一種太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備的制作方法

專利名稱：一種太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及太陽能利用，特別是太陽能聚焦跟蹤焦點為直線的線性跟蹤以及組成 陣列跟蹤組成的多向太陽能干燥設備。
背景技術：
目前太陽能干燥裝置有多種形式，大體上可分為溫室型、集熱器型、集熱器與溫 室結合型、整體式和拋物面聚光型等。其中聚光型太陽能干燥裝置的集熱系統，一般由柱狀 拋物面聚焦集熱器組成，這是一種中溫型太陽能干燥裝置，但這種干燥裝置結構復雜，造價 高。雖然簡易太陽能干燥投資少，但容量小，熱效率低；而大中型的投資大、占地面積大，迄 今尚未解決太陽能的低成本的有效儲能問題。太陽能跟蹤主要由槽式、塔式和蝶式三種，由于槽式系統為單向跟蹤相對技術難 度比較低，同時由于太陽能選擇涂層以及真空管技術在100-400度的溫度區間具備產業化 生產能力，因而可以迅速的被批量生產，在國際上被最早的商業化應用的就是槽式系統。太陽能槽式系統被推出后主要應用于太陽能熱發電系統，目前的但個系統已經發 展到8*100*5米的圓柱體，由于其發展朝向大規模應用，因而沒有在其他的應用領域得到 很好的應用。中國專利200710176966提供了一種組合的跟蹤系統，可以用于槽式、塔式結合的 跟蹤系統，其跟蹤的方式采用將焦點不動而太陽能鏡系統進行運動的方式，主要是采用在 地面上設置兩個軌道進行跟蹤，而槽式系統線聚焦系統，利用其線性軸與地球自傳軸平行 放置，因而可以采用一個方向的轉動實現跟蹤，但是該方案采用在地面上的轉動來實現槽 式跟蹤，顯然不能實現跟蹤，因而發明者在方案中進一步設置了俯仰跟蹤，這樣槽式系統就 不是單向跟蹤，而成為雙向的跟蹤，因而發明者沒有解決槽式單向跟蹤時焦線不運動的跟 蹤問題。該系統主要是應用于太陽能熱能的應用，沒有在太陽能干燥領域應用。本發明人在200610020352發明中公布了變焦跟蹤的太陽能利用系統，主要采用 盤式或十字型雙向跟蹤方式實現變焦跟蹤，但是該系統不是采用單向跟蹤。
發明內容本發明的目的就是提供一種太陽能多向跟蹤干燥設備，采用多個反射鏡、菲涅爾 鏡、平面鏡等一個或一組太陽能線性聚焦光學鏡組成，將每一個鏡的轉軸設置在一個太陽 能線性聚焦光學鏡支架上，每一個太陽能光學鏡可以繞軸進行轉動，同時也可以跟隨太陽 能鏡支架運行，因而可以由圍繞轉軸的轉動以及跟隨太陽能鏡支架的運動構成的多向跟 蹤，實現太陽能的跟蹤，由于太陽能干燥設備被設置在一個圓柱體區間內并且在地面或建 筑物上，在太陽能鏡運動時保持不動，因而其焦距是變化的變焦跟跟蹤，太陽能干燥設備設 置在圓柱體內就實現了聚焦跟蹤的太陽能的干燥利用。本發明提供了其陣列結構，適合于不同規模的系統，同時也適合于大規模的利用 太陽能干燥設備。[0009]具體發明內容如下一種太陽能多向跟蹤干燥設備，包括至少一個干燥設備、至少一組光學鏡其中每組光學鏡由至少一個太陽能線性聚焦光學鏡組成、用于支撐光學鏡組的太陽能鏡支架，使 太陽能線性聚焦光學鏡能跟蹤太陽運動的太陽能跟蹤裝置、動力驅動裝置、以及電子控制 系統，每組光學鏡共同聚焦于一個圓柱區域內，至少有一個干燥設備設置在該圓柱區域內 并保持不動其特征是，其中每個太陽能線性聚焦光學鏡上固定設置有至少一個轉軸，所述 轉軸的兩端設置在太陽能鏡支架上，通過動力驅動裝置驅動線性聚焦光學鏡沿轉軸轉動和 跟隨太陽能鏡支架運動，使每組線性聚焦光學鏡的焦線始終保持在干燥設備所在的區域 內。根據需要可以選擇不同類型的支架系統，這樣可以適合于任何的形式的太陽能鏡 的使用，可以根據需要選擇適合的太陽能鏡。采用太陽能鏡支架可以為每組光學鏡的運動 提供更靈活和方便的支撐與運動軌跡，同時可以降低成本、提高跟蹤效率，太陽能鏡支架通 常可以選擇下列至少一種形狀的器件所述太陽能鏡支架選擇下列至少一種形狀的器件A、拋物線型；B、弧形；C、圓形器件；D、多邊形支架；E、復合拋物線型；F、直線、斜線、曲線型。跟蹤裝置包括用于支撐整個系統的跟蹤支架、動力傳輸機構。為了實現動力驅動 裝置(6)驅動動力傳輸機構，實現光學鏡對太陽能的跟蹤，所述動力傳輸裝置(10) —端與 驅動裝置進行連接，至少另外一端設置在轉軸、太陽能鏡支架或者太陽能線性聚焦光學鏡 上，通過動力驅動裝置(6)驅動動力傳輸機構，實現對太陽能的跟蹤。跟蹤支架為太陽能利 用設備、太陽能光學鏡、跟蹤系統、太陽能線聚焦光學鏡支架全部組件提供支撐。跟蹤支架 可以設置在上述系統的任何部位，只要符合本發明的要求，可以任意的設置支架的位置與 結構。任何通過動力驅動系統(6)驅動動力傳輸機構，都可以用于本發明的太陽能跟 蹤，所述的動力傳輸機構選擇下列之一齒輪機構(10)、鏈條機構、渦輪蝸桿機構、鉸鏈機 構。其中當動力傳輸裝置(10)的另一端設置在太陽能線性聚焦光學鏡的轉軸上時， 轉軸與光學鏡固定連接，通過動力驅動裝置驅動傳輸裝置的齒輪或者鏈條或者鉸鏈機構， 使轉軸轉動，從而帶動太陽能線性聚焦光學鏡圍繞轉軸轉動；當動力傳輸裝置設置在太陽 能鏡支架上時，可以驅動太陽能鏡支架進行運動；當動力傳輸裝置直接設置在太陽能線性 聚焦光學鏡上時，可以直接驅動太陽能線性聚焦光學鏡進行運動。太陽能鏡支架設置在跟蹤支架上，并且通過動力驅動裝置和動力傳輸裝置太陽能 鏡支架可以在跟蹤支架上進行運動，與太陽能鏡的延轉軸的運動共同組成了多向的運動， 主要達到跟蹤的目的和要求，太陽能鏡支架的運動方式可以采用任何可能的形式，但是優 選的運動的軌跡可以選擇下列之一[0023]A、拋物線或弧形或圓形器件與地平面平行運動；B、拋物線或弧形或圓形器件延兩個拋物線或弧形或圓形進行拋物線或弧形或圓 形運動。C、沿直線、斜線、曲線的運動。由于線聚焦系統不動，可以將任何的太陽能干燥設備設置在此區域內，甚至可以 將大重量的設備設置在焦線區域，在焦線與太陽能鏡的焦距范圍內，都可以設置太陽能干 燥設備，根據溫度與空間等要求，可以選擇任何不大于焦距的范圍設置太陽能干燥設備。太陽能干燥器件由設置在圓柱焦線區域的管道組成，該管道的外部設置有太陽選 擇涂層將太陽能轉換為熱能，被干燥的物質設置在管道內部，在管道上至少設置有一個進 出口，可以供被干燥物質進入和提出。設置在圓柱焦線區域的管道為熱管的蒸發端，被干燥的物質設置在熱管的冷凝端。線性跟蹤系統由南北方向與東西方向兩種跟蹤方式，主要采用與地平面平行放 置，根據在地球表面的不同的經度與緯度，優先選擇與太陽光照射垂直或夾角最小的方向 設置，太陽能線性聚焦光學鏡焦線、太陽能光學鏡的長度方向的對稱軸線與地球自轉軸平 行，這樣使得集熱效率最高，太陽能線性聚焦光學鏡的焦線選擇下列方式之一進行放置與 地球自轉軸平行、與地球自轉軸平行夾角最小、與地面平行、與水平面平行，優選為與地球 自轉軸平行放置。在進行對太陽能的跟蹤過程中，可能出現跟蹤的誤差，或者部分的太陽光由于散 射等原因，經過第一次的太陽能光學鏡線聚焦后太陽光處于太陽能干燥設備之外的區域， 為了減少此部分的損失，采用了二次聚焦，即在太陽能干燥設備上設置一個二次聚焦的太 陽能鏡，將一次聚焦損失的太陽能光經二次聚焦后將太陽能光聚焦到太陽能干燥設備上， 通常可以選擇至少下列一種二次聚焦光學鏡(8)，在太陽能干燥設備的周圍，還設置有二次 反射鏡，太陽能線性聚焦的光學鏡以及二次反射鏡選擇自下列至少一種A、線性復合拋物面反射鏡；B、線性菲涅爾透鏡或反射鏡；C、線性凹、凸透鏡；D、線性拋物面反射鏡；E、玻璃、金屬、非金屬的平面反射鏡。可以將二次聚焦光學鏡設置在太陽能干燥設備上，與一次聚焦的太陽能鏡一起轉 動，這個樣一次和二次聚焦的太陽能鏡可以采用同一個跟蹤設備和驅動設備實現對太陽能 的二次聚焦，提高了太陽能利用的效率。通過動力驅動系統(6)驅動動力傳輸機構(10)，實現對太陽能的跟蹤，所采用的 動力驅動系統裝置，選自下列之一A、機械驅動器件，優選為機械發條、彈簧、跟蹤；B、相變驅動裝置，采用密閉在一個空間的物質，隨著溫度的增大使其壓力的增大， 來推動運動機構，實現跟蹤；上述A、B兩種跟蹤不需要耗費電能，成為無電驅動；C、利用電能帶動電機或液壓裝置驅動動力傳輸機構(10)來實現跟蹤；
6[0042]D、通過電或光的傳感器的信號，通過比較不同部位的太陽能轉化器件的電流、電 壓值和/或光亮度值，由計算機或單片機來調整電機(6)的運動實現的跟蹤；上述C、D兩種跟蹤需要耗費電能，成為耗電驅動。為了便于使用，可以將該系統設置在不同的區域，既可以設置在地面，也可以設置 在建筑物頂部，通常采用多個太陽能干燥設備(1)設置為一個陣列，每個陣列可以設置在 一個共同的平臺上或設置在一個地面和/或建筑物的區域。其中至少有多個太陽能干燥設 備(1)設置為一個陣列，每個陣列由多組太陽能鏡、跟蹤系統、支架系統、太陽能干燥設備 組成，對同一排和/或同一列的太陽能干燥設備，共用一個動力驅動設備(6)。至少有多個太陽能干燥設備設置為一個陣列，每個陣列由多組太陽能鏡、跟蹤系 統、支架系統、太陽能干燥設備組成，對同一排和/或同一列的太陽能干燥設備，共用一個 動力驅動設備，每個陣列可以設置在一個共同的平臺上或設置在一個地面和/或建筑物的 區域。在每個陣列上設置多排、列太陽能干燥設備，每一個陣列上的每排或列太陽能干 燥設備通過熱管進行換熱。本發明選擇的方案是實現本發明目的的優選方案，任何符合本發明的原理的方案 和技術、產品，都是本發明的保護范圍。采用本發明的技術方案可以達到下列有益效果1、可以減少器件的運動范圍，減少跟蹤的動力驅動部分的能耗，實現高效、高可 靠、低成本的跟蹤以及太陽能干燥的利用。2、可以實現對大重量的干燥物質的應用，極大的擴展了槽式太陽能利用的技術與 范圍，增強了應用的可靠性，提高了系統的載重量。3、可以便于實現陣列的太陽能干燥利用，實現不同的太陽能產品的高效的大規模 的利用。4、可以適合于小型區域及家庭的綜合利用。
圖一是多拋物線反射鏡太陽能干燥設備系統側視圖圖二是多玻璃反射鏡太陽能干燥設備系統圖圖三是多菲涅爾反射鏡陣列跟蹤太陽能干燥設備系統圖圖四是一組菲涅爾反射鏡陣列跟蹤太陽能干燥設備系統圖圖中具體標號的含義如下1 太陽能干燥設備，2 太陽能線聚焦光學鏡，3 太陽能鏡支架，4 跟蹤支架，5 轉 軸，6 動力驅動裝置(電機)，7 齒輪，8 二次太陽能反射鏡，9 動力傳輸系統，10 熱管傳 熱系統；11 動力傳輸裝置，12 太陽能鏡支架驅動裝置，13 物料進口 ；14 物料出口。
具體實施方式
實施例一多拋物線反射鏡太陽能干燥設備系統本圖為一個側視圖，太陽能鏡⑵為四個拋物面反射鏡(2)，太陽能干燥設備⑴ 設置在一個管道內，拋物面鏡設置在一個拋物線型的器件上，在每一個拋物線鏡上設置有一個軸，太陽能鏡可以沿著轉軸(5)進行轉動，同時設置有在地面上可以進行運動的太陽 能鏡支架驅動裝置，這樣太陽能鏡可以沿轉軸轉動同時跟隨太陽能鏡支架平動，進而實現 多向的跟蹤；四個太陽能鏡通過不同的運動實現對太陽能的跟蹤，同時將太陽能光聚焦到 干燥管道上，四個拋物線鏡采用同一個驅動系統，傳遞機構為齒輪組，不同的太陽能鏡的齒 輪齒數不同，從而可以采用不同的轉速有驅動不同的太陽能鏡進行運動，實現對太陽能跟 蹤及利用；在干燥管道上還設置有二次反射鏡，二次反射鏡將一次聚焦的太陽能反射到干 燥管道上。實施例二 多玻璃反射鏡太陽能干燥設備系統如圖2所示，本例采用雙組玻璃反射鏡實現太陽能跟蹤，其中每一組太陽能鏡為 2個玻璃反射鏡，兩組玻璃反射鏡跟蹤系統串聯；太陽能干燥設備為一個(1)設置在真空 管的內部金屬管道，金屬管道上設置有物料的進口以及物料出口 ；四個玻璃反射鏡固定在 三個圓環型器件上，動力驅動裝置為一個電機(6)，動力傳輸裝置為設置在圓環上的齒輪機 構，電機通過齒輪機構驅動設置在圓環上的齒輪，使得玻璃鏡在圓環上進行轉動，同時還設 置有驅動太陽能鏡支架運動的動力驅動設備，實現太陽能鏡的轉動以及跟隨支架運動的多 向跟蹤，實現了對太陽能的跟蹤以及物料的干燥。實施例三、多菲涅爾反射鏡陣列跟蹤太陽能干燥設備如圖三所示，本案例為多鏡陣列跟蹤系統，采用四個菲涅爾反射鏡，動力驅動裝置 為一個電機，電機通過鏈條的動力傳輸設備驅動兩個設置在焦線轉軸上的齒輪，同時還設 置有驅動太陽能鏡支架運動的動力驅動裝置，實現多向的太陽實現對2*2陣列的太陽能跟 蹤，太陽能干燥設備為通過熱管傳熱系統進行傳熱的熱管管道，熱管的蒸發端設置在焦線 區域的玻璃真空管內部，其外部設置有太陽能選擇涂層，熱管的冷凝端設置在焦線區域的 外部，熱管的冷凝端設置有物料的進口以及物料的出口，多組物料從不同的進口與出口進 入和排出被加熱的管道，實現對物料的陣列干燥。實施例四、一組菲涅爾反射鏡陣列跟蹤太陽能干燥設備如圖四所示，有三個菲涅爾鏡組成的一組太陽能鏡跟蹤系統，每個菲涅爾鏡設置 在兩個圓形的太陽能鏡支架上，每個菲涅爾鏡設置有兩個轉軸，動力部分為電機，通過電機 驅動三個齒輪組，分別實現對每一個菲涅爾的驅動，驅動部分的齒輪設置在菲涅爾鏡的轉 軸上，同時還設置有驅動太陽能鏡支架運動的動力驅動裝置，實現多向的太陽能跟蹤與利 用。通過熱管系統實現太陽能的聚焦與傳熱，熱管的蒸發端設置在玻璃管道的內部，其冷凝 端設置在叫焦線區域外部，被干燥的物料從進口進入，從出口排出，物料在熱管的冷凝端被 干燥。根據本發明的原理，可以實現其他的實施例，但是只要符合本發明的條件，都屬于 本發明的實施內容。
權利要求一種太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，包括至少一個干燥設備、至少一組光學鏡其中每組光學鏡由至少一個太陽能線性聚焦光學鏡組成、用于支撐光學鏡組的太陽能鏡支架，使太陽能線性聚焦光學鏡能跟蹤太陽運動的太陽能跟蹤裝置、動力驅動裝置、以及電子控制系統，每組光學鏡共同聚焦于一個圓柱區域內，至少有一個干燥設備設置在該圓柱區域內并保持不動,其特征是每個太陽能線性聚焦光學鏡上固定設置有至少一個轉軸，所述轉軸的兩端設置在太陽能鏡支架上，通過動力驅動裝置驅動線性聚焦光學鏡沿轉軸轉動和跟隨太陽能鏡支架運動，使每組線性聚焦光學鏡的焦線始終保持在干燥設備所在的區域內。
2.根據權利要求1所述的太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述太陽能鏡 支架為拋物線型、圓形或者多邊形的器件中的一種。
3.根據權利要求1所述的太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述太陽能鏡 支架為直線、斜線型的器件。
4.根據權利要求1、2、3所述的任一太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述 跟蹤裝置包括用于支撐整個系統的跟蹤支架、動力傳輸機構，所述動力傳輸裝置一端與驅 動裝置進行連接，至少另外一端設置在轉軸、太陽能鏡支架、太陽能線性聚焦光學鏡上，通 過動力驅動裝置驅動動力傳輸機構，實現對太陽能的跟蹤。
5.根據權利要求4所述太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述動力傳輸機 構為齒輪機構。
6.根據權利要求4所述太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述動力傳輸機 構為鏈條機構。
7.根據權利要求4所述太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述動力傳輸機 構為渦輪蝸桿機構。
8.根據權利要求4所述太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述動力傳輸機 構為鉸鏈機構。
9.根據權利要求4所述的太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述太陽能鏡 支架設置在跟蹤支架上，太陽能鏡支架進行運動的軌跡為拋物線或弧形或圓形器件與地平 面平行運動。
10.根據權利要求4所述的太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述太陽能鏡 支架設置在跟蹤支架上，太陽能鏡支架進行運動的軌跡為拋物線或弧形或圓形器件延兩個 拋物線或弧形或圓形進行拋物線或弧形或圓形運動。
11.根據權利要求4所述的太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是所述太陽能鏡 支架設置在跟蹤支架上，太陽能鏡支架進行運動的軌跡為沿直線、斜線、曲線的運動。
12.根據權利要求1、2、3所述的任一太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是太陽 能干燥設備由設置在圓柱焦線區域的管道組成，該管道的外部設置有太陽選擇涂層將太陽 能轉換為熱能，被干燥的物質設置在管道內部，在管道上至少設置有一個進出口，可以供被 干燥物質進入和排出。
13.根據權利要求12所述的太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是設置在圓柱 焦線區域的管道為熱管的蒸發端，被干燥的物質設置在熱管的冷凝端。
14.根據權利要求1、2、3所述的任一太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是太陽能線性聚焦光學鏡的焦線與地球自轉軸平行放置。
15.根據權利要求1、2、3所述的任一太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是太陽 能線性聚焦光學鏡的焦線與地球自轉軸平行夾角最小放置。
16.根據權利要求1、2、3所述的任一太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是太陽 能線性聚焦光學鏡的焦線與地面平行放置。
17.根據權利要求1、2、3所述的任一太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是太陽 能線性聚焦光學鏡的焦線選擇與水平面平行放置。
18.根據權利要求1、2、3所述的任一太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是在干 燥設備的周圍，還設置有二次反射鏡。
19.根據權利要求1、2、3所述的任一太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是至少 有多個干燥設備設置為一個陣列，每個陣列由多組太陽能鏡、跟蹤系統、支架系統、干燥設 備組成，對同一排和/或同一列的干燥設備，共用一個動力驅動設備，每陣列可以設置在一 個共同的平臺上或設置在一個地面和/或建筑物的區域。
20.根據權利要求19所述的太陽能多向跟蹤太陽能干燥設備，其特征是由多個陣列 組成一個系統，在每個陣列上設置多排、列干燥設備，每一個陣列上的每排或列干燥設備通 過熱管系統和/或強制循環流動的流體進行換熱或者直接利用，多個陣列之間通過熱管系 統和/或強制循環的流體進行換熱或者直接利用。
專利摘要本實用新型公布了一種太陽能多向跟蹤干燥設備，采用多個反射鏡、菲涅爾鏡、平面鏡等一個或一組太陽能線性聚焦光學鏡組成，將每一個鏡的轉軸設置在一個太陽能線性聚焦光學鏡支架上，每一個太陽能光學鏡可以繞軸進行轉動，同時也可以跟隨太陽能鏡支架運行，因而可以由圍繞轉軸的轉動以及跟隨太陽能鏡支架的運動構成的多向跟蹤，實現太陽能的跟蹤，由于太陽能干燥設備被設置在一個圓柱體區間內并且在地面或建筑物上，在太陽能鏡運動時保持不動，因而其焦距是變化的變焦跟跟蹤，太陽能干燥設備設置在圓柱體內就實現了聚焦跟蹤的太陽能的干燥利用。本實用新型提供了其陣列結構，適合于不同規模的系統，同時也適合于大規模的利用太陽能干燥設備。
文檔編號F26B9/06GK201615679SQ200920301490
公開日2010年10月27日 申請日期2009年3月22日 優先權日2009年3月22日
發明者李建民 申請人:北京智慧劍科技發展有限責任公司