CN104912743A - 一种电磁阻尼型风力致热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁阻尼型风力致热装置，包括大底座、垂直设置在大底座上的风力机支架，和风力机支架连接的风力机垂直轴；垂直轴式双叶片双S型风力机，其套置在所述的风力机垂直轴上；致热装置，其固定在大底座上；联轴器，连接风力机垂直轴和致热桶中心轴。所述装置启动风速低，任何方向的风都可以被利用，不择风向，无需对风，节省了对风选向装置，转动平稳，将涡电流和阻尼两种致热方式结合在一起（还伴随有搅拌致热方式），能有效利用两种方法的优点，兼有搅拌致热方式，提高致热效率和加快致热速率，结构简单，材料强度要求低，生产成本低，具有持久的经济效应。

Description

一种电磁阻尼型风力致热装置

[技术领域]

    本发明涉及一种风能致热装置，特别涉及一种垂直轴式双S型风力机电磁阻尼型风力致热装置。

[背景技术]

我国风能资源丰富，据估计，按离地面10m高度层上的风能资源估算，总储量为32.26×10¹¹W，实际可开发量为2.53×10¹¹W。风能的利用形式多样，可转化成机械能、电能、热能等。风力发电的能量转换效率最高为30%，风力提水最高为16%，而风力致热最高可达40%。目前国内的研究主要集中在风力发电上，其次是风力提水，风力致热的研究不多，国外有关风力致热的较详细原理及技术报道也较少。风力致热的能量利用率高，对风质要求低，风况变化的适应性强，装置结构简单，蓄能问题也便于解决。因此开发风力致热技术用于生活供暖、工农业生产等，对缓解我国能源压力，减轻环境污染具有重要的意义。

目前风力致热的主要方法有液体搅拌式、液压阻尼式、压缩空气式、固体摩擦式、涡电流式和阻尼搅拌式等风能致热方法。本发明将涡电流和阻尼两种致热方式结合在一起（还伴随有搅拌致热方式），能有效利用两种方法的优点，兼有搅拌致热方式，提高致热效率和加快致热速率。

风力机根据结构及其在气流中的位置通常可分为两类：水平轴风力机和垂直轴风力机。垂直轴风力机的特点是不需要采用面向风向的控制装置，具有设计方法先进、起动风速低、无噪声。而水平轴风力机需要配备风向调节装置，结构复杂，气动噪声较大，维护成本高。本发明采用垂直轴风力机，且是双叶片双S型垂直轴风力机可防止当风向与两半圆柱面直径夹角很小时，静止的叶轮不能起动，并且转动平稳。

 [发明内容]

本发明的目的是提供一种垂直轴风力机电磁阻尼型致热装置，通过风力机的垂直轴带动致热桶中心轴旋转，启动风速低，无死点，转动平稳，将涡电流和阻尼两种致热方式结合在一起（还伴随有搅拌致热方式），能有效利用两种方法的优点，提高致热效率和风能利用率，加快致热速率，结构简单，材料强度要求低，生产成本低，具有持久的经济效应，装置中运动件相对较少，安装方便，维护简单，运行稳定。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种电磁阻尼型风力致热装置，包括大底座、垂直设置在大底座上的风力机支架、竖直安装在风力机支架两撑杆之间的风力机垂直轴，其特点是，还包含：

垂直轴式双叶片双S型风力机，其套置在所述风力机垂直轴上；

致热桶底座，其设置在大底座上；

致热桶固定架，其垂直设置在致热桶底座上；

致热桶，其固定在所述致热桶固定架上；

垂直设置的致热桶中心轴，其一端与致热桶底座相连，其另一端延伸设置在致热桶外部与联轴器相连； 

联轴器，其连接风力机垂直轴和致热桶中心轴；

动叶片单元，设置在致热桶中心轴上，且位于所述致热桶内；

静叶片单元，其固定在致热桶内，穿过阻尼桶；

所述风力机通过联轴器带动动叶片单元运动；

阻尼桶，其设置在致热桶内，且与致热桶同轴，所述动叶片位于所述阻尼桶内；

所述阻尼桶顶部密封，底部开设有若干小孔，且沿着内壁切线方向开设有若干阻尼孔。

所述垂直轴式双叶片双S风力机包括：垂直轴、上盖、下盖、隔板和四个半圆柱面叶片；上盖和下盖之间由隔板分成两层，每层装配两个半圆柱形叶片，每层的两个半圆柱形叶片开口相对组成S型，并在旋转中心设有一部分重叠区。

所述动叶片单元由三个叶片组成，所述动叶片上下表面粘贴有极性相反的永磁铁，并在圆周方向上均匀排列。

所述静叶片单元由四个叶片组成，所述静叶片是由金属发热材料组成，穿过阻尼桶，并在圆周方向上均匀排列。

所述阻尼桶由金属发热材料组制成。

所述致热桶呈圆筒形，其内壁与外壁之间填充有保温材料，以减少热量的散失。

所述垂直轴式双叶片双S风力机的风叶轮为两层，两层风叶轮的相位差为90°，垂直轴贯穿风力机中心线与风力机固定联接。

动叶片单元和静叶片单元相间垂直排列，它们之间间隔为3～6mm。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明通过垂直轴式双叶片双S风力机带动致热桶中动叶片单元旋转，启动风速低，无死点，转动平稳，将涡电流和阻尼两种致热方式结合在一起（还伴随有搅拌致热方式），能有效利用两种方法的优点，提高致热效率和风能利用率，加快致热速率，结构简单，材料强度要求低，生产成本低，具有持久的经济效应，装置中运动件相对较少，安装方便，维护简单，运行稳定。

 [附图说明]

图1是本发明一种电磁阻尼型风力致热装置的结构示意图；

图2是本发明一种电磁阻尼型风力致热装置的垂直轴风力机结构示意图；

图3是本发明一种电磁阻尼型风力致热装置动叶片的俯视图；

图4是本发明一种电磁阻尼型风力致热装置阻尼桶剖面图；

图5是本发明一种电磁阻尼型风力致热装置静叶片所在位置俯视图；

图6是本发明一种电磁阻尼型风力致热装置致热桶中液体流动示意图。

[具体实施方式]

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。

如图1所示，一种电磁阻尼型风力致热装置，包括大底座12、垂直设置在大底座12上的风力机支架15、竖直安装在风力机支架两撑杆25之间的风力机垂直轴16；垂直轴式双叶片双S风力机1,其套置在所述的风力机垂直轴16上；致热桶底座11，其设置在大底座12上；致热桶固定架6，其垂直设置在致热桶底座11上；致热桶14,其固定在所述的致热桶固定架6上，在致热桶14上开设有进液孔4及出液孔10，液体从进液孔4流进致热桶14，从出液孔10流出；垂直设置的致热桶中心轴3，其一端与致热桶底座11相连，其另一端延伸设置在致热桶14外部，与联轴器2相连接；动叶片单元13，其设置在致热桶中心轴3上，且位于所述的致热桶14内；风力机1通过联轴器2带动动叶片单元13运动。

如图3所示，动叶片单元13是由三个动叶片21组成，在所述的致热桶14中由上而下设置三组动叶片单元13。所述的动叶片21上下表面粘贴有极性相反的永磁铁，并在圆周方向上和静叶片24相间均匀排列。所述的静叶片24和阻尼桶9由金属发热材料组成，以便将产生的热量传递给致热桶14中的液体。所述的致热桶14呈圆筒形，其内壁与外壁之间填充有保温材料8，以减少热量的散失，同时还可以减少桶内的噪声。

如图4所示，该装置还包含阻尼桶9，其设置在致热桶14内，且与致热桶14同轴，所述的动叶片单元13位于阻尼桶9内。所述的静叶片24大部分位于阻尼桶内。阻尼桶9顶部密封，底部开设有若干小孔23，以便液体循环流动，且沿着内壁切线方向开设有若干阻尼孔22,优选的阻尼孔22正对着动叶片单元的位置。

如图2所示，垂直轴式双叶片双S型风力机1工作原理是风作用于风斗的阻力，在凸侧和凹侧产生差异，同时受风侧的半圆柱形叶片18气流的一部分从半圆柱形叶片18重叠部分的空隙流入背风侧半圆柱形叶片18背面，从而给叶轮施加旋转转矩,使风力机1旋转；带动风力机垂直轴16转动，并通过联轴器2带动致热桶中心轴3，致热桶中心轴3旋转带动粘贴有永磁体的动叶片单元13旋转，粘贴有永磁体的动叶片单元13转动使静叶片24切割磁感线产生涡电流，使静叶片24和阻尼桶9发热产生热量，传递给致热桶中的液体，同时也使液体具有一定的速度。具有一定速度的液体沿着阻尼桶9的内壁运动时，便会从阻尼桶9上的阻尼孔22高速喷出，高速喷出的液体与附近低速液体之间发生冲击、摩擦、碰撞，从而产生热量（见图5），这样经过多次电磁阻尼作用，具有较高温度的液体从出液孔10排出去加热其他需要升温的介质。

综上所述，本发明通过垂直轴式双叶片双S风力机带动致热桶中动叶片单元旋转，启动风速低，无死点，转动平稳，将涡电流和阻尼两种致热方式结合在一起（还伴随有搅拌致热方式），能有效利用两种方法的优点，提高致热效率和风能利用率，加快致热速率，结构简单，材料强度要求低，生产成本低，具有持久的经济效应，装置中运动件相对较少，安装方便，维护简单，运行稳定。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定，而其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁阻尼型风力致热装置，包括大底座（12）、垂直设置在大底座上的风力机支架（15）、竖直安装在风力机支架两撑杆（25）之间的风力机垂直轴（16），其特征在于还包含：

垂直轴式双叶片双S型风力机（1），其套置在所述风力机垂直轴（16）上；

致热桶底座（11），其固定在大底座（12）上；

致热桶固定架（6），其垂直设置在致热桶底座（11）上；

致热桶（14），其固定在所述致热桶固定架（6）上；

垂直设置的致热桶中心轴（3），其一端与致热桶底座（11）相连，其另一端延伸设置在致热桶（14）外部与联轴器（2）相连；

联轴器（2），其连接风力机垂直轴（16）和致热桶中心轴（3）；

动叶片单元（13），设置在致热桶中心轴（3）上，且位于所述致热桶（14）内；

静叶片单元（7），其固定在致热桶（14）内，

所述垂直轴式双叶片双S型风力机（1）通过联轴器（2）带动动叶片单元（13）运动；

阻尼桶（9），其设置在致热桶（14）内，且与致热桶（14）同轴，所述动叶片（21）位于所述阻尼桶（9）内，所述静叶片（7）穿过阻尼桶（9）侧面；

所述阻尼桶（9）顶部密封，底部开设有若干小孔（23），且沿着内壁切线方向开设有若干阻尼孔（22）。

2.根据权利要求1所述电磁阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述垂直轴式双叶片双S风力机（1）包括：垂直轴（16）、上盖（17）、下盖（20）、隔板（19）和四个半圆柱面叶片（18）；上盖（17）和下盖（20）之间由隔板（19）分成两层，每层装配两个半圆柱面叶片（18），每层的两个半圆柱形叶片（18）开口相对组成S型，并在旋转中心设有一部分重叠区。

3.根据权利要求1所述电磁阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述动叶片单元（13）由三个动叶片（21）组成，所述动叶片（21）上下表面粘贴有极性相反的永磁铁，并在圆周方向上均匀排列。

4.根据权利要求1所述电磁阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述静叶片单元（7）有四个静叶片（24）组成，所述静叶片（24）是由金属发热材料组成，穿过阻尼桶（9），并在圆周方向上均匀排列。

5.根据权利要求1所述电磁阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述阻尼桶（9）是由金属发热材料组制成。

6.根据权利要求1所述电磁阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述致热桶（14）呈圆筒形，其内壁与外壁之间填充有保温材料（8）。

7.根据权利要求2所述电磁阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述垂直轴式双叶片双S型风力机1的风叶轮为两层，两层风叶轮的相位差为90°，垂直轴（16）贯穿风力机（1）中心线与风力机（1）固定联接。

8.根据权利要求3或4所述电磁阻尼型风力致热装置，其特征在于， 动叶片单元和静叶片单元上下相间排列，它们之间间隔为3～6mm。