CN105736391B - 一种风能驱动的灌溉系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提水灌溉技术领域，具体涉及一种风能驱动的灌溉系统，包括用于将低水位的灌溉用水提升至高水位的提水装置系统，用于捕获风能并转化为机械能，为所述提水装置系统的运转提供动力的风能动力系统，以及分别与提水装置系统和风能动力系统连接，将所述风能动力系统的机械能传递给提水装置系统的传动装置系统，所述风能动力系统不受风向的限制，兼具水平风机能效高、扭矩大以及垂直风机不受风向限制的优点，风能转化为机械能的效率高；所述提水装置系统简洁，轻便，提水效率高，从而可以充分利用风能把水从低位提升到高位，有助于实现经济有效地大规模灌溉；灌溉系统整体结构简单，便于维护且使用成本低，寿命长。

Description

一种风能驱动的灌溉系统
技术领域
本发明涉及提水灌溉技术领域，具体涉及一种风能驱动的灌溉系统。
背景技术
在我国，农业是基础产业，粮食的生产至关重要，粮食的增产是基本国策，而粮食增产的重要突破口是灌溉面积进一步扩大，农业水利灌溉是关乎到一个国家或民族发展的重要因素。由于边远地区能源短缺和架设电网不便等原因，限制了灌溉面积进一步扩大，具有丰富风力资源的我国东北、西北、华北广大地区，开发风力提水灌溉是这些地区发展农业生产的一条重要途径，风力驱动的灌溉系统具有绿色、环保、可持续等优点。但是传统的风力提水灌溉系统存在不少缺点，比如风能转化为机械能的效率低、系统复杂、成本高、不易维护等。传统的风力驱动的灌溉系统一般采用多叶片的水平风机，但水平风机需要面向风向才能工作，因此需要尾舵来导向，而这会增加整个风机的复杂程度和维护成本，并减少使用寿命，垂直风机可不受风向的限制，但是其能效较低。另一方面，现有的提水系统也较复杂，寿命较短，要定期维护。因此，有必要设计一套简单易行的风能驱动的灌溉系统。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种经济实用、可靠的风能驱动灌溉系统，从而可以充分利用风能把水从低位提升到高位，有助于实现经济有效地大规模灌溉。
本发明通过以下技术方案实现该目的：
一种风能驱动的灌溉系统，包括：
提水装置系统，用于将低水位的灌溉用水提升至高水位；
风能动力系统，用于捕获风能并转化为机械能，为所述提水装置系统的运转提供动力；
传动装置系统，分别与提水装置系统和风能动力系统连接，将所述风能动力系统的机械能传递给提水装置系统。
其中，所述风能动力系统包括万向风机及与该万向风机连接的传动轴，所述万向风机通过所述传动轴固定于一传动轴支撑座上。
进一步的，所述万向风机包括一轴轮，所述轴轮固定在传动轴上，所述轴轮的外周固定有若干开口方向一致的叶片组，每个叶片组均包括两个背靠背设置的兜风叶片，所述两个兜风叶片的迎风面分别朝向轴轮的两侧。
其中，所述兜风叶片包括呈长空心状的叶片，一端开口面积较大构成用于兜风的迎风面，另一端构成出风口。
其中，所述兜风叶片的出风口朝向相邻兜风叶片的迎风面。
作为优选的，所述叶片组的数量为2～100个。
其中，所述提水装置系统包括一中空轮轴，所述中空轮轴的外周固定有若干弯曲方向一致的提水臂，提水臂与中空轮轴的连接处设置有单向阀，使得提水臂中的水能够流入中空轮轴的内腔而阻止其反向流动，所述中空轮轴通过传动装置系统与风能动力系统传动连接。
其中，所述提水臂为呈一定弧度的弯管，其末端设置有兜水口，提水臂的数量为1～100个。
进一步的，所述中空轮轴的一侧固定有用于支撑提水臂的支架，所述提水臂固定在该盘型上。所述支架优选为盘型支架，或者根据实际需要选择其它结构的支架。
作为优选的，所述传动装置系统为齿轮传动装置、铰链传动装置或皮带传动装置。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明的一种风能驱动的灌溉系统，包括用于将低水位的灌溉用水提升至高水位的提水装置系统，用于捕获风能并转化为机械能，为所述提水装置系统的运转提供动力的风能动力系统，以及分别与提水装置系统和风能动力系统连接，将所述风能动力系统的机械能传递给提水装置系统的传动装置系统，所述风能动力系统不受风向的限制，兼具水平风机能效高、扭矩大以及垂直风机不受风向限制的优点，风能转化为机械能的效率高；所述提水装置系统简洁、轻便，提水效率高，从而可以充分利用风能把水从低位提升到高位，有助于实现经济有效地大规模灌溉；灌溉系统整体结构简单，便于维护且使用成本低，寿命长。
附图说明
图1为本发明的风能驱动的灌溉系统的结构示意图。
图2为本发明的风能动力系统的结构示意图。
图3为本发明的风能动力系统的另一视角的结构示意图。
图4为本发明的提水装置系统的结构示意图。
图5为本发明的提水装置系统的另一视角的结构示意图。
图中：1-提水装置系统，2-风能动力系统，3-传动装置系统，4-传动轴，5-轴轮，6-兜风叶片，7-迎风面，8-传动轴支撑座，9-中空轮轴，10-提水臂，11-单向阀，12-兜水口，13-支架。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1。
如图1所示，本实施例的一种风能驱动的灌溉系统，包括：
提水装置系统1，用于将低水位的灌溉用水提升至高水位；
风能动力系统2，用于捕获风能并转化为机械能，为所述提水装置系统1的运转提供动力；
传动装置系统3，分别与提水装置系统1和风能动力系统2连接，将所述风能动力系统2的机械能传递给提水装置系统1。
所述风能驱动的灌溉系统的工作原理如下：空气流动产生的风吹动所述风能动力系统2转动，将风能转化为机械能，并通过传动装置系统3把机械能传递给所述提水装置系统1，提水装置系统1转动时通过提水臂10把灌溉用水从低位提升到高位，然后水通过管道被收集到集水池中用于灌溉。
如图2-3所示，所述风能动力系统2包括万向风机及与该万向风机连接的传动轴4，所述万向风机通过所述传动轴4固定于一传动轴支撑座8上。所述传动轴支撑座8具有一定的高度，便于获得足够的风能。
进一步的，所述万向风机包括一轴轮5，所述轴轮5固定在传动轴4的一端，所述轴轮5的外周固定有若干开口方向一致的叶片组，每个叶片组均包括两个背靠背设置的兜风叶片6，所述两个兜风叶片6的迎风面7分别朝向轴轮5的两侧。使得所述叶片组不受风向的限制，无论风从哪个方向吹向该叶片组，均能够使得万向风机转动。
其中，所述兜风叶片6包括呈长空心状的叶片，一端开口面积较大构成用于兜风的迎风面7，另一端构成出风口，所述兜风叶片6的出风口朝向相邻兜风叶片6的迎风面7。这种的形状的叶片既满足空气动力学的要求，使得兜风叶片6与风接触时获得最大化的能量转化效率，从而有利于把风所携带的动能转化为机械能，同时又轻便且能承受较大的风压，从而获得更大的能效和扭矩，兼具水平风机能效高、扭矩大以及垂直风机不受风向限制的优点，大大提高了风能转化为机械能的效率。
作为优选的，所述叶片组的数量为2～100个。具体的叶片组的数量可根据风能驱动的灌溉系统的规格以及所需提水高度，根据实际需要进行选择，不作为对本发明技术方案的限制。
如图4-5所示，所述提水装置系统1包括一中空轮轴9，所述中空轮轴9的的外周固定有若干弯曲方向一致的提水臂10，所述中空轮轴9通过传动装置系统3与风能动力系统2传动连接。工作过程中，所述提水臂10的末端兜水头12在与处于低水位的水接触时，随着整个提水装置系统1的转动，最终能将水提升到与中空轮轴9同样的高度；水进入到中空轮轴9的内腔后，进一步流向处于高水位的蓄水池中，实现将水从低水位向高水位的提升；提水臂10与中空轮轴9的连接处设置有单向阀11，使得提水臂10中的水能够流入中空轮轴9的内腔，而阻止已经进入中空轮轴9内腔的水反向流动。
其中，所述提水臂10为呈一定弧度的弯管，其末端设置有直径大于该弯管直径的兜水口12，所述兜水口12具有更大的兜水面积，提高了水进入提水臂10的效率，提水臂10的数量优选为1～100个，可根据实际需要进行选择，不作为对本发明技术方案的限制。
进一步的，所述中空轮轴9的一侧固定有用于支撑提水臂10的盘型支架13，所述提水臂10固定在该盘型支架13上，加强机械强度和便于固定。
作为优选的，所述传动装置系统3优选为齿轮传动装置、铰链传动装置或皮带传动装置，或其它可行的传动方式，不作为对本发明技术方案的限制。
以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种风能驱动的灌溉系统，其特征在于，包括：
提水装置系统，用于将低水位的灌溉用水提升至高水位；所述提水装置系统包括一中空轮轴，所述中空轮轴的外周固定有若干弯曲方向一致的提水臂，提水臂与中空轮轴的连接处设置有单向阀，使得提水臂中的水能够流入中空轮轴的内腔而阻止其反向流动，所述中空轮轴通过传动装置系统与风能动力系统传动连接；
风能动力系统，用于捕获风能并转化为机械能，为所述提水装置系统的运转提供动力，其中，所述风能动力系统包括万向风机及与该万向风机连接的传动轴，所述万向风机通过所述传动轴固定于一传动轴支撑座上；所述万向风机包括一轴轮，所述轴轮固定在传动轴的一端，所述轴轮的外周固定有若干开口方向一致的叶片组，每个叶片组均包括两个背靠背设置的兜风叶片，所述两个兜风叶片的迎风面分别朝向轴轮的两侧；
传动装置系统，分别与提水装置系统和风能动力系统连接，将所述风能动力系统的机械能传递给提水装置系统。
2.根据权利要求1所述的风能驱动的灌溉系统，其特征在于，所述兜风叶片包括呈长空心状的叶片，一端开口面积较大构成用于兜风的迎风面，另一端构成出风口。
3.根据权利要求2所述的风能驱动的灌溉系统，其特征在于，所述兜风叶片的出风口朝向相邻兜风叶片的迎风面。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的风能驱动的灌溉系统，其特征在于，所述叶片组的数量为2～100个。
5.根据权利要求1所述的风能驱动的灌溉系统，其特征在于，所述提水臂为呈一定弧度的弯管，其末端设置有直径大于该弯管直径的兜水口，提水臂的数量为1～100个。
6.根据权利要求1所述的风能驱动的灌溉系统，其特征在于，所述中空轮轴的一侧固定有用于支撑提水臂的盘型支架，所述提水臂固定在该盘型支架上。
7.根据权利要求1所述的风能驱动的灌溉系统，其特征在于，所述传动装置系统为齿轮传动装置、铰链传动装置或皮带传动装置。
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