CN105135663B - 一种内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其包含：非接触型超越离合器，其包含一内环以及设置在内环外的外环；螺旋形S型垂直轴风力机，其包含一风力机中心轴，并通过该风力机中心轴与所述非接触型超越离合器的内环连接；电磁搅拌阻尼型致热器，其包含一致热桶中心轴，并通过该致热桶中心轴与所述非接触型超越离合器的内环连接；滑动机构，其设置在所述电磁搅拌阻尼型致热器外；H型垂直轴风力机，其位于所述螺旋形S型垂直轴风力机的下方，并套装在电磁搅拌阻尼型致热器外，其一端连接所述非接触型超越离合器的外环，其另一端通过所述的滑动机构与电磁搅拌阻尼型致热器连接。其优点是：利用两种类型风力机的优势使风能利用率和利用范围更广。

Description

一种内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置

技术领域

本发明涉及风能致热设备领域，具体涉及一种内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置。

背景技术

我国风能资源丰富，2006年，国家气候中心研究结果表明，我国陆地10米高度层可开发和利用的风能储量除青藏高原外总量约为25亿kW，海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿kW。

风能的利用形式多种多样，可转化为机械能、电能、热能等，在所有风能转化利用中，风能直接转化成热能的效率最高。

目前，国内外的研究主要集中在风能发电上，其次是风力提水，针对风力致热的相关研究不多，现有的风力致热装置稳定性普遍比较差，在风速等级较大区域存在无法正常安全使用的问题，因此开发具有高稳定性的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意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，通过采用垂直轴风力机，并充分利用电磁、搅拌和阻尼三种致热方式的优点，解决了致热慢问题，并使风能的利用率达到最高。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征是，包含：

非接触型超越离合器，其包含一内环以及设置在内环外的外环；

螺旋形S型垂直轴风力机，其包含一风力机中心轴，并通过该风力机中心轴与所述非接触型超越离合器的内环连接；

电磁搅拌阻尼型致热器，其包含一致热桶中心轴，并通过该致热桶中心轴与所述非接触型超越离合器的内环连接；

滑动机构，其设置在所述电磁搅拌阻尼型致热器外；

H型垂直轴风力机，其位于所述螺旋形S型垂直轴风力机的下方，并套装在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外，其一端连接所述非接触型超越离合器的外环，其另一端通过所述的滑动机构与所述电磁搅拌阻尼型致热器连接。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中，所述的电磁搅拌阻尼型致热器包含：

致热桶，其呈圆柱形并具有一内壁和外壁，所述的致热桶中心轴贯穿设置在该致热桶的中心，所述致热桶的内壁和外壁上分别填充有保温材料；

阻尼桶，其呈圆柱形，其设置在所述的致热桶内并与致热桶同轴，该阻尼桶的圆周上开有阻尼槽；

动态搅拌单元，其设置在所述的致热桶中心轴上；

静态单元，其一端与所述动态搅拌单元的位置相对应，其另一端穿过所述的阻尼桶并设置在所述致热桶的内壁面上；

进水管，其一端连接外部进水，其另一端连接所述的致热桶；

出水管，其一端连接所述的致热桶，其另一端连接外部出水。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中，所述的动态搅拌单元包含：

若干动叶片，其分别设置在所述致热桶中心轴的圆周上；每个所述动叶片的纵截面呈凹形以形成一具有上下表面的凹口，每个所述的动叶片的凹口分别朝向所述阻尼桶的内壁，在每个动叶片凹口的上下表面上分别设置极性相反的永磁铁。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中，所述的静态单元包含：

若干静叶片，每个所述的静叶片分别呈曲面梯形，并各自夹设在所对应的动叶片的凹口内。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中：

所述的动态搅拌单元包含3~6个动叶片，且该3~6个动叶片分别在所述致热桶中心轴的圆周方向上均匀排列，所述的动态搅拌单元具有一水平中心线；

所述的静态单元包含4个静叶片，且该4个静叶片分别在所述致热桶内壁的圆周方向上均匀排列，所述的静态单元具有一水平中心线；

所述动态搅拌单元的水平中心线与所述静态单元的水平中心线重合。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中：

每个所述静叶片分别包含一上表面以及一下表面，每个所述静叶片的上表面与所对应的动叶片的凹口上表面的间距为3mm~6mm，每个所述静叶片的下表面与所对应的动叶片的凹口下表面的间距为3mm~6mm。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中，所述的滑动机构包含：

环形导轨，其设置在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外；

滑块机构，其嵌设在所述的环形导轨内，并对应连接所述的H型垂直轴风力机的另一端。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中：

所述的阻尼桶采用金属发热材料制成；

所述的致热桶采用碳钢材料制成；

所述致热桶内壁和外壁上的保温材料采用气凝胶。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中，所述的H型垂直轴风力机包含：

若干叶轮，其均匀分布在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外；

第一支撑单元，其一端分别对应连接所述非接触型超越离合器的外环，其另一端分别对应连接所述各个叶轮的一端；

第二支撑单元，其一端分别对应连接所述的滑块机构，其另一端分别对应连接所述各个叶轮的另一端。

上述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其中：

所述电磁搅拌阻尼型致热器的直径与所述H型垂直轴风力机的直径比值≤0.25。

本发明与现有技术相比具有以下优点：采用非接触型超越离合器连接两种类型的风力机，并利用两种类型风力机的优势捕捉风能，使风能利用率和利用范围更广更高，且具有启动风速低、无死点转动平稳的优势；将电磁搅拌阻尼型致热器内套设在H型垂直轴风力机的中间，极大的改善了结构的受力情况，使用部件最少，使得风力致热装置的稳定性更加强；本装置尺寸可以任意设计，以适应不同用户的热量需要和各地区风能等级要求。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中电磁搅拌阻尼型致热器的内部结构示意图；

图3为本发明中电磁搅拌阻尼型致热器的静态单元所在位置的俯视图；

图4为本发明中电磁搅拌阻尼型致热器的阻尼桶的剖面图；

图5为本发明中滑动机构的整体结构示意图；

图6为本发明中非接触型超越离合器的结构剖视图；

图7为本发明中非接触型超越离合器的主视图；

图8为本发明中非接触型超越离合器在超越状态下的机械原理图；

图9为本发明中非接触型超越离合器在接合状态下的机械原理图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

如图1所示，一种内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其包含：非接触型超越离合器2，其包含一内环22以及设置在内环外的外环21；螺旋形S型垂直轴风力机1，其包含一风力机中心轴，并通过该风力机中心轴与所述非接触型超越离合器2的内环22连接；电磁搅拌阻尼型致热器，其包含一致热桶中心轴411，并通过该致热桶中心轴411与所述非接触型超越离合器2的内环22连接；滑动机构5，其设置在所述电磁搅拌阻尼型致热器外；H型垂直轴风力机，其位于所述螺旋形S型垂直轴风力机1的下方，并套装在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外，其一端连接所述非接触型超越离合器2的外环21，其另一端通过所述的滑动机构5与所述电磁搅拌阻尼型致热器连接；使用时，所述的电磁搅拌阻尼型致热器通过底座6固定到地面。

如图1、2所示，所述的电磁搅拌阻尼型致热器包含：致热桶41，其呈圆柱形并具有一内壁和外壁，所述的致热桶中心轴411贯穿设置在该致热桶41的中心，且可以在致热桶41内转动，所述致热桶41的内壁和外壁上分别填充有保温材料413；阻尼桶42，其呈圆柱形，其设置在所述的致热桶41内并与致热桶41同轴，如图4所示，该阻尼桶42的圆周上开有阻尼槽422，本实施例中，在该阻尼桶42的顶面和底面还分别开设有阻尼孔423；动态搅拌单元，其设置在所述的致热桶中心轴411上；静态单元，其一端与所述动态搅拌单元的位置相对应，其另一端穿过所述的阻尼桶42并设置在所述致热桶41的内壁面上；进水管43，其一端连接外部进水，其另一端连接所述的致热桶41；出水管44，其一端连接所述的致热桶41，其另一端连接外部出水。

所述的动态搅拌单元包含：若干动叶片421，其分别设置在所述致热桶中心轴411的圆周上；每个所述动叶片421的纵截面呈凹形以形成一具有上下表面的凹口，每个所述的动叶片421的凹口分别朝向所述阻尼桶42的内壁，在每个动叶片421凹口的上下表面上分别设置极性相反的永磁铁。

如图2、3所示，所述的静态单元包含：若干静叶片412，每个所述的静叶片412分别呈曲面梯形，并各自夹设在所对应的动叶片421的凹口内。

所述的动态搅拌单元包含3~6个动叶片421，且该3~6个动叶片421分别在所述致热桶中心轴411的圆周方向上均匀排列，所述的动态搅拌单元具有一水平中心线；所述的静态单元包含4个静叶片412，且该4个静叶片412分别在所述致热桶41内壁的圆周方向上均匀排列，所述的静态单元具有一水平中心线；所述动态搅拌单元的水平中心线与所述静态单元的水平中心线重合。如图2所示，在电磁搅拌阻尼型致热器内部空间较大的情况下，可以沿着致热桶中心轴411的轴向上设置多个动态搅拌单元，并在相应的致热桶41内壁的纵向上设置多个静态单元，以提高电磁搅拌致热效率。

每个所述静叶片412分别包含一上表面以及一下表面，每个所述静叶片412的上表面与所对应的动叶片421的凹口上表面的间距为3mm~6mm，每个所述静叶片412的下表面与所对应的动叶片421的凹口下表面的间距为3mm~6mm，使电磁致热效率达到最佳。

如图5所示，所述的滑动机构5包含：环形导轨51，其设置在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外；滑块机构，其嵌设在所述的环形导轨内，并对应连接所述的H型垂直轴风力机的另一端，本实施例中，所述的滑块机构包含120°间隔设置在所述环形导轨51内的3个球形滑块521以及与各个球形滑块521对应连接的方形滑块522，方形滑块522固定在环形支架523上。

本实施例中，所述的阻尼桶42采用金属发热材料制成；所述的致热桶41采用碳钢材料制成；所述致热桶41内壁和外壁上的保温材料413采用气凝胶。

所述的H型垂直轴风力机包含：若干叶轮33，其均匀分布在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外，本实施例中，所述的叶轮33设有3个；第一支撑单元31，其一端分别对应连接所述非接触型超越离合器2的外环21，其另一端分别对应连接所述各个叶轮33的一第二支撑单元32，其一端分别对应连接所述的滑块机构上的方形滑块522，其另一端分别对应连接所述各个叶轮33的另一端；本实施例中，所述的叶轮33设有3个，第一支撑单元31和第二支撑单元各自包含3根支撑杆。

本实施例中，所述电磁搅拌阻尼型致热器的直径与所述H型垂直轴风力机的直径比值≤0.25，使得H型垂直轴风力机更好地捕捉风能，确保整个致热装置不仅稳定性更加强，而且提高了风能利用率。

本实施例中，如图6、7、8、9所示，所述的非接触型超越离合器2包含外环21、内环22、楔块装置、固定挡环24、挡环25、端盖26、轴承27、挡圈28和扭簧231，内环22工作面与外环21工作面之间的滚道装有若干楔块23、挡销29组成的楔块装置；所述的外环21套装在内环22的两个轴承上，并与所述的H型垂直轴风力机连接。低风速下，螺旋形S型垂直轴风力机1旋转，非接触型超越离合器2在扭簧231作用下与内环22保持接触，使螺旋形S型垂直轴风力机1带动H型垂直轴风力机旋转，当转速达到超越速度，即H型垂直轴风力机的转速大于螺旋形S型垂直轴风力机1的转速时，楔块23的离心力矩增大，以克服扭簧231和其他阻力矩，使楔块23径向与内环22工作面脱开，因为是非接触的，所以形成一个微小间隙，从而避免了摩擦和磨损，这样螺旋形S型垂直轴风力机1与H型垂直轴风力机断开，这种组合实现了自启动，并且在风力机正常工作时，螺旋形S型垂直轴风力机1对H型垂直轴风力机的影响最小。

本发明的工作原理是，在风力作用下，螺旋形S型垂直轴风力机1带动非接触型超越离合器2转动，非接触型超越离合器2带动H型垂直轴风力机启动，H型垂直轴风力机在风速较大情况下会自动启动，但其转动不会影响到螺旋形S型垂直轴风力机1的阻碍影响。本发明运行过程是，将冷水（或油）通过进水管43注入致热桶41，致热桶41带动黏贴有永磁体的动态搅拌单元旋转，动叶片421转动来切割静叶片412上的磁感线产生涡电流，使静叶片412和阻尼桶42产生热量，传递给致热桶41中的液体，另一方面，也使得致热桶41内的水具有一定流速，而具有流速的水沿着阻尼桶42的内壁运动时，会从阻尼桶42的阻尼槽421或阻尼孔422内高速喷出，高速喷出的水与附近的低速液体之间产生冲撞摩擦也会产生热量，这样经过多次电磁阻尼搅拌作用，具有较高温的水从出水管44排出，以供使用。

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。

Claims (8)

1.一种内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征在于，包含：

非接触型超越离合器（2），其包含一内环（22）以及设置在内环外的外环（21）；

螺旋形S型垂直轴风力机（1），其包含一风力机中心轴，并通过该风力机中心轴与所述非接触型超越离合器（2）的内环（22）连接；

电磁搅拌阻尼型致热器，其包含一致热桶中心轴（411），并通过该致热桶中心轴（411）与所述非接触型超越离合器（2）的内环（22）连接；

滑动机构（5），其设置在所述电磁搅拌阻尼型致热器外；

H型垂直轴风力机，其位于所述螺旋形S型垂直轴风力机（1）的下方，并套装在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外，其一端连接所述非接触型超越离合器（2）的外环（21），其另一端通过所述的滑动机构（5）与所述电磁搅拌阻尼型致热器连接；

其中，所述的电磁搅拌阻尼型致热器包含：

致热桶（41），其呈圆柱形并具有一内壁和外壁，所述的致热桶中心轴（411）贯穿设置在该致热桶（41）的中心，所述致热桶（41）的内壁和外壁上分别填充有保温材料（413）；

阻尼桶（42），其呈圆柱形，其设置在所述的致热桶（41）内并与致热桶（41）同轴，该阻尼桶（42）的圆周上开有阻尼槽（422）；

动态搅拌单元，其设置在所述的致热桶中心轴（411）上；

静态单元，其一端与所述动态搅拌单元的位置相对应，其另一端穿过所述的阻尼桶（42）并设置在所述致热桶（41）的内壁面上；

进水管（43），其一端连接外部进水，其另一端连接所述的致热桶（41）；

出水管（44），其一端连接所述的致热桶（41），其另一端连接外部出水；

其中，所述的动态搅拌单元包含：

若干动叶片（421），其分别设置在所述致热桶中心轴（411）的圆周上；每个所述动叶片（421）的纵截面呈凹形以形成一具有上下表面的凹口，每个所述的动叶片（421）的凹口分别朝向所述阻尼桶（42）的内壁，在每个动叶片（421）凹口的上下表面上分别设置极性相反的永磁铁。

2.如权利要求1所述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述的静态单元包含：

若干静叶片（412），每个所述的静叶片（412）分别呈曲面梯形，并各自夹设在所对应的动叶片（421）的凹口内。

3.如权利要求2所述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征在于：

所述的动态搅拌单元包含3~6个动叶片（421），且该3~6个动叶片（421）分别在所述致热桶中心轴（411）的圆周方向上均匀排列，所述的动态搅拌单元具有一水平中心线；

所述的静态单元包含4个静叶片（412），且该4个静叶片（412）分别在所述致热桶（41）内壁的圆周方向上均匀排列，所述的静态单元具有一水平中心线；

所述动态搅拌单元的水平中心线与所述静态单元的水平中心线重合。

4.如权利要求2或3所述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征在于：

每个所述静叶片（412）分别包含一上表面以及一下表面，每个所述静叶片（412）的上表面与所对应的动叶片（421）的凹口上表面的间距为3mm~6mm，每个所述静叶片（412）的下表面与所对应的动叶片（421）的凹口下表面的间距为3mm~6mm。

5.如权利要求1所述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述的滑动机构（5）包含：

环形导轨（51），其设置在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外；

滑块机构，其嵌设在所述的环形导轨内，并对应连接所述的H型垂直轴风力机的另一端。

6.如权利要求1所述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征在于：

所述的阻尼桶（42）采用金属发热材料制成；

所述的致热桶（41）采用碳钢材料制成；

所述致热桶（41）内壁和外壁上的保温材料（413）采用气凝胶。

7.如权利要求5所述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征在于，所述的H型垂直轴风力机包含：

若干叶轮（33），其均匀分布在所述的电磁搅拌阻尼型致热器外；

第一支撑单元（31），其一端分别对应连接所述非接触型超越离合器（2）的外环（21），其另一端分别对应连接所述各个叶轮（33）的一端；

第二支撑单元（32），其一端分别对应连接所述的滑块机构，其另一端分别对应连接所述各个叶轮（33）的另一端。

8.如权利要求7所述的内外套接式电磁搅拌阻尼型风力致热装置，其特征在于：

所述电磁搅拌阻尼型致热器的直径与所述H型垂直轴风力机的直径比值≤0.25。