一种基于风能利用的提水灌溉实验装置的制作方法

1.本发明涉及风能灌溉设备技术领域，特别是涉及一种基于风能利用的提水灌溉实验装置。


背景技术：

2.我国南方很多丘陵地区，水力资源十分丰富，但受地理条件限制，小块田地灌溉较为困难。同时这些地区风力资源较为丰富，若风能提水灌溉技术在这些地区推广使用，可以充分利用当地风能资源和水力资源，能够一定程度地缓解灌溉困难的问题。
3.因此，亟需设计一种基于风能利用的提水灌溉实验装置，用以解决上述问题。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于风能利用的提水灌溉实验装置，包括垂直轴风力机、框架、传动系统、离心泵；
5.所述垂直轴风力机转动连接在所述框架顶端，所述离心泵固接在所述框架底部，所述离心泵的进水端固接有进水组件，所述离心泵的出水端固接有出水组件；
6.所述传动系统包括第一传动组件、第二传动组件和第三传动组件，所述第一传动组件位于所述框架的顶部，所述第二传动组件和第三传动组件均位于所述框架的底部，所述第一传动组件和第三传动组件通过所述第二传动组件传动连接，所述第一传动组件的输入端与所述垂直轴风力机同轴固接，所述第三传动组件的输出端与所述离心泵的叶轮同轴固接。
7.优选的，所述第一传动组件包括转动连接在所述框架顶部的输入轴，所述输入轴的顶端与所述垂直轴风力机同轴固接，所述输入轴的一侧设置有第一从动轴，所述第一从动轴与所述框架转动连接，所述输入轴上可拆卸连接有第一主动直齿轮，所述第一从动轴上可拆卸连接有第一从动直齿轮，所述第一主动直齿轮与所述第一从动直齿轮相啮合。
8.优选的，所述第二传动组件包括转动连接在所述框架底部的第二从动轴，所述第二从动轴上可拆卸连接有第二从动直齿轮，所述第一从动轴上可拆卸连接有第二主动直齿轮，所述第二主动直齿轮与所述第二从动直齿轮相啮合。
9.优选的，所述第三传动组件包括与所述离心泵的叶轮同轴固接的第三从动轴，所述第三从动轴远离所述离心泵的一端可拆卸连接有从动锥齿轮，所述第二从动轴上可拆卸连接有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮相啮合。
10.优选的，所述框架包括由若干铝型材支架相互固接形成的支撑架，所述支撑架顶端固接有第一支撑板，所述支撑架中部固接有第二支撑板，所述支撑架底部固接有第三支撑板和第四支撑板；所述垂直轴风力机固接在所述第一支撑板顶端；所述输入轴顶部与所述第一支撑板转动连接，所述输入轴的底端与所述第二支撑板转动连接；所述第一从动轴的顶端与所述第一支撑板转动连接，所述第一从动轴的底端与所述第三支撑板转动连接，且所述第一从动轴贯穿所述第二支撑板；所述第二从动轴顶端与所述第二支撑板转动连
接，所述第二从动轴底端与所述第三支撑板转动连接；所述离心泵固接在所述第四支撑板顶端。
11.优选的，任意相交两所述铝型材支架均垂直设置，任意相交两所述铝型材支架的相交处均设置有铝合金角码，所述铝合金角码通过t型螺母与所述铝型材支架固接。
12.优选的，所述进水组件包括与所述离心泵进水端固接的进口法兰，所述进口法兰远离所述离心泵的一侧通过进口卡箍固接有吸入管的一端。
13.优选的，所述出水组件包括与所述离心泵出水端固接的出口法兰，所述出口法兰远离所述离心泵的一侧通过出口卡箍固接有排出管的一端。
14.优选的，所述垂直轴风力机为savonius型风力机或darrieus型风力机。
15.本发明公开了以下技术效果：
16.1、本发明采用垂直轴风力机与离心泵相结合的方案，搭配上机械传动系统，实现利用风能提水灌溉的目的。
17.2、本发明中传动系统采用二级增速结构，能够有效的提升提水效果。
18.3、本发明可以根据风速条件等调整齿轮大小，来进行调整整个装置的传动比，以更好适应不同的风况。
19.4、本发明传动系统中采用了锥齿轮传动，将水平的旋转运动转换成竖直的旋转运动，使离心泵可以水平安装，以便离心泵更好的提水。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本发明一种基于风能利用的提水灌溉实验装置的主视图；
22.图2为本发明一种基于风能利用的提水灌溉实验装置的轴测图；
23.图3为本发明中传动系统的结构示意图；
24.图4为本发明中框架的结构示意图；
25.图5为本发明中铝型材支架的连接结构示意图；
26.其中，1、垂直轴风力机；2、框架；3、传动系统；4、离心泵；5、进水组件；6、出水组件；201、第一支撑板；202、第二支撑板；203、第三支撑板；204、第四支撑板；205、铝合金角码；206、t型螺母；207、铝型材支架；301、菱形轴承座；302、轴承；303、输入轴；304、第一主动直齿轮；305、第一从动轴；306、第一从动直齿轮；307、第二主动直齿轮；308、第二从动轴；309、第二从动直齿轮；310、主动锥齿轮；311、从动锥齿轮；312、第三从动轴；501、进口法兰；502、进口卡箍；503、吸入管；601、出口法兰；602、出口卡箍；603、排出管。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
28.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
29.如图1-5，本发明公开一种基于风能利用的提水灌溉实验装置，包括垂直轴风力机1、框架2、传动系统3、离心泵4；
30.垂直轴风力机1转动连接在框架2顶端，离心泵4固接在框架2底部，离心泵4的进水端固接有进水组件5，离心泵4的出水端固接有出水组件6；
31.传动系统3包括第一传动组件、第二传动组件和第三传动组件，第一传动组件位于框架2的顶部，第二传动组件和第三传动组件均位于框架2的底部，第一传动组件和第三传动组件通过第二传动组件传动连接，第一传动组件的输入端与垂直轴风力机1同轴固接，第三传动组件的输出端与离心泵4的叶轮同轴固接。
32.本发明通过风能作用在顶层的垂直轴风力机1的叶片上，驱动垂直轴风力机1旋转，垂直轴风力机1带动传动系统3运转，并通过传动系统3将风力转动为机械能传递给离心泵4，带动离心泵4内的叶轮转动实现提水，本发明很好的解决了南方丘陵地带农田浇灌困难的问题，同时本技术通过自然风带动离心泵4，不会对环境造成污染。
33.进一步的，第一传动组件包括转动连接在框架2顶部的输入轴303，输入轴303的顶端与垂直轴风力机1同轴固接，输入轴303的一侧设置有第一从动轴305，第一从动轴305与框架2转动连接，输入轴303上可拆卸连接有第一主动直齿轮304，第一从动轴305上可拆卸连接有第一从动直齿轮306，第一主动直齿轮304与第一从动直齿轮306相啮合。
34.进一步的，第二传动组件包括转动连接在框架2底部的第二从动轴308，第二从动轴308上可拆卸连接有第二从动直齿轮309，第一从动轴305上可拆卸连接有第二主动直齿轮307，第二主动直齿轮307与第二从动直齿轮309相啮合。
35.本发明第一主动直齿轮304的齿数大于第一从动直齿轮306的齿数，第二主动直齿轮307的齿数大于第二从动直齿轮309的齿数，实现了二级加速，进而提高了离心泵4中叶轮的转速，能够有效的提高离心泵4的提水效果。
36.进一步的，第三传动组件包括与离心泵4的叶轮同轴固接的第三从动轴312，第三从动轴312远离离心泵4的一端可拆卸连接有从动锥齿轮311，第二从动轴308上可拆卸连接有主动锥齿轮310，主动锥齿轮310与从动锥齿轮311相啮合。
37.本发明离心泵4与第二传动组件之间通过锥齿轮传动，将水平的旋转运动转换成竖直的旋转运动，使离心泵4可以水平安装，能够使离心泵4更好的提水。
38.进一步的，输入轴303、第一从动轴305、第二从动轴308均为阶梯轴，用于限制齿轮的轴向位置，防止下滑。
39.进一步的，为了更好适应不同的风况，传动系统3的传动比可以通过更换齿轮的方法改变。
40.进一步的，框架2包括由若干铝型材支架207相互固接形成的支撑架，支撑架顶端固接有第一支撑板201，支撑架中部固接有第二支撑板202，支撑架底部固接有第三支撑板203和第四支撑板204；垂直轴风力机1固接在第一支撑板201顶端；输入轴303顶部与第一支撑板201转动连接，输入轴303的底端与第二支撑板202转动连接；第一从动轴305的顶端与第一支撑板201转动连接，第一从动轴305的底端与第三支撑板203转动连接，且第一从动轴
305贯穿第二支撑板202；第二从动轴308顶端与第二支撑板202转动连接，第二从动轴308底端与第三支撑板203转动连接；离心泵4固接在第四支撑板204顶端。
41.进一步的，第一支撑板201、第二支撑板202和第三支撑板203上均固接有若干菱形轴承座301，若干菱形轴承座301上均固接有轴承302，输入轴303通过轴承302与第一支撑板201和第二支撑板202转动连接，第一从动轴305通过轴承302与第一支撑板201和第三支撑板203转动连接，第二从动轴308通过轴承302与第二支撑板202和第三支撑板203转动连接。
42.进一步的，任意相交两铝型材支架207均垂直设置，任意相交两铝型材支架207的相交处均设置有铝合金角码205，铝合金角码205通过t型螺母206与铝型材支架207固接。
43.进一步的，进水组件5包括与离心泵4进水端固接的进口法兰501，进口法兰501远离离心泵4的一侧通过进口卡箍502固接有吸入管503的一端。
44.进一步的，出水组件6包括与离心泵4出水端固接的出口法兰601，出口法兰601远离离心泵4的一侧通过出口卡箍602固接有排出管603的一端。
45.进一步的，垂直轴风力机1为savonius型风力机或darrieus型风力机。
46.具体实施过程：运行时，风能作用在顶层的垂直轴风力机1的叶片上，驱动垂直轴风力机1旋转，由于垂直轴风力机1与输入轴303同步转动，从而将外界的风能转换成机械能输入到整个装置中；在此装置的传动系统3中，输入轴303与第一主动直齿轮304同步转动，第一从动轴305与第一从动直齿轮306以及第二主动直齿轮307同步转动，第二从动轴308与第二从动直齿轮309以及主动锥齿轮310同步转动，第三从动轴312与从动锥齿轮311以及离心泵4的叶轮同步转动；输入轴303上安装的第一主动直齿轮304与第一从动轴305上侧部分安装的第一从动直齿轮306啮合转动，因第一主动直齿轮304的齿数多于第一从动直齿轮306，可以实现一级增速传动；第一从动轴305下侧部分安装的第二主动直齿轮307与第二从动轴308上侧部分安装的第二从动直齿轮309啮合转动，因第二主动直齿轮307的齿数多于第二从动直齿轮309，可以实现二级增速传动；另外可以根据风速条件等调整齿轮大小来进行调整整个装置的传动比；第二从动轴308下侧安装的主动锥齿轮310与第三从动轴312上安装的从动锥齿轮311啮合转动，从而带动离心泵4内的叶轮转动，驱动离心泵4提水作业，实现从风能向提水所需机械能的转换。
47.本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
48.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。