專利名稱：太陽位置跟蹤方法和太陽熱或光電收集器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽位置跟蹤方法和太陽熱或光電收集器裝置。具體地
說，本發(fā)明涉及一種改良的過程和裝置，其中包括太陽熱比較收集器、用于返 回到日出方向的太陽熱收集器、渦輪驅(qū)動系統(tǒng)的差速齒輪、熱交換器和水(或 液體)箱；通過水(或液體)使用太陽熱介質(zhì)將熱能轉(zhuǎn)換為動能并導致一個或 多個太陽熱或光電收集器的操作，通過跟蹤太陽從日出到日落的位置來使太陽 熱或光電收集器的熱或光收集表面正對太陽，并使得太陽熱或光電收集器能夠 跟蹤太陽位置，以便充分收集太陽熱或光電能源。
背景技術(shù)：
目前，幾種使用太陽能的太陽熱或光電收集器主要固定在建筑物外面或地 面上，從而使得太陽熱或光電收集器的收集表面向上面對天空或向南。在此情 況下，太陽熱或光電收集器收集的太陽能主要在正午前后的2到3個小時內(nèi) 獲得。 一般來說，從日出到上午10點和從下午3點到日落，效率會降低，因 為太陽熱或光電收集器的太陽能收集區(qū)域縮小了。45度的入射角產(chǎn)生30%的 收集效率，60度的入射角產(chǎn)生低于50%的收集效率。目前，部分地使用了太陽位置跟蹤裝置，但這些裝置主要通過感應(yīng)太陽位 置變化來跟蹤太陽位置，并使用高成本的傳感器和電動機來進行跟蹤此外，傳 統(tǒng)太陽位置跟蹤裝置需要電能和復雜的結(jié)構(gòu)，除了在實驗室使用的情況以外， 非常難于商業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種僅使用太陽熱能來跟蹤太陽位置的方 法，通過僅使用太陽能給水加熱以生成蒸汽，從而將太陽熱能轉(zhuǎn)換為熱能，然 后再轉(zhuǎn)換為動能，因此動能是通過使用蒸汽輪機獲得的，從而使得太陽熱或光 電收集器能夠跟蹤太陽位置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括2組太陽熱收集器，其帶有一個反射器 以吸收太陽熱，高效地將水加熱到很高的溫度，并使熱水蒸發(fā)，從而使大量的 蒸汽散發(fā)產(chǎn)生渦輪作用。
—組太陽熱收集器放置在日落側(cè)，稱為太陽位置跟蹤收集器，另一組放置 在日出偵lj，稱為太陽位置跟蹤控制收集器。將這2組相同尺寸的太陽熱收集器 與用于將水(或液體)加熱的反射器組合在一起以生成蒸汽(或氣體)，將太陽位置跟蹤收集器與太陽位置跟蹤控制收集器并排放置在一起，并將 它們并聯(lián)，在兩組太陽熱收集器之間的接合處安裝太陽光線反射和阻擋矩形平面，其 角度與兩組太陽熱收集器的光柵表面垂直，從而形成太陽熱比較收集器， —般情況下， 一個差速齒輪裝置將環(huán)形齒輪固定于差速齒輪箱上，兩個差 速器側(cè)齒輪的兩個軸輪由環(huán)形齒輪的旋轉(zhuǎn)所操作。在本發(fā)明中，鏈輪而不是環(huán) 形齒輪是固定的，并耦合到蒸汽輪機以驅(qū)動差速齒輪裝置組成由排汽驅(qū)動的太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪和太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪，
排汽與從太陽熱比較收集器中的太陽位置跟蹤收集器和太陽位置跟蹤控制收集
器接收的太陽熱量成正比。通過由接收蒸汽的太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪和太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪 所驅(qū)動的差速齒輪裝置，將太陽熱比較收集器和太陽熱或光電收集器的太陽位 跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)移動到右或左方向。太陽位置跟蹤動力是通過將太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪的軸耦合到差速齒輪 裝置的差速器側(cè)齒輪一側(cè)的軸來提供的。以聯(lián)鎖移動形式，將太陽熱比較收集器和每個太陽熱收集器或光電收集器 的太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂耦合到固定于差速齒輪裝置的鏈輪，差速齒輪裝置隨同 兩個驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)之間的旋轉(zhuǎn)差一起旋轉(zhuǎn)，從而執(zhí)行太陽位置跟蹤。太陽熱比較收集器和太陽熱或光電收集器在日落時停下并靜止在日落方 向，為了通過由用于返回到日出方向的太陽熱收集器(其大小與太陽位置跟蹤 控制收集器相同)中的蒸汽所驅(qū)動的太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪將其返回到日 出方向，將此返回收集器固定為面向日出方向，并使用與太陽位置跟蹤驅(qū)動控 制收集器中的排汽平行的軟管將返回收集器中的排汽供應(yīng)給太陽位置跟蹤控制 渦輪。通過在太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪的軸上安裝氣壓制動裝置，以防止其在由用 于返回到日出方向的太陽熱收集器驅(qū)動太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪時旋轉(zhuǎn)，從而對 太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪進行制動。驅(qū)動控制系統(tǒng)形成有太陽熱比較收集器和太陽熱或光電收集器的太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂，其耦合到固定于移動桿上的滑桿，使得太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂能 夠向右或向左移動；并將移動桿末端的螺紋型移動桿耦合到內(nèi)螺紋，內(nèi)螺紋又 耦合到通過鏈條固定于差速齒輪箱上的鏈輪。提供水箱，以便為太陽熱比較收集器和用于返回到日出方向的太陽熱收集 器供水；以及提供熱交換器，以便通過與來自驅(qū)動渦輪的水交換熱量，從而對 提供到太陽熱收集器的水進行預(yù)熱。


圖1是太陽熱或光電收集器的太陽位置跟蹤系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)圖；圖2是太陽位置跟蹤系統(tǒng)面向正上方時的太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂的位置變 化圖；圖3是太陽位置跟蹤系統(tǒng)面向日出方向時的太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂的位置 變化圖；圖4是太陽位置跟蹤系統(tǒng)面向日落方向時的太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂的位置 變化圖；圖6是太陽熱比較收集器的光柵傾斜面對太陽方向時的太陽熱照射量指 示圖；圖7是太陽熱比較收集器的正視圖；圖8是太陽熱比較收集器的側(cè)視圖；圖9是太陽熱比較收集器的橫截面圖(Al-A2);圖10是用于返回到日出方向的太陽熱收集器的正視圖；圖11是用于返回到日出方向的太陽熱收集器的側(cè)視圖；圖12是用于返回到日出方向的太陽熱收集器的橫截面圖(Bl-B2);圖13是太陽熱或光電收集器的正視圖；圖14是太陽熱或光電收集器的側(cè)視圖；圖15是帶有差速齒輪的渦輪驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；圖16是差速齒輪系統(tǒng)的太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪的橫截面圖(Cl-C2);圖17是差速齒輪系統(tǒng)的太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪的橫截面圖陽D2);
圖18是套管式熱交換器的內(nèi)部橫截面圖19是套管式熱交換器的橫截面圖(El-E2)。
<附圖編號>
1:太陽熱比較收集器
2:用于返回到日出方向的太陽熱收集器
3:太陽熱或光電收集器
4:差速齒輪裝置
5:套管式熱交換器
6:水(或液體)箱
la:太陽位置跟蹤收集器
lb:太陽位置跟蹤控制收集器
3a:第一太陽熱或光電收集器
3b:第二太陽熱或光電收集器
3n:第n太陽熱或光電收集器
5a:用于太陽位置跟蹤收集器的熱交換器
5b:用于太陽位置跟蹤控制收集器的熱交換器
11:太陽光線反射和阻擋面板
12:太陽熱比較收集器框架
13:太陽熱或光電收集器支柱
14a:太陽位置跟蹤固定桿的旋轉(zhuǎn)臂
14b:太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂
15a:太陽位置跟蹤收集器的熱收集水管
15b:太陽位置跟蹤控制收集器的熱收集水管 15C:用于返回到日出方向的太陽熱收集器的熱收集水管 16:太陽熱收集器的圓柱形拋物面反射器的鋼化玻璃蓋 17:太陽熱收集器的圓柱形拋物面反射器的側(cè)壁[61]18:圓柱形拋物面反射器19a:太陽位置跟蹤收集器的支撐桿19b:太陽位置跟蹤控制收集器的支撐桿19c:用于返回到日出方向的太陽熱收集器的支撐桿21:用于返回到日出方向的太陽熱收集器的框架22:用于返回到日出方向的太陽熱收集器的光柵方向固定桿31:太陽熱或光電收集器框架
網(wǎng)32:太陽熱或光電收集器支撐桿
網(wǎng)40:氣壓制動裝置41:差速齒輪箱42:差速小齒輪43:差速小齒輪軸承軸44a:太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪的差速器側(cè)齒輪44b:太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪的差速器側(cè)齒輪45b:太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪的渦輪軸46a:太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪46b:太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪47:差速齒輪的鏈輪
網(wǎng)48:帶有內(nèi)螺紋孔的鏈輪49:移動螺紋導環(huán)51:套管式熱交換器的內(nèi)管入口52:套管式熱交換器的內(nèi)管出口53:套管式熱交換器的外管入口54:套管式熱交換器的外管出口55:套管式熱交換器的內(nèi)管56:套管式熱交換器的外管61:水(或液體)的再填充入口 62:水(或液體)出口 63:回水(或液體)入口 70:太陽位置跟蹤系統(tǒng)的固定桿 71:驅(qū)動螺桿 72:太陽位置跟蹤驅(qū)動桿 73:旋轉(zhuǎn)臂滑動接頭 74:驅(qū)動桿的導環(huán) 75:移動桿導環(huán)緊固件 101:太陽熱或光電收集器的旋轉(zhuǎn)軸軸承 102:太陽熱或光電收集器的旋轉(zhuǎn)軸 103:內(nèi)部旋轉(zhuǎn)滑動螺母
104、 105、 106、 107、 205、 206、 407、 501、 502:止回閥
111、 113、 211、 403、 405、 503、 504、 505、 601、 602、 603:水(或液
管
112、 114、 212、 404、 406、 408:蒸汽(或氣體)管 203:用于返回到日出方向的太陽熱收集器的光柵上方固定螺母 204:用于返回到日出方向的太陽熱收集器的光柵下方固定螺母
401:滑環(huán) 402:鏈輪的鏈條 S:太陽熱或光電照射方向 Sl:太陽位置跟蹤收集器的太陽熱照射量 S2:太陽位置跟蹤控制收集器的太陽熱照射量 SR:日出方向 SS:日落方向
具體實施例方式在本發(fā)明的主要構(gòu)成中，加熱至高溫的太陽熱收集器包含許多種類，例如常用的圓柱形拋物柱面鏡太陽熱收集器、PTC太陽熱收集器和CPC太陽熱收 集器。然而，為方便起見，使用太陽熱收集器(la、 lb、 2)的圓柱形拋物面反 射器。如圖1所示，本發(fā)明由以下部分組成太陽熱比較收集器(1)，用于返回 到日出方向的太陽熱收集器(2)，太陽熱或光電收集器(3a、 3b、 3n)，驅(qū)動渦 輪系統(tǒng)的差速齒輪(4)，驅(qū)動控制系統(tǒng)，熱交換器(5a、 5b)，以及水箱(6)， 使用太陽熱給水加熱，操作一個或多個太陽熱或光電收集器(3a、 3b、 3n)，從 日出到日落跟蹤太陽并實現(xiàn)太陽熱或光電收集。為方便起見，所選的太陽熱收集器是用于返回到日出方向的太陽熱收集器 (2)、由太陽位置跟蹤收集器(la)和太陽位置跟蹤控制收集器(lb)組成的太陽 熱比較收集器(1)。這些太陽熱收集器包含圓柱形拋物面反射器(18)，吸收太 陽熱的熱收集水管U5a、 15b、 15c)位于拋物面反射器的焦軸處；在圓柱形拋 物面反射器(18)光柵面上，短波長紅外光穿透，輻射熱中的長波長紅外光被 阻止而不向外穿透，從而使熱集中在熱收集器中。如上所述，本發(fā)明包含兩組太陽熱收集器，并將水提供到太陽熱收集器 (la、 lb)，使用太陽熱給水加熱導致水轉(zhuǎn)換為蒸汽，從而使大量的蒸汽散發(fā)產(chǎn) 生渦輪旋轉(zhuǎn)。通過這種方式，將兩組太陽熱收集器中的一組放在日落方向，稱 為太陽位置跟蹤收集器(la)，將另一組放在日出方向，稱為太陽位置跟蹤控制 收集器(lb)，并將這兩組熱收集器(la、 lb)并行放置以形成一個太陽熱比較 收集器(1)。在兩組太陽熱收集器的接合面上，放置一個與太陽熱收集器(la、 lb)的 光柵面垂直的平坦矩形太陽光線反射和阻擋板(11)。如上所述，本發(fā)明包括太 陽熱比較收集器(1)，其形成目的是比較太陽位置跟蹤收集器(la)和太陽位置 跟蹤控制收集器(lb)之間的照射量差異。在差速齒輪裝置(4)的太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(44a)的差速器側(cè)齒輪的 太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(45a)的渦輪軸上，渦輪旋轉(zhuǎn)軸耦合到太陽位置跟蹤驅(qū) 動渦輪(44a)以進行順時針旋轉(zhuǎn)。在差速器側(cè)齒輪(44b)另一側(cè)的軸上，耦合太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪 (46b)，使其逆時針旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動差速器齒輪裝置(4)的太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦 輪(44b)的差速器側(cè)齒輪。組成差速齒輪裝置(4)，其導致固定在差速齒輪箱(41)上的差速齒輪鏈 輪(47)沿渦輪旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)量為固定在太陽熱比較收集器(1)和每個太陽熱收集器(3a、 3b、 3n)的太陽位置跟蹤固定桿旋轉(zhuǎn)臂(14a)上的太陽位 置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)與太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間的旋轉(zhuǎn)差，太 陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)連接到固定在太陽位置跟蹤驅(qū)動桿上的旋轉(zhuǎn)臂滑動 接頭(73)，以旋轉(zhuǎn)太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)。在太陽位置跟蹤驅(qū)動桿(72)的末端，組成有驅(qū)動螺桿(71)、帶有內(nèi)螺紋 孑L (48)的鏈輪、差速齒輪箱(41)、差速齒輪鏈輪(47)和鏈條(402)、差速齒 輪箱(41)、太陽熱比較收集器(1)、太陽熱收集器(3a、 3b、 3n)、太陽位置跟 蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)(參照附圖2、 3、 4)、太陽位置跟蹤固定桿的旋轉(zhuǎn)臂(14a)、 太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(Mb)、太陽位置跟蹤驅(qū)動桿(72)、旋轉(zhuǎn)臂滑動接頭(73)， 以及帶有內(nèi)螺紋孔(48)的鏈輪。用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)的光柵面固定為面對日出方向， 在用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)中加熱的排出蒸汽形成一排地連 接到太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)，此渦輪在日出時受到驅(qū)動，并包括用 于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)，其導致光電收集器(3a、 3b、 3n)和 太陽熱比較收集器(1)返回到日出位置。太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)的太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(45a)的渦 輪軸上包括氣壓制動裝置(40)，以便在太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)由用 于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)驅(qū)動時，防止太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦 輪(46b)由于用于驅(qū)動差速齒輪鏈輪(47)的驅(qū)動渦輪(4)的差速齒輪裝置中 的負載而空轉(zhuǎn)。太陽熱比較收集器(1)和用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)受到 加熱，水在渦輪驅(qū)動后排出，水的熱量在每個太陽熱收集器中交換和預(yù)熱，預(yù) 熱后的水提供到熱交換器(la、 lb、 lc)以便提高熱效率，并且太陽位置跟蹤 裝置安排有用于提高熱效率的熱交換器(5a、 5b)和水箱(6)。太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)的水和氣流線路的形成方式如下在水箱 (6)的排水口 (62)與熱交換器(5a)之間、熱交換器(5a)與太陽位置跟蹤太 陽熱收集器(la)的熱收集器管(15a)之間連接水管(601、 603、 111)，并在 熱收集器管(15a)與熱交換器(5a)之間連接止回閥(105、 501)以防止倒流， 在熱收集器管(15a)與太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)之間、太陽位置跟蹤驅(qū)動 渦輪(46a)與熱交換器(5a)之間和熱交換器(5a)與水箱(6)之間連接蒸汽 管(112、 404、 403、 503、 504)以排出蒸餾水，在熱收集器管(15a)與太陽 位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)之間和熱交換器(5a)與水箱(6)之間連接止回閥 (105、 501)以防止倒流。[125]太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)的水和氣流線路的形成方式如下在水 箱(6)的排水口 (62)與熱交換器(5b)之間、熱交換器(5b)與太陽位置跟蹤 控制太陽熱收集器(lb)的熱收集器管(15b)之間連接水管(601、 602、 211、 113)，并在熱收集器管(15b)與熱交換器(5b)之間連接止回閥(106)以防止 倒流，在熱收集器管(15b)與太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間、太陽位 置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)與熱交換器(5b)之間和熱交換器(5b)與水箱(6) 之間連接蒸汽管(114、 406、 405、 504)以排出蒸餾水，在熱收集器管(15b)與 太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間和熱交換器(5b)與水箱(6)之間連接 止回閥(107、 502)以防止倒流。太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)的水和氣流線路的形成方式如下在水 箱(6)的排水口 (62)與熱交換器(5b)之間、熱交換器(5b)與用于返回到日 出方向的太陽熱收集器(2)的熱收集器管(15c)之間連接水管(601、602、211、 212)，并在熱收集器管(15c)與熱交換器(5b)之間連接止回閥(205)以防止 倒流，在熱收集器管(15c)與太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間、太陽位 置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)與氣壓制動裝置(40)之間、氣壓制動裝置(40)與 熱收集器管(5b)之間和熱交換器(5b)與水箱(6)之間連接蒸汽管(213、406、 405、 504)以排出蒸餾水，在氣壓制動裝置(40)與熱收集器管(15c)之間通 過止回閥(407)連接軟管(408)以防止倒流，在熱收集器管(15c)與太陽位置 跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間和熱交換器(5b)與水箱(6)之間連接止回閥 (206、 502)以防止倒流。以下將說明本發(fā)明的工作原理首先，為水箱(6)提供水，并在每根熱收集水管(15a、 15b、 15c)中注 滿水。在安排太陽位置跟蹤裝置時，放在高于熱收集水管位置的水箱導致將水 自動供應(yīng)到每根熱收集管中。檢查水箱是否裝滿，并確保使用上方和下方固定螺母(203、 204)固定用 于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)的光柵面方向固定桿(22)，使得用于返 回到日出方向的太陽熱收集器(2)的光柵面對著早上大約9點鐘的太陽方 向。當太陽在早上大約9點鐘升起時，用于返回到日出方向的太陽熱收集器 (2)由太陽熱能加熱，熱收集水管(15c)中的水(或液體)通過太陽熱變?yōu)檎?汽，由于止回閥(205)關(guān)閉，此蒸汽不會向熱收集水管(15)的氣流方向排放， 而是通過蒸汽管(213、 406、 408)和止回閥(206)提供到太陽位置跟蹤驅(qū)動 控制渦輪(46b)和氣壓制動裝置(40)。此時，氣壓制動裝置(40)無法控制太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)，因而它無法執(zhí)行驅(qū)動。相反，太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)執(zhí)行驅(qū)動，并旋轉(zhuǎn)到逆時針方向， 差速齒輪(47)的鏈輪也立即旋轉(zhuǎn)到逆時針方向。因此，帶有內(nèi)螺紋孔(48)的 鏈輪插入差速齒輪的鏈輪(47)(其與沿左轉(zhuǎn)螺絲方向旋轉(zhuǎn)的鏈條(402)相連) 的驅(qū)動螺桿(71)，此時，太陽熱收集器或光電收集器(3a、 3b、 3n)和太陽熱 比較收集器(1)將連續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn)，直到到達日出方向的位置，其連接方式為 旋轉(zhuǎn)臂滑動接頭(73)與太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)相連，從而通過驅(qū)動桿 (72)推向日落方向。每個太陽熱收集器或光電收集器(3a、 3b、 3n)和太陽熱 比較收集器(1)通過足夠的旋轉(zhuǎn)以面向太陽，所有系統(tǒng)，包括太陽熱比較收集 器(1)的太陽位置跟蹤收集器(la)和太陽位置跟蹤控制收集器(lb)都接收 太陽熱，然后熱收集水管(15a、 15b)的水(或液體)通過加熱變成蒸汽。在 此過程中，用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)逐漸避開太陽正面；另一 方面，由于太陽熱比較收集器移向太陽正面，從而導致用于返回到日出方向的 太陽熱收集器(2)中的蒸汽減少，因此氣壓制動裝置(40)將松開并停止太陽 位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)。此時，太陽熱比較收集器(1)到達正對太陽的 位置，因此在太陽位置跟蹤收集器(1)中產(chǎn)生很多蒸汽，此蒸汽將提供到太陽 位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)并增加該渦輪的旋轉(zhuǎn)量。此外，太陽位置跟蹤控制收 集器(lb)生成更多的蒸汽，并且此蒸汽將提供到太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪 (46b)以使該渦輪旋轉(zhuǎn)。這里，太陽位置跟蹤收集器(la)的太陽熱照射量(Sl) 與太陽位置跟蹤控制收集器(lb)的太陽熱照射量(S2)相同，從每個收集器 (la、 lb)產(chǎn)生的蒸汽量幾乎相同(圖5)。因此，每個太陽位置跟蹤驅(qū)動控制 渦輪的旋轉(zhuǎn)頻率幾乎與太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪相同，所以，由于兩個渦輪(46a、 46b)的轉(zhuǎn)數(shù)差接近零轉(zhuǎn)，差速齒輪鏈輪幾乎不工作。在太陽向日落方向稍微移 動一點之后，太陽位置跟蹤收集器(la)中產(chǎn)生更多的蒸汽，然后由于太陽熱 比較收集器(1)的太陽位置跟蹤收集器(la)照射量變得比太陽位置跟蹤控制 收集器(lb)照射量更大，太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)將提高轉(zhuǎn)動頻率。另一方面，太陽位置跟蹤控制收集器(lb)中的蒸汽減少，太陽位置跟蹤 驅(qū)動控制渦輪(46b)的轉(zhuǎn)數(shù)減少，差速齒輪裝置(4)的差速齒輪鏈輪(4"將 通過兩個驅(qū)動渦輪(46a、46b)之間的轉(zhuǎn)數(shù)差沿太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)的 相同方向旋轉(zhuǎn)，直到太陽位置跟蹤收集器(la)的太陽照射量(Sl)與太陽位置 跟蹤控制收集器(lb)的太陽照射量(S2)相同。此過程一直執(zhí)行，直到日落 (SS)。在圖15中，滑環(huán)(401)可以容易地旋轉(zhuǎn)而不偏離帶有內(nèi)螺紋孔(48)的鏈輪，移動螺紋導環(huán)(49)可以容易地操作而不會在驅(qū)動桿(71)的螺旋部分阻 塞，驅(qū)動桿導環(huán)(74)產(chǎn)生穩(wěn)定的驅(qū)動桿移動，并且旋轉(zhuǎn)臂滑動螺母(103)阻 止太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)脫離旋轉(zhuǎn)臂滑動接頭(73)，太陽熱收集器或光電 收集器(3a、 3b、 3n)和太陽熱比較收集器(1)以及用于返回到日出方向的太 陽熱收集器(2)的旋轉(zhuǎn)軸(102)和旋轉(zhuǎn)軸軸承(101)可以容易地旋轉(zhuǎn)。當需要提高上述太陽位置跟蹤裝置的太陽位置跟蹤靈敏度時，可以擴展太 陽光線反射和阻擋板(11)的高度，這樣，太陽位置的一小點變化即可對太陽 位置跟蹤收集器(la)和太陽位置跟蹤控制收集器(lb)之間的入射光面積產(chǎn) 生非常大的影響。此外，當需要操作許多太陽熱或光電收集器時，將需要大尺 寸的太陽熱比較收集器和用于返回到日出方向位置的太陽熱收集器。如上所述，本發(fā)明提供太陽熱收集器或光電收集器，以跟蹤太陽位置而無 需電能，并從太陽熱或光電收集器獲得更高的熱和光收集效率，同時減少太陽 熱或光電收集器的設(shè)備成本，從而加強太陽能的商業(yè)化。
權(quán)利要求
1.一個或多個太陽熱收集器或光電收集器的太陽位置跟蹤方法，包括使用與太陽熱比較收集器(1)接收的太陽熱量成比例地生成的蒸汽來驅(qū)動太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)和太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)的步驟，其組織為將2組相同尺寸的太陽熱收集器與用于將水加熱以產(chǎn)生蒸汽的反射器組合在一起，將其中一組太陽熱收集器放在日落側(cè)作為太陽位置跟蹤收集器(1a)，將另一組太陽熱收集器放在日出側(cè)作為太陽位置跟蹤控制收集器(1b)，將這兩組熱收集器并排放置和并行聯(lián)結(jié)，并在兩組太陽熱收集器(1a、1b)之間的接合處安裝太陽光線反射和阻擋面板(11)，其與兩組太陽熱收集器(1a、1b)的光柵表面垂直，從而形成太陽熱比較收集器；組成由排汽驅(qū)動的太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)和太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)，其中排汽與從太陽熱比較收集器(1)中的太陽位置跟蹤收集器(1a)和太陽位置跟蹤控制收集器(1b)接收的太陽熱量成比例，并在太陽位置跟蹤收集器(1a)與太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)、太陽位置跟蹤控制收集器(1b)與太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間連接蒸汽管以提供蒸汽；通過由接收蒸汽的太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)和太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)所驅(qū)動的差速齒輪裝置(4)，將太陽熱比較收集器(1)和太陽熱或光電收集器(3a、3b、3c)的太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)移動到右或左方向的步驟，其組織為通過將太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)的軸(45a)耦合到差速齒輪裝置(4)的差速器側(cè)齒輪(44a)一側(cè)的軸(45a)來提供太陽位置跟蹤動力；提供太陽位置跟蹤控制動力，方法是將太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)的軸(45b)耦合到差速齒輪裝置(4)的差速器側(cè)齒輪(44b)另一側(cè)的軸(45b)，以聯(lián)鎖移動形式，將太陽熱比較收集器(1)和每個太陽熱收集器或光電收集器的太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)耦合到固定在差速齒輪裝置(4)的差速齒輪鏈輪(47)，其中差速齒輪裝置隨同渦輪(46a、46b)轉(zhuǎn)數(shù)之間的轉(zhuǎn)數(shù)差而旋轉(zhuǎn)；使用由用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)中的蒸汽驅(qū)動的太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)，將停在面向日落方向的太陽熱比較收集器(1)和太陽熱或光電收集器返回到日出方向的步驟，其組織為為用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)提供相同大小的太陽位置跟蹤控制收集器(1b)，將其固定為面向日出方向，并使用與太陽位置跟蹤驅(qū)動控制收集器(1b)中的排汽平行的管子，將其蒸汽排放連接到太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)；用于對太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)進行制動的步驟在太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)的軸上安裝氣壓制動裝置(40)，以防止其在由用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)驅(qū)動太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)時旋轉(zhuǎn)；使用熱交換器(5a、5b)和水箱(6)為太陽熱比較收集器(1)和用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)供水，并通過與驅(qū)動渦輪(46a、46b)中的水交換熱量，從而對提供到太陽熱收集器(1a、1b、2)的水進行預(yù)熱的步驟。
2. —個或多個太陽熱收集器或光電收集器的太陽位置跟蹤裝置，包括-太陽熱比較收集器(1)，其形成有2組相同尺寸的太陽熱收集器，并帶有 通過太陽熱來生成蒸汽的反射器，其中一組太陽熱收集器作為太陽位置跟蹤收 集器(la)位于日落側(cè)，另一組太陽熱收集器作為太陽位置跟蹤控制收集器(lb) 位于日出側(cè)，將兩組太陽熱收集器并排放置和并行聯(lián)結(jié)，并在兩組太陽熱收集 器(la、 lb)之間的接合處安裝太陽光線反射和阻擋面板(11)，其與兩組太陽 熱收集器(la、 lb)的光柵表面垂直，從而形成太陽熱比較收集器(1);具有固定在齒輪箱(41)上的鏈輪(47)的差速器齒輪裝置，其一側(cè)形成有 差速器側(cè)齒輪(44a)，耦合到太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)，以隨同差速器側(cè)齒 輪(44a)順時針旋轉(zhuǎn)，其另一側(cè)形成有差速器側(cè)齒輪(44b)，耦合到太陽位置 跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)，以隨同差速器側(cè)齒輪(44b)逆時針旋轉(zhuǎn)；驅(qū)動控制系統(tǒng)，其形成有太陽熱比較收集器(1)和太陽熱或光電收集器 (3a、 3b、 3c)的太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)，耦合到固定于移動桿(72)上的 滑桿(73)，使得太陽位置跟蹤旋轉(zhuǎn)臂(14b)能夠向右或向左移動，并將移動桿 (72)末端的螺紋型移動桿(71)耦合到內(nèi)螺紋(48)，內(nèi)螺紋又耦合到通過鏈條 (402)固定于差速齒輪箱(41)上的差速齒輪鏈輪(47);用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)，其固定為面向日出方向，并通 過用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)中的蒸汽所驅(qū)動的太陽位置跟蹤 驅(qū)動控制渦輪(46b),將太陽熱比較收集器(1)和太陽熱或光電收集器從日落 方向返回到日出方向；氣壓制動裝置(40)，其安裝在太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)的軸上，以防 止其在由用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)驅(qū)動太陽位置跟蹤驅(qū)動渦 輪(46a)時旋轉(zhuǎn)；為太陽熱比較收集器(1)和用于返回到日出方向的太陽熱收集器(2)供 水的水箱，以及用于通過與驅(qū)動渦輪(46a、 46b)中的水交換熱量來對提供到 太陽熱收集器(la、 lb、 2)的水進行預(yù)熱的熱交換器(5a、 5b);太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)的水和氣流線路，其形成方式如下在水箱 (6)的排水口 (62)與熱交換器(5a)之間、熱交換器(5a)與太陽位置跟蹤太 陽熱收集器(la)的熱收集器管(15a)之間連接水管(601、 603、 111)，并在 熱收集器管(15a)與熱交換器(5a)之間連接止回閥(105、 501)以防止倒流， 在熱收集器管(15a)與太陽位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)之間、太陽位置跟蹤驅(qū)動 渦輪(46a)與熱交換器(5a)之間和熱交換器(5a)與水箱(6)之間連接蒸汽 管(112、 404、 403、 503、 504)以排出蒸餾水，在熱收集器管(15a)與太陽 位置跟蹤驅(qū)動渦輪(46a)之間和熱交換器(5a)與水箱(6)之間連接止回閥 (105、 501)以防止倒流；太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)的水和氣流線路，其形成方式如下在 水箱(6)的排水口 (62)與熱交換器(5b)之間、熱交換器(5b)與太陽位置跟 蹤控制收集器(lb)的熱收集器管(15b)之間連接水管(601、 602、 211、 113)， 并在熱收集器管(15b)與熱交換器(5b)之間連接止回閥(106)以防止倒流， 在熱收集器管(15b)與太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間、太陽位置跟蹤 驅(qū)動控制渦輪(46b)與熱交換器(5b)之間和熱交換器(5b)與水箱(6)之間 連接蒸汽管(114、 406、 405、 504)以排出蒸餾水，在熱收集器管(15b)與太 陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間和熱交換器(5b)與水箱(6)之間連接止 回閥(107、 502)以防止倒流；太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)的水和氣流線路，其形成方式如下在 水箱(6)的排水口 (62)與熱交換器(5b)之間、熱交換器(5b)與用于返回到 日出方向的太陽熱收集器(2)的熱收集器管(15c)之間連接水管(601、 602、 211、 212)，并在熱收集器管(15b)與熱交換器(5b)之間連接止回閥(205)以 防止倒流，在熱收集器管(15c)與太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間、太 陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)與氣壓制動裝置(40)之間、氣壓制動裝置 (40)與熱交換器(5b)之間和熱交換器(5b)與水箱(6)之間連接蒸汽管 (213、 406、 405、 504)以排出蒸餾水，并在氣壓制動裝置(40)與熱收集器 管(15c)之間通過止回閥(407)連接軟管(408)以防止倒流，在熱收集器管 (15c)與太陽位置跟蹤驅(qū)動控制渦輪(46b)之間和熱交換器(5b)與水箱(6) 之間連接止回閥(206、 502)以防止倒流。
全文摘要
本發(fā)明涉及太陽熱或光電收集器的太陽位置跟蹤方法和裝置，其包括用于跟蹤太陽的太陽熱比較收集器、用于將收集器返回到日出位置的太陽熱收集器、用于對跟蹤系統(tǒng)進行機械驅(qū)動并由渦輪驅(qū)動(從而使跟蹤自動完成)的差速齒輪裝置，并提供了熱交換器和水箱以提高效率。太陽位置跟蹤通過蒸汽渦輪的動力執(zhí)行，蒸汽渦輪由僅使用太陽能生成蒸汽的太陽熱比較收集器中的蒸汽驅(qū)動，因此在以聯(lián)鎖移動方式驅(qū)動一個或多個太陽熱或光電收集器，從而跟蹤從日出到日落的太陽位置的過程中，將在收集器上獲得最多的太陽熱或光電能量。
文檔編號F24J2/38GK101297166SQ200680039645
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月24日
發(fā)明者洪廷豪 申請人:洪廷豪