區光傳感器、終斷光傳感器、差分放大電路、經度拖動電機、緯度拖動電機、機械傳動機架組成，系統中還包含有真空泵、水泵及菅道，形成的高溫可用於冶煉、發電、烘乾、食品加工、空調、產生脈衝光。
2.根據權利要求書1所述的跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統由凸透鏡與拋物面反光鏡機械連接為一整體使凸透鏡、拋物面反光鏡焦點在同一空間重合，其特徵是焦點處有大功率高溫。
3.根據權利要求書1所述的跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統的蒸汽發生器是一個上、下面經過發黑處理，布設許多超導熱菅的壓力容器，有指示水位、壓力、溫度的傳感器。
4.根據權利要求書1所述的跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統的真空室是由凸透鏡為上頂，蒸汽發生器或熔煉坩鍋為底與一個倒圓錐形筒合圍的密閉空間，抽掉氣體形成真空室，放入熔煉坩鍋內流體介質中的物體可獲得真空、失重條件下的高溫。
5.根據權利要求書1所述的跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統的跟蹤裝置是由晷板式經度光傳感器、晷板式緯度光傳感器、時區傳感器、終斷光傳感器電連接在電路中，經差分放大電路控制經度、緯度電機轉動方向，拖動機架透鏡跟蹤太陽，不受陰、雨、晝夜的影響，連續的自動尋星同步跟蹤，且沒有累積跟蹤誤差。
6.根據權利要求書1所述的跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統的晷板式經度光傳感器、晷板式緯度光傳感器，是在同一面基板上的兩隻光敏器件，被垂直於基板的晷板平分，光敏器件與差分電路連接，可分辯晷板指向天空兩側(或上、下)的亮度，晷板和基板同時垂直於水平面放置，用於經度光亮度的檢測稱之為晷板式經度光傳感器，晷板沿水平軸俯仰區分晷板上、下空間亮度，稱之為晷板式緯度光傳感器，時區光傳感器，可以區分上午、下午光照(地方時)，終斷光傳感器是在受光後終斷時區光傳感器信號的，它們根據太陽位置出沒，控制電機轉動方向。
全文摘要
一種跟蹤太陽的復聚式太陽能高溫系統，它由凸透鏡、拋物面反光鏡機械連接為一體，其特徵是兩透鏡的焦點在同一空間重合，並將它們置於跟蹤太陽的裝置上，自動尋星同步跟蹤，且沒有累積跟蹤誤差，焦點處可置放蒸汽發生器或熔煉坩堝，以它們為底，凸透鏡為上頂，與一個圓錐筒連接形成真空室，在熔煉坩堝內流體介質上的物質，可以在地面上獲得真空、失重條件下的高溫太陽能，用於科研、冶煉、發電、烘乾、空調。
文檔編號F24J2/08GK1501035SQ0214936
公開日2004年6月2日 申請日期2002年11月13日 優先權日2002年11月13日
發明者範子林 申請人:範子林