CN201209521Y - 风力致热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风力致热装置，致热机构的齿轮泵安装在蓄池内，蓄池内位于齿轮泵旁设有泄放管道，泄放管道上的介质进口与齿轮泵介质出口相连，泄放管道上设有阻尼出孔。流量控制阀包括甩杆、转盘和套盖，甩杆与输出轴连接，转盘套于输出轴上可沿轴上下移动，甩杆和转盘通过拉丝连接；套盖罩于泄放管道上端，在套盖上设有节流槽，泄放管道上设有对应的节流孔，节流槽和节流孔重合部分形成阻尼孔；转盘可带动套盖升降。本装置致热效率高，没有部件磨损，工作可靠；除风能外，不需要其他能源，零排放；流量控制阀可以让风涡轮在变化的风速下以最佳的圆周速比运转；本装置为独立设备，适用于偏远地区，因而节省费用。

Description

风力致热装置

技术领域

本实用新型涉及风力利用技术，具体指一种风力致热装置，即将风力转变为热能的装置。

背景技术

风能利用已经有几个世纪的历史，风力发电也进入了成熟阶段被广泛的应用，然而风能致热技术还处在萌芽阶段。目前风能转化为热能的方式有三种：一是风力机发电，再将电能通过电阻丝发热，变成热能。虽然电能转换成热能的效率是100％，但风能转换成电能的效率却很低，因此从能量利用的角度看，这种方法是不可取的；二是由风力机将风能转换成空气压缩能，再转换成热能，即由风力机带动离心压缩机，对空气进行绝热压缩而放出热能；三是将风力机直接转换成热能。风力机直接转换成热能也有多种方法，最简单的是搅拌液体致热，即风力机带动搅拌器转动，从而使液体(水或油)变热。“液体挤压致热”是用风力机带动液压泵，使液体加压后再从狭小的阻尼小孔中高速喷出而使工作液体加热。

目前我国风力致热只是停留在基础理论阶段，并未进行深层研究，市场中对于风能利用的相关设备也只是风力发电机等成熟技术设备，而与风力致热相关的设备并未在中国市场上出现。中国专利(申请号：200420055411.2)“风力热水锅炉”和中国专利(申请号00219878.9)“风力热水器”都是有关风力致热的专利，但是两个专利所采用的原理都未涉及到液体挤压的问题。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种热转化速率快、致热效率高、部件磨损小、可靠性好的风力致热装置。

本实用新型的目的是这样实现的：风力致热装置，包括风力机和致热机构，风力机包括风涡轮和与风涡轮相连接的齿轮传动机构，致热机构包括齿轮泵和介质蓄池，齿轮泵安装在蓄池内，齿轮传动机构的输出轴带动齿轮泵内齿轮转动；在齿轮泵壳体上设有相对的介质出口和介质入口，其特征在于：所述蓄池内位于齿轮泵旁设有泄放管道，泄放管道上的介质进口与齿轮泵壳体上的介质出口相连，泄放管道上设有阻尼出孔。

进一步地，在泄放管道内底部设有压缩弹簧，压缩弹簧上设有可在泄放管道内滑动的泄压活塞，在泄放管道管壁上设有泄压口，活塞在弹簧的作用下将泄压口遮挡。活塞和弹簧共同构成泄压阀，当泄放管道内压力过大时，介质会通过泄压口排出。

它还包括流量控制阀，所述流量控制阀包括甩杆、转盘和套盖，甩杆一端与输出轴连接，在输出轴转动产生的离心力作用下甩杆另一端可以上升；转盘位于甩杆下方并套于输出轴上可沿轴上下移动，甩杆和转盘通过拉丝连接；套盖罩于泄放管道上端，在套盖上设有节流槽，泄放管道上设有对应的节流孔，节流槽和节流孔重合部分形成所述阻尼孔；在套盖内设有滚珠，转盘边缘伸入套盖内通过与滚珠的接触带动套盖升降。流量控制阀的设计可以使风力机转速与阻尼出孔大小相匹配，以获得最大的输出功率。

所述甩杆为两根，对称地安装在输出轴上。所述齿轮泵为双联齿轮泵，齿轮泵壳体上的介质出口和介质入口为位于不同高度的两组，泄放管道为两根位于齿轮泵壳体两侧分别与一组介质出口和介质入口对应，套盖为两个分别罩于泄放管道上端。

本实用新型的有益效果是：本致热装置致热效率高，并且没有部件磨损，比较可靠；填补了风力致热市场的空白；装置是利用绿色能源，除了风能外，不需要任何其他能源，零排放，对人类生存环境不会造成污染；本实用新型装置中拥有流量控制阀，可以改变涉及风涡轮旋转速度和加速度的节流孔，以至于可以让风涡轮在变化的风速下以最佳的圆周速比运转；本装置由自己管理，从风中提取出能源处于最佳状态，涡轮会从风中提取大部分的能量转换成热，在系统中转换成有用的热量；本实用新型的另一个优势是利用完全的机械方法从风能中产生热，适用于地理偏远的地区，该装置为独立设备，因而节省费用，设备维修简单。

附图说明

图1是风力致热原理图；

图2是本实用新型结构示意图；

图3是本实用新型致热机构结构示意图；

图4是图3俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

参见图1、图2，本实用新型的风力致热装置，包括风力机、致热机构和流量控制阀25，风力机包括风涡轮12和与风涡轮相连接的齿轮传动机构13；风力机固定连接在支架11上。

参见图2、图3和图4，致热机构包括齿轮泵2和介质蓄池1，齿轮传动机构13的输出轴6带动齿轮泵2内齿轮转动。所述齿轮泵2为双联齿轮泵，齿轮泵壳体上设有两组位于不同高度的介质出口和介质入口，每一组介质出口和介质入口在齿轮泵壳体上相对设置。齿轮泵2通过螺栓18固定安装在蓄池1内，蓄池顶部加装盖罩，以防止灰尘杂质进入蓄池中。所述蓄池1内位于齿轮泵2两侧设有两根泄放管道5，每根泄放管道5与一组介质出口和介质入口对应，泄放管道5上的介质进口通过法兰21与齿轮泵壳体上的介质出口相连，泄放管道5上设有阻尼出孔。在泄放管道5内底部设有压缩弹簧3，压缩弹簧3上设有可在泄放管道5内滑动的泄压活塞4，在泄放管道管壁上设有泄压口，活塞在弹簧的作用下将泄压口遮挡。活塞和弹簧共同构成泄压阀，当泄放管道内压力过大时，介质会克服弹簧作用力将泄压活塞往下压，从而露出泄压口，介质通过泄压口而排出。

参见图2、图3和图4，所述流量控制阀25包括甩杆24、圆形转盘8和套盖7，甩杆24为两根，甩杆24一端通过紧固螺栓14和固定半圆片15对称地安装在输出轴6上。在输出轴6转动产生的离心力作用下甩杆24另一端可以上升；转盘8位于甩杆24下方并套于输出轴6上可沿固定在输出轴6上的导向平键17上下移动，导向平键17通过螺钉10固定在输出轴6上。转盘8上设有吊环螺钉9，拉丝16一端系在吊环螺钉9上，另一端系在甩杆24大约中部位置，从而将甩杆24和转盘8连接。套盖7为两个分别罩于泄放管道5上端，在套盖7上设有节流槽23，泄放管道5上设有对应的节流孔19，节流槽23和节流孔19重合部分形成所述阻尼孔；在套盖7内通过销轴20安装有滚珠22，转盘8边缘伸入套盖7内通过与滚珠22的接触带动套盖7升降。

本实用新型的工作原理是利用风力机通过齿轮带动齿轮泵，液体介质选取致热效果好的油。在风力机的带动下，齿轮泵旋转对工作介质油进行加压，高压介质高速流出，与介质环境下的油液冲击碰撞，动能转化为热能，从而产生热。

本实用新型风力致热装置的工作过程是：风涡轮12在风力作用下工作时，通过一对锥齿轮改变方向后带动竖向输出轴6旋转，输出轴6驱动齿轮泵2内齿轮转动，齿轮泵2旋转过程中，带动蓄池1中的流体从介质入口进入齿轮泵2，再从齿轮泵2的介质出口排出，从而由低压介质变为高压介质；高压介质被强迫通过连接在齿轮泵2介质出口的泄放管道5，流体周旋在泄放管道5中，向上逐渐增加反冲到管状泄放管道5的上端壁，流体经过泄放管道5上的阻尼孔高速排出，与蓄池1中的流体碰撞，热量由此产生，热量可以利用蓄池外缠绕的传输管道中的水进行热交换后而输出利用。

为了使风涡轮圆周速度在不同风速下以最大功率运转，阻尼孔大小应该与风涡轮圆周速度成比例的被调节。本实用新型中流量控制阀的目的即在于此，它通过机械方式进行流量控制，流量控制阀的设计可以使风力机转速与阻尼出孔大小相匹配，以获得最大的输出功率，其工作过程和原理为：

当风涡轮12在风力作用下加速时，促使输出轴6产生一个加速度，加速度同样也在甩杆24中产生，因速度增大在离心力作用下甩杆24悬空端相对输出轴6向上运动，这个内在的运动使得拉丝16拉动转盘8沿着导向平键17相对输出轴6向上运动，套盖7也被带动向上运动。套盖7的向上运动，使套盖7上的节流槽23和泄放管道5上的节流孔19重合面积变大，即阻尼孔变大。同时，输出轴6转速增大也会使齿轮泵2转速增大，齿轮泵2加速了流体的抽入和排出，因为阻尼孔的大小和流体通过齿轮泵的抽入和排出量是匹配的，故更多的流体能通过泄放管道5上的阻尼孔而流出，这是速度增加时候的情况。相反，当风涡轮减速时，甩杆24有一个减速度，从而使得甩杆24相对轴6向下运动，向下释放转盘8，从而减少流体通过泄放管道5上阻尼孔的流出量。

本实用新型中使用的介质是一种粘性油。介质的粘性根据齿轮泵在运行速度下的平均功率，国家相关标准要求和工作环境条件选择一种最佳粘性油，如磷酸酯液压液。

本实用新型采用压力机构简单的搅动流体，但不同的是，它不需在差动压力下给出固定流体流动速度。压力机构置于工作流体蓄池中，以便摩擦力损失被转换在液体中加热，是主要关系到摩擦。唯一的需求是阻尼孔大小与涡轮转速相配。但对于适当的相配，设计应该测量传递到孔口的滑流数量和实际的，而不是理想的转力矩。

本实用新型图示中，有两个介质出入口的齿轮泵被描述。如果需要，齿轮泵可以改进为有着多个介质出入口配合多个小齿轮，利用转盘连接起各个套盖。

本实用新型的能量来自可再生能源，装置可由自己管理，从风中提取出能源处于最佳状态，涡轮会从风中提取大部分的能量转换成热，在系统中转换成有用的热量。

本实用新型利用完全的机械方法从风能中产生热，采用独立的设备，节约费用，并且本设备简易，只要使用者有很少的专业技术就可以修理。

Claims (5)

1、风力致热装置，包括风力机和致热机构，风力机包括风涡轮(12)和与风涡轮(12)相连接的齿轮传动机构(13)，致热机构包括齿轮泵(2)和介质蓄池(1)，齿轮泵(2)安装在蓄池(1)内，齿轮传动机构(13)的输出轴(6)带动齿轮泵(2)内齿轮转动；在齿轮泵(2)壳体上设有相对的介质出口和介质入口，其特征在于：所述蓄池(1)内位于齿轮泵(2)旁设有泄放管道(5)，泄放管道(5)上的介质进口与齿轮泵(2)壳体上的介质出口相连，泄放管道(5)上设有阻尼出孔。

2、根据权利要求1所述的风力致热装置，其特征在于：在泄放管道(5)内底部设有压缩弹簧(3)，压缩弹簧(3)上设有可在泄放管道(5)内滑动的泄压活塞(4)，在泄放管道(5)管壁上设有泄压口，活塞在弹簧的作用下将泄压口遮挡。

3、根据权利要求1或2所述的风力致热装置，其特征在于：它还包括流量控制阀(25)，所述流量控制阀(25)包括甩杆(24)、转盘(8)和套盖(7)，甩杆(24)一端与输出轴(6)连接，在输出轴(6)转动产生的离心力作用下甩杆(24)另一端可以上升；转盘(8)位于甩杆(24)下方并套于输出轴(6)上可沿轴上下移动，甩杆(24)和转盘(8)通过拉丝(16)连接；套盖(7)罩于泄放管道(5)上端，在套盖(7)上设有节流槽(23)，泄放管道(5)上设有对应的节流孔(19)，节流槽(23)和节流孔(19)重合部分形成所述阻尼孔；在套盖(7)内设有滚珠(22)，转盘(8)边缘伸入套盖内通过与滚珠(22)的接触带动套盖(7)升降。

4、根据权利要求3所述的风力致热装置，其特征在于：所述甩杆(24)为两根，对称地安装在输出轴(6)上。

5、根据权利要求4所述的风力致热装置，其特征在于：所述齿轮泵(2)为双联齿轮泵，齿轮泵(2)壳体上的介质出口和介质入口为位于不同高度的两组，泄放管道(5)为两根位于齿轮泵(2)壳体两侧分别与一组介质出口和介质入口对应，套盖(7)为两个分别罩于泄放管道(5)上端。

Images