一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置

1.本发明涉及太阳能设备除尘技术领域，具体是一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置。


背景技术：

2.槽式聚光镜在室外放置的位置大多是太阳能资源较丰富的地理位置，受这些地理位置所具有的空旷、多风、多沙尘等天气特点的影响，槽式聚光镜在运行时不可避免存在灰尘累积的问题，伴随雨雪等潮湿天气影响，最终导致镜面产生难以清除的顽固聚集颗粒等灰尘沉积物质，这些现象都会导致镜面聚光损失从而影响集热器的光热耦合和集热系统的热性能输出。
3.现有的槽式太阳能聚光镜清洁技术中，运用较为广泛的有人工清洁技术和自动清洁技术，但无论是人工清洁技术还是自动清洁技术的显著缺点就是必须与镜面有一定的接触，而接触伴随磨损，磨损会让镜面受损，以接触镜面的方式来完成除尘的目的，其造成的磨损会减少槽式太阳能聚光镜使用寿命并影响其反射能力，最终导致光热转换效率低下。
4.在自动清洁技术中，还有显著缺点之一是毛刷在除尘装置中如果不注重保养和清洁，那么毛刷本身会沾上较多的灰尘，需频繁进行处理和更换毛刷，清洁毛刷的定期更换成本相对较高，更换过程也比较繁琐；利用压缩气流吹扫的方式是一种非接触式除尘方式，虽然会达到除尘的目的，但更多针对于松散的浮尘，对于镜面顽固积尘的清洁效果有限，且需考虑能耗和成本问题；而除尘器的运用也会存在一个普遍的问题——清灰困难，例如，静电除尘器清除灰尘靠机械振打产生机械振动除尘，长时间的机械振打势必会造成太阳能利用装置的损坏，并且这类除尘器的使用寿命和运行费用无法得到保障。


技术实现要素：

5.本发明是一种全程无接触式除尘装置，目的在于解决现有技术中存在的问题，提供了一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，采用声波共振耦合高压气流的方法除去镜表面顽固聚集颗粒，能够有效去除灰尘及污渍，清洁覆盖效果好，效率高。
6.本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
7.一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，包括横跨待清洁设施的机架，所述机架的左右两端均设有轨道，所述待清洁设施位于两条轨道之间，且在轨道上设有用于带动机架沿着轨道移动的驱动机构，所述机架上自前向后依次设有声波除尘机构和压缩空气清扫机构，所述声波除尘机构包括沿着机架的长度方向均匀布置的若干个声波除尘器，所述压缩空气清扫机构包括沿着机架的长度方向均匀布置的若干个出气管，所述声波除尘器、出气管的输出端均指向待清洁设施，所述声波除尘器、出气管的输入端均与压缩空气气源连通，所述出气管的输出端设有散流扇形喷嘴。
8.优选的，所述驱动机构包括沿着轨道的长度方向布置的传送带，所述传送带由电机驱动，所述传送带上设有用于固定机架的安装座，所述轨道的两端均设有限位开关。
9.优选的，所述机架包括用于安装声波除尘器的声波结构安装架和用于安装出气管的出气结构安装架，在所述声波结构安装架与出气结构安装架上均设有电磁铁，所述声波结构安装架与出气结构安装架之间通过电磁铁连接。
10.优选的，所述出气结构安装架包括固定架和旋转架，所述旋转架与固定架转动连接，且在固定架上设有用于带动旋转架转动的驱动装置，若干个所述出气管均安装在旋转架上。
11.优选的，所述旋转架的底部设有高度传感器。
12.优选的，若干个所述声波除尘器的输入端均与第一进气软管的输出端连通，所述第一进气软管的输入端与压缩空气气源连通，所述第一进气软管上设有第一电磁阀。
13.优选的，若干个所述出气管的输入端均与第二进气软管的输出端连通，所述第二进气软管的输入端与压缩空气气源连通，所述第二进气软管上设有第二电磁阀。
14.优选的，所述待清洁设施的前端或后端设有用于存放机架的除尘存放框架，所述除尘存放框架的横截面为u型，且除尘存放框架的开口端朝向待清洁设施的内侧，所述除尘存放框架固定在轨道或待清洁设施上。
15.优选的，所述声波除尘器包括振动喇叭，所述振动喇叭的顶端设有进气管，所述振动喇叭内的顶部设有与进气管连通的排气管，所述排气管的下侧设有引流室，所述引流室与排气管连通且与振动喇叭滑动连接，所述引流室的下侧设有滑膛柱，所述滑膛柱与引流室滑动连接，所述滑膛柱上设有受力筒，所述滑膛柱底部设有阻挡块，所述受力筒与引流室之间设有复位弹簧，引流室内设有导流体，所述受力筒的顶部设有受力垫片。
16.优选的，所述用于太阳能系统的气-声波联合除尘装置还包括用于检测待清洁设施的表面的反射率的监测仪，检测仪、用于太阳能系统的气-声波联合除尘装置均通过无线传输模块与远程控制中心信号连接。
17.对比现有技术，本发明的有益效果在于：
18.1、本发明气-声波组合除尘，相比于常规的除尘装置，本发明全程实现非接触式除尘，全程无需水资源，镜面的洁净度更高，且无需毛刷之类的附加辅助工具，能够降低经济成本，达到保护镜面的目的，高效便捷。
19.2、针对镜面灰尘积聚结垢最终变成顽固聚集颗粒，本发明采用声波去尘器除尘，利用气流产生声波振动驱使顽固聚集的颗粒裂解松散，从而达到除尘目的，能够降低除尘难度，无需介入过多的人力物力资源成本。
20.3、本发明利用电机驱动的传送带配合轨道使用，应用被编程好的电机驱动传送带进行镜面除尘作业，如需往复运动清洁，设定两个极限开关点，传送带运动到镜末极限时，开始镜首运动；传送带运动到镜首极限时，开始往镜末运动，装置启动时若不在极限处，则固定向镜末移动。
21.4、本发明在出气管的输出端安装散流扇形喷嘴，能够呈现扇形气流吹向镜面，增大气流吹扫面积，减少了清洁空白地带的出现。
22.5、根据监测仪所监测的反射率自动除尘，全程实现远程智能操作，装置智能高效，降低维护费用，提高除尘效率，可用于不同尺寸的槽式太阳能聚光镜除尘的科学研究和工程实际应用。
23.6、通过高度传感器检测排气管的输出端与待清洁设施之间的距离，可以任意调整
相对于槽式聚光镜镜面出流的角度。
附图说明
24.图1是本发明的结构示意图；
25.图2是机架与除尘存放框架之间的配合示意图；
26.图3是机架的结构示意图；
27.图4是声波除尘机构的结构示意图；
28.图5是压缩空气清扫机构的结构示意图；
29.图6是除尘存放框架的结构示意图；
30.图7是声波除尘器的结构示意图；
31.图8是本发明的控制原理图。
32.附图中标号：1、机架；11、声波结构安装架；12、出气结构安装架；13、电磁铁；2、轨道；3、声波除尘器；31、振动喇叭；32、进气管；33、排气管；34、引流室；35、滑膛柱；36、受力筒；37、阻挡块；38、复位弹簧；39、导流体；4、出气管；5、压缩空气气源；6、安装座；7、第一进气软管；71、第一电磁阀；8、第二进气软管；81、第二电磁阀；9、除尘存放框架；10、待清洁设施。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。
34.实施例：如附图1-6所示，本发明所述是一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，可适配任何不同形式的太阳能发电装置载体，如太阳能板、聚光镜等，本实施例以槽式聚光镜为例，包括横跨待清洁设施10(附图中待清洁设施10为槽式聚光镜)的机架1，所述机架1的长度不小于横跨待清洁设施10的宽度，所述机架1的左右两端均设有轨道2，所述待清洁设施10位于两条轨道2之间，且在轨道2上设有用于带动机架1沿着轨道2移动的驱动机构。
35.优选的，所述驱动机构包括沿着轨道2的长度方向布置的传送带，所述传送带由电机驱动，所述传送带上设有用于固定机架1的安装座6，所述轨道2的两端均设有限位开关，利用电机驱动的传送带配合轨道使用，应用被编程好的电机驱动传送带进行镜面除尘作业，如需往复运动清洁，设定两个极限开关点，传送带运动到镜末极限时，开始镜首运动；传送带运动到镜首极限时，开始往镜末运动，装置启动时若不在极限处，则固定向镜末移动。
36.所述机架1上自前向后依次设有声波除尘机构和压缩空气清扫机构，声波除尘机构和压缩空气清扫机构的长度均大于待清洁设施10的宽度，所述声波除尘机构包括沿着机架1的长度方向均匀布置的若干个声波除尘器3，所述压缩空气清扫机构包括沿着机架1的长度方向均匀布置的若干个出气管4，所述声波除尘器3、出气管4的输出端均指向待清洁设施，所述声波除尘器3、出气管4的输入端均与压缩空气气源5连通，压缩空气气源5可采用高压储能罐，所述出气管4的输出端安装有散流扇形喷嘴。
37.声波除尘器3主要负责裂解顽固聚集颗粒，出气管4负责顽固聚集颗粒被声波振动
裂解之后的清扫工作。
38.声波除尘器3的工作原理是能量之间的转换，通过将压缩空气的能量在喇叭内部转换成物理碰撞的振动机械能，在由振动机械能转换成声波能，由振动喇叭将声波能传输至顽固聚集灰尘颗粒时，声波能本身的能量在顽固聚集颗粒内部转换成颗粒内部的内能，驱使顽固聚集颗粒内部产生往复振动也就是共振，之后开始裂解成松散小颗粒从而脱离镜面的表面。当顽固聚集颗粒裂解松散之后，再由出气管4的高压气流吹扫去除，达到了清除积尘的效果，全程实现了槽式聚光镜面的非接触除尘，保护镜面。
39.优选的，所述声波除尘器3包括振动喇叭31，所述振动喇叭31的顶端设有进气管32，所述振动喇叭31内的顶部设有与进气管32连通的排气管33，所述排气管33的下侧设有引流室34，所述引流室34与排气管33连通且与振动喇叭31滑动连接，所述引流室34的下侧设有滑膛柱35，所述滑膛柱35与引流室34滑动连接，所述滑膛柱35上设有受力筒36，所述滑膛柱35底部设有阻挡块37，所述受力筒36与引流室34之间设有复位弹簧38，所述引流室34内设有导流体39，所述受力筒36的顶部设有受力垫片，气流从进气管32进入，进气管32外围由固定槽实现固定以免碰撞产生振动后造成排气管33移位破裂，之后气体由进气管32流经排气管33，排气管33将气体输送到引流室34中，在引流室34中的导流体39的作用下气流得到加速，带动引流室34向下通过复位弹簧38的弹力拉伸作用沿着滑膛柱35撞击受力筒36上的受力垫片，受力垫片来保护受力筒36避免过多碰撞导致零部件损坏，而阻挡块37的设置对于受力筒36起到缓冲的作用。进一步的，在振动喇叭31的底端设有防尘筛网，用来防止因声波振动导致灰扬尘进入声波除尘器3内部造成一定的污染。
40.声波除尘器3对于镜面施加的声波力度定义为声波频率能量，对于槽式聚光镜面来讲，不同的除尘声波力度相对应的清洁效果是不同的，在这里主要是引用110hz-180hz频率的声波除尘器3，这个频率段的声波为低频高能声波，可以满足顽固聚集颗粒本身内部出现共振的效果以此来达到裂解的程度。声波除尘器3外零部件振动喇叭的扩声筒开口尺寸依照槽式聚光镜不同的开口宽度进行调整，声波除尘器3是由外部振动喇叭以及内部各种零部件而组成，声波祛尘器并不代表就是振动喇叭。
41.优选的，所述待清洁设施的前端或后端设有用于存放机架1的除尘存放框架9，所述除尘存放框架9的横截面为u型，且除尘存放框架9的开口端朝向待清洁设施的内侧，所述除尘存放框架9固定在轨道2或待清洁设施上，整个机架1可存放于除尘存放框架9之中，为不遮挡槽式聚光镜镜面，机架1和除尘存放框架9共同位于轨道2，需要工作时，除尘存放框架9始终固定不动，通过控制器操作机架1从除尘存放框架9中离开沿着轨道2进行镜面从头到尾的的除尘工作，轨道2由轨支撑架作为支撑铺展在槽式聚光镜面两侧。除尘存放框架9要包括四根横向连接杆、四根纵向连接杆、两根承载支柱、四个连接件以及两个承载受力面所组成。其中，横向连接杆和纵向连接杆呈垂直相连，除尘存放框架9上下之间由连接件和承载支柱连接而成，承载支柱为除尘框架整体提供支撑。
42.优选的，为了便于维修与维护，所述机架1包括用于安装声波除尘器3的声波结构安装架11和用于安装出气管4的出气结构安装架12，在所述声波结构安装架11与出气结构安装架12上均设有电磁铁13，所述声波结构安装架11与出气结构安装架12之间通过电磁铁13连接，机架1采用分体式结构，电磁铁13通电后，声波结构安装架11与出气结构安装架12连接为一体，断电后，声波结构安装架11与出气结构安装架12分离，如果出现设备的破损可
以实现拆卸更换，便于维修与维护。
43.进一步的，所述出气结构安装架12包括固定架和旋转架，所述旋转架与固定架转动连接，且在固定架上设有用于带动旋转架转动的驱动装置，若干个所述出气管4均安装在旋转架上，进一步的，所述旋转架的底部安装有高度传感器，实时监测出气管4的输出端相对于槽式聚光镜镜面的角度信号。
44.优选的，为了方便本发明的控制，若干个所述声波除尘器3的输入端均与第一进气软管7的输出端连通，所述第一进气软管7的输入端与压缩空气气源5连通，所述第一进气软管7上设有第一电磁阀71。优选的，若干个所述出气管4的输入端均与第二进气软管8的输出端连通，所述第二进气软管8的输入端与压缩空气气源5连通，所述第二进气软管8上设有第二电磁阀81。
45.优选的，所述用于太阳能系统的气-声波联合除尘装置还包括用于检测待清洁设施的表面的反射率的监测仪，检测仪、用于太阳能系统的气-声波联合除尘装置均通过无线传输模块与远程控制中心信号连接，根据监测仪所监测的反射率自动除尘，全程实现远程智能操作，装置智能高效，降低维护费用，提高除尘效率，可用于不同尺寸的槽式太阳能聚光镜除尘的科学研究和工程实际应用。

技术特征：
1.一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：包括横跨待清洁设施的机架(1)，所述机架(1)的左右两端均设有轨道(2)，所述待清洁设施位于两条轨道(2)之间，且在轨道(2)上设有用于带动机架(1)沿着轨道(2)移动的驱动机构，所述机架(1)上自前向后依次设有声波除尘机构和压缩空气清扫机构，所述声波除尘机构包括沿着机架(1)的长度方向均匀布置的若干个声波除尘器(3)，所述压缩空气清扫机构包括沿着机架(1)的长度方向均匀布置的若干个出气管(4)，所述声波除尘器(3)、出气管(4)的输出端均指向待清洁设施，所述声波除尘器(3)、出气管(4)的输入端均与压缩空气气源(5)连通，所述出气管(4)的输出端设有散流扇形喷嘴。2.根据权利要求1所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：所述驱动机构包括沿着轨道(2)的长度方向布置的传送带，所述传送带由电机驱动，所述传送带上设有用于固定机架(1)的安装座(6)，所述轨道(2)的两端均设有限位开关。3.根据权利要求1所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：所述机架(1)包括用于安装声波除尘器(3)的声波结构安装架(11)和用于安装出气管(4)的出气结构安装架(12)，在所述声波结构安装架(11)与出气结构安装架(12)上均设有电磁铁(13)，所述声波结构安装架(11)与出气结构安装架(12)之间通过电磁铁(13)连接。4.根据权利要求3所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：所述出气结构安装架(12)包括固定架和旋转架，所述旋转架与固定架转动连接，且在固定架上设有用于带动旋转架转动的驱动装置，若干个所述出气管(4)均安装在旋转架上。5.根据权利要求4所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：所述旋转架的底部设有高度传感器。6.根据权利要求1所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：若干个所述声波除尘器(3)的输入端均与第一进气软管(7)的输出端连通，所述第一进气软管(7)的输入端与压缩空气气源(5)连通，所述第一进气软管(7)上设有第一电磁阀(71)。7.根据权利要求1所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：若干个所述出气管(4)的输入端均与第二进气软管(8)的输出端连通，所述第二进气软管(8)的输入端与压缩空气气源(5)连通，所述第二进气软管(8)上设有第二电磁阀(81)。8.根据权利要求1所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：所述待清洁设施的前端或后端设有用于存放机架(1)的除尘存放框架(9)，所述除尘存放框架(9)的横截面为u型，且除尘存放框架(9)的开口端朝向待清洁设施的内侧，所述除尘存放框架(9)固定在轨道(2)或待清洁设施上。9.根据权利要求1所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：所述声波除尘器(3)包括振动喇叭(31)，所述振动喇叭(31)的顶端设有进气管(32)，所述振动喇叭(31)内的顶部设有与进气管(32)连通的排气管(33)，所述排气管(33)的下侧设有引流室(34)，所述引流室(34)与排气管(33)连通且与振动喇叭(31)滑动连接，所述引流室(34)的下侧设有滑膛柱(35)，所述滑膛柱(35)与引流室(34)滑动连接，所述滑膛柱(35)上设有受力筒(36)，所述滑膛柱(35)底部设有阻挡块(37)，所述受力筒(36)与引流室(34)之间设有复位弹簧(38)，所述引流室(34)内设有导流体(39)，所述受力筒(36)的顶部设有受力垫片。
10.根据权利要求1所述的一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，其特征在于：所述用于太阳能系统的气-声波联合除尘装置还包括用于检测待清洁设施的表面的反射率的监测仪，检测仪、用于太阳能系统的气-声波联合除尘装置均通过无线传输模块与远程控制中心信号连接。

技术总结
本发明公开了一种用于太阳能系统的气-声波联合智能除尘装置，实现全程无接触式除尘，主要涉及太阳能设备除尘技术领域；包括横跨待清洁设施的机架，所述机架的左右两端均设有轨道，所述待清洁设施位于两条轨道之间，且在轨道上设有用于带动机架沿着轨道移动的驱动机构，所述机架上自前向后依次设有声波除尘机构和压缩空气清扫机构，所述声波除尘机构包括沿着机架的长度方向均匀布置的若干个声波除尘器，所述压缩空气清扫机构包括沿着机架的长度方向均匀布置的若干个出气管，所述声波除尘器、出气管的输入端均与压缩空气气源连通；本发明采用声波共振耦合高压气流的方法除去镜表面顽固聚集颗粒，能够有效去除灰尘及污渍，清洁覆盖效果好，效率高。效率高。效率高。


技术研发人员：王志敏 孔繁策 邓天锐 苏擘
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/12