一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置的制作方法

1.本发明涉及一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置，属于太阳能产品测试领域。


背景技术：

2.为了验证太阳能组件在户外应用过程中抗冰雹的能力，iec61215中设计了冰雹测试发方法；通过使冰球撞击太阳能组件，模拟冰雹撞击太阳能组件；标准中规定了冰球的制备和存储温度，每个太阳能组件需测试11个冰球；目前的方法是采用打一次冰球，将冰球发射器移动至放置冰球的位置，把冰球从冰球冷藏柜里拿出，将冰球放置到冰球发射器中，冰球发射器移动至指定发射位置，进行发射；这样的操作不能保证标准中规定的每次拿出冰球至冰球发射出去在1分钟之内。


技术实现要素：

3.本发明提出的是一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置，其目的旨在解决现有太阳能组件冰雹测试过程中冰球从冷藏柜里拿出后无法保证在1分钟内通过冰球发射器完成发射的问题。
4.本发明的技术解决方案：一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置，其结构包括冰球储藏装置，冰球发射系统；所述冰球储藏装置包括冰球存储罐15，冰球存储罐保温层14，制冷装置，冰球推送装置；所述冰球发射系统包括储气罐19，压缩气体阀门21，冰球挡片8，冰球发射枪膛7；冰球存储罐保温层14包裹在冰球存储罐15的外围，制冷装置位于冰球存储罐保温层14和冰球存储罐15之间，冰球推送装置位于冰球存储罐15的一端，冰球存储罐15的另一端与冰球发射枪膛7连通，冰球发射枪膛7内设置冰球挡片8，冰球发射枪膛7的一端通过压缩气体阀门21与储气罐19连接。
5.进一步地，所述制冷装置包括制冷剂管道25，制冷压缩机27，制冷剂流出管道28，制冷剂回流管道29；其中，制冷剂管道25位于冰球存储罐保温层14的内表面和冰球存储罐15的外表面之间，制冷剂管道25缠绕在冰球存储罐15的外表面，制冷剂流出管道28的一端与制冷剂管道25的一端连通，制冷剂流出管道28的另一端通过制冷压缩机27与制冷剂回流管道29的一端连接，制冷剂回流管道29的另一端与制冷剂管道25的另一端连通；所述制冷剂管道25内有制冷剂，制冷剂管道25、制冷压缩机27、制冷剂流出管道28、制冷剂回流管道29形成制冷剂的流动回路。
6.进一步地，所述制冷剂管道25通过螺旋缠绕的方式紧密缠绕在冰球存储罐15的外表面；所述冰球存储罐15的侧壁为导热系数≥100w/m
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k的金属材料制成。
7.进一步地，所述冰球推送装置包括丝杆10，冰球推动电机11，冰球推头12；冰球推头12位于冰球存储罐15的内部，冰球推头12能相对冰球存储罐15沿冰球存储罐15的长度方向往返移动，丝杆10从冰球存储罐15远离冰球发射系统的一端插入冰球存储罐15内部，丝杆10插入冰球存储罐15内部的一端与冰球推头12连接，丝杆10与冰球推动电机11连接。
8.一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置，其结构还包括测试台1，发射系统移动装置，连接件20；发射系统移动装置位于测试台1上方，冰球发射系统通过连接件20与发射系统移动装置连接。
9.进一步地，所述发射系统移动装置包括前后移动电机4，支撑杆连接轴9，发射器支撑杆13，左右移动传送带22，左右移动电机23，支撑杆24；其中，支撑杆24包括左侧支撑杆24-1、右侧支撑杆24-2，测试台1上有左支撑杆移动槽和右支撑杆移动槽，左侧支撑杆24-1的下端穿过左支撑杆移动槽，右侧支撑杆24-2的下端穿过右支撑杆移动槽，左侧支撑杆24-1、右侧支撑杆24-2分别通过左支撑杆移动槽、右支撑杆移动槽与测试台1滑动连接，左侧支撑杆24-1的下端与右侧支撑杆24-2的下端通过支撑杆连接轴9连接，支撑杆连接轴9位于测试台1的下方，测试台1的上表面位于左侧支撑杆24-1和右侧支撑杆24-2之间的区域用于放置太阳能组件2；左侧支撑杆24-1的上端与右侧支撑杆24-2的上端通过发射器支撑杆13连接，冰球储藏装置、冰球发射系统均位于发射器支撑杆13与测试台1之间，发射器支撑杆13上安装有左右移动传送带22，左右移动传送带22通过连接件20与冰球发射系统中的储气罐19连接；前后移动电机4与支撑杆24连接并能够带动支撑杆24相对测试台1前后移动。
10.一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置，其结构还包括控制系统；所述控制系统包括冰球测速仪6，冰球存储罐阀门16，气压控制器18，温度计26；冰球测速仪6位于冰球发射枪膛7的出口处，冰球存储罐阀门16位于冰球存储罐15与冰球发射枪膛7的连通处，气压控制器18位于储气罐19的进气口处，温度计26位于冰球存储罐15侧壁的内侧；所述储气罐19通过气压控制器18与外部的压缩气体管道17连通。
11.进一步地，所述冰球挡片8关闭时，冰球挡片8与冰球发射枪膛7的内侧壁密闭接触；所述冰球推头12与冰球存储罐15的侧壁内表面密闭接触；所述冰球存储罐15与冰球发射枪膛7的连通处位于冰球挡片8和压缩气体阀门21之间；使用时，当前一个冰球发射完毕后，先关闭冰球挡片8，后关闭压缩气体阀门21，然后打开冰球存储罐阀门16利用冰球推送装置向前推动一个冰球直径的距离，将下一个冰球推进冰球发射枪膛7内，关闭冰球存储罐阀门16，然后再次打开压缩气体阀门21并打开冰球挡片8完成下一个冰球的发射，依次类推，完成若干冰球的连续自动化发射。
12.进一步地，所述冰球存储罐15呈圆柱形管状，冰球存储罐15的内径大于存储的冰球5的直径、且小于存储的冰球5直径的两倍。
13.进一步地，所述控制系统还包括控制器3；所述控制器3通过信号线分别与温度计26、冰球测速仪6、冰球存储罐阀门16、气压控制器18、压缩气体阀门21、前后移动电机4、左右移动电机23、冰球推动电机11、制冷压缩机27、冰球挡片8连接；所述压缩气体阀门21为压缩空气电磁阀；所述冰球存储罐阀门16为冰球存储罐电磁阀。
14.本发明的有益效果：1）本发明能够通过冰球储藏装置储存若干个冰球，当需要对太阳能组件进行测试时，能够方便实现对冰球储藏装置内储存的若干个冰球依次发射，避免了冰球在冰球储藏装置与冰球发射系统之间的搬运过程，节省了冰球在离开冰球储藏装置到完成发射之间所需要的时间；2）通过进一步设计，本发明在对太阳能组件进行测试时，方便实现对冰球的自动连续发射。
附图说明
15.附图1是本发明的结构示意图。
16.附图中1是测试台，2是太阳能组件，3是控制器，4是前后移动电机，5是冰球，6是冰球测速仪，7是冰球发射枪膛，8是冰球挡片，9是支撑杆连接轴，10是丝杆，11是冰球推动电机，12是冰球推头，13是发射器支撑杆，14是冰球存储罐保温层，15是冰球存储罐，16是冰球存储罐阀门，17是压缩气体管道，18是气压控制器，19是储气罐，20是连接件，21是压缩气体阀门，22是左右移动传送带，23是左右移动电机，24是支撑杆，24-1是左侧支撑杆，24-2是右侧支撑杆，25是制冷剂管道，26是温度计，27是制冷压缩机，28是制冷剂流出管道，29是制冷剂回流管道。
具体实施方式
17.一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置，其结构包括冰球储藏装置，冰球发射系统；所述冰球储藏装置包括冰球存储罐15，冰球存储罐保温层14，制冷装置，冰球推送装置；所述冰球发射系统包括储气罐19，压缩气体阀门21，冰球挡片8，冰球发射枪膛7；冰球存储罐保温层14包裹在冰球存储罐15的外围，制冷装置位于冰球存储罐保温层14和冰球存储罐15之间，冰球推送装置位于冰球存储罐15的一端，冰球存储罐15的另一端与冰球发射枪膛7连通，冰球发射枪膛7内设置冰球挡片8，冰球发射枪膛7的一端通过压缩气体阀门21与储气罐19连接。
18.所述制冷装置包括制冷剂管道25，制冷压缩机27，制冷剂流出管道28，制冷剂回流管道29；其中，制冷剂管道25位于冰球存储罐保温层14的内表面和冰球存储罐15的外表面之间，制冷剂管道25缠绕在冰球存储罐15的外表面，制冷剂流出管道28的一端与制冷剂管道25的一端连通，制冷剂流出管道28的另一端通过制冷压缩机27与制冷剂回流管道29的一端连接，制冷剂回流管道29的另一端与制冷剂管道25的另一端连通；所述制冷剂管道25内有制冷剂，制冷剂管道25、制冷压缩机27、制冷剂流出管道28、制冷剂回流管道29形成制冷剂的流动回路。
19.所述制冷剂管道25通过螺旋缠绕的方式紧密缠绕在冰球存储罐15的外表面；工作时，启动制冷压缩机27，在制冷压缩机27的作用下，制冷剂管道25内的制冷剂在制冷剂管道25、制冷压缩机27、制冷剂流出管道28、制冷剂回流管道内部循环流动制冷，保证冰球存储罐15内部的温度保持稳定，制冷剂的存在能对冰球存储罐15的内部空间进行制冷使冰球存储罐15内部能有适合冰球储存的温度。
20.所述冰球推送装置包括丝杆10，冰球推动电机11，冰球推头12；冰球推头12位于冰球存储罐15的内部，冰球推头12能沿冰球存储罐15的长度方向相对冰球存储罐15来回移动，丝杆10从冰球存储罐15远离冰球发射系统的一端插入冰球存储罐15内部，丝杆10插入冰球存储罐15内部的一端与冰球推头12连接，丝杆10与冰球推动电机11连接；工作时，通过冰球推动电机11控制丝杆10沿伸入冰球存储罐15内部的长度，进而通过丝杆10带动冰球推头12在冰球存储罐15内部相对冰球存储罐15左右移动；所述冰球推动电机11优选为丝杆步进电机。
21.所述一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置，其结构还包括测试台1，发射系统移动装置，连接件20；发射系统移动装置位于测试台1上方，冰球发射系统通过连接件20与
发射系统移动装置连接；工作时，测试台1上用于放置被测试的太阳能组件2，发射系统移动装置带动冰球发射系统在太阳能组件2的上方呈左右前后移动，当冰球发射系统移动到所需位置时，通过冰球发射系统将冰球5射出击打太阳能组件2的相应位置。
22.所述发射系统移动装置包括前后移动电机4，支撑杆连接轴9，发射器支撑杆13，左右移动传送带22，左右移动电机23，支撑杆24；其中，支撑杆24包括左侧支撑杆24-1、右侧支撑杆24-2，测试台1上有左支撑杆移动槽和右支撑杆移动槽，左侧支撑杆24-1的下端穿过左支撑杆移动槽，右侧支撑杆24-2的下端穿过右支撑杆移动槽，左侧支撑杆24-1、右侧支撑杆24-2分别通过左支撑杆移动槽、右支撑杆移动槽与测试台1滑动连接，左侧支撑杆24-1的下端与右侧支撑杆24-2的下端通过支撑杆连接轴9连接，支撑杆连接轴9位于测试台1的下方，测试台1的上表面位于左侧支撑杆24-1和右侧支撑杆24-2之间的区域用于放置太阳能组件2；左侧支撑杆24-1的上端与右侧支撑杆24-2的上端通过发射器支撑杆13连接，冰球储藏装置、冰球发射系统均位于发射器支撑杆13与测试台1之间，发射器支撑杆13上安装有左右移动传送带22，左右移动传送带22通过连接件20与冰球发射系统中的储气罐19连接；前后移动电机4与支撑杆24连接并能够带动支撑杆24相对测试台1前后移动；使用时，前后移动电机4能够带动左侧支撑杆24-1、右侧支撑杆24-2分别沿着左支撑杆移动槽的长度方向和右支撑杆移动槽的长度方向相对测试台1前后移动，进而带动发射器支撑杆13和左右移动传送带22整体在测试台1上方相对测试台1前后移动；左右移动电机23与左右移动传送带22连接并能够带动左右移动传送带22左右移动，进而通过连接件20带动冰球发射系统和冰球储藏装置在测试台1的上方相对测试台1左右移动，从而实现冰球发射系统和冰球储藏装置在测试台1的上方能够相对测试台1前后左右移动。
23.一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置，其结构还包括控制系统；所述控制系统包括冰球测速仪6，冰球存储罐阀门16，气压控制器18，温度计26；冰球测速仪6位于冰球发射枪膛7的出口处，冰球存储罐阀门16位于冰球存储罐15与冰球发射枪膛7的连通处，气压控制器18位于储气罐19的进气口处，温度计26位于冰球存储罐15侧壁的内侧；所述储气罐19通过气压控制器18与外部的压缩气体管道17连通；工作时，根据气压控制器18调整储气罐19内的空气压强，根据冰球存储罐阀门16的开或关并与冰球推送装置配合控制相应冰球进入冰球发射枪膛7，根据温度计26监控测量冰球存储罐15的内部温度，根据冰球测速仪6监测冰球射出时的速度，根据冰球测速仪6监测出的冰球出射速度来确定储气罐19内所需空气压强的大小；压缩气体管道17优选为压缩空气管道。
24.所述冰球存储罐15与冰球发射枪膛7的连通处位于冰球挡片8和压缩气体阀门21之间。
25.所述冰球挡片8关闭时，冰球挡片8与冰球发射枪膛7的内侧壁密闭接触，密闭接触能够保证冰球挡片8打开之前不漏气；所述冰球推头12与冰球存储罐15的侧壁内表面密闭接触，保证冰球存储罐15内部的气密性；使用时，当前一个冰球发射完毕后，先关闭冰球挡片8，后关闭压缩气体阀门21，然后打开冰球存储罐阀门16利用冰球推送装置向前推动一个冰球直径的距离，将下一个冰球推进冰球发射枪膛7内，关闭冰球存储罐阀门16，然后再次打开压缩气体阀门21并打开冰球挡片8完成下一个冰球的发射，依次类推，完成若干冰球的连续自动化发射；通过使用前一个冰球发射完毕后，先关闭冰球挡片8、后关闭压缩气体阀门21的方法，使得此时冰球发射枪膛7内部冰球挡片8和压缩气体阀门21之间的气体压强高
于外部大气压、且高于冰球存储罐15内部的气压，当再次打开冰球存储罐阀门16利用冰球推送装置向前推动冰球时，由于此时冰球发射枪膛7内部冰球挡片8和压缩气体阀门21之间的气体压强高于冰球存储罐15内部的气压，使得冰球挡片8和压缩气体阀门21之间的气体一部分进入冰球存储罐15，同时在冰球推送装置的作用下，冰球存储罐15内的部分气体进入到冰球发射枪膛7内，实现冰球挡片8和压缩气体阀门21之间的气体与冰球存储罐15中的气体产生气流交换，冰球存储罐15中的冷气体进入冰球发射枪膛7内对冰球发射枪膛7起到一定降温效果，避免了连续发射时冰球发射枪膛7容易发热的问题，另外冰球挡片8和压缩气体阀门21之间的气体进入冰球存储罐15中通过制冷装置降温，间接的实现了制冷装置对冰球发射枪膛7的降温，避免了连续发射时冰球发射枪膛7在压缩气体做功情况下容易发热的问题；另一方面，虽然冰球推送装置每次向前推动一个冰球直径的距离，但由于冰球运动的惯性很容易出现两个冰球一起掉入冰球发射枪膛7的情况，通过控制冰球发射枪膛7内部冰球挡片8和压缩气体阀门21之间的气体压强高于冰球存储罐15内部的气压，当再次打开冰球存储罐阀门16利用冰球推送装置向前推动冰球时，在气压的阻挡作用下有利于避免由于冰球运动的惯性出现两个冰球一起掉入冰球发射枪膛7的情况。
26.所述储气罐19内储存的压缩气体优选为压缩空气。
27.所述冰球存储罐15呈圆柱形管状，冰球存储罐15的内径大于存储的冰球5的直径、且小于存储的冰球5直径的两倍；所述冰球存储罐15的内径优选大于冰球的直径且小于冰球直径的1.2倍；所述冰球存储罐15的长度优选大于冰球直径的11倍，进一步优选球存储罐15的长度为冰球直径的11倍～15倍，方便用于储存11个～15个冰球；使用时，可预先在冰球储藏装置的冰球存储罐15内放置若干冰球5，若干冰球5在冰球存储罐15内部沿冰球存储罐15的长度方向一字排开，第一个冰球紧挨着冰球存储罐15与冰球发射枪膛7连通处的冰球存储罐阀门16，最后一个冰球与冰球推头12接触；当冰球发射系统移动到所需要发射的位置时，打开冰球存储罐15与冰球发射枪膛7连通处的冰球存储罐阀门16，通过冰球推送装置推动冰球存储罐15中的冰球5朝向冰球发射枪膛7移动，冰球推送装置每次向前推动一个冰球直径的距离，每次正好将一个冰球推进冰球发射枪膛7内，进入冰球发射枪膛7的冰球被冰球挡片8阻挡在冰球发射枪膛7内，当需要向外射击冰球时，打开压缩气体阀门21并打开冰球挡片8，储气罐19内的压缩气体冲击冰球发射枪膛7内冰球从冰球发射枪膛7的出口处射出；当每次发射完一个冰球后，先关闭冰球挡片8，后关闭压缩气体阀门21，然后再次打开冰球存储罐阀门16利用冰球推送装置向前推动一个冰球直径的距离，将下一个冰球推进冰球发射枪膛7内，然后再次打开压缩气体阀门21并打开冰球挡片8完成下一个冰球的发射，依次类推，完成若干冰球的连续自动化发射；利用本发明连续发射冰球时，由于冰球为直接存储在冰球存储罐15内，省去了现有技术中需要将冰球从冰球冷藏柜里通过人工搬运至冰球发射器中的过程，缩短了冰球发射的时间，能够保证每次冰球脱离冰球储藏装置后经冰球发射系统发射出去的时间在1分钟之内；本发明提升了冰球的发射效率，避免了人工拿冰球和放置冰球产生的不确定因素，降低了测试结果的不确定度。
28.所述冰球存储罐15的侧壁优选导热系数≥100w/m
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k的金属材料制成，冰球存储罐15的侧壁材质进一步优选为铜。
29.所述控制系统还包括控制器3；所述控制器3通过信号线分别与温度计26、冰球测速仪6、冰球存储罐阀门16、气压控制器18、压缩气体阀门21、前后移动电机4、左右移动电机
23、冰球推动电机11、制冷压缩机27、冰球挡片8连接；控制器3通过信号线提取冰球测速仪6和温度计26的数值，控制器3通过信号线控制冰球存储罐阀门16、气压控制器18、压缩气体阀门21、前后移动电机4、左右移动电机23、冰球推动电机11、制冷压缩机27、冰球挡片8的打开或关闭；所述压缩气体阀门21优选为压缩空气电磁阀；所述冰球存储罐阀门16优选为冰球存储罐电磁阀。
30.所述控制器3的第一信号输入端与温度计26的信号输出端连接，控制器3的第二信号输入端与冰球测速仪6的信号输出端连接，控制器3的第一信号输出端与冰球存储罐电磁阀16的信号输入端连接，控制器3的第二信号输出端与气压控制器18的信号输入端连接，控制器3的第三信号输出端与压缩气体阀门21的信号输入端连接，控制器3的第四信号输出端与前后移动电机4的信号输入端连接，控制器3的第五信号输出端与左右移动电机23的信号输入端连接，控制器3的第六信号输出端与冰球推动电机11的信号输入端连接，控制器3的第七信号输出端与制冷压缩机27的信号输入端连接，控制器3的第八信号输出端与冰球挡片8的信号输入端连接。
31.工作时，控制器3得到温度计26的数值，控制制冷压缩机27启动，制冷压缩机27通过热交换原理使制冷剂达到一定的温度，制冷剂通过制冷剂流出管道28流入缠绕在冰球存储罐15周围的制冷剂管道25中，制冷剂管道25将制冷剂温度传导到冰球存储罐15的外壁上，与冰球存储罐15的外壁形成热交换，由于外壁是导热良好的金属材料，冰球存储罐15的内侧和外侧温度能快速一致，使冰球存储罐15的整体温度一致；制冷剂将冰球存储罐15的温度降低，制冷剂温度升高，制冷剂通过制冷剂回流管道29流入制冷压缩机27，制冷压缩机27再次对制冷剂进行降温，当制冷剂将冰球存储罐15的温度降低到设定温度后，则降低制冷压缩机27的功率，使制冷剂维持到一定温度，从而使冰球存储罐15维持在一定的温度，进而使冰球5在恒定的温度下存储。
32.实施例1一种太阳能组件测试用冰球自动发射装置的工作方式，具体包括：将太阳能组件2固定在测试台1上后，控制器3控制关闭压缩气体阀门21，控制器3控制关闭冰球存储罐阀门16，控制冰球存储罐15至合适的温度(-4℃)，将若干个冰球5放入冰球存储罐15中，控制器3控制冰球推动电机11调整丝杆10的位置，使第一个冰球靠近冰球存储罐阀门16，冰球推头12接触到最后一个冰球；在控制器3上按照标准设定若干个冰球撞击点，控制前后移动电机4和左右移动电机23，使冰球发射枪膛7对准第一个撞击点；控制器3控制气压控制器18，使压缩气体管道17内空气通过气压控制器18后进入储气罐19，通过气压控制器18将储气罐19的压力调整到合适的值；控制器3关闭冰球挡片8，控制器3打开冰球存储罐阀门16，控制器3调整控制冰球推动电机11，使丝杆10带动头冰球推头12向前移动1个冰球距离，第一个冰球5掉到冰球挡片8上，关闭冰球存储罐阀门16，控制器3控制冰球挡片8打开并控制压缩空气电磁阀21立即打开；冰球5在储气罐19内压缩空气的推动下撞击太阳能组件2表面，冰球5的速度可被冰球测速仪6测试，并输入控制器3中，进行记录；第一个冰球撞击后，控制器3先后控制关闭冰球挡片8和压缩气体阀门21；按照预先在控制器3上设定的程序，驱动前后移动电机4和左右移动电机23到下一个点继续上述的测试过程。