單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法

單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法
【專利摘要】單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法，其目的是提高跟蹤精度，降低跟蹤成本，在主支撐架的上方設有轉動軸（2），轉動軸（2）和轉動軸（3）相互垂直，在轉動軸（3）上連接有托架（4），在南北向轉動裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有液壓缸（10），在東西向轉動的裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有液壓缸（9），熱源（5）直接與熱膨脹器（6）相連接，在連接液壓缸（10）的液壓管（8）上安裝有閥門（14），在液壓缸（10）的兩端并聯有復位裝置（13），在液壓缸（9）的兩端并聯有復位裝置（12），復位裝置（12）的回復力大于復位裝置（13）的回復力；跟蹤方法是白天跟蹤太陽時角，晚上跟蹤太陽赤緯角。
【專利說明】單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及太陽能跟蹤【技術領域】。
【背景技術】
[0002]為了盡可能多地利用太陽輻射能，太陽能利用裝置需要配備能夠跟蹤太陽位置的裝置，多數太陽能跟蹤裝置以電驅動裝置為主，這類裝置跟蹤精度高，但跟蹤過程中消耗電能，并且裝置加工和運行成本高。如何能通過太陽光的能量來跟蹤太陽位置的裝置，即通過太陽跟蹤太陽的裝置，不耗能，成本低，易維護，具有很高的應用前景和市場價值。
[0003]檢索現有的已公開的文獻，關于太陽光熱驅動的跟蹤裝置的文獻還未找到。檢索專利文獻，有一項技術成為與本專利技術較為類似的最新技術。該項技術是已公開的“利用溫度變化自動跟蹤太陽能的方法”的發明專利技術，其專利申請號為201110286643.3，該技術以環境溫度的變化影響膨脹罐內的流體熱脹冷縮，利用流體熱脹冷縮的特性驅動液壓缸伸縮以跟蹤太陽高度角，以雙吸熱腔壓差式活塞驅動齒輪齒條運動，通過齒輪的轉動帶動太陽能利用裝置轉動以跟蹤太陽方位角。還有三項與本裝置較類似的技術，分別是已遞交申請的“利用地下淺層土壤溫度跟蹤太陽赤緯角的裝置及調節方法(專利申請號為201410260863.2)”的發明專利技術、“太陽能半遮光式熱驅動自動跟蹤裝置(專利申請號為201410269653.X)”的發明專利技術和“太陽能聚光熱驅動自動跟蹤裝置(專利申請號為201410269654.4)”的發明專利技術，這三項技術均是利用液體熱膨脹推動轉動裝置轉動跟蹤太陽位置的技術，這四項技術均明顯存在著以下問題:
1、每個驅動跟蹤轉動軸需要有一個或兩個驅動熱膨脹器，對于雙軸跟蹤裝置而言，至少需要兩個以上的驅動熱膨脹器，相應地需要兩個以上的調節裝置，兩個以上的過熱保護裝置等，因此該類技術所需的設備部件多，成本高。
[0004]2、該類技術在兩個驅動裝置之間無關聯，每個驅動器都必須安裝一個調節裝置，使得在簡化調節和提高跟蹤精度之間難于同時達到要求。對于東西向的跟蹤裝置和驅動介質而言，當從冬季向夏季過渡過程中，由于環境溫度逐漸升高，液壓介質的平均溫度也在逐漸上升，因而其體積會變大，使其在早晨不能準確復位到設定的位置，影響其跟蹤精度，因此需要調節裝置定期進行調節，當從夏季向冬季過渡過程中，同樣需要調節裝置定期進行調節；而對于南北向的跟蹤裝置和驅動介質而言，由于太陽赤緯角與環境溫度之間存在的相位差，也需要調節裝置定期進行調節；因此，現有技術中利用溫度分別進行雙軸跟蹤的驅動裝置存在調節工藝得復雜的問題，或者當調節工藝簡化后跟蹤精度降低的問題，二者必具其一。
[0005]3、該類裝置的溫度補償調裝置采用手動或電動裝置，或者需要凸輪裝置，過程中或者需要人工定期操作，比較麻煩，人工成本高，或者需要電腦程序和電動系統的控制和運行，控制設備成本高，或者需要凸輪機構，設計加工復雜，設備成本也高。
[0006]4、無過熱保護裝置或者在過熱保護過程中浪費的工質，影響長期穩定運行，并且沒有報警功能。[0007]5、該類技術中的熱源為單一熱源，或者是環境溫度，或者是太陽能，在特殊情況下的不能實施有效跟蹤，裝置的適用范圍受到限制。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是提高跟蹤精度，降低跟蹤成本。
[0009]本發明是單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法，單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，在安裝基礎上固定有主支撐架1，在主支撐架I的上方設有第一轉動軸2，在第一轉動軸2上連接有第二轉動軸3，第一轉動軸2和第二轉動軸3相互垂直，在第二轉動軸3上連接有安裝太陽能利用裝置的托架4，第二轉動軸3繞第一轉動軸2旋轉，托架4繞第二轉動軸3旋轉，其中一個東西向轉動，另一個南北向轉動，在南北向轉動裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有第一液壓缸10，在東西向轉動的裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有第二液壓缸9，熱源5直接與熱膨脹器6相連接，熱膨脹器6的內腔通過液壓管8與第一液壓缸10和第二液壓缸9的內腔相聯通，在連接第一液壓缸10的液壓管8上安裝有閥門14，在第一液壓缸10的兩端并聯有第一復位裝置13，在第二液壓缸9的兩端并聯有第二復位裝置12，第二復位裝置12的回復力大于第一復位裝置13的回復力。
[0010]單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置的跟蹤方法，其具體方式是:白天跟蹤太陽時角，晚上跟蹤太陽赤緯角。
[0011]本發明的有益效果為:1、本發明裝置用一個熱膨脹器驅動和跟蹤兩個跟蹤裝置，結構簡單，成本低。本發明采用單動力源分時控制法驅動和跟蹤兩個驅動器，即用一個熱膨脹器分別驅動和控制太陽赤緯角跟蹤裝置和太陽時角跟蹤裝置，考慮到太陽赤緯角全天變化不超過0.3度，在非特別精確跟蹤工況下，可以對太陽赤緯角進行間歇跟蹤，而太陽時角只需要在有太陽工況下跟蹤即可，因此本發明設計了白天跟蹤太陽時角，晚上跟蹤太陽赤緯角的跟蹤方法及跟蹤裝置，比現有技術中每個跟蹤裝置都需要一個或兩個熱膨脹器的裝置來說，本發明裝置結構更簡單，加工安裝成本更低。
[0012]、本發明裝置既可用太陽能光熱驅動，也可用電加熱驅動，也可用其他低溫熱源驅動，還可以用多種熱源聯合驅動，驅動熱源種類廣泛，獲取容易，成本低廉，穩定性和可靠性高，適應性廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發明專利的跟蹤裝置側視圖，圖2是第二液壓缸傳動示意圖，圖3是溫度補償調節裝置剖面圖及遮光示意圖，附圖標記及對應名稱為:1、主支撐架；2、第一轉動軸；
3、第二轉動軸；4、托架；5、熱源；6、液體熱膨脹器；7、泄壓閥；8、液壓管；9、第二液壓缸；
10、第一液壓缸；11、校準裝置；12、第二復位裝置；13、第一復位裝置；14、閥門；15、控制器；16、溫度補償調節裝置；17、遮光板。
【具體實施方式】
[0014]以下結合附圖1?圖3對本發明的實施作進一步詳細說明，但對相關領域的技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均有可能發生改變。所以，不應將本說明書理解為對本發明的限制。在本發明基本思想限制下的任何改變均屬于本發明范疇之內，本發明的專利保護范圍應有權利要求限制。
[0015]如圖1?圖3所示，本發明是單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置及跟蹤方法，單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，在安裝基礎上固定有主支撐架1，在主支撐架I的上方設有第一轉動軸2，在第一轉動軸2上連接有第二轉動軸3，第一轉動軸2和第二轉動軸3相互垂直，在第二轉動軸3上連接有安裝太陽能利用裝置的托架4，第二轉動軸3繞第一轉動軸2旋轉，托架4繞第二轉動軸3旋轉，其中一個東西向轉動，另一個南北向轉動，在南北向轉動裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有第一液壓缸10，在東西向轉動的裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有第二液壓缸9，熱源5直接與熱膨脹器6相連接，熱膨脹器6的內腔通過液壓管8與第一液壓缸10和第二液壓缸9的內腔相聯通，在連接第一液壓缸10的液壓管8上安裝有閥門14，在第一液壓缸10的兩端并聯有第一復位裝置13，在第二液壓缸9的兩端并聯有第二復位裝置12，第二復位裝置12的回復力大于第一復位裝置13的回復力。
[0016]單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置的跟蹤方法，其具體方式是:白天跟蹤太陽時角，晚上跟蹤太陽赤緯角。
[0017]如圖1所示，熱源5是太陽能光熱轉換器，或者是電加熱器，或者是外帶熱源的換熱器，或者是含有前述三種熱源的混合加熱器。
[0018]如圖1所示，第一液壓缸10或者安裝在轉動軸的南側，或者安裝在轉動軸的北側，安裝在轉動軸南側的液壓缸是在液體流入液壓腔時活塞桿伸出的液壓缸，安裝在轉動軸北側的液壓缸是在液體流入液壓腔時活塞桿縮回的液壓缸。
[0019]如圖1、圖2所示，第一復位裝置13和第二復位裝置12或者為彈簧，或者為氣缸。
[0020]如圖1、圖3所示，在連接第一液壓缸10的液壓管8上連接有校準裝置11和溫度補償調節裝置16，校準裝置11是一個手動液壓缸，其活塞桿是通過手柄進行轉動的螺桿，溫度補償調節裝置16是一個內含熱膨脹管的太陽能集熱器，其周圍包裹有反光膜，反光膜在垂直于托架4朝上的方向開設有細槽，在細槽的正前方設有遮光板17，在遮光板17與細槽之間留有一定間距，太陽直射光不能從正前方垂直方向射入細槽，但能從斜上方射入細槽中，熱膨脹管的內腔與液壓管8聯通，在熱膨脹管與液壓管8中充滿有用于驅動的熱膨脹介質，溫度補償調節裝置16安裝在托架4的中間或周邊，溫度補償調節裝置16與南北向轉軸相平行。
[0021]如圖1所示，在液壓管8上與閥門14并聯安裝有泄壓閥7，泄壓閥7具有延時關閉特性，在延長時間段內，使第二復位裝置12回復原位。
[0022]如圖1所示，閥門14上帶有控制器15，控制器15為人工控制手柄，或者為時間控制器，或者為光強度控制器。
[0023]如圖1所示,跟蹤方法的具體步驟是:
(O設定本太陽能雙軸跟蹤裝置的太陽赤緯角跟蹤精度；
(2)根據所設定的跟蹤精度確定閥門14的最大調節間隔天數，每度跟蹤誤差所允許的最大調節間隔天數為3.88天；
(3)在最大調節間隔天數所允許的范圍內確定實際調節間隔天數；
(4)在需要調節的當天夜間當地時間21:00?第二天凌晨4:00之間打開閥門14，或者當太陽總輻射值小于3?10W/m2時打開閥門14 ；(5)在打開閥門14后的第一個凌晨當地時間6:00~8:00之間關閉閥門14，或者當太陽總輻射值大于10~30W/m2時關閉閥門14。
[0024]下面結合具體的實施例對本發明做出進一步的說明。
[0025]實施例1:如圖1、圖2、圖3所示，在安裝基礎上固定有主支撐架1，在主支撐架I的上方設有第一轉動軸2，在第一轉動軸2上連接有第二轉動軸3，第一轉動軸2和第二轉動軸3相互垂直，在第二轉動軸3上連接有安裝太陽能利用裝置的托架4，第二轉動軸3繞第一轉動軸2旋轉，托架4繞第二轉動軸3旋轉，第一轉動軸2南北向轉動，第二轉動軸3東西向轉動，在南北向轉動裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有第一液壓缸10，第一液壓缸10安裝在轉動軸的南側，第一液壓缸10是在液體流入液壓腔時活塞桿伸出的液壓缸，在東西向轉動的裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有第二液壓缸9，熱源5為太陽能光熱轉換器，熱源5內部包含有熱膨脹器6，熱膨脹器6的內腔通過液壓管8與第一液壓缸10和第二液壓缸9的內腔相聯通，在連接第一液壓缸10的液壓管8上安裝有閥門14，閥門14上安裝有時間控制器15，在第一液壓缸10的兩端并聯有第一復位裝置13，在第二液壓缸9的兩端并聯有第二復位裝置12，第一復位裝置13和第二復位裝置12均為彈簧，第二復位裝置12的回復力大于第一復位裝置13。
[0026]在連接第一液壓缸10的液壓管8上連接有校準裝置11和溫度補償調節裝置16，校準裝置11是一個手動液壓缸，其活塞桿是通過手柄進行轉動的螺桿，溫度補償調節裝置16是一個內含熱膨脹管的太陽能集熱器，其周圍包裹有反光膜，反光膜在垂直于托架4朝上的方向開設有細槽，在細槽的正前方設有遮光板17，在遮光板17與細槽之間留有一定間距，太陽直射光不能從正前方垂直方向射入細槽，但能從斜上方射入細槽中，熱膨脹管的內腔與液壓管8聯通，在熱膨脹管與液壓管8中充滿有用于驅動的熱膨脹介質，溫度補償調節裝置16安裝在托架4的下邊緣，溫度補償調節裝置16與第一轉動軸2相平行。
[0027]在液壓管8上與閥門14并聯安裝有泄壓閥7，泄壓閥7具有延時關閉特性，在延長時間段內，使第二復位裝置12回復原位。
[0028]跟蹤方法的為:白天跟蹤太陽時角，晚上跟蹤太陽赤緯角，其實施步步驟是:
(O設定本裝置的太陽赤緯角跟蹤精度為I度；
(2)閥門14的最大調節間隔天數為3.88天；
(3)本實施例實際調節間隔天數為〇天，即每天調節，無間隔；
(4)在每天夜間當地時間4:00打開閥門14；
(5)在每天凌晨當地時間6:00關閉閥門14。
[0029]實施例2:如圖1、圖2、圖3所示，在實施例1的基礎上，將第一轉動軸2改為東西向轉動，第二轉動軸3改為南北向轉動，第一復位裝置13和第二復位裝置12均改為氣缸，在閥門14上改為安裝光強度控制器15，溫度補償調節裝置16安裝在托架4的上邊緣，溫度補償調節裝置16與第二轉動軸2相平行，取消遮光板17，將托架4和太陽能熱利用裝置作為遮光板使用。
[0030]跟蹤方法的步驟為:
(O設定本裝置的太陽赤緯角跟蹤精度為I度；
(2)閥門14的最大調節間隔天數為3.88天；
(3)本實施例實際調節間隔天數為〇天，即每天調節，無間隔；(4)在每天夜間當太陽總輻射值小于3W/m2時打開閥門14；
(5)在每天凌晨當太陽總輻射值大于10W/m2時關閉閥門14。
[0031]實施例3:如圖1、圖2、圖3所示，在實施例1的基礎上，將第一液壓缸10改為安裝在轉動軸的北側，第一液壓缸10是在液體流入液壓腔時活塞桿縮回的液壓缸。將第二復位裝置12改為氣缸，在閥門14上改為 安裝人工控制手柄15，溫度補償調節裝置16安裝在托架4的中間，溫度補償調節裝置16與第一轉動軸2相平行，取消遮光板17，將托架4和太陽能熱利用裝置作為遮光板使用。
[0032]跟蹤方法的步驟為:
(O設定本裝置的太陽赤緯角跟蹤精度為I度；
(2)閥門14的最大調節間隔天數為3.88天；
(3)本實施例實際調節間隔天數為〇天，即每天調節，無間隔；
(4)在每天夜間當地時間21:00打開閥門14；
(5)在每天凌晨當地時間7:00關閉閥門14。
[0033]實施例4:如圖1、圖2、圖3所示，在實施例1的基礎上，將第一復位裝置13改為氣缸，將熱源5改為電加熱器，電加熱器位于熱膨脹器6的內部，通過控制電加熱功率控制跟蹤裝置進行跟蹤。
[0034]跟蹤方法的步驟為:
(O設定本裝置的太陽赤緯角跟蹤精度為I度；
(2)閥門14的最大調節間隔天數為3.88天；
(3)本實施例實際調節間隔天數為3天；
(4)在每隔三天后的第四天當地時間凌晨1:00打開閥門14；
第五步:在打開閥門14的當天凌晨當地時間7:00關閉閥門14。
[0035]實施例5:如圖1、圖2、圖3所示，在實施例1的基礎上，將第一液壓缸10改為安裝在轉動軸的北側，第一液壓缸10是在液體流入液壓腔時活塞桿縮回的液壓缸。將熱源5改為是外帶熱源的換熱器，換熱器位于熱膨脹器6的內部，通過控制換熱功率控制熱膨脹器6的升溫速率，以此實現跟蹤裝置進行跟蹤的目的。在閥門14上改為安裝人工控制手柄15，溫度補償調節裝置16安裝在托架4的中間，溫度補償調節裝置16與第一轉動軸2相平行，取消遮光板17，將托架4和太陽能熱利用裝置作為遮光板使用。
[0036]跟蹤方法的步驟為:
(O設定本裝置的太陽赤緯角跟蹤精度為2度；
(2)閥門14的最大調節間隔天數為7.76天；
(3)本實施例實際調節間隔天數為6天，即每星期調節一次；
(4)在每星期一夜間當地時間21:00打開閥門14；
(5)在每星期二凌晨當地時間8:00關閉閥門14。
[0037]實施例6:如圖1、圖2、圖3所示，在實施例1的基礎上，將第一轉動軸2改為東西向轉動，第二轉動軸3改為南北向轉動，第一液壓缸10改為安裝在轉動軸的北側，第一液壓缸10是在液體流入液壓腔時活塞桿縮回的液壓缸。將第一復位裝置13和第二復位裝置12均改為氣缸，在閥門14上改為安裝光強度控制器15，溫度補償調節裝置16安裝在托架4的上邊，溫度補償調節裝置16與第二轉動軸2相平行，取消遮光板17，將托架4和太陽能熱利用裝置作為遮光板使用。
[0038]將熱源5改為太陽能光熱轉換器與電加熱器復合加熱裝置，在太陽能光熱轉換器內部設有熱膨脹器6，在熱膨脹器6內部設有電加熱器，本加熱裝置以太陽能光熱轉換器為主，在早晚時段、多云天氣或陰雨雪天氣條件下控制電加熱功率來控制熱膨脹器內的溫度變化，以此來驅動跟蹤裝置進行跟蹤。
[0039]跟蹤方法的步驟為:
(O設定本裝置的太陽赤緯角跟蹤精度為0.3度；
(2)閥門14的最大調節間隔天數為1.16天；
(3)本實施例實際調節間隔天數為〇天；
(4)在每天夜間當太陽總輻射值小于10W/m2時打開閥門14；
(5)在每天凌晨當太陽總輻射值大于30W/m2時關閉閥門14。
[0040]本發明裝置的兩個跟蹤液壓缸內的驅動介質相互耦合，自動調節，跟蹤精度高；對于熱膨脹器6及第二液壓缸9中的液壓驅動介質而言，當從冬季向夏季過渡過程中，太陽赤緯角逐漸變大，環境溫度逐漸上升，液壓介質的最低溫度也在逐漸上升，因而其體積會變大，定期在夜間打開閥 門7，由于第二復位裝置12的回復力大于第一復位裝置13，因此在第二復位裝置12的強回復力作用下，將熱膨脹器6及第二液壓缸9中多出的那些介質壓入到第一液壓缸10中，推動第一液壓缸10中的活塞伸長，使其跟蹤裝置傾角變小，正好跟上太陽赤緯角的變化規律，使跟蹤裝置始終垂直于太陽光。當從夏季向冬季過渡過程中，太陽赤緯角逐漸變小，環境溫度逐漸降低，液壓介質的最低溫度也在逐漸下降，因而其體積會變小，當第二復位裝置12復位后，在熱膨脹器6及第二液壓缸9中仍會有一些空隙，定期在夜間打開閥門7，由于第一復位裝置13存在回復力，因此在這個回復力的作用下，第一液壓缸10中的部分液體將被壓入到熱膨脹器6及第二液壓缸9中，使其充滿介質，便于跟蹤，同時由于第一液壓缸10中的液體不斷減少，第一液壓缸10在第一復位裝置13的作用下活塞收縮，使其跟蹤裝置傾角變大，正好跟上太陽赤緯角的變化規律，使跟蹤裝置始終垂直于太陽光。
[0041]本發明裝置中的溫度補償調節裝置可解決太陽赤緯角變化規律與環境溫度全年變化規律之間存在的相位差，跟蹤精度高而無需人工或自控系統調節。在地球上，由于土壤和水等熱容的存在，環境溫度的變化比太陽赤緯角的變化規律滯后一段時間，這種現象造成北半球每年上半年太陽赤緯角高而環境溫度低，下半年太陽赤緯角低而環境溫度高，因此在上半年，當環境溫度偏低造成本跟蹤裝置的傾角大而太陽赤緯角高時，太陽直射光從斜上方射入本裝置的溫度補償調節裝置中的小孔內，使得本裝置的溫度補償調節裝置內的膨脹管內介質溫度升高，體積膨脹，推動第一液壓缸10的活塞桿伸長，跟蹤裝置的傾角減小，使跟蹤裝置垂直于太陽光，當跟蹤裝置垂直于太陽光后，擋板遮擋太陽光，使其不再能射入小孔內，膨脹管內介質溫度不再上升，系統保持穩定，經過一段時間后，膨脹管內介質由于散熱而造成溫度下降，體積收縮，跟蹤裝置的傾角再次變大，太陽光重新射入小孔內，再進行下一次循環；在下半年，當環境溫度偏高造成本跟蹤裝置的傾角小而太陽赤緯角低時，太陽直射光從斜下方照射到溫度補償調節裝置中，由于擋板遮擋太陽光，使其不再能射入小孔內，膨脹管內介質溫度不上升，并且在環境溫度的影響下膨脹管內介質溫度下降，跟蹤裝置的傾角變大，使跟蹤裝置垂直于太陽光，當膨脹管內介質溫度繼續下降，跟蹤裝置的傾角持續變大時，太陽光重新射入小孔內阻止其進一步變化，使系統處于穩定狀態。
[0042] 本發明裝置具有過熱保護和過熱報警功能。由于天氣或裝置原因，造成熱膨脹器6中的膨脹介質溫度過高，第二液壓缸9伸長到最長位置，熱膨脹器6中的壓力仍然過大時，泄壓閥7自動打開并延時關閉，熱膨脹器6及第二液壓缸9中的部分介質在第二復位裝置12的作用下流入第一液壓缸10，托架4回復到早晨朝東的位置，并且托架4跟蹤的赤緯角變大，這樣運行的益處有三:一是保護了熱膨脹器6及第二液壓缸9附近的液壓傳動裝置免受破壞，二是使本裝置不再跟蹤太陽位置，免受太陽光的進一步照射，進入了安全模式，三是這種非正常復位是一種報警信號，提醒管理人員注意，盡快解決問題。
【權利要求】
1.單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，在安裝基礎上固定有主支撐架(1)，其特征在于在主支撐架(1)的上方設有第一轉動軸(2)，在第一轉動軸(2)上連接有第二轉動軸(3)，第一轉動軸(2)和第二轉動軸(3)相互垂直，在第二轉動軸(3)上連接有安裝太陽能利用裝置的托架(4)，第二轉動軸(3 )繞第一轉動軸(2 )旋轉，托架(4)繞第二轉動軸(3 )旋轉，其中一個東西向轉動，另一個南北向轉動，在南北向轉動裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有第一液壓缸(10)，在東西向轉動的裝置中的固定部分和轉動部分之間連接有第二液壓缸(9 )，熱源(5 )直接與熱膨脹器(6 )相連接，熱膨脹器(6 )的內腔通過液壓管(8 )與第一液壓缸(10)和第二液壓缸(9)的內腔相聯通，在連接第一液壓缸(10)的液壓管(8)上安裝有閥門(14)，在第一液壓缸(10)的兩端并聯有第一復位裝置(13)，在第二液壓缸(9)的兩端并聯有第二復位裝置(12)，第二復位裝置(12)的回復力大于第一復位裝置(13)的回復力。
2.根據權利要求1所述的單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，其特征是:熱源(5)是太陽能光熱轉換器，或者是電加熱器，或者是外帶熱源的換熱器，或者是含有前述三種熱源的混合加熱器。
3.根據權利要求1所述的單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，其特征是:第一液壓缸(10)或者安裝在轉動軸的南側，或者安裝在轉動軸的北側，安裝在轉動軸南側的液壓缸是在液體流入液壓腔時活塞桿伸出的液壓缸，安裝在轉動軸北側的液壓缸是在液體流入液壓腔時活塞桿縮回的液壓缸。
4.根據權利要求1所述的單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，其特征是:第一復位裝置(13)和第二復位裝置(12)或者為彈簧，或者為氣缸。
5.根據權利要求1所述的單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，其特征是:在連接第一液壓缸(10)的液壓管(8)上連接有校準裝置(11)和溫度補償調節裝置(16)，校準裝置(11)是一個手動液壓缸，其活塞桿是通過手柄進行轉動的螺桿，溫度補償調節裝置(16)是一個內含熱膨脹管的太陽能集熱器，其周圍包裹有反光膜，反光膜在垂直于托架(4)朝上的方向開設有細槽，在細槽的正前方設有遮光板(17)，在遮光板(17)與細槽之間留有一定間距，太陽直射光不能從正前方垂直方向射入細槽，但能從斜上方射入細槽中，熱膨脹管的內腔與液壓管(8)聯通，在熱膨脹管與液壓管(8)中充滿有用于驅動的熱膨脹介質，溫度補償調節裝置(16)安裝在托架(4)的中間或周邊，溫度補償調節裝置(16)與南北向轉軸相平行。
6.根據權利要求1所述的單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，其特征是:在液壓管(8)上與閥門(14)并聯安裝有泄壓閥(7)，泄壓閥(7)具有延時關閉特性，在延長時間段內，使第二復位裝置(12)回復原位。
7.根據權利要求1所述的單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置，其特征是:閥門(14)上帶有控制器(15)，控制器(15)為人工控制手柄，或者為時間控制器，或者為光強度控制器。
8.單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置的跟蹤方法，其特征在于白天跟蹤太陽時角，晚上跟蹤太陽赤緯角。
9.根據權利要求9所述的單熱膨脹器驅動的太陽能雙軸跟蹤裝置的跟蹤方法，其特征在于:(1)設定本太陽能雙軸跟蹤裝置的太陽赤緯角跟蹤精度； (2)根據所設定的跟蹤精度確定閥門(14)的最大調節間隔天數，每度跟蹤誤差所允許的最大調節間隔天數為3.88天； (3)在最大調節間隔天數所允許的范圍內確定實際調節間隔天數； (4)在需要調節的當天夜間當地時間21:00~第二天凌晨4:00之間打開閥門(14)，或者當太陽總輻射值小于3~10W/m2時打開閥門(14)； (5)在打開閥門(14)后的第一個凌晨當地時間6:00~8:00之間關閉閥門(14)，或者當太陽總輻射值大于10~ 30W/m2時關閉閥門(14)。
【文檔編號】G05D3/12GK104020789SQ201410288107
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】王克振, 路陽, 王智平, 趙靜, 陸鑫, 張楠, 寇宗麗 申請人:蘭州理工大學