[发明专利]一种基于逆向斯特林循环的压气式风能制热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种风能制热器，尤其涉及一种利用风能压缩空气做功从而获得热能的风能制热器，属于节能设备技术领域。

背景技术

目前，太阳能热水器的技术已相当成熟和普及，但太阳能存在能量密度低，随天气、昼夜、季节等因素影响较大的特点，难以得到持续稳定的热水。而同为清洁和可再生能源的风能日益受到关注，但现有的风能制热装置绝大部分是通过风力发电机将风能转化为电能，再由电能制热。在此类技术中，风电和电热两个转化过程很大地降低风能的整体利用效率，同时也大大增加系统的制造和运营成本，有的还对环境存在污染。

发明内容

本发明提供一种基于逆向斯特林循环的压气式风能制热器，利用风力驱动的风力传动轮将风能转化为机械能，机械能驱动双缸活塞式逆向斯特林压气机，使得机械能转化为热能，同时还能从空气中提取热量，用以获得全天候持续稳定的生活用热水。

一种基于逆向斯特林循环的压气式风能制热器，包括动力装置、传动装置、能量转化装置和储热装置；其中动力装置包括风车叶片和风力传动轮，传动装置为传动轴，传动轴加工成凹形结构，凹形结构分为左端直线段AB、中部下凹段CD和右端直线段EF，其中BC段的长度大于DE段，当传动轴以右端直线段EF为中心旋转，左端直线段AB和中部下凹段CD分别产生旋转半径不同的两个旋转面；储热装置为储热水箱；能量转化装置为具有左气缸和右气缸的双缸活 塞式逆向斯特林压气机，左气缸和右气缸上部用左活塞和右活塞密封住缸内气体，左气缸和右气缸底部通过管路连通，管路中段设有一个单压控双通气阀；左气缸固定于储热水箱外部且高于储热水箱的位置，右气缸下部浸入储热水箱中；风车叶片与风力传动轮连接，传动轴的右端直线段连接风力传动轮，传动轴的左端直线段通过左连杆与左气缸上的左活塞铰接，传动轴的中段下凹段通过右连杆与右气缸上的右活塞铰接；传动轴的两个旋转面的旋转直径小于左气缸和右气缸的行程。

其中单压控双通气阀由阀体、弹簧、左开阀门挡板和右开阀门挡板组成，弹簧与左开阀门挡板的左侧连接，非工作状态时弹簧张力使左开阀门挡板与阀体配合将阀门上部封闭，右开阀门挡板与阀体配合只能使气体在气阀内的下方由左向右单向流动。

工作原理：风力传动轮通过传动轴和连杆带动活塞式压气机运行，通过控制单压控双通气阀的导通压力，右活塞压缩单压控双通气阀导通前右气缸内的气体做功，单压控双通气阀导通后形成缸体内气体的闭合循环，最终将风能转化为热能，热能通过气缸壁传给水箱内的水，水得到加热后经过管网输送出去。

有益效果：本发明将由风能得到的机械能通过能量转化装置直接转化为热能，避免了经由电能的中间转化过程，有效提高了风能到热能的转化效率，同时热水可保证持续供应并不受天气、昼夜、季节等因素的影响。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是右活塞由上止点开始向下运动示意图；

图3是单压控双通气阀导通后左活塞和右活塞的运动方向示意图；

图4是右活塞到达下止点后左活塞运动直至上止点位置示意图；

图5是左活塞和右活塞分别达到下至点和上止点的位置示意图；

图6是单压控双通气阀的结构示意图。

其中：1-风车叶片；2-风力传动轮；3-传动轴；4-右连杆；5-右活塞；6-右气缸；7-单压控双通气阀；8-储热水箱；9-左气缸；10-左活塞；11-左连杆；12-左开阀门挡板、13-阀体、14-右开阀门挡板、15-弹簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。