물을 들어 올리는 풍력 터빈 카모마일. 도면, 설명

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물을 들어 올리는 풍력 터빈 카모마일. 도면, 설명

농업용 도구 및 메커니즘

물 공급은 가계 소유주 인 원예 협동 조합의 많은 초보 회원에게 심각한 문제입니다.

휘발유 나 전기 펌프를 사용하여 현지 공급원에서 물을 공급하는 것은 불가능하지만 시간이 오래 걸리는 오래된 방법 인 우물과 욕조는 무겁고 비효율적입니다.

결국 여름에 0,01 헥타르 면적의 정원 플롯의 경우 하루에 약 2-3m3의 물이 필요합니다. 그렇기 때문에 독자 메일은 점점 더 풍력 에너지를 사용하는 관행으로 바뀌고 있습니다. 국내외 여러 지역에서 풍력 기계식 수상 장치가 잘 입증되었으며 그 중 다수는 아마추어 작가가 설계하고 제조합니다. 불행하게도, 그러한 디자인은 종종 원시적인 수준에서 이루어지며, 이는 현대식 풍력 터빈의 설계 및 제조에 관한 대량 문헌이 거의 전무하기 때문입니다.

오늘 우리는 과학 및 생산 협회 "Vetroen"에서 개발한 가정용 풍력 기계 장치 "Romashka"의 장치를 독자들에게 소개하기로 결정했습니다. 기술 및 경제 지표 측면에서 "Romashka"는이 클래스의 현대 국내 장치 수에 속하며 여러 매개 변수에서 외국 모델을 능가합니다. 구조적으로 간단하고 부족한 구성 요소와 부품을 포함하지 않으며 작동이 안전하고 작동이 편리하고 소박합니다.

이 모든 것을 통해 자체 생산을 위해 "카모마일"을 추천할 수 있습니다.

Romashka 공장은 수심이 최대 8m인 모든 수원(우물, 우물, 열린 저수지 등)에서 물을 들어 올릴 수 있도록 설계되었으며 고정된 지역과 여름 목초지에서 모두 사용할 수 있습니다.

풍력 터빈은 온화한 기후와 최소 3m/s의 평균 연간 풍속이 있는 지역에서 사용하도록 설계되었습니다. 이들은 소련의 유럽 지역, 서부 시베리아, 카자흐스탄, 중앙 아시아, Transcaucasia, Altai입니다. 설치의 장점은 자율성입니다. 작동 중 지속적인 존재 또는 개입이 필요하지 않습니다.

"Romashka"(그림 1) - 펌프가 장착된 랙 지지대에 있는 풍력 터빈. 관형 포스트는 XNUMX개의 당김줄과 XNUMX개의 드라이브인 앵커로 연결됩니다.

명세서

생산성(풍속 5m/s 및 총 수위 10m에서), l/h: 300
최대 물 흡입 깊이, m: 8,0
최소 작동 풍속, m/s: 2,5
최대 풍속, m/s: 40
최대 물 분사 높이, m: 3,5(5,5)
윈드 휠 직경, m: 1,2
풍력 터빈 블레이드 수, 개: 12
최대 풍력 이용률: 0,36
풍력 터빈의 최대 효율: 0,22
풍차의 공칭 속도(블레이드의 주변 속도와 풍속의 비율): 1,1
유휴 상태에서 윈드 휠의 최대 속도, rpm, 이하: 250
윈드 휠의 축에 대한 풍력 터빈의 높이, m: 4(6)
흡입 호스 길이, m: 30 이하
4m 높이의 앵커 및 가이와이어 세트가 있는 풍력 터빈의 무게, kg: 37 이하

쌀. 1. 물을 들어 올리는 풍력 터빈 "Romashka"(A - 작업 위치, B - 정지)(확대하려면 클릭): 1 - 관형 랙, 2 - 펌프가 있는 지지 부품, 3 - 확장 장치, 4 - 앵커, 5 - 풍력 터빈

풍력 터빈(그림 2)은 다중 블레이드 저속입니다. 4 또는 6 섹션 랙의 높이는 12 또는 75m 일 수 있으며 상단에는 XNUMX 자유도의 XNUMX 블레이드 윈드 휠이있는 헤드가 있습니다. 바람의 방향이 바뀌면 헤드의 회전으로 인해 자동으로 타워의 풍하측으로 자동 조정됩니다. 윈드 휠의 효과적인 자체 정렬 및 바람 흐름의 안정화와 굽힘 모멘트로부터의 언로드를 위해 블레이드의 축은 윈드 휠의 축에 대해 기울어지고 XNUMX°의 각도를 만듭니다. .

쌀. 2. 풍력 터빈 장치(확대하려면 클릭): 1 - 블레이드가 있는 로드, 2 - 허브(AMg-6), 3 - M6 볼트, 4, 5 - 스러스트 링, 6 - 부싱(St. 45), 7 - 덮개 ( AMg-6), 8 - 베어링 번호 60205, 9 - M6 나사(6개), 10 - 플레이트(St. 20), 11 - 액슬 Ø 30mm(St. 20), 12 - 버퍼(고무) Ø 20mm ), 13 - 플랜지(St. 3), 14 - 파이프 L 1830mm, 15 - 커플링, 16 - 부싱(폴리아미드, 불소 수지, 2개), 17 - 커플링(St. 20), 18 - 파이프 L 2000mm , 19 - 로드(St. 20 Ø 6mm), 20 - 액슬(St. 20), 21, 22 - 스러스트 링, 23 - 베어링 번호 1000908, 24 - 파이프(St. 3), 25 - 스러스트 링, 26 - 바디(Art. 20), 27 - 스위블(Art. 45), 28 - 너트(Art. 45), 29 - 링(와이어 Ø 1,6 mm), 30 - 자전거 베어링, 31 - 볼 Ø 10 mm, 32 - 브래킷(St. 20 Ø 6 mm), 33 - 파이프 L 420 mm, 34 - 로드, 35 - 레버(St. 3), 36 - 슬리브(St. 20), 37 - 차축 Ø 16 mm ( 20), 38 - 와셔(St. 20), 39 - M12 볼트(St. 20), 40 - 베어링 번호 60201, 41 - 부싱(BrAZh-9-4), 42 - 부싱(BrAZh-9- 4), 43 - 액슬 샤프트(St. 45), 44 - M10 너트, 45 - 스프링 와셔(12개), 46 - 링(St. 20), 47 - 스위블 바디(St. 20), 48 - 링(St. 45), 49 - 슬리브(BrAZh-9-4), 50 - M10 스터드(St. 20), 51, 54 - 볼(St. . . 3), 52 - M10 스터드(St. 20), 53 - 액슬(St. 20)

공기 흐름의 전면 압력을 줄이고 날카로운 측면 돌풍 동안 자이로 스코프 힘의 영향을 제거하기 위해 윈드 휠은 회전축에 수직이고 교차하는 수평 축을 중심으로 회전할 수 있는 로커에 장착됩니다. 지지축. 따라서 강한 바람의 영향으로 바퀴는 그대로 기류에 "부유"합니다. 동시에 블레이드에 가해지는 정면 압력(로커 암의 수평 회전축 기준)의 순간은 0,2-0,3kGm의 중량 모멘트로 균형을 이루며 윈드 휠의 시작을 보장합니다. 5-6m/s의 풍속에서 원래 위치에서 벗어난 상태. 휠 무게의 일부를 보상하기 위해 바람이 불어오는 쪽의 로커에는 와이어 루프가 삽입된 구멍에 웨이트 카운터웨이트가 장착되어 있습니다. 후자는 풍력 터빈을 멈추는 역할을합니다. 끝에 후크가있는 상당히 가벼운 기둥을 사용하여 루프에 연결하고 휠 축을 수직 위치로 이동합니다.

풍차에서 펌프로 힘을 전달하는 메커니즘은 수직 막대가 왕복 운동하는 캠 레버입니다. 추력은 마찰 방지 가이드의 풍력 터빈 지지대 내부를 통과합니다. 로커 암 볼 사이의 축에 고정된 투 암 레버의 한쪽 끝에는 롤러(볼 베어링)가 있습니다. 윈드 휠 허브에 편심 고정된 접시의 내부 측면과 상호 작용합니다. 날이 회전할 때 판 위에서 구르는 롤러가 레버에 진동 운동을 전달합니다. 레버의 다른 쪽 끝은 힌지와 스위블을 통해 수직 막대에 연결됩니다. 레버 중간 위치의 스위블 서스펜션 축(힌지)은 로커 암의 수평 회전축과 일치합니다. 따라서, 바람의 흐름에서 윈드 휠과 로커의 위치에 대한 변속기 메커니즘에 작용하는 힘의 영향이 배제됩니다.

레버의 회전축이 로커의 회전축 아래에 있기 때문에 펌프 추력의 수직 변위 진폭은 풍속이 증가하고 풍차가 있는 로커의 처짐이 증가함에 따라 증가합니다. 이를 통해 펌프 성능이 향상되고 다양한 풍속에서 풍차 동력을 최적으로 사용하며 장치 효율이 증가합니다.

블레이드(그림 3)는 열처리된 강철 막대가 리벳으로 고정된 블레이드입니다. 블레이드는 평면에서 사다리꼴이며 두랄루민 시트 등급 D16 또는 Mg6 1,2mm 두께로 스탬프 처리됩니다. 프로파일 - 일정한 반경의 걸쇠. 강성을 위해 T 자형 융기가 만들어집니다. 로드의 축은 블레이드의 기하학적 비틀림을 18° 달성하는 리딩 엣지와 평행을 이룹니다. 로드 끝의 경사진 플랫은 윈드 휠 허브에서 블레이드의 동일한 각도 위치를 보장합니다(설치 각도는 끝에서 23°, 맞대기에서 45°임). 플랫은 자체 조임에 기여합니다. 고정볼트가 풀렸을 때 원심력에 의해 칼날이 흔들리지 않도록 주의하십시오. 개별 블레이드의 질량은 400g 이하이고 질량 차이는 5-10g을 초과해서는 안되며 회전축에 대한 윈드 휠의 불균형은 2,5Gm 이하입니다.

쌀. 3. 풍력 터빈 블레이드(확대하려면 클릭): 1 - 블레이드(AMg-6), 2 - 로드(St. 45 Ø 10mm), 3 - 리벳, 4 - 와셔

펌프(그림 4)는 수평 흐름 고무 다이어프램이 있는 자체 프라이밍이며 XNUMX개의 공동이 있습니다. 수용 캐비티는 흡입 슬리브에 연결되고, 하부 다이어프램 캐비티는 흡입 밸브에 의해 막힌 XNUMX개의 구멍을 통해 수용 XNUMX개와 연통하고, 아래에서 상부 다이어프램 캐비티는 배출 밸브에 의해 막힌 XNUMX개의 구멍에 의해 하부 다이어프램 캐비티에 연결되고, 위 - 배수 호스 및 풍력 터빈 지지대 구멍 포함. 후자는 배수 호스의 우발적 인 클램핑으로 인해 풍력 터빈이 파손되지 않도록 "저장"합니다.

쌀. 4. 펌프(확대하려면 클릭): 1 - 플러그, 2 - 메쉬, 3 - 링, 4 - 흡입 슬리브, 5 - 니플, 6 - 다이어프램, 7 - 하우징(AMg-6), 8 - 흡입 밸브, 9 - M5 나사, 10 - M5 너트, 11, 14 - 스프링 와셔, 12 - M6 볼트(6개), 13 - M6 너트, 15 - 하단(St. 3), 16 - 개스킷, 17 - 링(St. 3) ), 18 - 플레이트(St. 20), 19 - 배출 밸브, 20 - 스프링, 21 - 콘(St. 3), 22 - 링(St. 3), 23 - 액슬(St. 20), 24 - 링 (Art. 3), 25 - 관개 호스

다이어프램은 상부 및 하부 펌프 하우징 사이의 둘레를 따라 5개의 볼트로 고정되고 중앙에는 구멍이 있는 상부 플레이트와 하부 플레이트 사이에 10개의 나사로 고정됩니다. 펌프 액슬은 풍력 터빈 추력이 나사로 고정되는 상부 플레이트에 압입됩니다. 축에 홈이 생기고 그 위에 라멜라 배출 밸브가 놓입니다. XNUMX ~ XNUMXkg의 힘을 가진 리턴 스프링은 상부 플레이트를 통해 다이어프램을 눌러 풍력 터빈 전송 메커니즘을 닫는 힘과 리턴을 보장합니다.

흡입 호스는 길이가 10 ~ 30m이고 내경이 20mm이고 벽 두께가 2mm인 폴리에틸렌(폴리프로필렌) 파이프로, 펌프에서 압축될 때 대기압에 의한 압축을 방지합니다. 슬리브의 끝에는 셀이 1-1,5mm인 수신 메쉬 필터가 장착되어 있습니다.

큰 흡입 깊이에서 물에서 풍부한 가스 발생(캐비테이션)을 방지하기 위해 펌프의 흡입 구멍에는 보상 챔버(하부 하우징의 환형 홈)가 장착되어 있습니다. 펌프의 서브 다이어프램 캐비티는 가능한 가장 작은 자유 부피로 만들어져 최대 8,5m 깊이의 밸브 및 하부 다이어프램 플레이트에서 희박 및 흡입 정도를 높일 수 있습니다.

수중에서 작동하는 펌프의 모든 부품은 부식되지 않도록 조심스럽게 보호해야 합니다. 직렬 풍력 터빈의 외부 표면은 FL-OZK 프라이머로 코팅하고 흰색 또는 밝은 회색의 PF-115 에나멜로 칠하고 블레이드 끝, 허브 덮개, 무게 균형추, 지지 커플링 및 펌프 빨간색입니다. 마찰면과 베어링은 윤활해야 합니다(CIATIM 201 또는 LITOL).

"Romashka"는 최소 +1 °의 기온에서 따뜻한 계절에 작동하도록 설계되었습니다. 서리가 내리기 전에 윈드 휠을 "정지" 위치로 이동하여 정지시켜야 합니다. 겨울에는 다이어프램의 수명을 늘리기 위해 풍력 터빈을 분해하고 건조시킨 다음 실내에 보관하는 것이 좋습니다.

"카모마일"은 풍차에서 가장 가까운 장애물(나무, 건물 등)까지의 거리가 최소 25-50m가 되도록 바람에 개방된 장소에 15~20명이 장착합니다. 흡입 호스의 길이와 물의 높이에 따라 다르지만 150-200m를 초과하지 않아야 하며 흡입 호스의 상단은 가능한 한 낮게 위치해야 합니다. 우물 (우물)의 높은 머리로 슬리브는지면에서 XNUMX-XNUMXmm 떨어진 머리의 측벽에있는 구멍을 통해 나옵니다.

조밀하고 다져진 토양이나 견고한 플랫폼, 스탠드에 풍력 터빈을 설치하십시오. 앵커는 풍력 터빈 랙에서 2,5-3m 이내의 거리에서 원주를 따라 400-800mm 깊이까지 망치질됩니다. 약한 토양 (모래, 이탄)에서는 앵커 대신 500-1000mm 깊이 (최소 0,06m2 면적의 판)에 묻힌 앵커를 사용하는 것이 더 편리합니다.

풍력 터빈을 들어 올리기 전에 브레이스는 지지 플랜지와 해머 앵커의 구멍에 미리 고정된 다음 윈드 휠이 있는 랙이 수직 위치로 올라가고 지지대(펌프)의 하단 부분이 당겨집니다. 사이트 중앙으로. 스트레치 마크의 느슨함을 선택하고 마지막으로 수정해야 합니다. 가이 와이어의 상부 계층의 장력은 추가 앵커링에 의해 제공됩니다. 낮은 안전 계층은 약간 처질 수 있습니다.

처음 시작하기 전에 배수 호스를 통해 1-2 리터의 물을 펌프에 붓고 펌프 밸브를 적시고 밀봉하십시오. 2,5-3m / s의 바람 세기로 시작 후 몇 분 후에 장치가 물을 공급하기 시작합니다.

설치 작업 중에 캠 레버 메커니즘에 노크가 발생할 수 있으며 때로는 윈드 휠을 시작하기가 어렵습니다. 이러한 간섭은 풍력 터빈 로드의 길이를 조정하여 제거됩니다. 즉, 로드의 상단 나사산 끝에 스위블을 나사로 조입니다.

조정은 풍력 터빈을 들어 올리기 전에 이루어져야 하며 윈드 휠이 있는 로커 암이 초기 위치에서 2° 벗어날 때 펌프 다이어프램이 최저 위치에 3-45mm 도달하지 않아야 합니다. 조정 후에는 자동 풀림을 방지하기 위해 로드를 단단히 잠가야 합니다.

보장된 물 공급을 위해 풍력 터빈은 1,5-2m3 용량의 물 저장 탱크로 작동됩니다. 펌프에서 10m 이상 떨어진 곳에 설치하는 것이 좋습니다. 용기가 넘칠 경우에는 특수 배수관이나 호스를 설치해야 합니다.

8m의 흡입 높이와 최대 10m의 총 물 상승에서 얻은 풍력 터빈의 특성이 다이어그램에 표시됩니다(그림 5 및 6). 테스트 중 최대 풍속은 40m/s였습니다.

물을 들어 올리는 풍력 터빈 카모마일
쌀. 5. 풍속에 대한 풍력 터빈 "Romashka"의 성능 의존성

물을 들어 올리는 풍력 터빈 카모마일
쌀. 6. 연평균 풍속이 다른 지역에 대한 Romashka 풍력 터빈의 일일 평균 생산성

Romashka 풍력 터빈의 연간 운영 경험은 신뢰성, 단순성 및 유지 보수 용이성을 보여주었습니다.

저자: S.Nikonov

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