本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種垂直軸風(fēng)力熱水器，包括支架、垂直軸、風(fēng)輪、摩擦裝置和水箱，支架包括一對(duì)立柱和連接于立柱間的上橫梁與下橫梁，垂直軸的頂部和中部分別通過軸承安裝于上橫梁和下橫梁中；上橫梁與下橫梁之間的垂直軸上安裝有風(fēng)輪，風(fēng)輪包括輻向均布于垂直軸上的固定桿和安裝于固定桿末端的垂直葉片；垂直軸的底部與浸入水箱中的摩擦裝置連接，摩擦裝置包括水平軸、定摩擦片和動(dòng)摩擦片，水平軸的中部與垂直軸的底部固定連接，定摩擦片固定安裝于水平軸的兩端，動(dòng)摩擦片可滑動(dòng)地安裝于水平軸上。本實(shí)用新型專利技術(shù)通過垂直軸風(fēng)輪和摩擦裝置的結(jié)構(gòu)，可以將不穩(wěn)定的風(fēng)能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、運(yùn)行和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本技術(shù)公開了一種垂直軸風(fēng)力熱水器，包括支架、垂直軸、風(fēng)輪、摩擦裝置和水箱，支架包括一對(duì)立柱和連接于立柱間的上橫梁與下橫梁，垂直軸的頂部和中部分別通過軸承安裝于上橫梁和下橫梁中；上橫梁與下橫梁之間的垂直軸上安裝有風(fēng)輪，風(fēng)輪包括輻向均布于垂直軸上的固定桿和安裝于固定桿末端的垂直葉片；垂直軸的底部與浸入水箱中的摩擦裝置連接，摩擦裝置包括水平軸、定摩擦片和動(dòng)摩擦片，水平軸的中部與垂直軸的底部固定連接，定摩擦片固定安裝于水平軸的兩端，動(dòng)摩擦片可滑動(dòng)地安裝于水平軸上。本技術(shù)通過垂直軸風(fēng)輪和摩擦裝置的結(jié)構(gòu)，可以將不穩(wěn)定的風(fēng)能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、運(yùn)行和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。【專利說明】垂直軸風(fēng)力熱水器
本技術(shù)涉及一種風(fēng)能利用裝置，具體涉及一種直接將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為熱能的垂直軸風(fēng)力熱水器。
技術(shù)介紹
北方冬天的風(fēng)力較大，特別是在地形平坦的地區(qū)風(fēng)力普遍大于6級(jí)(10.8^13.Sm/S)。據(jù)計(jì)算，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到lOm/s時(shí)每平方米的能量密度可達(dá)1.2kW。最常見風(fēng)力利用裝置是水平軸風(fēng)輪，但是水平軸風(fēng)輪由于需要對(duì)風(fēng)裝置，其大直徑的支撐軸承結(jié)構(gòu)對(duì)，制造和運(yùn)行的技術(shù)要求高，多用于專門的發(fā)電裝置。而垂直軸風(fēng)輪不需要對(duì)風(fēng)裝置，任何方向的風(fēng)力都可以驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支撐方便，可以用立柱支撐，也可以用框架懸掛，運(yùn)行和維護(hù)的技術(shù)要求低，更適合于民用。考慮到風(fēng)力利用裝置的效率上限(Betz極限)為16/27及機(jī)械效率等，若風(fēng)速達(dá)到lOm/s，一臺(tái)垂直軸風(fēng)輪裝置的輸出功率在150W/m2左右。根據(jù)上面的計(jì)算，一臺(tái)迎風(fēng)面積為2.5m2的垂直軸風(fēng)輪，輸出效率為375W，若把水升溫50°C，加熱水的效率為70%，則一晝夜內(nèi)可生產(chǎn)的熱水量已超過100kg，足夠一個(gè)家庭的日常洗用。但是由于目前風(fēng)能的不穩(wěn)定性，一般都采用轉(zhuǎn)化為電能的方式，轉(zhuǎn)換效率與設(shè)備成本距離家用還有一定距離。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本技術(shù)提供一種將不穩(wěn)定的風(fēng)能直接轉(zhuǎn)換為熱能的垂直軸風(fēng)力熱水器。`技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供的垂直軸風(fēng)力熱水器包括:支架、垂直軸、風(fēng)輪、摩擦裝置和水箱，所述支架包括一對(duì)立柱和連接于立柱間的上橫梁與下橫梁，所述垂直軸的頂部和中部分別通過軸承安裝于上橫梁和下橫梁中；所述上橫梁與下橫梁之間的垂直軸上安裝有風(fēng)輪，所述風(fēng)輪包括輻向均布于垂直軸上的固定桿和安裝于固定桿末端的垂直葉片；所述垂直軸的底部與浸入水箱中的摩擦裝置連接，所述摩擦裝置包括水平軸、定摩擦片和動(dòng)摩擦片，所述水平軸的中部與垂直軸的底部固定連接，所述定摩擦片固定安裝于水平軸的兩端，所述動(dòng)摩擦片可滑動(dòng)地安裝于水平軸上。作為優(yōu)選，所述動(dòng)摩擦片沿水平軸的滑動(dòng)方向上安裝有彈簧。作為優(yōu)選，所述風(fēng)輪的數(shù)量是2~6片。作為優(yōu)選，所述垂直軸與支架上安裝有制動(dòng)裝置。作為優(yōu)選，所述支架上安裝有用于鎖定風(fēng)輪的鎖死裝置。作為優(yōu)選，所述水箱內(nèi)安裝有與出水口連通的集流罩。有益效果:本技術(shù)的垂直軸風(fēng)力熱水器通過垂直軸風(fēng)輪和摩擦裝置的結(jié)構(gòu)，可以將不穩(wěn)定的風(fēng)能直接轉(zhuǎn)化成熱能，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、運(yùn)行和維護(hù)方便，便于家庭使用。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本技術(shù)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本圖1的俯視圖；圖3是圖1中摩擦裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖1中集流罩的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中:I立柱，2-1上橫梁，2-2下橫梁，3垂直軸，3-1上軸承，3-2下軸承，4固定桿，5垂直葉片，6制動(dòng)裝置，7摩擦裝置，7-1水平軸，7-2定摩擦片，7-3動(dòng)摩擦片，7_4彈簧，8水箱，8-1進(jìn)水口，8-2出水口，9集流罩，10鎖死裝置。【具體實(shí)施方式】實(shí)施例:本實(shí)施例的垂直軸風(fēng)力熱水器如圖1所示和圖2所示，包括支架、垂直軸3、風(fēng)輪、摩擦裝置7和水箱8，支架包括一對(duì)立柱I和連接于立柱I間的上橫梁2-1與下橫梁2-2，垂直軸3的頂部通過上軸承3-1安裝于上橫梁2-1中，垂直軸3的中部通過下軸承3-2安裝于下橫梁2-2中。上橫梁2-1與下橫梁2-2之間的垂直軸3上安裝有風(fēng)輪，風(fēng)輪包括福向均布于垂直軸3上的五組固定桿4和安裝于固定桿4末端的五片垂直葉片5。垂直軸3的底部與浸入水箱8中的摩擦裝置7連接，水箱8具有進(jìn)水口 8-1和出水口 8-2。水箱8還可以增設(shè)保溫層實(shí)現(xiàn)對(duì)熱能的有效儲(chǔ)存。在垂直軸3與支架上安裝有制動(dòng)裝置6，采用常見的盤狀剎車結(jié)構(gòu)；支架上還安裝有用于鎖定風(fēng)輪的鎖死裝置10。如圖3所示，摩擦裝置7包括水平軸7-1、定摩擦片7-2和動(dòng)摩擦片7_3，水平軸7-1的中部與垂直軸3的底部固定連接，定摩擦7-2片固定安裝于水平軸7-1的兩端，動(dòng)摩擦7-3片可滑動(dòng)地安裝于水平軸7-1上，動(dòng)摩擦片7-3沿水平軸7-1的滑動(dòng)方向上還安裝有彈簧7-4。如圖4所示，在水箱8內(nèi)安裝有與出水口 8-2連通的集流罩9，可以將水箱內(nèi)的水流加速并引導(dǎo)進(jìn)入出水口 8-2。使用時(shí)，將本實(shí)施例的垂直軸風(fēng)力熱水器假設(shè)在屋頂或空曠的地面上，無(wú)論什么方向吹來的自然風(fēng)均可以驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)的動(dòng)能通過垂直軸3傳遞到摩擦裝置7中，而摩擦裝置的定摩擦片7-2和動(dòng)摩擦片7-3以與風(fēng)輪相同的角速度在水箱8中與水摩擦生熱，定摩擦片7-2的旋轉(zhuǎn)半徑固定，運(yùn)動(dòng)軌跡固定，而動(dòng)摩擦片7-3在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)還可沿著水平軸7-1在彈簧7-4的約束下移動(dòng)，在離心力與彈簧7-4彈力的平衡作用下實(shí)現(xiàn)了不同角速度中不同的運(yùn)動(dòng)軌跡，起到了自動(dòng)適應(yīng)風(fēng)速的作用，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)不穩(wěn)定的風(fēng)能的持續(xù)有效利用。最后被加熱后的水流入集流罩9并通過出水口 8-2進(jìn)入用戶的管道中。當(dāng)需要對(duì)風(fēng)力熱水器進(jìn)行檢修或調(diào)整時(shí)，可以通過制動(dòng)裝置6使風(fēng)輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)風(fēng)速特別大的時(shí)候，通過鎖死裝置10手動(dòng)鎖死風(fēng)輪，使之保持停運(yùn)狀態(tài)，保證系統(tǒng)的安全。【權(quán)利要求】1.一種垂直軸風(fēng)力熱水器，其特征在于包括:支架、垂直軸、風(fēng)輪、摩擦裝置和水箱，所述支架包括一對(duì)立柱和連接于立柱間的上橫梁與下橫梁，所述垂直軸的頂部和中部分別通過軸承安裝于上橫梁和下橫梁中；所述上橫梁與下橫梁之間的垂直軸上安裝有風(fēng)輪，所述風(fēng)輪包括輻向均布于垂直軸上的固定桿和安裝于固定桿末端的垂直葉片；所述垂直軸的底部與浸入水箱中的摩擦裝置連接，所述摩擦裝置包括水平軸、定摩擦片和動(dòng)摩擦片，所述水平軸的中部與垂直軸的底部固定連接，所述定摩擦片固定安裝于水平軸的兩端，所述動(dòng)摩擦片可滑動(dòng)地安裝于水平軸上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力熱水器，其特征在于:所述動(dòng)摩擦片沿水平軸的滑動(dòng)方向上安裝有彈簧。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力熱水器，其特征在于:所述風(fēng)輪的數(shù)量是2?6片。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的垂直軸風(fēng)力熱水器，其特征在于:所述垂直軸與支架上安裝有制動(dòng)裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直軸風(fēng)力熱水器，其特征在于:所述支架上安裝有用于鎖定風(fēng)輪的鎖死裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的垂直軸風(fēng)力熱水器，其特征在于:所述水箱內(nèi)安裝有與出水口連通的集流罩。【文檔編號(hào)】F03D9/00GK203383984SQ201320430342【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日 【專利技術(shù)者】華永明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種垂直軸風(fēng)力熱水器，其特征在于包括：支架、垂直軸、風(fēng)輪、摩擦裝置和水箱，所述支架包括一對(duì)立柱和連接于立柱間的上橫梁與下橫梁，所述垂直軸的頂部和中部分別通過軸承安裝于上橫梁和下橫梁中；所述上橫梁與下橫梁之間的垂直軸上安裝有風(fēng)輪，所述風(fēng)輪包括輻向均布于垂直軸上的固定桿和安裝于固定桿末端的垂直葉片；所述垂直軸的底部與浸入水箱中的摩擦裝置連接，所述摩擦裝置包括水平軸、定摩擦片和動(dòng)摩擦片，所述水平軸的中部與垂直軸的底部固定連接，所述定摩擦片固定安裝于水平軸的兩端，所述動(dòng)摩擦片可滑動(dòng)地安裝于水平軸上。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：華永明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國(guó)別省市：
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