CN104912743B - 一种电磁阻尼型风力致热装置 - Google Patents
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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
[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 (7)
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,动
叶片(21)位于所述阻尼桶(9)内,静叶片(24)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);
所述动叶片单元(13)由三个动叶片(21)组成,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。
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型风力机(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,
所述静叶片单元(7)有四个静叶片(24)组成,四个静叶片(24)均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。
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,
所述阻尼桶(9)是由金属发热材料组制成。
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,
所述致热桶(14)呈圆筒形,其内壁与外壁之间填充有保温材料(8)。
6.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。
7.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,动叶片单元(13)和静叶片单元(7)上下相间排列,它们之间间隔为3~6mm。
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