CN101922789A - 一种高效广谱风力热水器 - Google Patents

Abstract

一种高效广谱风力热水器，具有风力发电更广阔的空间，因为它的能源获取能力超过风能发电的数倍；完全可以跟火力发电无缝对接，发热器、水位温度控制系统与风叶动力系统结构，其特征是：发热器至于水箱中，发热器动力来源于风力，发热器是由可以产生涡流的材料定子芯和普通多股电阻丝闭合绕组组成，转子是永久磁性材料，发热器内部充有导热油，水位水温受水位水温控制系统控制，水位水温控制系统是浮球液位计与气囊控制的组合，为防止水压波动对供水的扰动，设计了平衡水压缸和水箱排气孔，水箱外敷有保温材料。高效广谱风力热水器的特点：结构简单稳定，制造成本低，效率高，用途广泛。

Description

一种高效广谱风力热水器

技术领域

本发明涉及风能制热结构装置，特别涉及一种带水位温度机械自动调节、发热器的高效广谱风力热水器。

背景技术

能源价格飞涨，大气污染严重，煤炭原油面临枯竭，各种新型利用廉价能源装置日新月异，水力发电、潮汐发电、太阳能电池、风力发电，等装置不断踊跃出现，大自然赋予了我们无穷无尽的能源，但获取这些能源的效率，与成本成了人类新的课题，高效广谱热水器的特点是：使用廉价的材料，无须风力发电的限速装置，风能利用率远远大于现在普通风力发电机，因此目前这种热水器取代目前效率低的发电成了现实，这种高效广谱热水器做成小型的可用作家用热水器，其价格低廉结构简单，效率高，只要风叶转动就能产生热水，在风力资源丰富的地区，可利用的风力资源是可利用太阳能的三倍，在风力资源丰富地区是一种很好的选择，做成大型的可与火力电联合使用，提供高温水取代一部分燃料，甚至可以直接生产蒸汽供蒸汽发电使用，使风能与燃料能互补，这样既可避免风力发电风力要求苛刻缺点，又省去了风力发电设备投资的高成本，又大大节约了燃料成本，是火力发电廉价高效少污染成为了可能。

发明内容

为了克服风力热水器效率低的特点我采用普通多股电阻丝做定子绕组，绕组为闭合的，使用可以产生涡流的材料做定子芯，使用永久磁性材料做转子，当风叶带动转子旋转时定子线圈切割磁力线，产生交变电压，使定子绕组有电流通过，由于定子绕组的内阻以及感抗就产生了热量，而定子芯在交变磁场的作用下产生了涡流，使定子芯发热，并且转子在交变电场磁场作用下也会发热，这样就形成了一个高效发热器，其原理是：法拉第定理：当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中的感生电动势，ε的大小和穿过回路的磁通量变化率等成正比，即ε＝-Δφ/Δt。因此线圈组数越多效率越高，线圈砸数越多效率越高，转子磁极数越多磁力越强效率越高，转子转速越快发热量越高。

水位自动控制系统，是根据阿基米德定律原理；温度控制是根据气体热胀冷缩原理来实现控制的

本发明是这样来实现的：它包括发热系统、水位温度控制系统与风叶动力系统动力传输系统，其特征是：风叶受风力驱动旋转，带动伞形齿轮，动力由主动皮带轮通过皮带带动被动皮带轮，被动皮带轮带动发热器转子旋转，使发热器发热，热量通过发热器外壳传导给水；而水位水温通过浮子气囊控制是这样实现的：常温的水进到一定水位被发热器不停地加热，温度慢慢升高，气囊里的空气就产生热膨胀，推动浮子下移，进水调节阀开始进水，使水温受到控制而恒定，当水位升到一定高度，浮子受浮力作用压迫气囊，进水停止，而水位已升到出水口高度流出，由于热水的流出冷水的进入，气囊收缩，进水调节阀被关死，水温又会慢慢升高，这样就做到了水位与温度有机的恒定，使所要求的温度的水源源不断的流入热水储箱，水位水温调节系统通过水箱上的调节柄进行调节，水箱外敷有保温材料。

本发明的特点是：发热效率高，水温可按要求调节，结构简单，生产成本低。

附图说明

图1为本发明的主结构示意图；

图2为本发明发热器结构示意图。

图3为本发明水位温度控制结构示意图

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，

图1为一种高效广谱风力热水器总成1、水箱，2、出水口，3、发热器总成，4、导热油箱5、加导热油孔，6.导热油，7、导热油导管，8、加热器上端盖轴承9、加热器底座固定螺丝，10、加热器底座轴承，11、加热器转子中心轴，12、发热器皮带轮，13、加热器上部固定螺丝，14、气囊调节螺丝，15、水位标，16、皮带，17、水箱清理检修窗，18、水位温度调节杠杆，19、水位温度杠杆支撑，20、进水口，21、调节阀，22、压力波动平衡装置，23、导压管，24、气囊、气囊室、浮子室，25、浮球，26、浮子连杆，27、浮球连接环，28、水，29、风叶，30、风叶固定盘，31、风叶固定螺丝，32、风车导向尾翼，33、尾翼连接杆，34、尾翼固定螺丝，35、动力传导伞形齿轮，36、风车前轴承盖，37、风车前轴承，38、风车前轴承座，39、风车后轴承座，40、风车后轴承座固定螺丝，41、风车后端轴承，42、变速箱，43、风车转轴，44、伞形齿轮固定螺母，45、主动皮带轮转轴，46、主动皮带轮转轴上轴承盖，47、垂直转轴轴承，48机头固定螺丝49、风车导向轴，50、导向转轴上轴承盖，51、风车导向轴承座，52、风车导向轴承，53、风车导向轴承底座下端盖，54、主动皮带轮箱，55、主动皮带轮，56、风车底座，57、水箱固定支撑，58、风车总支撑杆，59、水箱导气孔

图1中，发热器总成3上下端盖法兰通过螺丝9、13与1水箱相连；上下端盖法兰与水箱之间有密封垫，以隔绝水进入发热器内部。6导热油可根据不同温度要求选择，其作用是定子芯、线圈绕组、转子温度均匀，延长使用寿命。35、43、45、47、51、54、52、20、46、53、56、55的安装顺序与相对关系是：伞形齿轮35通过键和伞形齿轮固定螺母固定在风车转轴43和主动皮带轮转轴45上，主动皮带轮转轴45通过轴承47穿过49风车导向轴，主动皮带轮55安装在49风车导向轴下端，51是风车导向轴承座，其作用是安装固定轴承52和承载整个机头重量以及润滑油，使风车导向轴49可以自由旋转，风车导向轴49通过螺丝48与机头变速箱42固定连接，在尾翼的作用下达到时刻可以追踪风向，达到最佳迎风角度，46是主动皮带轮转轴上轴承盖，作用保住一定润滑油避免污染，53风车导向轴承座下端盖，中间安装轴承座47垂直转轴轴承，以增加45主动皮带轮转轴的负载能力，54是1/2缺口的圆筒状支撑它承受机头的全部重量，并可保护55主皮带轮，其底部安装47垂直转轴轴承增加45主动皮带轮转轴的承载能力.29、30、31、32、33、34、36、37、38、39、40、41、42、43为动力部分，29叶片通过31风叶固定螺丝固定在30风叶固定盘，30风叶固定盘固定在43风车转轴，43风车转轴通过36风车前轴承盖37风车前轴承38风车前轴承座39风车后轴承座40风车后轴承座固定螺丝41风车后端轴承安装在42变速箱里，当风吹动可以自由旋转；

水位标15可以看到水箱内的水位，59水箱导气孔的作用是防止水箱内气压对水位水温控制系统的影响，可以通过水箱清理检修窗17进行安装调试以及清理检修，水箱外敷有保温材料，

图2发热器结构示意图，1、发热器端盖螺孔，2、发热器中心转子轴，3、发热器端盖，4、发热器外壳，5、定子芯，6、线圈组安装在定子槽中位置，7、定子芯固定螺丝，8、转子，9、永久磁性材料块，10、发热器端盖拉紧螺杆，11、发热器转子轴承，12、端盖密封圈，13、保油孔，14、线圈组，15、a～f/A～F定子线圈连接

图2中：1、3、4、5、6、7、10、12、13、14、15组成了发热器外壳与定子，部件之间的关系和作用特点：3发热器端盖，用来与水箱固定，它的中心是转子轴承座，3发热器端盖与水箱连接处填有密封圈，10发热器端盖拉紧螺杆将上下端盖与发热器外壳4组成一体，4发热器外壳与3发热器端盖之间为密封圈，5为定子芯，使用沉头螺丝7将每个定子芯固定在发热器外壳4上，线圈组安装在定子槽中位置6跨两个定子芯镶嵌在定子槽中，14线圈组连接方式15.

2转子中心轴通过轴承11固定在定子中间，转子8为一个圆柱形，上面有槽用于固定永久磁性材料，其磁极分布如图9，绕组由六组两两串联的线圈组成，绕组安装必须与磁极相对应使两串联绕组中电流方向相同，这个例子是以六组线圈和六对磁极为例，但在实际中可以按不同要求来设计绕组数和磁极对数，绕组数和串联方式以及磁极对数可以自由组合，绕组排列原则是在转子旋转过程中每组串联线圈中的电流的方向总是分别一致。

图3为温度液位控制装置：1、水位温度控制调节柄，2、水位温度控制锁紧螺母，3、温度水位控制螺杆，4、连接控制活塞活结，5、带密封圈的控制活塞，6、气囊，7、浮球，8、浮球连接头，9、浮球连杆，10、调节杠杆连接头，11、调节杠杆，12、调节杠杆支撑，13、调节杠杆与调节阀的连接头，14、调节阀杆，15、调节阀阀塞，16、出水阀孔，17、进水管，18、梅花形进水中间的调节阀阀芯杆定位孔，19、调节器端盖，20、调节器固定法兰，21、固定螺丝，22、平衡水压变化缸，23、与进水管相连导压管，24、平衡水压活塞，25、平衡水压活塞连杆，26、平衡水压活塞，27、平衡水压变化缸固定螺丝

图3中：水位温度控制总成，水从17进水管进水，当水位慢慢升高浮球被浮起，浮球带动浮球连杆9，浮球连杆9带动调节杠杆11，当水位到达设定高度，浮球连杆9通过调节杠杆11与调节阀杆14带动调节阀阀塞15将出水阀孔堵死，停止进水，这时浮球7很服帖的与气囊6接触，水位被保持，当水温被发热器慢慢加热，由于水温的升高，气囊6里的空气开始膨胀受限于气囊腔，气囊6向下膨胀压迫浮球7，浮球7被气囊6压迫向下移动，通过联动装置，调节阀阀塞15被拉起，开始进水，水位就会继续上升，当热水到达出水口位置，热水开始流出，由于冷水不断的进入，气囊中的空气遇冷收缩，浮球7上升，调节阀阀塞15将出水阀孔堵死，停止进水，这样形成了一个动态的平衡，水温就能保持设定温度，其中水位温度控制调节柄1是用来调节出水温度和初始水位的，当将带密封圈的控制活塞5向下调时水位上升，出水温度降低，反之水位下降出水温度上升，由于进水压力随时变化必然影响到进水控制，甚至到一定程度无法控制系统，加了一个平衡水压缸22，平衡水压变化缸固定螺丝27，平衡水压缸22下端通过与进水管相连的导压管23相连，平衡水压和缸径与出水阀孔16的直径相等，平衡水压缸22与调节杠杆支撑12的距离与调节杠杆与调节阀的连接头13相等，当水压变化时，水压的干扰被完全抵消，出水水温控制就十分准确，就能做到风力大出水量大风力小出水量小但水温恒定，就可以是温度恒定的热水源源不断的流入热水储箱备用。

Claims (3)

1.一种风力制热机构，特别是普通多股电阻丝闭合绕组与产生涡流的材料的定子芯以及永久磁性材料转子结合的发热器，发热器空腔内注导热油使发热器各部温度均匀，水位水温自动机械控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种风力制热机构，其特征是风叶受风力作用旋转带动发热器转子旋转；发热器转子旋转使定子绕组切割磁力线，定子绕组是由普通多股电阻丝做成，线圈串联闭合连接；定子由可以产生涡流的材料制成；永久磁性材料镶嵌在转子上；绕组不限个数，绕组线圈串联不限个数(也可由多个单独闭合线圈绕在定子芯上)，转子磁极不限个数，只要符合转子旋转过程中各线圈串联绕组中分别电流方向一致，导热油的种类不限，符合不同温度需要为宗旨，

3.根据权利要求1所述的一种风力制热机构，水位水温控制系统，是靠调节气囊和浮球连杆和调节阀来实现的，并安装了水压平衡缸，抑制水压波动对本系统的影响，水位水温控制系统不限形状和材料只限于工作原理，水位水温控制系统不限于高效广谱风力热水器，其它设备液位温度同样可以使用本系统水位水温控制系统进行控制。

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