垂直軸風力熱水器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種垂直軸風力熱水器，包括支架、垂直軸、風輪、摩擦裝置和水箱，支架包括一對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輪，風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，動摩擦片可滑動地安裝于水平軸上。本實用新型通過垂直軸風輪和摩擦裝置的結構，可以將不穩定的風能直接轉化成熱能，具有結構簡單、性能可靠、運行和維護方便等優點。
【專利說明】垂直軸風力熱水器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種風能利用裝置，具體涉及一種直接將風能轉化為熱能的垂直軸風力熱水器。
【背景技術】
[0002]北方冬天的風力較大，特別是在地形平坦的地區風力普遍大于6級(10.8^13.Sm/S)。據計算，當風速達到lOm/s時每平方米的能量密度可達1.2kW。最常見風力利用裝置是水平軸風輪，但是水平軸風輪由于需要對風裝置，其大直徑的支撐軸承結構對，制造和運行的技術要求高，多用于專門的發電裝置。
[0003]而垂直軸風輪不需要對風裝置，任何方向的風力都可以驅動其旋轉，結構簡單，支撐方便，可以用立柱支撐，也可以用框架懸掛，運行和維護的技術要求低，更適合于民用。考慮到風力利用裝置的效率上限(Betz極限)為16/27及機械效率等，若風速達到lOm/s，一臺垂直軸風輪裝置的輸出功率在150W/m2左右。
[0004]根據上面的計算，一臺迎風面積為2.5m2的垂直軸風輪，輸出效率為375W，若把水升溫50°C，加熱水的效率為70%，則一晝夜內可生產的熱水量已超過100kg，足夠一個家庭的日常洗用。但是由于目前風能的不穩定性，一般都采用轉化為電能的方式，轉換效率與設備成本距離家用還有一定距離。
實用新型內容
[0005]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種將不穩定的風能直接轉換為熱能的垂直軸風力熱水器。
`[0006]技術方案:為解決上述技術問題，本實用新型提供的垂直軸風力熱水器包括:支架、垂直軸、風輪、摩擦裝置和水箱，所述支架包括一對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輪，所述風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，所述動摩擦片可滑動地安裝于水平軸上。
[0007]作為優選，所述動摩擦片沿水平軸的滑動方向上安裝有彈簧。
[0008]作為優選，所述風輪的數量是2~6片。
[0009]作為優選，所述垂直軸與支架上安裝有制動裝置。
[0010]作為優選，所述支架上安裝有用于鎖定風輪的鎖死裝置。
[0011]作為優選，所述水箱內安裝有與出水口連通的集流罩。
[0012]有益效果:本實用新型的垂直軸風力熱水器通過垂直軸風輪和摩擦裝置的結構，可以將不穩定的風能直接轉化成熱能，而且結構簡單、性能可靠、運行和維護方便，便于家庭使用。【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的實施例的結構示意圖；
[0014]圖2是本圖1的俯視圖；
[0015]圖3是圖1中摩擦裝置的結構示意圖；
[0016]圖4是圖1中集流罩的結構示意圖；
[0017]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制動裝置，7摩擦裝置，7-1水平軸，7-2定摩擦片，7-3動摩擦片，7_4彈簧，8水箱，8-1進水口，8-2出水口，9集流罩，10鎖死裝置。
【具體實施方式】
[0018]實施例:本實施例的垂直軸風力熱水器如圖1所示和圖2所示，包括支架、垂直軸
3、風輪、摩擦裝置7和水箱8，支架包括一對立柱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上安裝有風輪，風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具有進水口 8-1和出水口 8-2。水箱8還可以增設保溫層實現對熱能的有效儲存。在垂直軸3與支架上安裝有制動裝置6，采用常見的盤狀剎車結構；支架上還安裝有用于鎖定風輪的鎖死裝置10。
[0019]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，動摩擦7-3片可滑動地安裝于水平軸7-1上，動摩擦片7-3沿水平軸7-1的滑動方向上還安裝有彈簧7-4。
[0020]如圖4所示，在水箱8內安裝有與出水口 8-2連通的集流罩9，可以將水箱內的水流加速并引導進入出水口 8-2。
[0021]使用時，將本實施例的垂直軸風力熱水器假設在屋頂或空曠的地面上，無論什么方向吹來的自然風均可以驅動風輪轉動，風的動能通過垂直軸3傳遞到摩擦裝置7中，而摩擦裝置的定摩擦片7-2和動摩擦片7-3以與風輪相同的角速度在水箱8中與水摩擦生熱，定摩擦片7-2的旋轉半徑固定，運動軌跡固定，而動摩擦片7-3在旋轉的同時還可沿著水平軸7-1在彈簧7-4的約束下移動，在離心力與彈簧7-4彈力的平衡作用下實現了不同角速度中不同的運動軌跡，起到了自動適應風速的作用，從而實現了對不穩定的風能的持續有效利用。最后被加熱后的水流入集流罩9并通過出水口 8-2進入用戶的管道中。當需要對風力熱水器進行檢修或調整時，可以通過制動裝置6使風輪停止轉動；當風速特別大的時候，通過鎖死裝置10手動鎖死風輪，使之保持停運狀態，保證系統的安全。
【權利要求】
1.一種垂直軸風力熱水器，其特征在于包括:支架、垂直軸、風輪、摩擦裝置和水箱，所述支架包括一對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輪，所述風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，所述動摩擦片可滑動地安裝于水平軸上。
2.根據權利要求1所述的垂直軸風力熱水器，其特征在于:所述動摩擦片沿水平軸的滑動方向上安裝有彈簧。
3.根據權利要求1所述的垂直軸風力熱水器，其特征在于:所述風輪的數量是2?6片。
4.根據權利要求1、2或3所述的垂直軸風力熱水器，其特征在于:所述垂直軸與支架上安裝有制動裝置。
5.根據權利要求4所述的垂直軸風力熱水器，其特征在于:所述支架上安裝有用于鎖定風輪的鎖死裝置。
6.根據權利要求5所述的垂直軸風力熱水器，其特征在于:所述水箱內安裝有與出水口連通的集流罩。
【文檔編號】F03D9/00GK203383984SQ201320430342
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月19日 優先權日:2013年7月19日
【發明者】華永明 申請人:東南大學