[发明专利]一种风力致热系统限速装置

说明书

技术领域

本发明涉及风力机设备，特别是关于一种风力致热系统限速装置。

背景技术

由于化石能源的有限性以及使用它们所造成的环境污染等问题，使得可再生能源的利用倍受人们的青睐。风力资源丰富、分布广泛、清洁、无污染的优点成为可再生能源中的佼佼者，特别是它的推广使用符合国家的能源政策和环保政策，具有很好的发展前景。但目前广泛应用的风力发电不仅技术要求高、结构复杂、制造成本高，对风品质的要求也较高，且转化效率相对较低。在实际能源的应用中，很多情况下仅需要低品位的热能，如浴池供热、蔬菜大棚供暖、边远地区房屋取暖等，使用风能直接转化成热能即可满足要求，其设备结构简单、制造成本低，运行费用少，维护维修也简单，因此它的应用在很多场合具有较好的前景。但风能的利用目前仍存在一定的问题，如当风速很大时，可能会造成“飞车”现象，即风速的不断提高造成风轮转速越来越大，进而失去控制，最终导致风轮出现事故。例如2008年2月，丹麦东部地区一个风力发电机的风轮在工作中失去控制，发生爆炸，据报道是由于叶尖速度达到了300m/s，致使叶片变形与塔筒撞击造成的。特别是对于风力致热来说，要求制造成本低，结构简单，不可能安装复杂的速度控制装置，这就要求系统中要有在风速超出额定值情况下能自动产生足够阻尼力的简易装置，确保风轮的正常工作。基于以上考虑，设计一套风力致热系统限速装置就显得尤为重要。

与本发明属于相同技术领域且接近的两个专利内容简介如下：

1、“一种带有限速装置的垂直轴直叶片升力型风轮”，如图1所示，它包括风轮轴1，以及设置在风轮轴上的升力型叶片2，在风轮轴顶部上还设置一套限速装置，限速装置包括圆筒3、阻尼叶片4、阻尼叶片连杆5、偏移导向板6、弹簧7、滚轮8，在离心力的作用下，阻尼叶片连杆5发生偏移，并产生阻尼作用，从而限制风轮转速的增加。转速越高，阻尼叶片偏转越大，产生的阻尼力矩越大，从而有效限制高风速下的转速增加，使风轮在高风速下继续高效运行，并保护了风轮的过载运行。

2、“风力发电机的限速机构”，图2是它的一个实施例示意图，风力机包括垂直型转轴80及风轮，风轮包括与垂直型转轴80垂直安装的旋转支架81、可水平活动地安装在旋转支架81上的风叶83；该风力机的限速机构包括用以将风叶83沿旋转支架81向远离垂直型转轴80方向移动的推拉装置，以及在离心力的作用下将风叶83沿旋转支架81向垂直型转轴80方向移动的重锤86；所述推拉装置如为拉簧84，重锤86通过拉绳88并经由设置在垂直型转轴80上的转向滑轮89与风叶83联系在一起。风轮静止时，风叶83在拉簧84的作用下靠近旋转支架81的外侧端部，风轮的力矩为最大；当风力增强时，风轮转速加快，离心力使重锤86向旋转支架81的外侧端部移动，并通过拉绳88和转向滑轮89拖动风叶83向旋转支架81的内侧移动，从而使风轮的力矩缩短。在负载不变的情况下，由于力矩减小，风轮的转速随之下降，使得风叶83在拉簧84的作用下可重新向旋转支架81的外侧端部移动，周而复始完成自动调节和控制风轮转速的功能。从上述实施例可知，该装置是用以调节主风叶受风面积或用以调节风叶的力矩从而控制风轮转速的限速装置，利用风力、离心力、重力或弹力等自然特性在强风情况下为风力机减速。

以上两个限速装置的专利都是基于增大空气的阻力来减速的，均用于风力发电，而且只适用于垂直轴的风轮，使用上受到了一定限制；另外，作为限速装置消耗的风能没有得到利用。

发明内容

为解决风能利用，同时又能保证风力系统不超速的问题，本发明旨在提供一种使用在风力致热系统上的限速装置，其能够极大地将制动消耗的风能转变为热能，同时又能保证风力系统不发生故障。