[其他]弹簧自动跟日器

说明书

本实用新型属于一种利用太阳能的自动跟日装置。

现有的自动跟日装置，有单轴跟踪和双轴跟踪。单轴自动跟踪装置，如“螺旋副——液压——滴漏”装置，可以实现15°／小时的时角对日跟踪。但因其角速度受滴漏容器口处的液流速度的决定，使用时要涉及调整流速——角速度和处理滴漏液等，操作较麻烦，同时负载能力和跟踪精度也较差；另外因不能实现赤纬跟踪，加之，其时角跟踪的原动力是采光器和主轴的重量，故对季节和地理纬度的适应性较差。现有的双轴自动跟踪装置，无论是计算机程控式，或传感器式和阴影跟踪式等，虽可实现时角和赤纬跟踪，但成本高，并需要消耗电能。同时，除程控式跟踪装置外，其余的跟踪信号多由太阳的照射与遮光引起的光电变换而产生，然后控制伺服系统进行跟踪，因而是间断方式跟踪的，跟踪精度受到影响。

本实用新型的任务，是提供一种在不消耗其他能源和成本低廉的前提下，实现跟踪精度较高，操作简便，在广泛地区内能对时角和赤纬双轴跟踪，并能承受较大负载和抗风干扰能力强的自动跟日器。

本实用新型的实现方法和原理为：时角跟踪是用弹簧的形变作为储能和动力元件，把大扭簧、小扭簧和调整块分别作为产生主动力矩和控制力矩的器件，通过主、付链轮和主、付链条等对力的逐次传递，利用杠杆原理，使主链轮与付链轮同速转动，付链轮的转速，是用市售小时钟改装后的外加齿轮来控制，只要使付链轮与时钟外齿轮有一定的转速比，并使付链轮对时钟外齿轮的阻力与小扭簧等的助动力相适应，就可使付链轮的角速度准确达到15°／小时。赤纬跟踪是按照日序数的不同，通过手动调节蜗杆在蜗扇上的啮合位置，使托架及所载采光器经过一日或数日绕赤纬轴转一次来实现。

图1和图2为本实用新型的实施例之一，并分别为时角和赤纬跟踪原理图，今以此为例，说明自动跟踪原理。

图1中的导轨〔8〕把杠杆〔7〕分为两段。大扭簧〔5〕的恢复力矩作用于托架〔4〕上，经时角轴〔6〕传到与之固定为一体的主滑轮〔3〕和主链轮〔2〕及与主链轮啮合的主链条〔1〕上，使与主链条〔1〕连为一体的杠杆〔7〕的两个凸头〔21〕以平面接触紧压导轨〔8〕，并产生顺时针方向的旋转力矩，同时由于限动簧〔9〕对杠杆〔7〕的向左推力，亦使凸头〔21〕处的旋转力矩增强（图示限动簧为压簧，若为拉簧应置于杠杆左边），故使杠杆〔7〕受导轨〔8〕的制动而不能移动。导轨和导杆分别穿入杠杆上的相应孔内。当绕在轴杆〔13〕上的小扭簧〔15〕因形变而产生的恢复力矩，推动付滑轮〔14〕，经轴杆〔13〕传力，使付滑轮的共轴齿轮〔12〕受到如图示箭头方向的力矩，该力矩对与共轴齿轮〔12〕啮合的时钟外齿轮〔16〕产生助动，进而推动与后者啮合的付链轮〔18〕的共轴齿轮〔17〕，使付链轮〔18〕拨动付链条〔19〕，在杠杆〔7〕的下端产生向右移动的力，该力对凸头〔21〕产生反时针方向的旋转力矩，与大扭簧〔5〕产生的力矩反向。因付链条〔19〕到凸头〔21〕处的距离远大于主链条〔1〕到凸头的距离，故付链条处的微小力所产生的力矩，即可抵消主链条处强大力的力矩，故杠杆〔7〕可向右移动，于是，主链轮并时角轴便与付链轮同速旋转。由于付链轮是受时钟外齿轮控制的，故可得15°／小时的匀速而准确的转动。另因主、付链轮节圆直径相等，所以时角轴上所载托架及采光器亦以15°／小时的转速被带动，因而实现了时角跟踪的目的。过一周日后，托架与采光器要复原位，可把托架〔4〕沿图示箭头的反方向扳回即可。在扳回时，主滑轮通过挠性元件〔11〕拉动付滑轮〔14〕沿箭头的反向转动，压卷小扭簧，并通过共轴齿轮〔12〕卷紧时钟发条，再经齿轮〔17〕与共轴链轮〔18〕，使付链条左移还原。主、付滑轮可以是全圆或扇形。小扭簧的调整块〔20〕固定在付滑轮〔14〕上。

今以图2为例说明赤纬跟踪原理。托架〔4〕的一端支撑在赤纬轴〔24〕上并可绕该轴转动。蜗扇〔23〕固定在时角轴〔6〕上，蜗杆〔22〕与蜗扇啮合，并支持托架〔4〕的另一端。通过手动旋转使蜗杆升或降，使托架绕赤纬轴〔24〕转动，以跟踪太阳赤纬之变化。图1与图2中的相同件号表示同一零件。

本实用新型的主要优点为：1.用弹簧作为储能和动力元件，除每日用外力扳一下外，不需其他能耗。2.本装置结构简单，又无特殊材料与元件，故成本低廉，便于生产销售。3.跟踪精度较高，且操作简便。4.因是双轴跟踪，且不以采光器和托架的重量为原动力，故对季节和地域适应性强，便于广泛使用。5.只要根据采光器重量和外形尺寸等因素，巧妙的计算和匹配扭簧，就能承受较大重量和任意形状的采光器，并能抵抗强大的风干扰和适应负载的频繁变化。因而本实用新型可在工业、国防、家庭等的利用太阳能方面广泛推广普及。