Насос ветряной для воды: Как изготовить ветряной насос
Как изготовить ветряной насос
Содержание
- Как качать воду без электричества?
- Как самостоятельно изготовить насос
- Простейшая конструкция насоса
- От чего зависит качество работы насоса?
- Из чего можно сделать насос
- Устройство ветряка
- Как самому сделать ветряк
- Особенности установки
- Рекомендуемые товары
На дачном участке или в загородном доме не всегда имеется подключение к магистральному водопроводу. Постоянные походы к колонке — утомительное занятие, требующее каких-то решений. Одно и них, распространенное и наиболее популярное у пользователей, это бурение скважины до водоносного горизонта и последующий забор воды из нее. Для этого обычно используются погружные насосы с питанием от сети 220 В. Но как быть тем, у кого на участке нет электроэнергии?
Решение вопроса существует, хотя и требует некоторых усилий. Это — использование ветряка для привода насоса, для чего не нужны ни электроэнергия, ни бензин ни любые другие виды топлива.
Все происходит чисто механическими средствами, что делает способ простым и доступным каждому.
Как качать воду без электричества?
Механических способов перекачки воды известно достаточно много. Еще в древности использовалась система с чашками, укрепленным на бесконечной цепи, которые зачерпывали воду, поднимались вверх, опрокидываясь, выливали ее в емкость, опускались вниз и вновь зачерпывали ее и т.д. Такая система проста и очень надежна, она до сих пор используется в горнодобывающей отрасли для подъема руды через грузовые стволы.
Имеются и другие способы, схожие с этим, когда используются пластиковые бутылки или иные емкости. Но все они хороши при необходимости перекачки воды из открытого водоема в большую емкость, расположенную уровнем выше. Для скважин этот способ не подойдет.
Для подъема воды из скважины используется насос, приводимый в движение кривошипным механизмом, который, в свою очередь, вращается при помощи ветряка. Система на первый взгляд сложная, но на практике она вполне реализуема и не требует чрезмерных затрат (в ряде случаев затрат вообще не происходит).
Конструкция насоса может быть разной, от классической трубы с поршнем и двух обратных клапанов, до бензонасоса от автомобиля или иного готового устройства. При этом, надо иметь в виду следующие особенности:
- для нормальной работы насоса на штоке должно быть определенное усилие
- мощность ветряка ограничена скоростью ветра, его размерами и весом. Чем больше его лопасти и прочие узлы, тем большее усилие он способен развить, и тем большая у него будет инерция покоя. При слабых ветрах такой ветряк не запустится, а сильные ветра бывают не часто
- глубина скважины играет большую роль — подъем воды с больших глубин требует большой мощности ветряка
Все эти обстоятельства вынуждают выбирать «золотую середину», находить оптимальное сочетание производительности насоса и размеров ветряка. Пользователи, изготовившие сначала мощный насос с большим ветряком, довольно скоро задумываются о создании конструкции поменьше. По их собственному утверждению, качать много воды при сильном ветре хорошо, но лучше иметь возможность качать ее помедленнее, но при любом, даже слабом ветерке.
Как самостоятельно изготовить насос
Если готового и рабочего насоса не имеется, то приходится выходить из положения любыми доступными средствами. Обычно используется готовый, но не работающий насос от автомобиля (механический), переделывается компрессор, словом, используется любое мало-мальски пригодное устройство, которое имеется в наличии. Если не имеется ничего подходящего, придется собирать насос с нуля.
Простейшая конструкция насоса
Проще всего (и надежнее) использовать самую примитивную, а потому — безотказную конструкцию обычной помпы. Она представляет собой цилиндр, нижняя часть которого имеет перемычку со всасывающим патрубком и обратным клапаном. Внутри цилиндра вверх-вниз перемещается поршень, дно которого также оборудовано обратным клапаном. При движении поршня вверх во всасывающем патрубке создается разрежение, вследствие чего полость между дном и поршнем заполняется водой. Оба клапана при этом закрыты.
При последующем движении вниз поршень начинает перепускать через свой клапан воду вверх, а нижний клапан закрывается, препятствуя выходу воды вниз.
При достижении водой определенного уровня, происходит излив через выходной патрубок, носик или иные отверстия.
От чего зависит качество работы насоса?
Качество работы такого насоса напрямую зависит от герметичности всех элементов. Если поршень движется достаточно плотно и не пропускает воду в зазор между стенками цилиндра и своим уплотнительным кольцом, то устройство способно поднимать воду на высоту до 8 м.
Для изготовления такого насоса потребуется гильза и поршень с уплотнительным кольцом. Вся хитрость заключается в том, что чем плотнее поршень, тем большее усилие потребуется для его работы, что потребует увеличения мощности ветряка. Этот путь тупиковый, так как тяжелый ветряк сдвинуть с места сможет лишь ветер ураганной силы, поэтому надо подбирать механику насоса так, чтобы не требовалось слишком большого усилия.
Кроме того, надо обратить серьезное внимание на работу обратных клапанов. Они должны срабатывать очень легко, без усилия, но перекрывать путь воде вполне надежно.
Могут быть использованы обычные гравитационные клапана, или более надежные подпружиненные конструкции, не «залипающие» в открытом положении.
Качество обратных клапанов определяет работу насоса даже в большей степени, нежели плотность поршня.
Из чего можно сделать насос
Изготовить насос можно из различных материалов:
- металл
- пластик
Выбор не очень обширен, но в данном случае длинный список и не требуется. Металлический насос прочнее и надежнее, но для его изготовления потребуется иметь доступ к токарному оборудованию. Кроме того, материалом для изготовления деталей устройства должны стать металлы, не подверженные коррозии — нержавеющая сталь, дюралюминий или латунь. Это — первое и основное условие, соблюдение которого делает насос прочным и долговечным.
Использовать готовые трубы не рекомендуется, так как внутренний профиль не всегда имеет идеальную круглую форму, что грозит падением производительности насоса.
Можно использовать подходящие по форме и размерам готовые детали от других устройств, если таковые найдутся.
Пластиковые насосы, собранные своими руками, не боятся коррозии. При этом, в зимнее время они становятся хрупкими и могут попросту лопнуть. Это обстоятельство надо иметь в виду и постараться до наступления холодов как-то решить проблему. Сборка насоса возможна своими руками без обращения в мастерскую или специализированную организацию, поскольку в качестве исходного материала обычно используются полипропиленовые водопроводные или канализационные трубы, имеющие различные комплектующие, точно подходящие к ним по размерам.
Для мастера остается только выбрать наиболее подходящие элементы, сделать гильзу и поршень, заглушкой перекрыть нижнюю часть гильзы и соединить ее с всасывающим патрубком. В качестве обратного клапана можно использовать обычную резину, прикрепленную с одного края к заглушке. При подъеме поршня вверх она приподнимется, пропуская воду, а при движении вниз — опустится и перекроет выход.
Работоспособность такого насоса обычно несколько ниже, но, в целом, все зависит от аккуратности и качества изготовления.
Устройство ветряка
Конструкция ветряка, используемая для такого насоса, должна быть наиболее эффективной и чувствительной к относительно слабому ветру. Известны два основных типа ветряков:
- горизонтальные
- вертикальные
Более удачными конструкциями считаются горизонтальные, поскольку энергия потока ветра у них используется намного эффективнее, чем у вертикальных ветряков.
При этом, для создания горизонтальной конструкции требуется обеспечить свободное вращение всего узла вокруг вертикальной оси для самонаведения на ветер. Получается два подвижных элемента на одном узле, что усложняет конструкцию.
Вертикальные ветряки не нуждаются в наведении, поскольку направление ветра для них неважно, только скорость. При этом, поток одновременно воздействует на обе стороны лопастей, отчего эффективность вращения снижается.
Существуют разные конструкции таких ветряков, созданные для увеличения эффективности:
- ротор Савониуса
- ротор Дарье
- ротор Ленца
- ортогональный ротор
- геликоидный ротор и т.д.
Изыскания в этой области ведутся постоянно, решением проблемы заняты многие инженеры, поэтому каждый год анонсируются новые варианты исполнения с большей эффективностью. Так, создана конструкция из нескольких лопастей, наполовину закрытая специальным кожухом, скрывающим обратные стороны лопастей от потока ветра.
Кожух свободно вращается вокруг вертикальной оси, но не связан с рабочим колесом. Он имеет стабилизатор наподобие хвоста самолета, регулирующий положение защиты при изменении направления ветра. Есть и другие конструкции, обладающие определенными преимуществами, но кардинальных успехов пока никому не удалось добиться.
Как самому сделать ветряк
Самостоятельное изготовление ветряка обычно происходит по схеме:
- выбор типа конструкции
- создание проекта (рабочего чертежа)
- приобретение или изыскание материалов
- сборка вращающегося вала
- установка на него лопастей
- создание мачты
- сборка и установка ветряка
Эти этапы условны, в каждом конкретном случае работы ведутся так, как это удобно для мастера, но придерживаться такой схемы является самым рациональным способом действий.
Оптимальным вариантом является горизонтальная конструкция, поэтому выбирать лучше именно ее. Для создания потребуется горизонтальный вал, лопасти, расходящиеся от центра наподобие крыльев мельницы, устройство для передачи вращения на кривошип. Обычно делают вращающееся рабочее колесо, установленное на поворотной платформе со стабилизатором, самонаводящееся на поток. Вращение передается зубчатой или цепной передачей, в зависимости от возможностей или доступности того или другого устройства.
Размеры лопастей должны обеспечивать начало вращения при относительно слабом ветре, обычно это 33-5 м/с, но есть образцы, стартующие при меньших скоростях потока. Например, ротор Онипко, по утверждениям изобретателя, начинает вращение при скорости 1,4 м/с, что очень привлекательно для регионов со спокойной атмосферой. Имеется также недавно появившийся ротор Третьякова, довольно сложная конструкция, улавливающая поток и организующая его так, что он полностью воздействует на рабочее колесо без потерь.
Эти конструкции довольно сложны для самостоятельного изготовления, так как обладают массой криволинейных деталей специфической формы, что сложно повторить в домашних условиях.
Особенности установки
Монтаж ветряка обычно производится на пригорке, неподалеку от дома, но так, чтобы никакие постройки не заслоняли ветер. В нашем случае монтаж производится над скважиной, что исключает выбор оптимального места. Привязка к скважине вынуждает мириться с возможным присутствием помех для ветра, или делать более высокую мачту, позволяющую поднять ветряк над преградой. Этот момент надо учитывать еще на стадии проектирования установки, чтобы сразу собирать мачту нужной высоты, исключая необходимость переделок или изменений конструкции.
Рекомендуемые товары
Как вам статья?
Ветряной насос для воды своими руками » Изобретения и самоделки
Сделай сам ветряной водяной насос
Товары для изобретателей Ссылка на магазин.
Содержание
- Шаг 1: Колеса и шестерни
- Шаг 2: Создание ветроуловителя
- Шаг 3: Установка фольги
- Шаг 4: Разъем ветряного насоса
- Шаг 5: ПВХ водяной насос
- Шаг 6: Сборка ветряного водяного насоса
- Шаг 7: Отчет об ошибке
- Шаг 8: Работающий водяной насос из велосипедных деталей
Шаг 1: Колеса и шестерни
Электроника для самоделок вкитайском магазине.
Как и в случае с моим проектом люстры на открытом воздухе, большинство деталей для этого ветряного насоса были изготовлены из того, что я нашел в мусорном контейнере для велосипедов. Я не знаю имен для всех этих частей, поэтому я не называю их. Что я могу сказать, так это то, что элементы, выглядящие как шестерни, не были шестернями на мотоциклах (я превратил их в шестерни, добавив болты). Я нашел их на колесах для горных велосипедов, и они могут быть установлены только на те колеса, которые были на первом месте.
Я также не уверен, что лучший способ собрать этот ветронасос, так что я просто расскажу, что я сделал.
1. Добавлены маленькие болты в каждое другое отверстие в одной из «шестеренок». Для верхней (горизонтальной) передачи я использовал более короткие болты; более длинные для вертикального. Я оставил верхние болты как есть и наложил нейлоновые проставки на зубья вертикального зубчатого колеса, закрепив их тефлоновой лентой.
2. Прикрепите горизонтальную шестерню к оси колеса горного велосипеда.
3. Прикрепите второй обод колеса велосипеда к первому с помощью трех металлических кронштейнов (мой из-за изменения планов оказался короче, чем показано на этом рисунке).
4. Найден способ закрепить 1 «тройник из ПВХ на верхней части штатива.
5. Установить приспособление для велосипедного колеса в верхнюю часть тройника из ПВХ. Я использовал пару деревянных круглых деталей, просверленных из куска 1×2. Отверстие в центре деревянных деталей надежно удерживало тягу оси. Я использовал пару лишних деталей в качестве проставок, чтобы поднять горизонтальную передачу до того места, где она будет захватывать вертикальную передачу.
6. Установлен вертикальный редуктор в горизонтальную часть из ПВХ. Передача должна находиться на шариковом подшипнике, чтобы она могла свободно вращаться. Я использовал часть оси, которая имела подшипник внутри. Используйте все, что вы можете найти, чтобы «запихнуть» механизм на место и не дать ему колебаться.
Я должен был сделать много шимминга и бритья, чтобы привести вещи в порядок. Я переливался туалетной бумагой из картона и побрился дреммелем или наждачной бумагой. Ты делаешь то, что должен.
Шаг 2: Создание ветроуловителя
Я хотел, чтобы ветрозащитная пленка была больше, чем те, что я установил на штуковину для отпугивания оленей, но все еще светлая. Олово казалось идеальным материалом, но я боялся разрезать все, когда пытался нарезать кусочки олова по размеру. Поэтому я кропотливо валял пять кусочков шелка и покрывал их полиуретаном. Они получились ошеломляющими, но когда я установил их и отправил мельницу на тест, они были совершенно неудачными. Ветер не знал, что делать со всем этим пухом.
Я не знаю, как называется этот пластик. Я использовал его как рассеиватель света в фотографии, так как он полупрозрачный и легкий. Надеюсь, кто-нибудь узнает, как он называется и где его купить.
Для фольги я разделил то, что у меня было на пять. Затем я купил шелковый шарф в благотворительном магазине и разрезал его на пять частей (немного больше, чем фольга).
Я отшлифовал тусклую сторону пластика и покрасил.
Приклеив шелк к пластиковым листам, я обрезал лишний шелк и пробил отверстия для спиц, которые удерживали их на ободах велосипедного колеса.
Шаг 3: Установка фольги
Чтобы установить фольгу от ветра, я просверлил пять отверстий, достаточно больших, чтобы в них можно было вставить велосипедную спицу — в оба обода велосипедного колеса. Спицы вставляются с внутренней стороны обода и закрепляются эпоксидной смолой. Как только эпоксидная смола высыхает, фольга надевается на спицы и закрепляется на внешней стороне спиц эпоксидной смолой. Я прикрутил гайки спиц к концам спиц, чтобы не дать пленке упасть.
Шаг 4: Разъем ветряного насоса
Если вы внимательно посмотрите на механизм вертикального зубчатого колеса, вы увидите маленький красный шариковый подшипник на задней стороне одного из зубьев шестерни. Этот подшипник и другой идентичный подшипник, прикрепленный к поршню на водяном насосе, позволяют свободно перемещаться соединительному элементу между ветряной мельницей и водяным насосом, передавая горизонтальную силу ветра в силу подъема и опускания водяного насоса. Сам соединительный стержень изготовлен из ПВХ. Я покрасил его так, чтобы он выглядел ржавым, а затем вставил несколько пластиковых гаек в пластик, нагревая их над газовой плитой.
Шаг 5: ПВХ водяной насос
Шаг 6: Сборка ветряного водяного насоса
Чтобы собрать ветряной водяной насос, я врезал металлический стержень в землю, где я хотел, чтобы насос стоял. К этому стержню я прикрепил внешнюю часть механизма насоса с помощью двух винтовых зажимов.
Затем я расположил часть ветряной мельницы в центре над насосом и достаточно высоко, чтобы соединительный рычаг растягивался и сжимался без перегибов. Наконец, я прикрепил соединительный рычаг к двум шарикоподшипникам — один на горизонтальной шестерне, другой на поршне насоса.
Проект завершен. Это действительно вещь красоты …
Шаг 7: Отчет об ошибке
Самая большая проблема этой конструкции водяного насоса, работающего от ветра, заключается в том, что каждая отдельная часть узла немного колеблется, и все колебания поглощают много энергии ветра, которая вместо этого должна идти на перекачку воды. Чтобы решить эту проблему в следующей версии, я бы:
1. Использовал более крепкий штатив.
2. Используйте велосипедный обод, который не деформирован. Нижний край этого проекта сильно согнут из-за аварии на велосипеде, и движение, которое он совершает, тратит впустую энергию ветра.
3. Используйте олово или ПВХ для защиты от ветра и прикрепите их непосредственно к ободам велосипедного колеса.
Мое моющее средство для оленей имеет меньшую фольгу, но они более эффективны, чем у этой системы водяного насоса. Много энергии ветра теряется при встряхивании велосипедных спиц.
4. Используйте более тяжелый стержень, врезанный в землю, чтобы удерживать водяной насос. Или установите все это на стойку 4х4, чтобы избежать нежелательных движений.
5. Сделайте все детали как можно более легкими, особенно соединительный рычаг между шестерней и поршнем насоса. Чем больше вес должен поднять механизм, тем больше ветра потребуется для его подъема.
6. Найдите лучшее решение для прокладки поршня. Чем сложнее толкать и тянуть поршень, тем больше энергии ветра требуется для накачки воды. Я использовал масло 3М для смазки резиновой части поршня, но думаю, что мое не так эффективно, как могло бы быть.
Любые решения вышеперечисленного будут оценены.
Шаг 8: Работающий водяной насос из велосипедных деталей
Источник
Ветряной насос
Многолопастный ветряной насос на ферме в Айова
А ветряной насос это тип мельница который используется для перекачивания воды.
Де Олифант в Burdaard, Фрисландия
Ветровые насосы использовались для перекачивания воды по крайней мере с 9 века на территории современной Афганистан, Иран и Пакистан.[1] Использование ветряных насосов стало широко распространенным в Мусульманский мир а позже распространился на Китай и Индия.[2] Позднее ветряные мельницы широко использовались в Европе, особенно в Нидерланды и восточная Англия зона Великобритания, с конца Средний возраст и далее, чтобы осушить землю для сельскохозяйственных или строительных целей.
Саймон Стевин работает в гидростат включал улучшения в шлюзы и водосбросы контролировать наводнение. Ветряные мельницы уже использовались для откачки воды, но в Ван де Моленс (На мельницах), он предложил улучшения, в том числе идею о том, что колеса должны двигаться медленно, а также лучшую систему для зацепления колес. зубья шестерни. Эти улучшения повысили эффективность ветряных мельниц, используемых для откачки воды из польдеры в три раза.
[3] Он получил патент о его нововведении в 1586 году.[4]
Ветряные мельницы от восьми до десяти использовались в Регион Мерсия, Испания, чтобы поднять воду для орошения.[5] Привод от ротора ветряной мельницы проходил вниз через башню и обратно через стену, чтобы вращать большое колесо, известное как нория. В нория поддерживал цепь ведра, которая свисала в колодец. Ведра традиционно делались из дерева или глины. Эти ветряные мельницы использовались до 1950-х годов, и многие башни до сих пор стоят.
Ранние иммигранты в Новый мир привезли из Европы технологию ветряных мельниц.[6] На фермах США, особенно на Великие равнины, ветряные насосы использовались для откачки воды из сельскохозяйственных колодцев для скота. В Калифорнии и некоторых других штатах ветряная мельница была частью автономной домашней системы водоснабжения, включая выкопанный вручную колодец и водонапорную башню из красного дерева, поддерживающую резервуар из красного дерева, и огражденную сайдингом из красного дерева (резервуар ).
Саморегулирующийся ветряной насос для фермы был изобретен Дэниел Халладей в 1854 г.[6][7][8] В конце концов, стальные лопасти и стальные башни заменили деревянную конструкцию, и на пике своего развития в 1930 году в эксплуатации находилось около 600 000 единиц мощности, эквивалентной 150 мегаваттам.[9] Очень большие легкие ветряные насосы в Австралии напрямую вращают насос с ротором ветряной мельницы. Дополнительная обратная передача между небольшими роторами для районов с сильным ветром и кривошипом насоса предотвращает попытки толкнуть штоки насоса вниз при ходе вниз быстрее, чем они могут упасть под действием силы тяжести. В противном случае слишком быстрое перекачивание приведет к изгибу насосных штоков, что приведет к утечке уплотнения сальника и износу стенки поднимающегося трубопровода (Великобритания) или отводной трубы (США), что приведет к потере всей производительности.
Многолопастный ветряк или ветряк турбина на решетчатой башне, сделанной из дерева или стали, на многие годы стала неотъемлемой частью ландшафта сельской Америки.
Эти мельницы, изготовленные различными производителями, имели множество лезвий, поэтому они могли медленно вращаться со значительными крутящий момент при умеренном ветре и саморегулирующемся при сильном ветре. На вершине башни коробка передач и коленчатый вал преобразовал вращательное движение в возвратно-поступательные ходы, передаваемые вниз через шток к цилиндру насоса внизу. Сегодня растущие затраты на электроэнергию и усовершенствованные насосные технологии увеличивают интерес к использованию этой, когда-то находящейся в упадке технологии.
Содержание
- 1 Использование по всему миру
- 2 строительство
- 3 Многолопастные ветряные насосы
- 4 Основные проблемы многолопастных ветряных насосов
- 4.1 Неэффективный ротор
- 4.2 Плохое согласование нагрузки
- 4.3 Циклическое изменение крутящего момента
- 5 Разработка улучшенных ветряных насосов
- 5.1 Эксперименты Министерства сельского хозяйства США в Техасе
- 5.
2 Трепещущие ветряки - 5.3 Турецкие эксперименты
- 6 Комбинации
- 6.1 Тяскер
- 6.2 Тайские ветряные туфли
- 7 Смотрите также
- 8 использованная литература
- 9 внешние ссылки
2 Трепещущие ветрякиИспользование по всему миру
Рабочий деревянный ветряной насос на Болота в Кембриджшир, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
В Нидерланды хорошо известен своими ветряными мельницами. Большинство этих знаковых построек расположены на окраине польдеры на самом деле ветряные насосы, предназначенные для осушения земли. Это особенно важно, поскольку большая часть страны находится ниже уровень моря.
В Великобритании термин ветряной насос редко используется, и они более известны как дренажные ветряки. Многие из них были построены в Broads и Болота из восточная Англия для осушения земель, но большинство из них с тех пор были заменены дизель или насосы с электрическим приводом. Многие из оригинальных ветряных мельниц до сих пор находятся в заброшенном состоянии, хотя некоторые были восстановлены.
Ветряные насосы широко используются в Южная Африка, Австралия, а также на фермах и ранчо в центральных равнинах и на юго-западе Соединенных Штатов. В Южной Африке и Намибии до сих пор работают тысячи ветряных насосов. В основном они используются для обеспечения водой людей, а также питьевой водой для крупных овец.
Кения также извлекла выгоду из развития технологий ветряных насосов в Африке. В конце 1970-х годов Великобритания НПО Группа разработки промежуточных технологий оказал техническую поддержку кенийской компании Bobs Harries Engineering Ltd в разработке ветряных насосов Kijito. Bobs Harries Engineering Ltd до сих пор производит ветряные насосы Kijito, и более 300 из них работают во всем Восточная Африка.
Во многих частях мира канатный насос используется вместе с ветряными турбинами. Этот простой в сборке насос работает, протягивая веревку с узлами через трубу (обычно простую трубу из ПВХ), заставляя воду втягиваться в трубу. Этот тип насоса стал распространенным в Никарагуа и другие места.
строительство
Чтобы построить ветряной насос, необходимо согласовать лопастной ротор с насосом. С неэлектрическими ветряными насосами высокая солидность роторы лучше всего использовать в сочетании с поршневыми насосами прямого вытеснения, потому что поршневым насосам одностороннего действия для запуска требуется примерно в три раза больше крутящего момента, чем для поддержания их работы. С другой стороны, роторы с низкой прочностью лучше всего использовать с центробежные насосы, водяные насосы и цепные насосы и насосы омывателя, в которых крутящий момент, необходимый насосу для запуска, меньше, чем крутящий момент, необходимый для работы с расчетной скоростью. Роторы с низкой прочностью лучше всего использовать, если они предназначены для привода электрогенератора; который, в свою очередь, может управлять насосом.[10]
Многолопастные ветряные насосы
Водяной насос с ветровым приводом на ферме Оук-Парк, Шедд, Орегон.
Многолопастные ветряные насосы можно найти по всему миру, они производятся в США, Аргентине, Китае, Новой Зеландии, Южной Африке и Австралии.
Обычно известный в США и Канаде как «флюгер», потому что он ведет себя так же, как традиционный флюгер, движется вместе с направлением ветра (но также измеряет скорость ветра). Бренд Butler внес усовершенствования в технологию ветряных насосов в 1897 году. 1898 и 1905 гг.[11] Ветровой насос диаметром 16 футов (4,8 м) может поднимать до 1600 галлонов США (около 6,4 метрических тонн) воды в час на высоту 100 футов при скорости ветра от 15 до 20 миль в час (24–32 км / ч).[12] Однако для запуска им нужен сильный ветер, поэтому они поворачивают кривошип поршневого насоса. Ветряные насосы не требуют особого обслуживания — обычно меняют только масло в коробке передач ежегодно.[13] Приблизительно 60 000 ветряных насосов все еще используются в Соединенных Штатах. Они особенно привлекательны для использования на удаленных объектах, где нет электричества и трудно обеспечить техническое обслуживание.[14]Обычный многолопастный ветряной насос эффективно перекачивает около 4-8% годовой ветровой энергии, проходящей через площадь, которую он охватывает.
[15][16] Это меньшее преобразование связано с плохим согласованием нагрузки между ветряными роторами и поршневыми насосами с фиксированным ходом.
Основные проблемы многолопастных ветряных насосов
Неэффективный ротор
Заброшенный резервуар для воды с ветряной мельницей на заднем плане
Основной конструктивной особенностью многолопастного ротора является «высокий пусковой момент», необходимый для запуска поршневого насоса. После пуска многолопастный ротор работает со слишком высоким передаточным числом, при этом КПД меньше 30%.[17] С другой стороны, современные ветряные роторы могут работать с аэродинамической эффективностью более 40% при более высоком передаточном числе для меньшего завихрения, добавляемого и рассеиваемого ветром.[17] Но им понадобится механизм с очень регулируемым ходом, а не просто кривошипно-поршневой насос.
Плохое согласование нагрузки
Многолопастная ветряная мельница — это механическое устройство с поршневым насосом. Поскольку поршневой насос имеет фиксированный ход, потребность в энергии этого типа насоса пропорциональна только скорости насоса. С другой стороны, запас энергии ветряного ротора пропорционален кубу скорости ветра. Из-за этого ветряной ротор работает с избыточной скоростью (больше, чем необходимо), что приводит к потере аэродинамической эффективности.
Регулируемый ход будет соответствовать скорости ротора в зависимости от скорости ветра, работая как «генератор переменной скорости». Скорость потока ветряных насосов с регулируемым ходом можно увеличить в два раза по сравнению с ветряными насосами с фиксированным ходом при той же скорости ветра.[18]
Циклическое изменение крутящего момента
Поршневой насос имеет очень легкую фазу всасывания, но ход вверх тяжелый и вызывает большой обратный момент на пусковом роторе, когда кривошип находится в горизонтальном положении и поднимается. Противовес на кривошипе вверх в башне и отклонение от курса в зависимости от направления ветра может, по крайней мере, распространить крутящий момент на спуск кривошипа.
Разработка улучшенных ветряных насосов
Ветряная мельница-патент-рисунок-из-1889-винтаж-выдержка
Патент на ветряную мельницу Олдрича из 1889 г.
Хотя многолопастные ветряные насосы основаны на проверенной технологии и широко используются, они имеют фундаментальные проблемы, упомянутые выше, и требуют практического механизма переменного хода.
Эксперименты Министерства сельского хозяйства США в Техасе
Между 1988 и 1990 годами ветряная помпа с регулируемым ходом была испытана в Центре сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Техасе на основе двух запатентованных конструкций (Патент Дона Э. Эйвери № 4.392.785, 1983 г. и Патент Элмо Г. Харриса № 617.877, 1899).[18] Системы управления ветровыми насосами переменного хода были механическими и гидравлическими; однако эти эксперименты не привлекли внимания ни одного производителя ветряных насосов. После экспериментов с этим ветряным насосом с регулируемым ходом, исследования сосредоточились на ветроэлектрических системах водоснабжения; коммерческой ветряной насосы с регулируемым ходом еще не существует.
Трепещущие ветряки
В Канаде были разработаны порхающие ветряные насосы, в которых ход насоса сильно варьируется с амплитудой, чтобы поглощать всю переменную мощность ветра и не позволять лопасти качаться слишком далеко за горизонтальное расстояние от его среднего вертикального положения. Они намного легче и используют меньше материала, чем многолопастные ветряные насосы, и могут эффективно перекачивать при более слабых ветровых режимах.[19][20]
Турецкие эксперименты
Турецкий инженер переработал технологию ветряного насоса с регулируемым ходом, используя современное электронное оборудование управления. Исследования начались в 2004 году при государственной поддержке НИОКР. Первые коммерческие ветряные насосы с регулируемым ходом нового поколения были разработаны после десяти лет исследований и разработок. Конструкция ветряного насоса с регулируемым ходом 30 кВт включает современный ветряной ротор типа Дарье, противовес и технологию рекуперативного торможения.
[21]
Комбинации
ТяскерОсновная статья: Тяскер
В Тяскер
в Нидерланды, то Тяскер дренажная мельница с общие паруса подключен к Архимедов винт. Он используется для откачки воды в областях, где требуется лишь небольшой подъемник. Маховик установлен на штатив, что позволяет ему поворачиваться. Архимедов винт поднимает воду в сборное кольцо, откуда она сбрасывается в канаву на более высоком уровне, осушая землю.[22]
Тайские ветряные туфли
В Таиланде ветряные насосы традиционно строятся по китайским конструкциям. Эти насосы сделаны из бамбуковых шестов с проволочными скобками, несущих паруса из ткани или бамбуковых циновок; лопастной насос или водяной насос закреплен на Тайский ротор с лопастями. В основном они используются в солонки где требуемый подъем воды обычно составляет менее одного метра.[23]
Смотрите также
- Тяскер в голландской Википедии
- Ветряная турбина
- Прочность клинка
- Спиральный насос, еще один часто используемый насос[24]
- Лерисфонтейн, Северный Кейп, где находится музей, посвященный водяным ветряным мельницам. Змеевиковый насос, часто используемый при строительстве ветряных насосов
- Подробная фотографическая запись восстановления ветряной помпы 8 ‘Stewarts & Lloyds в Южной Африке
- История водяной ветряной мельницы в Америке.
- Как работают водяные ветряные мельницы.
- Один или несколько ветряных генераторов для использования энергии ветра. Они могут варьироваться от нескольких ватт (для микро-, мини- и малых систем) до нескольких киловатт в зависимости от спроса на электроэнергию и имеющегося потенциала ветра.
- Соответствующее устройство накопления энергии. Обычно это свинцово-кислотная батарея или группа батарей, обеспечивающая несколько часов автономной работы, когда не дует ветер.
Змеевиковый насос, часто используемый при строительстве ветряных насосоввнешние ссылки
История, которой мы гордимся
Aermotor Windmill имеет очень интересную 118-летнюю историю бизнеса. Однако одна простая истина остается неизменной ни во времени, ни в географии. Aermotor Windmill непрерывно производит ветряные мельницы с 1888 года и является единственным производителем ветряных мельниц в США.
Существует только один настоящий ветряк Aermotor. Мы очень гордимся этим простым фактом и приветствуем возможность видеть вас в качестве клиента.
1883
LaVerne Noyes, чикагский производитель подставок для словарей и сельскохозяйственного оборудования, нанял Томаса О. Перри, инженера-механика и инженера-строителя, для разработки вяжущего для зерна.
Однако Перри ранее работал в компании US Wind Engine Company в Батавии, штат Иллинойс, и провел более 5000 научных испытаний 61 экспериментального ветроколеса. Эти испытания были тщательно проведены в помещении в контролируемых условиях путем установки стальных испытательных колес диаметром 5 футов на рычаг с паровым приводом, который обеспечивал постоянный искусственный ветер. Его лучшее тестовое колесо было на 87% эффективнее, чем обычные деревянные колеса, использовавшиеся в то время. Хотя компания U. S. Wind Engine Company не проявила интереса к использованию открытий Перри, Нойес признал потенциал и призвал его разработать действительно научный стальной ветряк.
1888
Представлен Аэромотор. Только 24 были проданы в первый год. Новый «математический» ветряк, как его насмешливо называли конкуренты, воплотил в себе все принципы, извлеченные из предыдущих экспериментов. У него также была задняя передача, которая позволяла колесу совершать около 3 оборотов за каждый ход, что приводило к гораздо большей подъемной силе и более плавному насосному действию.
1890
Первый завод «Аэромотора», построенный осенью 1890 года, занимал только большое здание справа. Компания «Аэромотор» так быстро расширялась, что к ней было добавлено здание слева. В 1892, одноэтажное здание на переднем плане было построено и занимало один акр.
1892
Компания «Аэромотор» продала 20 000 ветряков, и образ «математического» ветряка из шутки превратился в настоящую необходимость. Компания Aermotor гарантировала, что ее 8-футовый сталелитейный завод будет выполнять больше работы, чем любой 10-футовый деревянный станок. На самом деле это будет больше, чем какие-то 12-футовые мельницы. Компания Aermotor была на пути к тому, чтобы стать доминирующей в мире ветряной мельницей.
1904
В каталогах Aermotor представлен широкий ассортимент аксессуаров, таких как ручные насосы, деревянные и металлические резервуары, оборудование для энергетических мельниц, такое как корморезки, электрические пилы, кукурузоуборочные комбайны и множество специальных изделий.
Благодаря своим революционным методам массового производства компания Aermotor смогла снизить цену на ветряные мельницы примерно до 1/6 от предыдущей цены, 8 футов. Затем ветряные мельницы продавались примерно за 25 долларов и 20 футов. мельницы примерно за 300 долларов.
1915
Компания Aermotor представила свой ветряной двигатель с автоматическим смазыванием и закрытым корпусом редуктора, в котором все рабочие части постоянно омываются легким смазочным маслом. Эта конструкция сократила техническое обслуживание до одного раза в год, а не еженедельно, как раньше.
1918
Основатель компании «Аэромотор» Ла Верн Нойес пожертвовал почти два с половиной миллиона долларов на создание стипендий во многих колледжах и университетах для ветеранов мировой войны. Эти стипендии доступны и сегодня. Крупнейшими благотворителями были Чикагский университет и Университет штата Айова в Эймсе, штат Айова, альма-матер Ла Верна.
1919
Ла Верн Нойлс умирает.
Не имея прямых наследников, он оставил компанию Aermotor в пользу налогового фонда, бенефициарами которого являются 48 колледжей и университетов.
1926
Появились башни «Билби», названные в честь их дизайнера Джаспера Билби. Внутренняя башня представляла собой нетронутую приборную площадку. Этой башне суждено было широко использоваться Инженерным корпусом армии, а также Береговой и геодезической службой для большей части повторного картографирования этой страны. Компания «Аэромотор» также построила первые опоры электропередач, а также проектировала и строила большинство национальных лесных наблюдательных вышек. Другими продуктами в этот период были бензиновые двигатели и электрические генераторы.
1933
Представлен Aermotor 702 со сменными подшипниками и винтовыми колесными рычагами. Дилерам и семьям «Аэромотор», посетившим Всемирную выставку «Век прогресса», разрешили разбить лагерь во дворе завода «Аэромотор» и поесть в ресторане компании.
1941-1946
Компания Aermotor стала субподрядчиком Bell and Howell и изготовила прецизионные крепления объективов для сверхсекретного бомбового прицела Norden.
1949
Президентом стал главный инженер компании «Аэромотор» Дэниел Скоулз, спроектировавший глубинный электронасос компании «Аэромотор».
1958
Компания Aermotor была продана корпорации Motor Products из Детройта, штат Мичиган, бывшему поставщику запчастей для автомобильной промышленности.
1960
После покупки Bertram Yacht Company корпорация Motor Products изменила свое название на Nautec.
1964
Производство Aermotor было перенесено в Брокен Эрроу, Оклахома.
1965
Компания Aermotor назначила Венделла К. Дина, который был менеджером по продажам во время перехода компании Aermotor на рынок электрических насосов, в качестве вице-президента и генерального директора.
1969
Производство ветряных мельниц Aermotor перенесено в Аргентину. Изготовление было выполнено лицензиатом Fabrica de Implementos, Agricuolas, S.A.
1974
Производство Aermotor назначило Джеймса Э.
Феттера, бывшего менеджера по экспорту и маркетингу, вице-президентом и генеральным директором. Штаб-квартира «Аэромотор» переезжает в Конвей, штат Арканзас.
1976
Aermotor был приобретен компанией Valley Steel Product Co.
1979
Предприятие Valley Pump в Брентвуде, штат Миссури, переехало в Конуэй, штат Арканзас, на завод Aermotor, и штаб-квартира Valley Pump была открыта в этом месте. Дэниел Ф. Бенсон был назначен президентом подразделения.
1980
Компании Valley Steel и Aermotor расторгли лицензионное соглашение с Аргентиной и вернули производство ветряных мельниц в США. В том же году 80% всех ветряных мельниц были построены в Конвее, штат Арканзас.
1984
Компания Valley Pump Group была приобретена компанией Mueller Co. из Декейтера, штат Иллинойс.
1986
Компания Aermotor была куплена группой инвесторов и переехала в Сан-Анджело, штат Техас. Название было изменено на Aermotor Windmill Corporation.
1998
Компания Aeromotor была приобретена Кесом Верхеулом. Компания Aermotor добавила новое оборудование, а общая площадь производственных и складских помещений теперь составляет 40 000 квадратных футов.
1999
Соответствует требованиям Y2K с 1888 года. Aermotor празднует свое второе столетие.
2006
Компания «Аэромотор» была приобретена частной группой владельцев ранчо Западного Техаса. Название было восстановлено до первоначального названия, установленного в 1888 году… Компания «Аэромотор».
Сегодня
Мы по-прежнему с гордостью производим ветряные мельницы Aermotor в Сан-Анджело, штат Техас. Читайте о нашей глубокой гордости за американское мастерство здесь.
Ветряные мельницы для перекачки воды — Backwoods Home Magazine
| Дороти Эйнсворт | |
Выпуск № 90 • ноябрь/декабрь 2004 г. |
Возвышаясь подобно гигантскому подсолнуху в море волнистых трав прерий или в любой сельской местности, ветряная мельница — это нечто прекрасное. На ветряные мельницы, качающие воду, не только приятно смотреть, но и они невероятно полезны. Приводимые в действие только ветром, они работают как тихо мурлыкающие существа, не загрязняющие окружающую среду, чтобы наши резервуары для хранения были переполнены пресной водой. Они работают без усилий, эффективно, надежно.
История ветряной мельницы
Ветряные мельницы существуют со времен Средневековья. Первые зарегистрированные свидетельства того, что ветряные мельницы использовались для перекачивания воды и измельчения зерна, относятся к 7 году нашей эры в Персии. Затем этой идеей завладел Китай, и она распространилась на Азию, Африку и Средиземноморье. Европейская мельница, по-видимому, развивалась независимо от других, потому что ее конструкция сильно отличается. Предшественник нашей современной ветряной мельницы восходит к Франции в 1105 году и Англии в 1180 году.
В 14 веке голландцы подняли ветряные мельницы на совершенно новый уровень с их «башенными» мельницами, использующими брезентовые паруса, натянутые на четыре деревянные решетчатые рамы, похожие на большую букву X. Их целью было перемещение огромного количества воды в более высокие бассейны и каналы. К концу 16 века в Западной Европе качали и перемалывали тысячи ветряных мельниц. К концу 1920-го века их было 30 000, и, как ни странно, ветра все еще было достаточно, чтобы ходить.
Деталь сборки штока насоса ветряка
Американский ветряк
Американский многолопастный ветряк мало похож на европейский аналог. В отличие от голландских «ковшовых» мельниц, которые могли перемещать 16 000 галлонов в час, но поднимать их только на 16 футов, новая конструкция янки могла поднимать воду с глубины в сотни футов. Он был изобретен в Коннектикуте в 1854 году молодым механиком по имени Дэниел Халладей. Его колесо, сделанное из деревянных «парусов», можно было транспортировать по частям и собирать на месте.
Он изобретательно спроектировал колесо, которое автоматически поворачивало лицо к ветру за счет давления ветра на вертикальное хвостовое оперение позади него. Если оно начинало вращаться слишком быстро, в дело вступал утяжеленный механизм, который частично поворачивал колесо по ветру, чтобы замедлить его.
Халладей продал тысячи своих станков, и вскоре уже 300 конкурирующих производителей производили похожие красавицы с деревянными лезвиями. Затем, в 1886 году, Томас Перри разработал более аэродинамическую ветряную мельницу со стальными лопастями, с изогнутыми лопастями (чтобы поймать больше ветра), и эта конструкция используется до сих пор.
Цилиндр насоса ветряка. Каждый ход вверх (рисунок справа) втягивает определенное количество воды в цилиндр, а при ходе вниз (слева) обратный клапан в нижней части не дает ей вытолкнуться, поэтому воде некуда деться но вверх со следующим ходом вверх.
В конце 1880-х и начале 1900-х годов ветряные мельницы были разбросаны по всему американскому ландшафту.
Они были незаменимы для опоздавших поселенцев, которые были вынуждены двинуться дальше на запад, на выжженные солнцем отдаленные равнины, после того как были заняты все более желанные места у рек и ручьев. На Великих равнинах и на обширной территории, известной как Великая Американская пустыня, вода была дороже золота.
Ветряные мельницы также были незаменимы при строительстве железных дорог для обеспечения питьевой водой бригад и подачи воды для паровозов. Рабочие установили ветряную мельницу и примыкающий к ней резервуар для хранения через каждые три мили вдоль путей. Некоторые из железнодорожных мельниц были 30 футов и более в диаметре.
Вся эта глава истории написана ветром, ветром, который приводил в движение эти ветряные мельницы. Без воды не было бы жизни, а значит, и прогресса.
Когда-то ветряные мельницы были символом статуса. В 1910 году у фермера или владельца ранчо, который мог позволить себе лучшую «Модель насоса Kenwood с обратным редуктором из оцинкованной стали» от Sears & Roebuck с красными наконечниками на лопастях и хвостовой части (25 долларов), было о чем кукарекать.
Более бедные поселенцы должны были делать свои собственные мельницы и башни из дерева.
Ветряная мельница чаще всего используется для орошения пастбищ и садов, поения скота, снабжения и аэрации прудов. Для чего-то большего требуется накопительный бак на «сваях» или водонапорная башня, чтобы обеспечить достаточное давление, чтобы быть «на кране» для домашнего использования.
Ветряная мельница, колючая проволока и шестизарядный пистолет были «большой тройкой» технических достижений того времени.
Великий бум ветряных мельниц длился более 50 лет. Между 1880 и 1935 годами около 20 производителей продали более 6 миллионов ветряных мельниц. Но, к сожалению, большие прялки резко остановились в начале 30-х годов с появлением субсидируемой государством электроэнергии для отдаленных ферм и приусадебных участков. REA (Управление электрификации сельских районов) позволило людям использовать электрические насосы, подающие от 20 до 30 галлонов воды в минуту, и это заглушило эру ветряных мельниц.
|
Как работает ветряная мельница
Колесо ветряной мельницы (вентилятор) имеет от 15 до 40 лопастей из оцинкованной стали, которые вращаются на валу. Вал приводит в движение зубчатую передачу, которая преобразует вращательное движение в движение вверх-вниз, как поршень в двигателе автомобиля. Это движение приводит в движение длинную насосную штангу (также известную как насосная штанга), которая движется вверх и вниз внутри трубы в скважине. К концу трубы прикреплен цилиндр с герметичным плунжером, который движется вверх и вниз и нагнетает воду вверх по трубе.
Средняя ветряная мельница (колесо диаметром от 6 до 8 футов), вращающаяся при сильном ветре (от 15 до 20 миль в час), выкачивает около трех галлонов в минуту всякий раз, когда дует ветер (около 35 процентов времени во многих районах). В сумме получается около 1500 литров в день. Другой пример производительности можно рассчитать, используя откачку колеса от 10 до 12 футов против теоретического 100-футового напора (столб воды, поднимаемый от статического уровня воды до резервуара).
Скорость ветра сильно влияет на производительность насоса. Ниже определенных скоростей мельница не может «запуститься». На скорости выше 25-35 миль в час (в зависимости от модели) средства контроля превышения скорости ветряка ограничивают выходную мощность, поворачивая (закручивая) прямую поверхность колеса в сторону от основного направления ветра. Эта конструктивная особенность защищает механизм ветряной мельницы, но также ограничивает скорость накачки независимо от скорости ветра.
|
Для каждого размера и модели ветряка существует оптимальная скорость ветра.
Количество лопастей (парусов) в колесе увеличивает его чувствительность к низким скоростям ветра (для начала), но другие факторы, такие как диаметр вентилятора, глубина статического уровня воды в колодце и размер цилиндра, играют роль. выходная мощность. («Статический» уровень воды измеряется от верха обсадной трубы колодца до поверхности воды в колодце, а не на глубине, установленной насосом.)
Применение ветряной мельницы
Ветряная мельница чаще всего используется для орошения пастбищ и садов, поения скота и снабжения, а также для аэрации прудов. Для чего-то большего требуется накопительный бак на «сваях» или водонапорная башня, чтобы обеспечить достаточное давление, чтобы быть «на кране» для домашнего использования. Я разместил свою систему водоснабжения на вершине холма, поэтому вода подается самотеком для всех моих потребностей в собственности. (Подробнее о моей системе позже). Мне нравится идея, что если отключится электричество, у меня все еще будет свежая вода — много пресной воды.
Для меня это самодостаточность и хорошее чувство безопасности. Очевидно, многие люди из глуши чувствуют себя так, потому что ветряные мельницы возвращаются. Aermotor утверждает, что продажи ветряных мельниц, как для выработки электроэнергии, так и для перекачки воды, растут во всем мире, и сегодня больше ветряных мельниц перекачивает воду, чем на рубеже веков.
Вам подойдет ветряная мельница?
Если вы планируете установить на своем участке ветряную мельницу, в первую очередь нужно определить, можно ли разместить ее на вашем участке и в рамках вашего бюджета, а затем найти для нее наилучшее место. Основное эмпирическое правило заключается в том, чтобы разместить ветряную мельницу как минимум на 25 футов выше любых препятствий в радиусе 150 футов.
|
Затем установите анемометр или анемометр для измерения скорости и силы ветра за определенный период времени (подойдет год).
Пробурить скважину
Сначала вам нужно получить разрешение в местных офисах округа.
Затем позвоните хорошему уважаемому бурильщику скважин (из Желтых страниц под скважинами и насосамиили из уст в уста) и узнайте, что он может сделать для вас. Если он предсказывает, что вода находится где-то еще на вашей территории, а не в том месте, которое вы выбрали, вам придется пойти на компромисс.
Текущая ставка на бурение скважины составляет около 15 долларов за фут здесь, в южном Орегоне (на удивление, столько же, сколько в 1981 году, когда я пробурил две скважины). Эта цифра включает в себя стальную обсадную трубу длиной от 10 до 50 футов (в зависимости от почвы) и, возможно, обсадную трубу на всю глубину (труба из ПВХ диаметром от 4 до 6 дюймов).
Скорее всего, вы наткнетесь на хороший уровень грунтовых вод на глубине от 100 до 400 футов, при средней глубине 250 футов. Подумайте, скважина обойдется вам где-то между 1500 и 6000 долларов. (Конечно, нет никаких гарантий; это всего лишь средние приблизительные цифры, которые я получил от бурильщиков скважин в этой засушливой и пятнистой долине. глубоко вы бурите или сколько у вас денег, вы можете вообще никогда не попасть в воду.)
|
Хорошей новостью является то, что вам не придется бурить в Китай в поисках огромных объемов воды, потому что ветряная мельница все равно качает всего несколько галлонов в минуту.
Вы можете заранее сказать своему бурильщику прекратить бурение, когда он достигнет глубины, удовлетворяющей вашим ограниченным требованиям.
Даже колодца с производительностью пять галлонов в минуту (галлонов в минуту) будет достаточно для небольшой ветряной мельницы. Будет очень небольшая «просадка», если она вообще будет, потому что скорость обновления будет больше, чем скорость накачки. Просадка – это измерение статического уровня воды, который снижается, снижается, снижается по мере использования воды из колодца. Колодец с ветряной мельницей постоянно пополняется (статический уровень воды поднимается, поднимается, поднимается), когда нет ветра.
Существует два совершенно разных метода бурения скважины. Существует вращательный метод, при котором большой шнек на самосвале бурит глубокую чистую скважину (мало чем отличается от сверла в ручной дрели) и «ударяет» по воде, когда она попадает в водоносный слой (уровень грунтовых вод). Другой метод называется «канатным бурением» и, по сути, «пробивает» отверстие в породе и других слоях, разрушая все на своем пути, заставляя каждый слой, через который он проходит, высвобождать воду (если она есть).
Сторонники этого метода утверждают, что они получают больше воды на всем пути вниз, чем доставляет традиционный вращательный метод. Геологические дебаты по этому «сухому» предмету могут разгореться.
Поиск, установка и техническое обслуживание ветряной мельницы
После того, как ваша скважина пробурена, обсажена и закрыта герметиком (а вода протестирована, чтобы убедиться, что она безопасна), пришло время определить размер ветряной мельницы, который будет соответствовать вашей скважине и твои нужды. Если вам нужна новая ветряная мельница, свяжитесь с тремя основными производителями (упомянутыми ранее) и попросите брошюры, прайс-листы и плату за установку.
|
Если ваш бюджет решает, что вы должны купить подержанный, есть источники в Интернете и объявления в сельскохозяйственных журналах и т.
д., которые помогут вам найти его. Тысячи хороших подержанных доступны по всей территории США. Проведите исследование, и оно окупится. Имейте в виду, однако, что большинство бывших в употреблении ветряков потребуют некоторой работы по восстановлению, но запчасти доступны для большинства моделей, и нет проблем с получением запчастей для Aermotor, Dempster и Baker Monitor.
Здесь, в южном Орегоне, есть парень, которого я называю «Человек с ветряными мельницами». Он увлечен ветряными мельницами и знает почти все о каждой когда-либо созданной модели. Он не только продает, устанавливает и ремонтирует бывшие в употреблении ветряные мельницы, но и имеет огромную коллекцию во дворе. (Смотрите фотографии)
Он настоящий мастер, заслуживающий доверия, знающий и опытный. Если у ветряной мельницы есть сломанная деталь, которую невозможно найти, он ее изготавливает. Если система ветряной мельницы нуждается в настройке или импровизации, он делает это. В течение многих лет он выполнял работы по техническому обслуживанию моего 1942 «Дэвид Брэдли», старая модель Sears, которую я купил в 1982 году за 450 долларов, и она до сих пор пользуется спросом.
Техническое обслуживание ветряной мельницы
Техническое обслуживание ветряной мельницы минимальное: масло 10-го веса или ATF (жидкость для автоматических трансмиссий) в шестернях следует менять каждый год, немного смазки в подшипниках в «поворотном круге» (между коробкой передач и верх башни) применялись одновременно, а кожу заменяли каждые два-шесть лет, в зависимости от того, сколько песка в вашей воде.
Вещь, называемая «сальниковая коробка» (обычно цельная латунь), должна быть переуплотнена и время от времени подтягиваться. Этот любопытно звучащий компонент имеет простой дизайн и простую для понимания концепцию, если вы видите, что она работает, но ее трудно объяснить на бумаге. Это то, что закрывает верхнюю часть трубы колодца (цилиндр находится внизу трубы).
|
Шток насоса поднимается и опускается через отверстие в сальниковой коробке (которая «набита» графитовым канатом). Эта набивка (также известная как набивка) позволяет воде вытекать из отверстия только в количестве, достаточном для смазки движения удилища вверх и вниз.
Когда набивка изнашивается, из нее вытекает слишком много воды. Затем пришло время открутить гайку на блоке, положить еще немного уплотнения и хорошо и туго затянуть гайку. Без сальника металл будет тереться о металл, быстро изнашивая стержень. То же самое было бы и без уплотнений на плунжере цилиндра.
Сальник необходим на ветряной мельнице только в том случае, если вам нужно перекачивать воду вверх в резервуар, но не нужен, если вода будет спускаться вниз в резервуар для хранения или горизонтально в поилку или пруд.
Дешевый бак для орошения и флаг резервуара для воды
Моя собственность представляет собой холмистый участок с колодцем внизу и резервуаром для хранения воды наверху.
Между ними четверть мили трубы и 165 футов подъема. Бурильщик уверенно предсказал, что моя «большая вода» находится у подножия холма, поэтому после того, как скважина была заложена, мне пришлось выкопать длинную траншею, чтобы закопать водопровод до резервуара на вершине холма. Этот изнурительный труд оказался скрытым благословением, потому что теперь гравитация работает в мою пользу.
Я построил резервуар для хранения воды на 10 000 галлонов из бетона (12 футов x 12 футов x 12 футов), положил на него крышу и экранировал пространство между резервуаром и стропилами для вентиляции. Затем, чтобы я мог мгновенно проверить уровень воды из любой точки участка, я повесил яркий флаг на шест, который поднимается и опускается через дыру в крыше. Деревянный стержень и его направляющая из ПВХ (втулка) помещаются в пятигаллонное ведро с воздухом с герметичной крышкой. Ведро плавает на уровне воды. (См. фото.) Веху можно откалибровать, но для этого потребуется достать бинокль, поэтому для меня достаточно просто «высокий» и «низкий».
|
Когда флаг почти волочится по крыше, я знаю, что пришло время нажать на насос мощностью 35 галлонов в минуту и мощностью 2 л.с. внизу и установить таймер примерно на четыре часа. Когда флаг танцует на ветру в трех футах над крышей, это означает, что бак для воды полон — и я счастлив.
Я построил накопительный резервуар, чтобы исключить необходимость в резервуаре с закрытым воздухом в насосной станции (небольшой стальной резервуар для воды с «воздушной камерой» внутри). Он работает на системе манометра, которая постоянно включает и выключает погружной насос, когда камера сжимается или расширяется (когда резервуар наполняется и опорожняется).
Это действие в конечном итоге изнашивает пусковой конденсатор насоса. При орошении 10 акров воды насос должен был включаться и выключаться каждые несколько минут в течение всего лета.
Мой запас воды распределяется самотеком для ирригации и бытовых нужд по требованию через лабиринт трубопроводов и двухпозиционных клапанов (несифонного типа), что поражает даже мое воображение, и это сделал я. По мере того, как я развивал эту собственность на протяжении многих лет, я пересекал землю, прокладывая тысячи футов дополнительных водопроводных линий по мере необходимости. Я использовал недорогую 3/4-дюймовую универсальную политрубку (около 7 центов/фут) для орошения ландшафта и проделывал пару отверстий ледорубом везде, где сажал кусты или деревья. Это ответ бедняка на капельное орошение.
Эта система самотёка и оповещения о флагштоке прекрасно работают уже 20 лет. Я так рад, что купил холм, чтобы жить на нем. Гравитация бесплатна и дает мне 70 фунтов. давления воды внизу и 40 фунтов.
в доме (на полпути к холму), которых предостаточно. (Каждые 100 футов напора равны 43 фунтам давления). Так как я использую систему капельного орошения, даже низкое давление возле бака работает нормально.
Для дальней автономности и на случай отключения электричества я поставил второй колодец (малой емкости), примыкающий к накопительному резервуару, и поставил на него небольшой ветряк (колесо диаметром шесть футов). Всякий раз, когда дует ветер, что бывает часто, он закачивает два галлона в минуту в резервуар и дополняет запас воды. Переливная труба, выходящая из верхней части резервуара, питает небольшой пруд, который природа щедро населила лягушками и комарами. Окружной вектор поставляет бесплатных «рыб-комаров», выносливых маленьких тварей, которые пылесосят личинок комаров быстрее, чем они успевают вылупиться, так что все уравновешивается.
|
Несмотря на то, что танк и флаг находятся далеко, нет проблем увидеть флаг даже в снежную бурю зимой.Я посадил гибридные тополя вокруг пруда, и они очень быстро выросли, так что теперь у меня есть тенистый оазис, где можно спрятаться от летнего солнца, пока собаки прыгают в пруду и остывают. Жизнь на горе хороша. Мурлыкает ветряная мельница и квакают лягушки.
Много лет назад я чуть не позволил болтливому продавцу уговорить меня купить сложную и дорогую систему измерения уровня воды, состоящую из латунных и медных шаровых кранов и рычагов, плавающих в баке (наподобие механизма для смыва унитаза), которая поворачивала мой насос. автоматически включается и выключается, когда уровень воды поднимается выше или ниже определенного уровня. «Пока вы сидите в кресле и едите шоколад», — сказал он. Это звучало как хорошая идея (шоколадная часть), но для этого потребовались бы четверть мили проложенного под землей электрического кабеля и сложная система подключения.
Моя вода богата кальцием и другими минералами, так что все части уже заржавели до неузнаваемости и заклинило. Будучи «экономически неуравновешенным», я придумал дешевое решение и отправил «г. Звонки и свистки» на его пути. (Вместо того, чтобы есть конфеты, я бегу вниз, чтобы включить насос и оставаться стройным.)
Мой совет новым землевладельцам: хорошенько подумать, прежде чем покупать гаджеты, которые в конечном итоге нуждаются в ремонте или замене. Мыслите дальновидно, думайте о простоте, думайте о самодостаточности. Вот в чем заключается философия «Дом в глуши».
Три иллюстрации, сопровождающие эту статью, взяты из книги Гэри Хиршберга «Новая алхимическая ветряная мельница». Авторское право принадлежит автору и перепечатано с разрешения St. Martin’s Press, LLC.
Узнайте больше о Дороти и/или свяжитесь с ней на ее веб-сайте www.dorothyainsworth.com возможно, одно из самых ранних изобретений человека. Исторически энергия ветра использовалась для широкого круга ветровых установок, от измельчения зерна до распиловки древесины, а также для многих других целей.
Многие миллионы людей во всем мире не имеют доступа к хорошему запасу чистой воды для удовлетворения всех своих повседневных потребностей. Во многих из этих ситуаций вода доступна только из колодцев или водоносных горизонтов. Но чтобы сделать этот источник воды пригодным для использования, его сначала нужно выкачать на поверхность из этих источников.
Автономные ветроэнергетические системы являются привлекательным решением для снабжения чистой электроэнергией автономных потребителей в отдаленных районах, позволяя им быть полностью независимыми от любых колебаний цен на нефть. Типичная автономная система ветроэнергетики обычно состоит из:
Но помимо подачи большого количества электроэнергии для зарядки батарей, ветряные турбины также могут использоваться для перекачки воды. Подавляющее большинство ветряных турбин, построенных в прошлом, использовались для неэлектрических целей.
Ветряная водяная насосная башня
Исторически сложилось так, что ветряные водяные насосы представляли собой чисто механические устройства, располагавшиеся высоко на вершине деревянной башни и перекачивающие воду для скота, дренажа земель и орошения. Поскольку ветряные турбины не потребляют воду, это делает их идеальными для использования в засушливых или засушливых районах.
В настоящее время эти водяные насосы с механическим приводом по-прежнему являются хорошим жизнеспособным вариантом, но с развитием технологий появился ряд других возможных применений энергии ветра, для которых также требуется мощность на валу. К ним относятся: ветроэлектрические водяные насосы и обычный ветряной водяной насос, установленный в гибридной энергосистеме.
Самый распространенный тип ветряной насосной системы — полностью механический. Типичная система ветровой перекачки воды включает в себя: ветровой ротор, башню, механический насос, механическую связь, колодец, полный воды (или другой подобный источник воды), и трубопровод для доставки перекачиваемой воды.
Также может быть какая-то форма хранения воды, а также ветряной водяной насос. Например, большой резервуар для воды, пруд или резервуары могут использоваться для хранения воды, в зависимости от применения.
Ключевые моменты, которые следует учитывать при проектировании водяного насоса с механическим ветром, включают: проектирование или выбор комбинации ротора турбины и насоса, чтобы размер насоса и конструкция лопасти ветряной турбины, а также их размер были правильно согласованы с общим напором. Многолопастные турбины доступны в различных диаметрах от 1,5 м до 5 м (от 6 до 16 футов). диаметр вала водяного насоса от 20 мм до 125 мм (от 3/4″ до 5″) для перекачки воды небольшого масштаба.
Важно правильно подобрать лопасти ротора к насосу, потому что, если бы мы поместили водяной насос большого диаметра на турбину малого диаметра над глубоким колодцем, при низкой скорости ветра лопасти турбины не смогли бы создать достаточный крутящий момент. чтобы поднять воду до необходимого уровня. Это в основном связано с тем, что насос действует как тормоз до очень высокой скорости ветра, когда крутящий момент становится достаточным для накачки.
С другой стороны, если бы мы поместили насос малого диаметра на турбину с лопастями гораздо большего диаметра, насос мог бы обеспечить только небольшую часть требуемой производительности воды, которая нам нужна, когда имеется ветровой ресурс. Также существует риск повреждения насоса при высокой скорости ветра. Затем перекачка воды ветром по своей природе обычно требует довольно высоких крутящих моментов и низкоскоростных насосов.
Современные роторы с высоким передаточным числом для выработки электроэнергии имеют только две или три лопасти.
Преобразование энергии ветра в гидравлическую энергию с помощью типичной насосной системы ветра требует, чтобы скорость ветра превышала примерно 5-6 миль в час (9-10 км/ч), чтобы произошла подкачка. Очевидно, что сила ветра, проходящего через лопасти ротора турбины для подъема воды, будет зависеть от веса перекачиваемой воды и скорости, с которой течет вода.
Тогда вес поднимаемой воды и скорость, с которой течет вода, будут определять мощность, которую турбина должна передать насосной системе. Более глубокая скважина означает большую высоту напора и большую нагрузку воды, поэтому во многих системах ветряных насосов используются многолопастные конструкции.
Подавляющее большинство водяных насосов с механическим приводом, приводимых в действие ветром, которые сегодня эксплуатируются, относятся к типовым конструкциям: поршневые насосы поршневого типа и винтовые насосы .
Солнечная фотоэлектрическая перекачка воды: как построить солнечную фотоэлектрическую.
..
Для поршневого насоса с возвратно-поступательным движением турбина соединена с коробкой передач и коленчатым валом, который преобразует его вращательное движение в возвратно-поступательное движение вверх-вниз на штоке насоса, соединенном с поршнем. в насосе на дне скважинной трубы.
Когда поршень поднимается штоком поршня, поршень поднимает весь объем воды над собой, и вода вытекает из выпускной трубы вверху. При этом под поршнем образуется небольшой подсос или вакуум, в результате чего вода затекает под поршень, заполняя пустоту.
В течение следующей половины цикла поршень движется вниз, вызывая открытие поршневого клапана, и вода течет через верхнюю часть поршня, готовая снова подняться в течение следующего полупериода.
Объем воды, вытесняемой при каждом ходе поршня, зависит от диаметра поршня, который равен внутреннему диаметру цилиндра и длине хода. Это движение поршневого насоса вверх-вниз означает, что поток воды не является постоянным, а будет по своей сути пульсирующим из-за этого взаимного действия.
Гораздо более простым водяным насосом является спиральный винтовой насос, который основан на конструкции длинного винта Архимеда. Одним из основных преимуществ винтовых насосов является их простая конструкция, надежность и низкая скорость вращения, что делает их идеальными для перекачивания больших объемов в тяжелых условиях. Кроме того, приводимый в движение лопастями турбины, винтовой насос постоянно вращается, создавая постоянный поток воды на выходе.
Винтовой насос состоит из полностью закрытой трубы, спускающейся в скважину, и непрерывного спирального винта, который проходит по всей или части длины цилиндра, образуя подъемную камеру. При вращении шнека нижние лопасти зачерпывают небольшое количество воды. Конструкция шнека такова, что при следующем обороте эта вода поднимается к следующей лопасти, в то время как первоначальная нижняя лопасть зачерпывает другое количество. Тогда высота напора поднимаемой воды равна высоте между лопастями.
Поместив нижний конец в воду и вращая винт, вода поднимается к верхнему лезвию за лезвием.
Количество перекачиваемой воды будет зависеть от диаметра цилиндра и шнека, расстояния между лопастями и скорости вращения. Следовательно, эффективность винтовых насосов зависит от потерь на утечку и геометрии лопастей.
Ветровая электрическая насосная установка для воды
Помимо механического ветряного водяного насоса, для перекачки воды также можно использовать генератор ветряной турбины (для перекачивания воды можно также использовать солнечную энергию). Одним из основных недостатков механического ветряного водяного насоса является то, что для перекачки воды он должен располагаться над водоемом или очень близко к нему. Однако в случае ветряных турбин, которые подают электроэнергию для перекачивания воды, ветряная турбина может быть размещена далеко от резервуара с водой, чтобы максимизировать доступную ветровую энергию в этом месте.
Для типичного ветряного электрического водяного насоса генератором ветряной турбины, используемым для питания системы, может быть любой обычный генератор ветровой турбины, используемый для автономных автономных приложений.
Вместо того, чтобы генерируемая энергия использовалась для зарядки аккумуляторов или питания дома, электроэнергия может использоваться непосредственно для питания водяного насоса с электрическим приводом.
Электрические водяные насосы, которые подключаются к розетке, как правило, используют переменный ток (AC), относятся к центробежному типу и приводятся в действие обычными асинхронными машинами. Кроме того, генераторы ветряных турбин, используемые в домашних ветроэлектрических установках, обычно представляют собой высокоскоростные генераторы переменного тока с постоянными магнитами, обеспечивающие питание 120 или 240 вольт в домашнюю или коммунальную сеть.
Ветроэлектрические водонасосные системы предназначены для использования низкого напряжения 12 или 24 вольт постоянного тока (постоянного тока), обеспечиваемого ветряной турбиной. Вместо использования двигателя переменного тока для привода водяного насоса можно также использовать двигатель постоянного тока с номинальным напряжением и мощностью, совместимыми с турбогенератором постоянного тока, что позволяет подключать его непосредственно к двигателю насоса.
Преимущество здесь заключается в том, что при подаче электроэнергии только на нагрузку многолопастные роторы с высоким пусковым крутящим моментом и низким отношением скорости вращения не требуются в этом типе устройства.
Кроме того, с помощью ветровой электронасосной системы можно использовать датчики давления и/или поплавка и, возможно, какой-либо вид микроконтроллера для включения или выключения водяного насоса, когда это необходимо, а также для целей управления. При соответствующем управлении турбина и насос будут работать только тогда, когда нужна вода, или в диапазоне различных скоростей откачки.
В отличие от механической водяной насосной системы, которая требует наличия ветра для перекачивания воды, электрическая ветровая водяная насосная система может использовать батареи для накопления энергии ветра, чтобы вода могла поступать даже в периоды слабого ветра. Ветряная электронасосная система, управляемая компьютером, может даже быть настроена на работу системы фильтрации воды для очистки воды для бытовых нужд или управления одним или несколькими насосами от одного генератора ветряной турбины.
Ветряные турбины хорошо подходят для использования энергии из возобновляемых источников энергии. Преимущество перекачки ветровой воды состоит в том, что она является эффективным и недорогим решением, обеспечивающим перекачку воды экологически безопасным способом. Одним из недостатков насосов с механическим приводом является то, что они должны быть расположены над водными ресурсами, тогда как насосы с электрическим приводом могут быть расположены на некотором расстоянии от турбогенератора, при этом питание подается по электрическому кабелю.
Преимущество ветровой электронасосной системы состоит в том, что ее можно настроить на автоматическую подачу и хранение воды даже в периоды отсутствия ветра. Кроме того, это электрическая система, поскольку потребность в воде увеличивается, можно использовать только ветровую или гибридную ветрово-солнечную систему перекачки воды.
Чтобы узнать больше о ветровом водяном насосе и о том, как вы можете перекачивать дождевую, бытовую, речную, прудовую или колодезную воду вокруг своего сада для орошения, или изучить преимущества и недостатки использования водяного насоса с ветровым приводом в качестве альтернатива использованию водопроводной воды по счетчику, а затем нажмите здесь сегодня и закажите свою копию на Amazon о том, как построить водяной насос, работающий от ветра.