CN107288828B - 一种风力移动取水灌溉装置 - Google Patents

一种风力移动取水灌溉装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种风力移动取水灌溉装置，包括风动力取水组件、机械控制组件、蓄水组件、传动组件和移动组件，风动力取水组件、机械控制组件、蓄水组件和传动组件均安装固定于移动组件上，机械控制组件包括带孔金属桶、吸水材料、牵引件和杠杆机构，吸水材料置于带孔金属桶中，牵引件连接带孔金属桶与杠杆机构的动力臂；本发明改进了现有水轮车结构，将其轮辐替换为风车扇叶，利用风力驱动风车式水轮车自动取水，采用杠杆机构和装有海绵的金属桶作为机械式传感器，通过机械式传感器反应当前区域是否有水，缺水时机械式传感器改变扭矩传递路线，风动力驱动装置行进，自动找寻水源，当装置所在区域水充足时，机械式传感器控制装置停止行进，原地取水。

Description

一种风力移动取水灌溉装置
技术领域
本发明涉及一种灌溉装置，具体涉及一种风力灌溉装置，属于灌溉装置技术领域。
背景技术
现在的大部分灌溉装置均采用化石燃料或电力作为能源，不节能环保，为此行业内出现了风力提水灌溉装置，如中国发明申请“联合聚风特大功率风力提水机组”(申请号：200710098653.8)，该申请公开了一种利用风力取水的装置，通过齿轮组将风轮旋转的动力传递至“多往复式提水装置”，“多往复式提水装置”采用链条传动机构往复运动，将提水箱从低处的提水河中提升至卸水平台，当提水箱提升至固定高度时，由“提水箱卸水挡”将提水箱打翻，使得提水箱中的水汇集于储水区域内。
上述“联合聚风特大功率风力提水机组”利用风力提水，环保节能，但是由于整个机组是固定安装，因此取水位置无法改变，在枯水期时水位下降，则该提水机组无法实现提水功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有风动力取水装置无法移动的不足，而提供一种风力移动取水灌溉装置，利用风力实现取水和驱动装置自动往水源区移动。
实现本发明目的所采用的技术方案为，一种风力移动取水灌溉装置，包括风动力取水组件、机械控制组件、蓄水组件、传动组件和移动组件，风动力取水组件、机械控制组件、蓄水组件和传动组件均安装固定于移动组件上；
所述移动组件为移动小车，由机架和2对车轮构成，车轮安装于机架的轮轴上，机架的首端设有首支架、中部设有中支架、尾端设有尾立杆；
所述风动力取水组件安装于机架的首端，风动力取水组件为风车式水轮车，由风车轴、轮圈、轮辐、轮毂和1个以上取水斗构成，各取水斗均布于轮圈上，轮辐呈放射状安装于轮圈与轮毂之间，轮毂通过首支架上的轴承安装于机架的首端，轮圈、轮辐、轮毂和取水斗构成水轮车结构，所述轮辐为风车扇叶，风车扇叶产生的扭矩通过风车轴引出；
所述机械控制组件安装于机架的尾端，包括带孔金属桶、吸水材料、牵引件和杠杆机构，所述吸水材料置于带孔金属桶中，牵引件连接带孔金属桶与杠杆机构的动力臂，尾立杆构成该杠杆机构的支点；
所述蓄水组件安装于机架的中部，包括蓄水池，所述蓄水池通过中支架安装固定于机架上方，蓄水池的高度高于风车式水轮车的风车轴；
所述传动组件位于蓄水组件与机架之间，包括4组锥齿轮传动机构和2组滑动机构，所述风车轴连接第一锥齿轮传动机构的主动轮，第一锥齿轮传动机构的从动轮连接第二锥齿轮传动机构的主动轮，第二锥齿轮传动机构的两个从动轮分别连接第三、四锥齿轮传动机构的主动轮，第三、四锥齿轮传动机构的从动轮分别安装在机架的两根轮轴上；
所述第一滑动机构包括竖直滑杆和带套筒的框架，框架固定于机架上，竖直滑杆两端分别连接第一锥齿轮传动机构的从动轮和第二锥齿轮传动机构的主动轮，竖直滑杆与套筒构成第一滑动副；竖直滑杆与尾立杆之间设有一横杆，横杆的一端通过轴承装配于竖直滑杆的位于套筒与第一锥齿轮传动机构之间的杆段上、另一端设有筒结构，筒结构套装于尾立杆上构成第二滑动副，杠杆机构的阻力臂通过转动副与横杆活动连接。
所述机械控制组件还包括重物，重物通过绳索悬挂于杠杆机构的阻力臂上。
蓄水池靠近风车式水轮车的一侧突出有一引水板，引水板的位置介于轮圈最高点与轮毂之间。
所述带孔金属桶的桶壁上均布有通孔。
所述吸水材料为海绵。
所述蓄水组件还包括输水管道，输水管道与蓄水池连通。
由上述技术方案可知，本发明提供的风力移动取水灌溉装置，主体包括六个功能部分：1、移动组件，为其他功能部分的安装基础，同时实现整个装置在取水区中的移动；2、风动力取水组件，用于将风力转化为装置运行的动力，本发明改进了现有的水轮车结构，将其轮辐替换为风车的扇叶，利用风力驱动风车式水轮车转动，实现自动取水，该风车扇叶产生的扭矩同时通过风车轴引出；3、蓄水组件，用于存储风动力取水组件取的水，并通过输水管道和水泵将水输送至灌溉区；4、机械控制组件，用于改变扭矩传递路线，本发明采用杠杆机构以及装有海绵的金属桶作为机械式传感器，若取水区中有水，海绵浸入水中大量吸水，重量随之增加，在杠杆机构的作用下，动力臂下降、阻力臂上升，改变扭矩的传递路线；5、传动组件，实现扭矩的传送，4组锥齿轮传动机构将风车扇叶产生的扭矩逐级传递至车轮，驱动装置朝向有水区域行走，2组滑动机构配合机械式传感器改变扭矩传递路线，当海绵吸水时，杠杆机构的动力臂下降、阻力臂上升，阻力臂带动第一锥齿轮传动机构的从动轮和第二锥齿轮传动机构的主动轮共同上升，使得第一、二锥齿轮传动机构的锥齿轮组脱离啮合，风车扇叶产生的扭矩无法传给车轮，此时整个装置固定在原地，位置不移动，原地进行取水工作；当所在区域水位不足时，海绵逐渐失水变轻，动力臂上扬、阻力臂下降，第一锥齿轮传动机构的从动轮和第二锥齿轮传动机构的主动轮共同下降，使得第一、二锥齿轮传动机构的锥齿轮组啮合，风动力通过4组锥齿轮传动机构驱动车轮转动，使得装置行进，直至达到有水区域。
与现有技术相比，本发明提供的风力移动取水灌溉装置利用风能取水并且驱动装置移动，采用杠杆机构以及装有海绵的金属桶作为机械式传感器，改变风动力传递路线，使得装置行进或者原地取水，实现自动找寻有水区域和自动取水。
附图说明
图1为本发明提供的风力移动取水灌溉装置的结构示意图。
其中，100-风动力取水组件，11-风车轴，12-轮圈，13-轮辐，14-轮毂，15-取水斗；200-机械控制组件，21-带孔金属桶，211-通孔，22-吸水材料，23-牵引件，24-杠杆机构，25-绳索，26-重物；300-蓄水组件，31-蓄水池，311-引水板，32-输水管道；400-移动组件，41-机架，411-轮轴，42-首支架，43-中支架，44-尾立杆，45-车轮；51-第一锥齿轮传动机构，51a-第一锥齿轮传动机构主动轮，51b-第一锥齿轮传动机构从动轮；52-第一锥齿轮传动机构，52a-第二锥齿轮传动机构主动轮，52b-第二锥齿轮传动机构的第一个从动轮，52c-第二锥齿轮传动机构的第二个从动轮；53-第三锥齿轮传动机构，53a-第三锥齿轮传动机构主动轮，53b-第三锥齿轮传动机构从动轮；54-第四锥齿轮传动机构，54a-第四锥齿轮传动机构主动轮，54b-第四锥齿轮传动机构从动轮；55-第一滑动机构，55a-竖直滑杆，55b-框架，55c-套筒；56-第二滑动机构，56a-横杆，56b-筒结构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。
参见图1，一种风力移动取水灌溉装置，包括风动力取水组件100、机械控制组件200、蓄水组件300、传动组件和移动组件400，风动力取水组件100、机械控制组件200、蓄水组件300和传动组件均安装固定于移动组件400上；
所述移动组件400为移动小车，由机架41和2对车轮45构成，车轮45安装于机架41的轮轴411上，机架41的首端设有首支架42、中部设有中支架43、尾端设有尾立杆44，由于机架位于装置最下方，使用中需要没于水中，因此选用不锈钢材料，表面喷漆，防止生锈；
所述风动力取水组件100安装于机架41的首端，风动力取水组件100为风车式水轮车，由风车轴11、轮圈12、轮辐13、轮毂14和1个以上取水斗15构成，各取水斗15均布于轮圈12上，轮辐13呈放射状安装于轮圈12与轮毂14之间，轮毂14通过首支架42上的轴承安装于机架41的首端，轮圈12、轮辐13、轮毂14和取水斗15构成水轮车结构，该水轮车结构采用现有水轮车的结构，其轮圈外侧内凹，形成沿周向均布的凹腔，该凹腔即构成取水斗，本实施例中，该水轮车的轮辐13为风车扇叶，风车扇叶产生的扭矩通过风车轴11引出，为保证风车轴11安装稳定，在中支架43中同样设置轴承，固定风车轴11；
所述机械控制组件200安装于机架41的尾端，包括带孔金属桶21、吸水材料22、牵引件23、重物26和杠杆机构24，带孔金属桶21的桶壁上均布有通孔211，吸水材料22置于带孔金属桶21中，吸水材料22优选海绵，牵引件23连接带孔金属桶21与杠杆机构24的动力臂，重物26通过绳索25悬挂于杠杆机构24的阻力臂上，尾立杆44构成该杠杆机构24的支点，为避免装置行进时带孔金属桶过分晃动，牵引件选用连杆，连杆底端设置挂环，带孔金属桶的提手穿过该挂环，带孔金属桶与车轮等高；
所述蓄水组件300安装于机架41的中部，包括蓄水池31和输水管道32，输水管道32与蓄水池31连通，所述蓄水池31通过中支架43安装固定于机架41上方，由于蓄水池具有较大体积，本实施例中，中支架设置为两个，蓄水池31的高度高于风车式水轮车的风车轴11，蓄水池31靠近风车式水轮车的一侧突出有一引水板311，引水板倾斜向下设置，便于水流下，引水板311的位置介于轮圈12最高点与轮毂14之间；
所述传动组件位于蓄水组件300与机架41之间，包括4组锥齿轮传动机构51、52、53、54和2组滑动机构55、56，所述风车轴11连接第一锥齿轮传动机构51的主动轮51a，第一锥齿轮传动机构51的从动轮51b连接第二锥齿轮传动机构52的主动轮52a，第二锥齿轮传动机构52的两个从动轮52b、52c分别连接第三锥齿轮传动机构53与第四锥齿轮传动机构54的主动轮53a、54a，第三锥齿轮传动机构53与第四锥齿轮传动机构54的从动轮53b、54b分别安装在机架41的两根轮轴411上；
所述第一滑动机构55包括竖直滑杆55a和带套筒55c的框架55b，框架55b固定于机架41上，竖直滑杆55a两端分别连接第一锥齿轮传动机构51的从动轮51b和第二锥齿轮传动机构52的主动轮52a，竖直滑杆55a与套筒55c构成第一滑动副；竖直滑杆55a与尾立杆44之间设有一横杆56a，横杆56a的一端固定有轴承座、通过轴承装配于竖直滑杆55a的位于套筒55c与第一锥齿轮传动机构51之间的杆段上，另一端设有筒结构56b，筒结构56b套装于尾立杆44上构成第二滑动副，杠杆机构24的阻力臂通过转动副与横杆56a活动连接，本实施例中，该转动副为两端安装球铰的连杆，转动副也可直接采用球铰。
实际使用中，该风力移动取水灌溉装置整体置于取水区中，以风车式水轮车朝前的方位放置该风力移动取水灌溉装置，水面没过车轮和带孔金属桶即可，风车式水轮车朝前可以确保风车式水轮车所处位置的水深大于带孔金属桶，风车式水轮车可以取到表层相对干净的清水。
内部填塞海绵的带孔金属桶作为机械式传感器，该机械式传感器浸在水里面，海绵吸水使得机械式传感器的重量增加，机械式传感器下降，由于机械式传感器连接杠杆机构的动力臂，因此杠杆机构的动力臂下降、阻力臂上升，与杠杆机构阻力臂连接的横杆随之上升，由于横杆的一端通过轴承与竖直滑杆在竖直方向上固连，因此横杆会将竖直滑杆上提，由于横杆与竖直滑杆组成的联合体与支撑该联合体的其他结构是通过滑动副连接，因此该联合体可以顺利上提，竖直滑杆两端的两个锥齿轮组(第一、二锥齿轮传动机构)脱离啮合，车轮失去驱动力，装置停留在原地。由于风车式水轮车所处位置的水深大于带孔金属桶，有风吹时，风吹动扇叶转动，带动整个风车式水轮车转动，风车式水轮车将取水区的水上提，提至蓄水池引水板(位于风车转动的下降段)所在高度时，取水斗中的水靠自重流下，落入引水板上，并沿引水板流入蓄水池，实现自动取水，蓄水池中的水由输水管道输送至灌溉区。
随着取水的不断进行，取水区的水位下降，水面下降至带孔金属桶以下，带孔金属桶中海绵所吸的水逐渐流失，带孔金属桶重量减轻，由于横杆与竖直滑杆组成的联合体自身具有一定重量，加上杠杆机构阻力臂上悬挂了重物，带孔金属桶上升、联合体下降，竖直滑杆两端的两个锥齿轮组(第一、二锥齿轮传动机构)啮合，建立一条扭矩传递路线，有风吹时，风吹动扇叶转动，带动整个风车式水轮车(包括风车轴)转动，风车轴将风动力产生的扭矩引出，该扭矩通过4组锥齿轮传动机构的传递最终作用于车轮，参见图1，4组锥齿轮传动机构传递的扭矩对两组车轮的作用方向为同向，该扭矩驱动车轮转动，整个装置向前行进，直至行进至有水区域，带孔金属桶再次浸入水中，海绵吸水，开始新一轮取水工作。
本装置完全采用机械结构，不需要外部供能，仅靠风能来进行抽水工作和移动，将风车扇叶装在水轮车上，可以借助风力来进行抽水工作，通过机械式传感器配合4组锥齿轮传动机构还能够解决现有的取水装置不能自动往有水源的地方移动的问题。

Claims (6)

1.一种风力移动取水灌溉装置，其特征在于：包括风动力取水组件、机械控制组件、蓄水组件、传动组件和移动组件，风动力取水组件、机械控制组件、蓄水组件和传动组件均安装固定于移动组件上；
所述移动组件为移动小车，由机架和2对车轮构成，车轮安装于机架的轮轴上，机架的首端设有首支架、中部设有中支架、尾端设有尾立杆；
所述风动力取水组件安装于机架的首端，风动力取水组件为风车式水轮车，由风车轴、轮圈、轮辐、轮毂和1个以上取水斗构成，各取水斗均布于轮圈上，轮辐呈放射状安装于轮圈与轮毂之间，轮毂通过首支架上的轴承安装于机架的首端，轮圈、轮辐、轮毂和取水斗构成水轮车结构，所述轮辐为风车扇叶，风车扇叶产生的扭矩通过风车轴引出；
所述机械控制组件安装于机架的尾端，包括带孔金属桶、吸水材料、牵引件和杠杆机构，所述吸水材料置于带孔金属桶中，牵引件连接带孔金属桶与杠杆机构的动力臂，尾立杆构成该杠杆机构的支点；
所述蓄水组件安装于机架的中部，包括蓄水池，所述蓄水池通过中支架安装固定于机架上方，蓄水池的高度高于风车式水轮车的风车轴；
所述传动组件位于蓄水组件与机架之间，包括4组锥齿轮传动机构和2组滑动机构，所述风车轴连接第一锥齿轮传动机构的主动轮，第一锥齿轮传动机构的从动轮连接第二锥齿轮传动机构的主动轮，第二锥齿轮传动机构的两个从动轮分别连接第三、四锥齿轮传动机构的主动轮，第三、四锥齿轮传动机构的从动轮分别安装在机架的两根轮轴上；
2组滑动机构包括第一滑动机构和第二滑动机构，所述第一滑动机构包括竖直滑杆和带套筒的框架，框架固定于机架上，竖直滑杆两端分别连接第一锥齿轮传动机构的从动轮和第二锥齿轮传动机构的主动轮，竖直滑杆与套筒构成第一滑动副；竖直滑杆与尾立杆之间设有一横杆，横杆的一端通过轴承装配于竖直滑杆的位于套筒与第一锥齿轮传动机构之间的杆段上、另一端设有筒结构，筒结构套装于尾立杆上构成第二滑动副，杠杆机构的阻力臂通过转动副与横杆活动连接。
2.根据权利要求1所述的风力移动取水灌溉装置，其特征在于：所述机械控制组件还包括重物，重物通过绳索悬挂于杠杆机构的阻力臂上。
3.根据权利要求1所述的风力移动取水灌溉装置，其特征在于：蓄水池靠近风车式水轮车的一侧突出有一引水板，引水板的位置介于轮圈最高点与轮毂之间。
4.根据权利要求1所述的风力移动取水灌溉装置，其特征在于：所述带孔金属桶的桶壁上均布有通孔。
5.根据权利要求1所述的风力移动取水灌溉装置，其特征在于：所述吸水材料为海绵。
6.根据权利要求1所述的风力移动取水灌溉装置，其特征在于：所述蓄水组件还包括输水管道，输水管道与蓄水池连通。
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