水を持ち上げるための風力タービンカモミール。図面、説明

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水を持ち上げるための風力タービンカモミール。図面、説明

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水の供給は、多くの園芸協同組合の初心者の組合員や家庭用敷地の所有者にとって深刻な問題です。

ガソリンや電動ポンプを使って地元の水源から水を供給することは決して不可能ではありませんが、長年実績のある古い方法である井戸と浴槽は重くて非効率です。

結局のところ、夏に面積0,01ヘクタールの庭の区画の場合、2日あたり約3〜3立方メートルの水が必要です。読者メールが風力エネルギー利用の実践にますます注目しているのはこのためです。国内外の多くの地域で、風力を利用した揚水装置がうまく機能していることが実証されており、その多くはアマチュア作家によって設計、製造されています。残念ながら、そのような設計は原始的なレベルで行われることが多く、これは現代の風力タービンの設計と製造に関する大量の文献がほぼ完全に存在しないことで説明されています。

今日、私たちは科学生産協会「Vetroen」で開発された家庭用風力発電ユニット「Romashka」の装置を読者に紹介することにしました。技術的および経済的指標の点で、「Romashka」はこのクラスの現代の国内デバイスの数に属し、多くのパラメータで外国モデルを上回っています。構造がシンプルで、希少なコンポーネントや部品が含まれておらず、操作が安全で、操作が便利で気取らないです。

これらすべてにより、「カモミール」を自家生産に推奨することができます。

Romashka プラントは、水深 8 m までのあらゆる水源 (井戸、井戸、開放貯水池など) から水を汲み上げるように設計されており、固定地域と夏の牧草地の両方で使用できます。

この風力タービンは、ソ連のヨーロッパ地域、西シベリア、カザフスタン、中央アジア、トランスコーカシア、アルタイといった、温帯気候で年間平均風速が少なくとも 3 m/s の地域で使用するように設計されています。設置の利点は自律性です。稼働中に常に存在したり、介入したりする必要はありません。

「ロマシュカ」（図1） - ポンプが取り付けられたラックの支持体にある風力タービン。管状ポストには XNUMX 本の支線と XNUMX 本の打ち込みアンカーが取り付けられています。

技術特性

生産性 (風速 5 m/s、総水位 10 m の場合)、l/h: 300
最大吸水深さ、m：8,0
最小動作風速、m / s：2,5
最大風速、m / s：40
最大注水高さ、m：3,5（5,5）
風車の直径、m：1,2
風力タービンブレードの数、pc: 12
最大風力利用率：0,36
風力タービンの最大効率：0,22
風車の公称速度（羽根の周速度と風速の比）：1,1
アイドル時の風車の最高速度、rpm、250以下
風車の軸に対する風力タービンの高さ、m：4（6）
サクションホースの長さ、m：30以下
高さ 4 m のアンカーと支線のセットを含む風力タービンの重量、kg: 37 以下

米。 1. 水を持ち上げるための風力タービン「ロマシュカ」 (A - 作業位置、B - 停止) (クリックして拡大): 1 - 管状ラック、2 - ポンプ付き支持部、3 - 延長部、4 - アンカー、5 - 風力タービン

風力タービン (図 2) は、多翼の低速型です。 4 または 6 セクションのラックの高さは 12 または 75 m で、上部には XNUMX 自由度の XNUMX 枚ブレードの風車を備えたヘッドがあります。風向きが変わると、ヘッドの回転によりタワーの風下側に自動的に自動調整されます。風車の効果的な自動調整と風の流れの中での安定化、および曲げモーメントからの負荷を軽減するために、ブレードの軸は風車の軸に対して傾斜し、風車の軸に対して XNUMX°の角度を成しています。。

米。 2. 風力タービン装置 (クリックして拡大): 1 - ブレード付きロッド、2 - ハブ (AMg-6)、3 - M6 ボルト、4、5 - スラストリング、6 - ブッシュ (St. 45)、7 -カバー ( AMg-6)、8 - ベアリング番号 60205、9 - M6 ネジ (6 個)、10 - プレート (St. 20)、11 - アクスル Ø 30 mm (St. 20)、12 - バッファー (ゴム) Ø 20 mm )、13 - フランジ (St. 3)、14 - パイプ L 1830 mm、15 - カップリング、16 - ブッシング (ポリアミド、フッ素樹脂、2 個)、17 - カップリング (St. 20)、18 - パイプL 2000 mm、19 - ロッド (St. 20 Ø 6 mm)、20 - アクスル (St. 20)、21、22 - スラストリング、23 - ベアリング No. 1000908、24 - パイプ (St. 3)、25 -スラストリング、26 - 本体 (第 20 条)、27 - スイベル (第 45 条)、28 - ナット (第 45 条)、29 - リング (ワイヤー Ø 1,6 mm)、30 - 自転車ベアリング、31 - ボール Ø 10 mm、32 - ブラケット (St. 20 Ø 6 mm)、33 - パイプ L 420 mm、34 - ロード、35 - レバー (St. 3)、36 - スリーブ (St. 20)、37 - アクスル Ø 16 mm ( St.20)、38 - ワッシャー (St.20)、39 - M12 ボルト (St.20)、40 - ベアリング No.60201、41 - ブッシュ (BrAZh-9-4)、42 - ブッシュ (BrAZh-9-) 4)、43 - アクスルシャフト (St. 45)、44 - M10 ナット、45 - スプリングワッシャー (12 個)、46 - リング (St. 20) 47)、20 - スイベルボディ (St. 48)、45 - リング (St. 49)、9 - スリーブ (BrAZh-4-50)、10 - M20 スタッド (St. 51)、54、3 - チーク (St. . . 52)、10 - M20 スタッド (St. 53)、20 - アクスル (St. XNUMX)

空気流の前面圧力を軽減し、横方向の強い突風時のジャイロの力の影響を排除するために、風車は、回転軸に垂直で、回転軸と交差する水平軸の周りを回転できるロッカーに取り付けられています。サポートの軸。したがって、強風の影響下で、ホイールはいわば空気の流れの中に「浮かんで」います。同時に、ブレードにかかる正面圧力によるモーメント (ロッカーアームの回転の水平軸に対して) は、0,2 ～ 0,3 kGm に等しい重量モーメントによってバランスが保たれ、これにより風車の始動が確実になります。風速 5 ～ 6 m/s で元の位置からずれます。ホイールの重量の一部を補償するために、風上側のロッカーにはウェイトカウンターウェイトが装備されており、その穴にはワイヤーループが挿入されています。後者は風力タービンを停止するのに役立ちます。端にフックが付いた非常に軽いポールをループに引っ掛けて、車軸を垂直位置に移動します。

風車からポンプに力を伝える機構はカムレバーで、垂直のロッドが往復運動します。推力は、減摩ガイド内の風力タービンサポート内を通過します。ロッカーアームの頬の間の軸に固定された XNUMX つのアームのレバーの一端には、ローラー (ボールベアリング) があります。これは、風車ハブに偏心して固定された皿の内側面と相互作用します。ブレードが回転すると、プレート上を転がるローラーがレバーに振動運動を与えます。レバーの他端はヒンジとスイベルを介して垂直ロッドに接続されています。レバー中間位置のスイベルサスペンション軸（ヒンジ）がロッカーアームの水平回転軸と一致します。したがって、風の流れにおける風車とロッカーの位置に対する伝達機構に作用する力の影響は排除されます。

レバーの回転軸はロッカーの回転軸よりも下にあるため、ポンプ推力の垂直変位の振幅は風速の増加と風車によるロッカーのたわみに伴って増加します。これにより、ポンプの性能が向上し、さまざまな風速で風車の力が最適に使用され、ユニットの効率が向上します。

ブレード（図3）は、熱処理された鋼棒がリベットで固定されたブレードです。ブレードは平面図が台形で、厚さ 16 mm の D6 または Mg1,2 グレードのジュラルミンシートから打ち抜かれています。プロファイル - 一定の半径のシャックル。剛性を高めるため、T字型の山が作られています。ロッドの軸はリーディングエッジと平行に伸びており、これによりブレードは 18° の幾何学的ねじれを実現しています。ロッドの端の傾斜した平坦部は、風車ハブのブレードの同じ角度位置を保証し (取り付け角度は端部で 23°、尻部で 45°)、この平坦部は風車ハブの自動締め付けに貢献します。固定ボルトを緩めると、遠心力によってブレードが破損します（ただし、ボルトを締めた後は、ワイヤーまたは折りたたみワッシャーをペアで使用してボルトに対抗する必要があります）。個々のブレードの質量は 400 g 以下で、質量差は 5 ～ 10 g を超えてはならず、回転軸に対する風車の不均衡は 2,5 Gm を超えてはなりません。

米。 3. 風力タービンブレード (クリックして拡大): 1 - ブレード (AMg-6)、2 - ロッド (St. 45 Ø 10 mm)、3 - リベット、4 - ワッシャー

ポンプ (図 4) は自吸式で、水平流ゴム製ダイヤフラムを備え、XNUMX つのキャビティがあります。受け入れキャビティは吸引スリーブに接続され、ダイヤフラム下キャビティは吸引バルブによってブロックされたXNUMXつの穴を介して受信XNUMXと連通し、横隔膜上のキャビティは下から排出バルブによってブロックされたXNUMXつの穴によってダイヤフラム下キャビティに接続され、上 - 排水ホースと風力タービン支持キャビティ付き。後者は、ドレンホースの偶発的な締め付けによる風力タービンの破損を「防ぎます」。

米。 4. ポンプ (クリックして拡大): 1 - プラグ、2 - メッシュ、3 - リング、4 - サクションスリーブ、5 - ニップル、6 - ダイヤフラム、7 - ハウジング (AMg-6)、8 - サクションバルブ、9 - M5ネジ、10-M5ナット、11、14-スプリングワッシャー、12-M6ボルト(6個)、13-M6ナット、15-底部(St.3)、16-ガスケット、17-リング(St.3) )、18 - プレート (St. 20)、19 - 排出バルブ、20 - スプリング、21 - コーン (St. 3)、22 - リング (St. 3)、23 - アクスル (St. 20)、24 - リング(第3条)、25 - 灌漑ホース

ダイヤフラムは、上部ポンプハウジングと下部ポンプハウジングの間の周囲に沿って 5 本のボルトで固定されており、中央では穴のある上部プレートと下部プレートの間で 10 本のネジで固定されています。ポンプ軸は上部プレートに圧入され、そこに風力タービンの推力がねじ込まれます。軸に溝が作られ、その上に層状の排出バルブが取り付けられます。 XNUMX ～ XNUMX kg の力のリターンスプリングが上部プレートを介してダイヤフラムを押し、ダイアフラムが戻り、風力タービンの伝達機構を閉じる力を確実にします。

吸引ホースは長さ10～30m、内径20mm、肉厚2mmのポリエチレン（ポリプロピレン）パイプで、ポンプ内で希薄化した際の大気圧による圧縮を避けます。スリーブの端には1〜1,5 mmのセルを備えた受信メッシュフィルターが装備されています。

大きな吸込み深さでの水からの大量のガス発生 (キャビテーション) を防ぐために、ポンプの吸込みキャビティには補償チャンバー (下部ハウジングの環状溝) が装備されています。ポンプのサブダイヤフラムキャビティは可能な限り最小の自由容積で作られており、これにより、バルブと下部ダイヤフラムプレートの深さ 8,5 m までの希薄化と吸引の程度を高めることができます。

水中で動作するポンプのすべての部品は、腐食から注意深く保護する必要があります。直列風力タービンの外面は FL-OZK プライマーでコーティングされ、白またはライトグレーの PF-115 エナメルで塗装され、ブレードの端、ハブカバー、ウェイトカウンタウェイト、サポートカップリング、ポンプが塗装されます。赤いです。摩擦面とベアリングには潤滑剤を塗布する必要があります (CIATIM 201 または LITOL)。

「Romashka」は、暖かい季節に少なくともプラス1°の気温で動作するように設計されています。霜が降り始める前に、風車を「停止」位置に動かして霜を止める必要があります。冬の間、ダイアフラムの耐用年数を延ばすために、風力タービンを分解し、乾燥させて屋内に保管することをお勧めします。

「カモミール」は、風車から最も近い障害物（木、建物など）までの距離が少なくとも25〜50メートルになるように、風が当たる場所に15人または20人で取り付けられます。吸引ホースの長さと水の上昇高さによって異なりますが、150 ～ 200 m を超えないようにし、吸引ホースの上部はできるだけ低い位置に配置する必要があります。井戸（井戸）の頭が高く、スリーブは地面からXNUMX〜XNUMX mmの位置にある頭の側壁の穴を通って引き出されます。

風力タービンは、緻密に圧縮された土壌または堅固なプラットフォーム、スタンドに設置します。アンカーは、風力タービンラックから 2,5 ～ 3 m 以内の位置で、周囲に均等に、深さ 400 ～ 800 mm まで打ち込まれます。弱い土壌（砂、泥炭）では、アンカーの代わりに、500〜1000 mmの深さまで埋められたアンカー、つまり少なくとも0,06 m2の面積のプレートを使用する方が便利です。

風力タービンを持ち上げる前に、ブレースをサポートフランジとハンマーで打ち出されたアンカーの穴にあらかじめ固定し、風車を備えたラックを垂直位置まで上昇させ、サポート (ポンプ) の下部を持ち上げます。サイトの中央へ。ストレッチマークのたるみを選択し、最終的に修正することが残っています。支線の上部層の張力は、追加の固定によって提供されます。下の安全層はわずかにたるむ可能性があります。

最初の始動前に、排水ホースを通してポンプに 1 ～ 2 リットルの水を注ぎ、湿らせてポンプのバルブを密閉します。風速2,5～3m/sの場合、運転開始から数分で給水を開始します。

設置作業中、カムレバー機構にノックが発生し、風車の始動が困難になる場合があります。これらの干渉は、風力タービンのロッドの長さを調整することによって、つまりスイベルをロッドの上部のネジ端にねじ込む（またはねじ込む）ことによって排除されます。

調整は風力タービンを持ち上げる前に行う必要があり、風車を備えたロッカーアームが初期位置から 2°ずれたときに、ポンプダイヤフラムが最低位置に 3 ～ 45 mm 到達しないようにする必要があります。調整後は、ねじが自然に緩まないように、ロッドをしっかりとロックする必要があります。

水の供給を保証するために、風力タービンは容量 1,5 ～ 2 m3 の貯水タンクを使用して運転されます。ポンプから 10 m 以内に設置することをお勧めします。容器が過剰に充填された場合には、特別な排水パイプまたはホースを用意する必要があります。

吸込高さ8m、総水位10mまでの試験で得られた風車の特性を図に示します（図5、図6）。試験時の最大風速は40m/sでした。

水を持ち上げるための風力タービンカモミール
米。 5. 風力タービン「Romashka」の性能の風速依存性

水を持ち上げるための風力タービンカモミール
米。 6. 年間平均風速が異なる地域におけるロマシュカ風力タービンの XNUMX 日あたりの平均生産性

ロマシュカ風力タービンの年間運用の経験から、その信頼性、シンプルさ、メンテナンスの容易さが実証されています。

著者：S。ニコノフ

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