一種高效廣譜風力熱水器的製作方法

2023-06-19 22:15:46

專利名稱：一種高效廣譜風力熱水器的製作方法
技術領域：
本發明涉及風能制熱結構裝置，特別涉及一種帶水位溫度機械自動調節、發熱器 的高效廣譜風力熱水器。
背景技術：
能源價格飛漲，大氣汙染嚴重，煤炭原油麵臨枯竭，各種新型利用廉價能源裝置日 新月異，水力發電、潮汐發電、太陽能電池、風力發電，等裝置不斷踴躍出現，大自然賦予了 我們無窮無盡的能源，但獲取這些能源的效率，與成本成了人類新的課題，高效廣譜熱水器 的特點是使用廉價的材料，無須風力發電的限速裝置，風能利用率遠遠大於現在普通風力 發電機，因此目前這種熱水器取代目前效率低的發電成了現實，這種高效廣譜熱水器做成 小型的可用作家用熱水器，其價格低廉結構簡單，效率高，只要風葉轉動就能產生熱水，在 風力資源豐富的地區，可利用的風力資源是可利用太陽能的三倍，在風力資源豐富地區是 一種很好的選擇，做成大型的可與火力電聯合使用，提供高溫水取代一部分燃料，甚至可以 直接生產蒸汽供蒸汽發電使用，使風能與燃料能互補，這樣既可避免風力發電風力要求苛 刻缺點，又省去了風力發電設備投資的高成本，又大大節約了燃料成本，是火力發電廉價高 效少汙染成為了可能。

發明內容
為了克服風力熱水器效率低的特點我採用普通多股電阻絲做定子繞組，繞組為閉 合的，使用可以產生渦流的材料做定子芯，使用永久磁性材料做轉子，當風葉帶動轉子旋轉 時定子線圈切割磁力線，產生交變電壓，使定子繞組有電流通過，由於定子繞組的內阻以及 感抗就產生了熱量，而定子芯在交變磁場的作用下產生了渦流，使定子芯發熱，並且轉子在 交變電場磁場作用下也會發熱，這樣就形成了一個高效發熱器，其原理是法拉第定理當 穿過迴路的磁通量發生變化時，迴路中的感生電動勢，ε的大小和穿過迴路的磁通量變化 率等成正比，即ε = "Δ φ/Δ ο因此線圈組數越多效率越高，線圈砸數越多效率越高，轉 子磁極數越多磁力越強效率越高，轉子轉速越快發熱量越高。水位自動控制系統，是根據阿基米德定律原理；溫度控制是根據氣體熱脹冷縮原 理來實現控制的本發明是這樣來實現的它包括發熱系統、水位溫度控制系統與風葉動力系統動 力傳輸系統，其特徵是風葉受風力驅動旋轉，帶動傘形齒輪，動力由主動皮帶輪通過皮帶 帶動被動皮帶輪，被動皮帶輪帶動發熱器轉子旋轉，使發熱器發熱，熱量通過發熱器外殼傳 導給水；而水位水溫通過浮子氣囊控制是這樣實現的常溫的水進到一定水位被發熱器不 停地加熱，溫度慢慢升高，氣囊裡的空氣就產生熱膨脹，推動浮子下移，進水調節閥開始進 水，使水溫受到控制而恆定，當水位升到一定高度，浮子受浮力作用壓迫氣囊，進水停止，而 水位已升到出水口高度流出，由於熱水的流出冷水的進入，氣囊收縮，進水調節閥被關死， 水溫又會慢慢升高，這樣就做到了水位與溫度有機的恆定，使所要求的溫度的水源源不斷
3的流入熱水儲箱，水位水溫調節系統通過水箱上的調節柄進行調節，水箱外敷有保溫材料。本發明的特點是發熱效率高，水溫可按要求調節，結構簡單，生產成本低。


圖1為本發明的主結構示意圖；圖2為本發明發熱器結構示意圖。圖3為本發明水位溫度控制結構示意圖
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，圖1為一種高效廣譜風力熱水器總成1、水箱，2、出水口，3、發熱器總成，4、導熱油 箱5、加導熱油孔，6.導熱油，7、導熱油導管，8、加熱器上端蓋軸承9、加熱器底座固定螺絲， 10、加熱器底座軸承，11、加熱器轉子中心軸，12、發熱器皮帶輪，13、加熱器上部固定螺絲， 14、氣囊調節螺絲，15、水位標，16、皮帶，17、水箱清理檢修窗，18、水位溫度調節槓桿，19、水 位溫度槓桿支撐，20、進水口，21、調節閥，22、壓力波動平衡裝置，23、導壓管，24、氣囊、氣囊 室、浮子室，25、浮球，26、浮子連杆，27、浮球連接環，28、水，29、風葉，30、風葉固定盤，31、風 葉固定螺絲，32、風車導向尾翼，33、尾翼連接杆，34、尾翼固定螺絲，35、動力傳導傘形齒輪， 36、風車前軸承蓋，37、風車前軸承，38、風車前軸承座，39、風車後軸承座，40、風車後軸承座 固定螺絲，41、風車後端軸承，42、變速箱，43、風車轉軸，44、傘形齒輪固定螺母，45、主動皮 帶輪轉軸，46、主動皮帶輪轉軸上軸承蓋，47、垂直轉軸軸承，48機頭固定螺絲49、風車導向 軸，50、導向轉軸上軸承蓋，51、風車導向軸承座，52、風車導向軸承，53、風車導向軸承底座 下端蓋，54、主動皮帶輪箱，55、主動皮帶輪，56、風車底座，57、水箱固定支撐，58、風車總支 撐杆，59、水箱導氣孔圖1中，發熱器總成3上下端蓋法蘭通過螺絲9、13與1水箱相連；上下端蓋法蘭 與水箱之間有密封墊，以隔絕水進入發熱器內部。6導熱油可根據不同溫度要求選擇，其作 用是定子芯、線圈繞組、轉子溫度均勻，延長使用壽命。35、43、45、47、51、54、52、20、46、53、 56,55的安裝順序與相對關係是傘形齒輪35通過鍵和傘形齒輪固定螺母固定在風車轉軸 43和主動皮帶輪轉軸45上，主動皮帶輪轉軸45通過軸承47穿過49風車導向軸，主動皮帶 輪55安裝在49風車導向軸下端，51是風車導向軸承座，其作用是安裝固定軸承52和承載 整個機頭重量以及潤滑油，使風車導向軸49可以自由旋轉，風車導向軸49通過螺絲48與 機頭變速箱42固定連接，在尾翼的作用下達到時刻可以追蹤風向，達到最佳迎風角度，46 是主動皮帶輪轉軸上軸承蓋，作用保住一定潤滑油避免汙染，53風車導向軸承座下端蓋，中 間安裝軸承座47垂直轉軸軸承，以增加45主動皮帶輪轉軸的負載能力，54是1/2缺口的 圓筒狀支撐它承受機頭的全部重量，並可保護55主皮帶輪，其底部安裝47垂直轉軸軸承增 加45主動皮帶輪轉軸的承載能力· 29、30、31、32、33、34、36、37、38、39、40、41、42、43為動力 部分，29葉片通過31風葉固定螺絲固定在30風葉固定盤，30風葉固定盤固定在43風車轉 軸，43風車轉軸通過36風車前軸承蓋37風車前軸承38風車前軸承座39風車後軸承座40 風車後軸承座固定螺絲41風車後端軸承安裝在42變速箱裡，當風吹動可以自由旋轉；水位標15可以看到水箱內的水位，59水箱導氣孔的作用是防止水箱內氣壓對水位水溫控制系統的影響，可以通過水箱清理檢修窗17進行安裝調試以及清理檢修，水箱外 敷有保溫材料，圖2發熱器結構示意圖，1、發熱器端蓋螺孔，2、發熱器中心轉子軸，3、發熱器端 蓋，4、發熱器外殼，5、定子芯，6、線圈組安裝在定子槽中位置，7、定子芯固定螺絲，8、轉子， 9、永久磁性材料塊，10、發熱器端蓋拉緊螺杆，11、發熱器轉子軸承，12、端蓋密封圈，13、保 油孔，14、線圈組，15、a f/A F定子線圈連接圖2中1、3、4、5、6、7、10、12、13、14、15組成了發熱器外殼與定子，部件之間的關係
和作用特點3發熱器端蓋，用來與水箱固定，它的中心是轉子軸承座，3發熱器端蓋與水箱連 接處填有密封圈，10發熱器端蓋拉緊螺杆將上下端蓋與發熱器外殼4組成一體，4發熱器外殼 與3發熱器端蓋之間為密封圈，5為定子芯，使用沉頭螺絲7將每個定子芯固定在發熱器外殼 4上，線圈組安裝在定子槽中位置6跨兩個定子芯鑲嵌在定子槽中，14線圈組連接方式15.2轉子中心軸通過軸承11固定在定子中間，轉子8為一個圓柱形，上面有槽用於固 定永久磁性材料，其磁極分布如圖9，繞組由六組兩兩串聯的線圈組成，繞組安裝必須與磁 極相對應使兩串聯繞組中電流方向相同，這個例子是以六組線圈和六對磁極為例，但在實 際中可以按不同要求來設計繞組數和磁極對數，繞組數和串聯方式以及磁極對數可以自由 組合，繞組排列原則是在轉子旋轉過程中每組串聯線圈中的電流的方向總是分別一致。圖3為溫度液位控制裝置1、水位溫度控制調節柄，2、水位溫度控制鎖緊螺母，3、 溫度水位控制螺杆，4、連接控制活塞活結，5、帶密封圈的控制活塞，6、氣囊，7、浮球，8、浮球 連接頭，9、浮球連杆，10、調節槓桿連接頭，11、調節槓桿，12、調節槓桿支撐，13、調節槓桿與 調節閥的連接頭，14、調節閥杆，15、調節閥閥塞，16、出水閥孔，17、進水管，18、梅花形進水 中間的調節閥閥芯杆定位孔，19、調節器端蓋，20、調節器固定法蘭，21、固定螺絲，22、平衡 水壓變化缸，23、與進水管相連導壓管，24、平衡水壓活塞，25、平衡水壓活塞連杆，26、平衡 水壓活塞，27、平衡水壓變化缸固定螺絲圖3中水位溫度控制總成，水從17進水管進水，當水位慢慢升高浮球被浮起，浮 球帶動浮球連杆9，浮球連杆9帶動調節槓桿11，當水位到達設定高度，浮球連杆9通過調 節槓桿11與調節閥杆14帶動調節閥閥塞15將出水閥孔堵死，停止進水，這時浮球7很服 帖的與氣囊6接觸，水位被保持，當水溫被發熱器慢慢加熱，由於水溫的升高，氣囊6裡的 空氣開始膨脹受限於氣囊腔，氣囊6向下膨脹壓迫浮球7，浮球7被氣囊6壓迫向下移動， 通過聯動裝置，調節閥閥塞15被拉起，開始進水，水位就會繼續上升，當熱水到達出水口位 置，熱水開始流出，由於冷水不斷的進入，氣囊中的空氣遇冷收縮，浮球7上升，調節閥閥塞 15將出水閥孔堵死，停止進水，這樣形成了一個動態的平衡，水溫就能保持設定溫度，其中 水位溫度控制調節柄1是用來調節出水溫度和初始水位的，當將帶密封圈的控制活塞5向 下調時水位上升，出水溫度降低，反之水位下降出水溫度上升，由於進水壓力隨時變化必然 影響到進水控制，甚至到一定程度無法控制系統，加了一個平衡水壓缸22，平衡水壓變化缸 固定螺絲27，平衡水壓缸22下端通過與進水管相連的導壓管23相連，平衡水壓和缸徑與出 水閥孔16的直徑相等，平衡水壓缸22與調節槓桿支撐12的距離與調節槓桿與調節閥的連 接頭13相等，當水壓變化時，水壓的幹擾被完全抵消，出水水溫控制就十分準確，就能做到 風力大出水量大風力小出水量小但水溫恆定，就可以是溫度恆定的熱水源源不斷的流入熱 水儲箱備用。
權利要求
一種風力制熱機構，特別是普通多股電阻絲閉合繞組與產生渦流的材料的定子芯以及永久磁性材料轉子結合的發熱器，發熱器空腔內注導熱油使發熱器各部溫度均勻，水位水溫自動機械控制系統。
2.根據權利要求1所述的一種風力制熱機構，其特徵是風葉受風力作用旋轉帶動發熱 器轉子旋轉；發熱器轉子旋轉使定子繞組切割磁力線，定子繞組是由普通多股電阻絲做成， 線圈串聯閉合連接；定子由可以產生渦流的材料製成；永久磁性材料鑲嵌在轉子上；繞組 不限個數，繞組線圈串聯不限個數(也可由多個單獨閉合線圈繞在定子芯上)，轉子磁極不 限個數，只要符合轉子旋轉過程中各線圈串聯繞組中分別電流方向一致，導熱油的種類不 限，符合不同溫度需要為宗旨，
3.根據權利要求1所述的一種風力制熱機構，水位水溫控制系統，是靠調節氣囊和浮 球連杆和調節閥來實現的，並安裝了水壓平衡缸，抑制水壓波動對本系統的影響，水位水溫 控制系統不限形狀和材料只限於工作原理，水位水溫控制系統不限於高效廣譜風力熱水 器，其它設備液位溫度同樣可以使用本系統水位水溫控制系統進行控制。
全文摘要
一種高效廣譜風力熱水器，具有風力發電更廣闊的空間，因為它的能源獲取能力超過風能發電的數倍；完全可以跟火力發電無縫對接，發熱器、水位溫度控制系統與風葉動力系統結構，其特徵是發熱器至於水箱中，發熱器動力來源於風力，發熱器是由可以產生渦流的材料定子芯和普通多股電阻絲閉合繞組組成，轉子是永久磁性材料，發熱器內部充有導熱油，水位水溫受水位水溫控制系統控制，水位水溫控制系統是浮球液位計與氣囊控制的組合，為防止水壓波動對供水的擾動，設計了平衡水壓缸和水箱排氣孔，水箱外敷有保溫材料。高效廣譜風力熱水器的特點結構簡單穩定，製造成本低，效率高，用途廣泛。
文檔編號F24H9/20GK101922789SQ200910115518
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月15日 優先權日2009年6月15日
發明者種志林 申請人:種志林