專利名稱：垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)能致熱裝置，特別涉及一種垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球能源消耗快速增長。能源短缺已成為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要障礙之一。確保能源供給、避免能源危機已成為各國的國策。風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源必然會成為未來理想的替代能源之一。我國風(fēng)能資源豐富，據(jù)估計，按離地面IOm高度層上的風(fēng)能資源估算，總儲量為32. 26X 1011W,實際可開發(fā)量為
2.53X1011W。目前風(fēng)力致熱的主要方法有液體攪拌式、液壓阻力式、壓縮空氣式、固體摩擦式等 風(fēng)能致熱方法，風(fēng)力機則主要采用水平軸風(fēng)力機，其主要的缺點是水平軸風(fēng)力機需要配備風(fēng)向調(diào)節(jié)裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本高；水平軸風(fēng)力機的啟動風(fēng)速高，低風(fēng)速下效果不好；水平軸風(fēng)力機的葉片受到交變載荷應(yīng)力，易產(chǎn)生疲勞破壞，運行噪聲大，葉片臟污后，運行不穩(wěn)而產(chǎn)生振動，且安裝不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，用垂直軸翼型風(fēng)力機替代水平軸風(fēng)力機，便于安裝維護(hù)，也能提高致熱效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，所述風(fēng)能致熱裝置中設(shè)置有一個垂直軸翼型風(fēng)力機，當(dāng)風(fēng)吹過該風(fēng)力機的若干個葉片時，對位于葉片圓心的垂直軸產(chǎn)生能使該垂直軸旋轉(zhuǎn)的力矩；
所述風(fēng)力機的垂直軸還通過一個傳動機構(gòu)與一個離心泵的軸相連接，從而將所述垂直軸的旋轉(zhuǎn)力矩傳給離心泵，以帶動該離心泵一起旋轉(zhuǎn)；
所述離心泵位于一個液壓油的循環(huán)管路中，通過所述離心泵的旋轉(zhuǎn)，將液壓油吸入該離心泵的泵腔內(nèi)進(jìn)行攪拌以產(chǎn)生熱量，同時排出高壓油液；
在所述循環(huán)管路中還設(shè)置有位于所述離心泵下游的若干級節(jié)流孔板；當(dāng)液壓油被輸送到其中任意一級所述節(jié)流孔板時，經(jīng)由節(jié)流孔板上分布的多個口徑細(xì)小的管路高速噴出，并與滯留在節(jié)流孔板出口處的低速油發(fā)生沖擊、碰撞、摩擦，從而產(chǎn)生熱量。在所述風(fēng)力機的垂直軸與所述離心泵的軸之間傳遞旋轉(zhuǎn)力矩的傳動機構(gòu)是皮帶及皮帶輪，并且所述皮帶輪的半徑大于所述離心泵的軸的半徑。所述風(fēng)能致熱裝置中還設(shè)置有換熱器，在所述循環(huán)管路中流過并利用所述風(fēng)能致熱裝置產(chǎn)生的熱量加熱得到的高溫油液，被輸送到所述換熱器中與該換熱器中流過的水發(fā)生熱交換作用，以產(chǎn)生熱水。優(yōu)選的，使所述換熱器與任意一級節(jié)流孔板之后的循環(huán)管路連通，或者直接將所述換熱器設(shè)置在任意一級節(jié)流孔板之后的循環(huán)管路上；并且，經(jīng)過換熱器熱交換以后得到的低溫油液，再流回到所述循環(huán)管路中。
所述風(fēng)能致熱裝置還包含容納液壓油的油箱，所述油箱的輸出口連通至所述循環(huán)管路中離心泵的上游。所有節(jié)流孔板中的任意一個或相串聯(lián)的任意若干個節(jié)流孔板處并聯(lián)設(shè)置有帶溢流閥的旁通管路，所述溢流閥打開時控制油液從所述旁通管路通過，從而將相應(yīng)的節(jié)流孔板關(guān)閉以減小系統(tǒng)負(fù)荷。所述循環(huán)管路中 還設(shè)置有流量計、截止閥，以及分別位于若干級所述節(jié)流孔板的上游和下游的兩個壓力表。優(yōu)選的，在所述循環(huán)管路中依次設(shè)置有兩級節(jié)流孔板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其優(yōu)點在于本發(fā)明通過風(fēng)力機的垂直軸帶動離心泵旋轉(zhuǎn)，啟動風(fēng)速低，能夠有效提高風(fēng)能利用效率；結(jié)構(gòu)簡單，材料強度要求低，設(shè)置成本低；運行穩(wěn)定，安裝方便，維護(hù)簡單。


圖I是本發(fā)明所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置的總體結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I中所示垂直軸翼型風(fēng)力機的三維結(jié)構(gòu)示意 圖3是圖I、圖2中所示垂直軸翼型風(fēng)力機的葉片的水平截面 圖4是本發(fā)明所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置在另一個實施例中的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。如圖I所示，本發(fā)明所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，設(shè)置有一個垂直軸翼型風(fēng)力機，該風(fēng)力機的垂直軸2通過一個具有皮帶及皮帶輪3的傳動機構(gòu)與離心泵5的軸實現(xiàn)連接；該離心泵5位于液壓油的一個循環(huán)管路中即所述循環(huán)管路中依次設(shè)置有油箱10、離心泵5、流量計6、截止閥7、第一個壓力表8、第一個節(jié)流孔板9、第二個節(jié)流孔板9和第二個壓力表8，從第二個壓力表8再接回油箱10形成所述循環(huán)管路。標(biāo)號4所示是該風(fēng)力機的底座(圖4)。配合參見圖I、圖2和圖3所示，當(dāng)風(fēng)吹到風(fēng)力機的葉片I時，產(chǎn)生LI及L2的升力(圖3)，升力的分力對圓心產(chǎn)生力矩(例如是順時針的力矩)，從而帶動位于圓心的垂直軸2旋轉(zhuǎn)。經(jīng)過皮帶和皮帶輪3的傳動，將垂直軸2的旋轉(zhuǎn)力矩傳到離心泵5的軸上。由于皮帶輪的半徑大于離心泵5的軸的半徑，因此，離心泵5的轉(zhuǎn)速是相對增加的。通過離心泵5的旋轉(zhuǎn)，將液壓油從油箱10中吸入該離心泵5的泵腔內(nèi)進(jìn)行攪拌以產(chǎn)生熱量，同時使液壓油產(chǎn)生一定壓力并排出高壓油。當(dāng)液壓油被輸送到其中任意一個所述節(jié)流孔板9時，經(jīng)由該節(jié)流孔板9上分布的多個口徑細(xì)小的管路高速噴出。即是說，節(jié)流孔板9上貫通設(shè)置的每個管路，其口徑要小于節(jié)流孔板9上游及下游的管道口徑。由于節(jié)流孔板9下游的管徑變大，使得油液的流速變低，因此，高速沖出孔板的油液與孔板出口處的低速油之間發(fā)生沖擊、碰撞、摩擦，從而產(chǎn)生熱量。
在圖I所示的優(yōu)選實施例中，設(shè)置了兩個具有上述功能的節(jié)流孔板9。由于節(jié)流孔板9在整個系統(tǒng)中起到增加負(fù)荷的作用，所以通過增加節(jié)流孔板9的數(shù)量，能夠提高整個系統(tǒng)的負(fù)荷，從而提高系統(tǒng)的產(chǎn)熱。在一些實施例中，可以在離心泵5處設(shè)置一個帶溢流閥的回流管路，則當(dāng)離心泵5的轉(zhuǎn)速過快而導(dǎo)致由泵排出的油液壓力過高、流量增大時，可以通過溢流閥，將離心泵5排出的一部分液壓油送回到離心泵5中繼續(xù)攪拌產(chǎn)生熱量。在另一些實施例中，可以在上述的兩級節(jié)流孔板9處并聯(lián)設(shè)置一個帶溢流閥11的旁通管路(見圖4);當(dāng)風(fēng)速低于設(shè)定值時，為防止油液壓力過小不能通過兩級孔板，則能夠打開溢流閥11并控制油液從旁通管路通過，從而將這些節(jié)流孔板9關(guān)閉，達(dá)到減小系統(tǒng)負(fù)荷的調(diào)節(jié)目的?；蛘撸部梢允莾H僅在第二個節(jié)流孔板9上并聯(lián)上述的旁通管路，來控制第二個節(jié)流孔板9的開啟或關(guān)閉。在其他的一些實施例中，為了將第二個節(jié)流孔板9上各個細(xì)小管路輸出的油液所具有的速度及壓力進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成熱能，還可以在第二個節(jié)流孔板9的下游進(jìn)一步設(shè)置一匯流容器，使得從各個細(xì)小管路輸出的油液從不同方向在匯流容器內(nèi)匯集并發(fā)生碰撞、摩擦，從而繼續(xù)產(chǎn)生熱量。·如圖4所示，上述的風(fēng)能致熱裝置還可以設(shè)置有換熱器12，將經(jīng)過加熱的高溫油液輸送到換熱器12，使油液與換熱器12中流過的水發(fā)生熱交換作用。換熱器12可以進(jìn)一步與蓄水箱13連接并在兩者之間形成供水的循環(huán)，高溫油液在換熱器12中對這些循環(huán)水進(jìn)行加熱，在到達(dá)一定溫度后得到生產(chǎn)或生活熱水，向外輸送供人們使用。例如，在不同的實施例中，可以從任意一級節(jié)流孔板9(優(yōu)選是第二個節(jié)流孔板9 )之后的循環(huán)管路將油液引出至換熱器，或者可以直接將換熱器設(shè)置在任意一級節(jié)流孔板9之后的循環(huán)管路上(圖4)?？梢匀鐖DI所示，將油箱10直接設(shè)置在循環(huán)管路中，使得經(jīng)過熱交換后的低溫油液流回到油箱10中，在油箱10中沉淀、過濾后，再以上述相同的形式進(jìn)行循環(huán)致熱。也可以如圖4所示，當(dāng)循環(huán)管路中有足夠用以循環(huán)致熱的油液后，斷開油箱向循環(huán)管路輸油的連接；此時，換熱器12被設(shè)置在第二級節(jié)流孔板9之后同時作為熱交換裝置、匯流容器和/或暫時容納油液的容器使用，則經(jīng)過熱交換后的低溫油液能夠直接被離心泵5吸取并進(jìn)入下一個循環(huán)。在一個本發(fā)明所述的風(fēng)能致熱裝置中，可以同時設(shè)置上述這些實施例結(jié)構(gòu)中的任意一個或幾個進(jìn)行組合，以提高整個系統(tǒng)的產(chǎn)熱效率。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其特征在于，所述風(fēng)能致熱裝置中設(shè)置有一個垂直軸翼型風(fēng)力機，當(dāng)風(fēng)吹過該風(fēng)力機的若干個葉片(I)時，對位于葉片(I)圓心的垂直軸(2 )產(chǎn)生能使該垂直軸(2 )旋轉(zhuǎn)的力矩； 所述風(fēng)力機的垂直軸(2)還通過一個傳動機構(gòu)與一個離心泵(5)的軸相連接，從而將所述垂直軸(2)的旋轉(zhuǎn)力矩傳給離心泵(5)，以帶動該離心泵(5) —起旋轉(zhuǎn)； 所述離心泵(5 )位于一個液壓油的循環(huán)管路中 ，通過所述離心泵(5 )的旋轉(zhuǎn)，將液壓油吸入該離心泵(5)的泵腔內(nèi)進(jìn)行攪拌以產(chǎn)生熱量，同時排出高壓油液； 在所述循環(huán)管路中還設(shè)置有位于所述離心泵(5)下游的若干級節(jié)流孔板(9);當(dāng)液壓油被輸送到其中任意一級所述節(jié)流孔板(9)時，經(jīng)由節(jié)流孔板(9)上分布的多個口徑細(xì)小的管路高速噴出，并與滯留在節(jié)流孔板(9)出口處的低速油發(fā)生沖擊、碰撞、摩擦，從而產(chǎn)生熱量。
2.如權(quán)利要求I所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其特征在于 在所述風(fēng)力機的垂直軸(2)與所述離心泵(5)的軸之間傳遞旋轉(zhuǎn)力矩的傳動機構(gòu)是皮帶及皮帶輪(3)，并且所述皮帶輪的半徑大于所述離心泵(5)的軸的半徑。
3.如權(quán)利要求I所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其特征在于 所述風(fēng)能致熱裝置中還設(shè)置有換熱器(12)，在所述循環(huán)管路中流過并利用所述風(fēng)能致熱裝置產(chǎn)生的熱量加熱得到的高溫油液，被輸送到所述換熱器(12)中與該換熱器(12)中流過的水發(fā)生熱交換作用，以產(chǎn)生熱水。
4.如權(quán)利要求3所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其特征在于 所述換熱器(12)與任意一級節(jié)流孔板(9)之后的循環(huán)管路連通，或者直接將所述換熱器(12 )設(shè)置在任意一級節(jié)流孔板(9 )之后的循環(huán)管路上；并且，經(jīng)過換熱器(12 )熱交換以后得到的低溫油液，再流回到所述循環(huán)管路中。
5.如權(quán)利要求I所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其特征在于 所述風(fēng)能致熱裝置還包含容納液壓油的油箱(10)，所述油箱(10)的輸出口連通至所述循環(huán)管路中離心泵(5)的上游。
6.如權(quán)利要求I所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其特征在于 所有節(jié)流孔板(9)中的任意一個或相串聯(lián)的任意若干個節(jié)流孔板(9)處并聯(lián)設(shè)置有帶溢流閥(11)的旁通管路，所述溢流閥(11)打開時控制油液從所述旁通管路通過，從而將相應(yīng)的節(jié)流孔板(9)關(guān)閉以減小系統(tǒng)負(fù)荷。
7.如權(quán)利要求I所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其特征在于 所述循環(huán)管路中還設(shè)置有流量計(6)、截止閥(7)，以及分別位于若干級所述節(jié)流孔板(9)的上游和下游的兩個壓力表(8)。
8.如權(quán)利要求廣7中任意一項所述垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，其特征在于，所述循環(huán)管路中依次設(shè)置有兩級節(jié)流孔板(9 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種垂直軸翼型風(fēng)機的風(fēng)能致熱裝置，當(dāng)風(fēng)吹過風(fēng)力機的葉片時，位于葉片圓心的垂直軸旋轉(zhuǎn)，并利用傳動機構(gòu)作用帶動離心泵一起旋轉(zhuǎn)；從而將液壓油吸入到該離心泵的泵腔內(nèi)進(jìn)行攪拌以產(chǎn)生熱量，同時排出高壓油液；進(jìn)一步在循環(huán)管路中設(shè)置若干級節(jié)流孔板，當(dāng)液壓油被輸送到其中任意一級所述節(jié)流孔板時，經(jīng)由節(jié)流孔板上分布的多個口徑細(xì)小的管路高速噴出，并與滯留在節(jié)流孔板出口處的低速油發(fā)生沖擊、碰撞、摩擦，從而產(chǎn)生熱量。本發(fā)明通過風(fēng)力機的垂直軸帶動離心泵旋轉(zhuǎn)，啟動風(fēng)速低，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝維護(hù)，能有效提高致熱效率。
文檔編號F03D9/00GK102748231SQ20121025177
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者劉洋, 胡以懷, 韓中建 申請人:上海海事大學(xué)