Сьогодні ми вирішили познайомити читачів з пристроєм побутового ветромеханіческого агрегату «Ромашка», розробленого в Науково-виробничому об'єднанні «Вітроен». За техніко-економічними показниками «Ромашка» належить до числа сучасних вітчизняних пристроїв даного класу і перевершує по ряду параметрів зарубіжні зразки. Вона проста конструктивно, не містить дефіцитних вузлів і деталей, безпечна в роботі, зручна і невибаглива в експлуатації.
Все це дозволяє рекомендувати «Ромашку» для самостійного виготовлення.
Установка «Ромашка» призначена для підйому води з будь-яких джерел води (свердловини, криниці, відкритого водоймища і т. Д.) З глибиною залягання води до 8 м і може використовуватися як на стаціонарних ділянках, так і на літніх пасовищах.
Вітроагрегат розрахований на застосування в районах з помірним кліматом і середньорічними швидкостями вітру не менше 3 м / с - це європейська частина СРСР, Західна Сибір, Казахстан, Середня Азія, Закавказзя, Алтай. Гідність установки - автономність: постійної присутності або будь-якого втручання під час її роботи не потрібно.
«Ромашка» (рис. 1) - вітродвигун, в опорі стійки якого змонтований насос. Трубчаста стійка кріпиться за допомогою шести дротяних розтяжок і трьох забивних анкерів.
Мал. 1. Вітроагрегат «Ромашка» для підйому води (А - робоче положення, Б - останов):
1 - трубчаста стійка, 2 - опорна частина з насосом, 3 - розтяжки, 4 - анкер, 5 - вітродвигун.
Вітродвигун (рис. 2) - багатолопатеву, тихохідний. Його дво- або трехсекционная стійка може бути висотою 4 або 6 м. У верхній частині розташована головка з 12-лопатевим ветроколесом, які мають три ступені свободи. При зміні напрямку вітру воно автоматично самовстановлюється з підвітряного боку опори завдяки повороту головки. Для ефективного самоустановленія вітрового колеса і стабілізації його в вітровому потоці, а також для запобігання згинального моменту осі лопатей нахилені до осі вітроколеса і складають з нею кут в 75 °.
Мал. 2. Пристрій вітродвигуна:
Щоб зменшити лобовий тиск повітряного потоку і усунути вплив гироскопических сил при різких бічних поривах вітру, вітроколесо закріплено на коромислі, здатному повертатися відносно горизонтальної осі, перпендикулярній осі обертання і перетинаються з віссю опори. Таким чином, під дією сильного вітру колесо ніби «спливає» в повітряному потоці. При цьому момент від сил лобового тиску на лопаті (щодо горизонтальній осі повороту коромисла) врівноважується ваговим моментом, рівним 0,2-0,3 кгм, цим забезпечується початок відхилення вітроколеса від початкового положення при швидкості вітру 5-6 м / с. Для компенсації частини ваги колеса коромисло з навітряного боку обладнано вантажем-противагою, в отвір якого вставлена дротяна петля. Остання служить для зупинки ветроагрегата: досить легким шостому з гаком на кінці, зачепивши його за петлю, перевести вісь колеса у вертикальне положення.
Механізм передачі зусилля від вітроколеса до насоса - кулачково-важільний, з вертикальною тягою, що рухається поступально. Тяга проходить всередині опори вітродвигуна в антифрикційних напрямних. На одному кінці двуплечего важеля, закріпленого на осі між щік коромисла, є ролик (шарикопідшипник). Він взаємодіє з внутрішньою бічною поверхнею тарілки, ексцентрично закріпленої на ступиці вітроколеса. При обертанні лопатей ролик, обкативая по тарілці, повідомляє важелю коливальний рух. Інший кінець важеля через шарнір і вертлюг з'єднаний з вертикальною тягою. Ось підвіски вертлюга (шарнір) при середньому положенні важеля збігається з горизонтальною віссю повороту коромисла. Таким чином виключається вплив діючих в механізмі передачі сил на положення вітроколеса і коромисла в вітровому потоці.
Так як вісь повороту важеля знаходиться нижче осі повороту коромисла, амплітуда вертикальних переміщень тяги насоса зростає при збільшенні швидкості вітру і відхиленні коромисла з ветроколесом. Цим забезпечується збільшення продуктивності насоса, оптимальне використання потужності вітроколеса при різних швидкостях вітру і підвищення ККД агрегату.
Лопата (рис. 3) являє собою лопатку з приклепати до неї сталевим термооброблену стрижнем. Лопатка - трапецієвидна в плані, відштампованих з дюралюмінієвого листа марки Д16 або Мг6 товщиною 1,2 мм; профіль - дужка постійного радіусу. Для жорсткості виконаний Т-образний зіг. Ось стрижня проходить паралельно передній кромці, чим досягається геометрична крутка лопаті 18 °. Похила лиска на кінці стрижня забезпечує однакове кутове положення лопатей в ступиці вітроколеса (кут установки дорівнює 23 ° на кінці і 45 ° у комля), лиска сприяє самозатяжке лопаті відцентровими силами при ослабленні кріпильних болтів (проте болти після затяжки необхідно попарно контр дротом або отгібнимі шайбами). Маса окремої лопаті - не більше 400 г, а різниця мас не повинна перевищувати 5-10 м Дисбаланс вітроколеса щодо осі обертання - не більше 2,5 Гм.
Мал. 3. Лопата вітродвигуна:
1 - лопатка (Амг-6), 2 - стрижень (Ст. 45 Ø 10 мм), 3 - заклепка, 4 - шайба.
Насос (рис. 4) - самовсмоктуючий, з горизонтальною проточною гумовою діафрагмою, має три порожнини. Приймальна порожнина з'єднана з всмоктуючим рукавом, поддіафрагменная повідомляється з приймальні через шість отворів, перекритих всмоктуючим клапаном, наддіафрагменная порожнину знизу з'єднується з поддіафрагменной також шістьма отворами, перекритими нагнітальним клапаном, а зверху - із зливним шлангом і з порожниною опори нерухомі. Останнє «рятує» вітроагрегат від поломки при випадкових перетиснутій зливного шланга.
1 - пробка, 2 - сітка, 3 - кільце, 4 - усмоктувальний рукав, 5 - ніпелі, 6 - діафрагма, 7 - корпус (Амг-6), 8 - всмоктуючий клапан, 9 - гвинт М5, 10 - гайка М5, 11 , 14 - пружинні шайби, 12 - болт М6 (6 шт.), 13 - гайка М6, 15 - днище (Ст. 3), 16 - прокладка, 17 - кільце (Ст. 3), 18 - тарілка (Ст. 20 ), 19 - нагнітальний клапан, 20 - пружина, 21 - конус (Ст. 3), 22 - кільце (Ст. 3), 23 - вісь (Ст. 20), 24 - кільце (Ст. 3), 25 - поливної шланг.
Діафрагма по периферії затиснута між верхнім і нижнім корпусами насоса шістьма болтами, а по центру - між верхньою та нижньою тарілками з отворами - трьома гвинтами. У верхню тарілку запрессована вісь насоса, в яку угвинчується тяга вітродвигуна. На осі виконана проточка, на неї надітий пластинчастий нагнітальний клапан. Поворотна пружина із зусиллям від 5 до 10 кг через верхню тарілку підтискає діафрагму, забезпечуючи її повернення і силове замикання механізму передачі вітродвигуна.
Всмоктуючий рукав - поліетиленова (поліпропіленова) труба довжиною 10 ... 30 м з внутрішнім Ø 20 мм і товщиною стінки 2 мм, що дозволяє уникнути його стиснення атмосферним тиском при розрідженні в насосі. Кінець рукава забезпечений прийомним сітчастим фільтром з осередками 1-1,5 мм.
Щоб запобігти рясне газовиділення з води (кавітацію) при великих глибинах всмоктування, приймальня порожнину насоса забезпечена компенсує камерою (кільцева проточка в нижньому корпусі). Поддіафрагменная порожнину насоса виконана з якомога меншою вільним об'ємом, що дозволяє збільшити ступінь розрідження і вести всмоктування з глибини до 8,5 м. Поздовжній шліцьовий паз шириною і глибиною 2-3 мм на нижній тарілці з боку клапана запобігає зрив клапана при малих зазорах між всмоктуючим клапаном і нижньої тарілкою діафрагми.
Всі частини насоса, що працюють у воді, слід ретельно захистити ст корозії. Зовнішні поверхні серійних вітроагрегатів покривають ґрунтовкою ФЛ-ОЗК і забарвлюють емаллю ПФ-115 в білий або світло-сірий колір, а кінці лопатей, кришку маточини, вантаж-противага, з'єднувальні муфти опори і насос - в червоний колір. Поверхні, що труться і підшипники необхідно змастити (ЦИАТИМ 201 або ЛІТОЛ).
«Ромашка» призначена для експлуатації в теплу пору року при температурі повітря не нижче плюс 1 °. Перед настанням заморозків її необхідно зупинити, перевівши ветроколесо в положення «зупинення». На зиму ж, щоб збільшити терміни служби діафрагми, вітроагрегат доцільно розібрати, просушити і зберігати в приміщенні.
«Ромашка» монтується силами двох-трьох чоловік на відкритому для вітру місці так, щоб відстань від вітроколеса до найближчої перешкоди (дерев, будівель і т. П.) Становила не менше 25-50 м. Видалення від вододжерела залежить від довжини всмоктувального рукава і висоти підйому води, але не повинно перевищувати 15-20 м. Верхню точку всмоктуючого рукава слід розташовувати по можливості нижче. При високому оголовке колодязя (свердловини) рукав виводиться через отвір в бічній стінці оголовка, пророблений в 150-200 мм від поверхні землі.
Встановлюють вітроагрегат на щільний утрамбований грунт або тверду майданчик, підставку. Анкера забиваються не ближче ніж в 2,5-3 м від стійки ветроагрегата, рівномірно по колу, на глибину 400-800 мм. На слабкому грунті (пісок, торф) замість анкерів доцільніше застосовувати закопані на глибину 500-1000 мм якоря - пластини площею не менше 0,06 м 2.
Перед підйомом ветроагрегата розтяжки попередньо чіпляються за фланці опори і за отвори в забитих анкерах, потім стійка з ветроколесом піднімається у вертикальне положення, при цьому нижня частина опори (насос) підводиться в центр майданчика. Залишається вибрати слабину розтяжок і остаточно їх закріпити. Натяг верхнього ярусу розтяжок забезпечується дозабівкой анкерів; нижній - страхувальний ярус може злегка провисати.
Перед першим запуском слід залити в насос через зливний шланг 1-2 л води - змочити і герметизувати клапани насоса. При силі вітру 2,5-3 м / с через кілька хвилин після пуску агрегат почне подавати воду.
Під час роботи установки може виникнути стук в кулачково-важільному механізмі, іноді утруднений запуск вітроколеса. Ці перешкоди усуваються регулюванням довжини тяги вітродвигуна: загвинчування (або згвинчуванням) вертлюга на верхній різьбовий кінець тяги.
Регулювання необхідно виконати до підйому ветроагрегата, причому діафрагма насоса не повинна доходити до крайнього нижнього положення на 2-3 мм при відхиленні коромисла з ветроколесом на 45 ° від початкового положення. Після регулювання тягу треба надійно законтрить, щоб запобігти самовідгвинчування.
Для гарантованого водозабезпечення вітроагрегат експлуатується з водонакопичувачів - ємністю об'ємом 1,5-2 м 3. Її рекомендується встановлювати не далі, ніж в 10 м від насоса. На випадок переповнення ємності слід передбачити спеціальний зливний патрубок або шланг.
Характеристики ветроагрегата, отримані на випробуваннях при висоті всмоктування 8 м і загальною висоті підйому води до 10 м, наведені на діаграмах (рис. 5 і 6). Максимальна швидкість вітру при випробуваннях склала 40 м / с.
Мал. 5. Залежність продуктивності ветроагрегата «Ромашка» від швидкості вітру.
Мал. 6. Середньодобова продуктивність ветроагрегата «Ромашка» для районів з різними середньорічними швидкостями вітру.
Досвід річної експлуатацій вітроагрегатів «Ромашка» показав їх надійність, простоту і зручність обслуговування.