CN108223290B

CN108223290B - 一种风力提水装置

Info

Publication number: CN108223290B
Application number: CN201611138118.6A
Authority: CN
Inventors: 曹亮; 王世锋; 李亮; 朱俊峰; 王星天; 候诗文; 刘文兵; 郝伟罡
Original assignee: Institute of Water Resources for Pasteral Area Ministry of Water Resources PRC
Current assignee: Institute of Water Resources for Pasteral Area Ministry of Water Resources PRC
Priority date: 2016-12-10
Filing date: 2016-12-10
Publication date: 2023-07-25
Anticipated expiration: 2036-12-10
Also published as: CN108223290A

Abstract

本发明公开了一种风力提水装置，其包括风机、扭矩调节器、滑片泵、所述风机的输出轴与所述滑片泵的转子轴传动连接；在所述滑片泵的转子轴的轴头上设有所述扭矩调节器；所述扭矩调节器的扭矩调节拉绳底端与所述滑片泵的拨杆固定连接。优点在于：通过风力大小，调节滑片泵内游动圈与圆形转子盘的相对位置，使滑片泵内的容积随风力大小自动调节，实现滑片泵随风力大小自动调节排量，水泵能够平稳输出；使滑片泵在风机从启动到额定风速区间能够根据扭矩调节系统与之匹配，形成一个最佳匹配风速区间，并能够在此区间内实现高效工况下的运行。不但使风力提水机组工作效率高，而且启动力矩小，工作平稳。

Description

一种风力提水装置

技术领域：

本发明涉及一种利用风能进行提水的装置，尤其涉及一种风力提水装置。

背景技术：

风力提水机中的风力机和水泵匹配是一个非常复杂的问题，也是长期以来难以解决的问题。现有的风力提水机由于水泵输出特性与风力机风轮扭矩特性差异很大，致使风轮与水泵功效的最佳匹配只能是一个点，而不能在一个区间吻合，即只有风力机输出的转速符合水泵的输入转速时，才能驱动水泵工作，当弱风或微风时，需要将风力机的输出轴锁死，避免造成水泵的损耗；当风力过大时，要对风力机的输出轴进行限速，防止将水泵损坏；并且在设计中根据实际情况中的条件设计出的额定风速，与此时风速相匹配的提水量达到水泵的最大工作效率，即为最佳匹配风速，难以根据具体情况（平均风速的增加或减小）作出相应调整，因而造成风力提水机组设计风速（即最佳匹配风速）难以确定，机组的工作效率低、经济性差、适应性不佳。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种根据风力大小自动调节滑片泵内游动圈与圆形转子盘的相对位置，使滑片泵内的容积随风力大小自动调节，实现滑片泵随风力大小自动调节排量的风力提水装置。

本发明由如下技术方案实施：一种风力提水装置，其包括风机、扭矩调节器、滑片泵、所述风机的输出轴与所述滑片泵的转子轴传动连接；在所述滑片泵的转子轴的轴头上设有所述扭矩调节器；所述扭矩调节器的扭矩调节拉绳底端与所述滑片泵的拨杆固定连接。

所述滑片泵包括所述转子轴、所述拨杆、泵壳、上隔板、滑片泵上盖、滑片泵下盖、滤水罩、圆形转子盘、下隔板、滑片、下隔板张紧弹簧、定位块、游动圈、复位弹簧；在所述泵壳为上下开口的圆管形结构，在所述泵壳顶端开口上固定设有所述上隔板，在所述上隔板上开设有上隔板出水孔；在所述上隔板上方设有所述滑片泵上盖，在所述滑片泵上盖顶部的中心开有上盖出水口；在所述泵壳底端开口上固定设有所述滑片泵下盖；在所述滑片泵下盖下方固定设有所述滤水罩；在所述滤水罩内的所述滑片泵下盖上开设有滑片泵进水孔；在所述泵壳内同轴转动设有所述转子轴；所述转子轴的顶端穿过所述上隔板、从所述上盖出水口伸出；所述转子轴的底端穿过所述滑片泵下盖、置于所述滤水罩内；在所述上隔板和所述滑片泵下盖之间的所述转子轴上从上到下依次设有所述圆形转子盘、所述下隔板；所述圆形转子盘固定在所述转子轴上，所述圆形转子盘的盘面上沿圆周均匀排列设有多个滑片槽，在每个所述滑片槽内滑动设有所述滑片；所述下隔板转动设置在所述转子轴上，在所述泵壳内上下滑动，在所述下隔板上开设有下隔板进水孔；在所述下隔板与所述滑片泵下盖之间设有所述下隔板张紧弹簧；在所述下隔板上方的所述泵壳相对的内壁上固定设有所述定位块；所述定位块之间的所述泵壳内腔形成游动腔；在所述游动腔内水平往复位移设有所述游动圈；所述游动圈在定位块之间水平往复滑动；所述游动圈套设在所述圆形转子盘外；所述滑片外端与所述游动圈内壁滑动接触；在所述泵壳侧壁上活动铰接设有所述拨杆，所述拨杆中部通过转轴转动铰接设置在所述泵壳侧壁上，所述拨杆一端置于所述泵壳外侧，所述拨杆另一端置于所述泵壳内部与所述游动圈外壁摩擦接触；在与所述拨杆相对的所述泵壳侧壁内设有所述复位弹簧，所述复位弹簧一端顶在所述游动圈外壁上。

所述扭矩调节器包括驱动轴、调节螺栓、调节弹簧、推力套、固定盘、L形离心杆、离心锤、所述扭矩调节拉绳；所述驱动轴与所述转子轴顶端同轴固定连接；在所述驱动轴上从上到下依次设有所述调节螺栓、所述调节弹簧、所述推力套、所述固定盘；所述调节螺栓螺接在所述驱动轴上；所述推力套上下滑动套装在所述驱动轴上，在所述推力套底面开设有圆环形离心滑槽；所述调节弹簧套装在所述调节螺栓与所述推力套之间的所述驱动轴上；所述固定盘固定在所述驱动轴上；在所述固定盘边缘活动设有所述L形离心杆，所述L形离心杆的夹角端与所述固定盘顶面活动铰接；在所述L形离心杆一端设有所述离心锤；所述L形离心杆另一端置于所述推力套底面的所述圆环形离心滑槽内；在所述推力套外壁上套设有轴承；在所述轴承上套设有轴承座，在所述轴承座上设有调矩横拉杆，在所述调矩横拉杆顶端固定设有调矩竖拉杆，在所述调矩竖拉杆底端设有所述扭矩调节拉绳。

本发明的优点：通过风力大小，调节滑片泵内游动圈与圆形转子盘的相对位置，使滑片泵内的容积随风力大小自动调节，实现滑片泵随风力大小自动调节排量，水泵能够平稳输出；使滑片泵在风机从启动到额定风速区间能够根据扭矩调节系统与之匹配，形成一个最佳匹配风速区间，并能够在此区间内实现高效工况下的运行。不但使风力提水机组工作效率高，而且启动力矩小，工作平稳。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为滑片泵主体的示意图。

图3为图2的A-A剖面示意图。

图4为图2的B-B剖面示意图。

图5为滑片泵主体的组装示意图。

图6为滑片泵与扭矩调节器的连接示意图。

风机1、输出轴11、滑片泵2、泵壳201、上隔板202、滑片泵上盖203、滑片泵出水管204、轴头盖205、滑片泵下盖206、滤水罩207、转子轴208、圆形转子盘209、下隔板210、复位弹簧211、滑片212、下隔板张紧弹簧213、定位块214、游动圈215、拨杆216、转轴217、上隔板出水孔218、上盖出水口219、滑片泵出水口220、滑片泵进水孔221、滑片槽222、游动腔223、拉杆定位板224、竖拉杆定位孔225、固定板226、滑轮组227、拉绳通孔228、辅助竖拉杆定位孔229、下隔板进水孔230、扭矩调节器3、驱动轴301、调节螺栓302、调节弹簧303、推力套304、固定盘305、L形离心杆306、离心锤307、扭矩调节拉绳308、圆环形离心滑槽309、轴承310、轴承座311、调矩横拉杆312、调矩竖拉杆313、辅助横拉杆314、辅助竖拉杆315、辅助弹簧316。

具体实施方式：

如图1至图6所示，一种风力提水装置，其包括风机1、滑片泵2和扭矩调节器3。

滑片泵2包括泵壳201、上隔板202、滑片泵上盖203、滑片泵出水管204、轴头盖205、滑片泵下盖206、滤水罩207、转子轴208、圆形转子盘209、下隔板210、复位弹簧211、滑片212、下隔板张紧弹簧213、定位块214、游动圈215、拨杆216、转轴217；在泵壳201为上下开口的圆管形结构，在泵壳201顶端开口上固定设有上隔板202，在上隔板202上开设有上隔板出水孔218；在上隔板202上方设有滑片泵上盖203，在滑片泵上盖203顶部的中心开有上盖出水口219；在上盖出水口219上固定设有滑片泵出水管204，在滑片泵出水管204顶端设有轴头盖205，在轴头盖205侧壁上设有滑片泵出水口220；在泵壳201底端开口上固定设有滑片泵下盖206；在滑片泵下盖206下方固定设有滤水罩207；在滤水罩207内的滑片泵下盖206上开设有滑片泵进水孔221；在泵壳201内同轴转动设有转子轴208；转子轴208的顶端穿过上隔板202、从上盖出水口219伸入滑片泵出水管204内、并从轴头盖205顶端伸出；风机1的输出轴11与转子轴208通过皮带传动连接；转子轴208的底端穿过滑片泵下盖206、置于滤水罩207内；在上隔板202和滑片泵下盖206之间的转子轴208上从上到下依次设有圆形转子盘209、下隔板210；圆形转子盘209固定在转子轴208上，圆形转子盘209的盘面上沿圆周均匀排列设有多个滑片槽222，在每个滑片槽222内滑动设有滑片212；下隔板210转动设置在转子轴208上，在泵壳201内上下滑动，在下隔板210上开设有下隔板进水孔230；在下隔板210与滑片泵下盖206之间设有下隔板张紧弹簧213；在下隔板210上方的泵壳201相对的内壁上固定设有定位块214；定位块214之间的泵壳201内腔形成游动腔223；在游动腔内水平往复位移设有游动圈215；游动圈215在定位块214之间水平往复滑动；游动圈215套设在圆形转子盘209外；滑片外端与游动圈215内壁滑动接触；上隔板出水孔218和下隔板进水孔230在游动圈215水平往复滑动方向两侧中心对称设置；下隔板张紧弹簧213给予下隔板210一个向上的推力，以此来保证游动圈215同圆形转子盘209的正常转动和位移，以及滑片泵2内部的密封性；在泵壳201侧壁上活动铰接设有拨杆216，拨杆216中部通过转轴217转动铰接设置在泵壳201侧壁上，拨杆216一端置于泵壳201外侧，拨杆216另一端置于泵壳201内部与游动圈215外壁摩擦接触；在与拨杆216相对的泵壳201侧壁内设有复位弹簧211，复位弹簧211一端顶在游动圈215外壁上，复位弹簧211在风速减弱时对游动圈215起到复位作用。

扭矩调节器包括驱动轴301、调节螺栓302、调节弹簧303、推力套304、固定盘305、L形离心杆306、离心锤307、扭矩调节拉绳308；驱动轴301与转子轴208顶端同轴固定连接；在驱动轴301上从上到下依次设有调节螺栓302、调节弹簧303、推力套304、固定盘305；调节螺栓302螺接在驱动轴301上；推力套304上下滑动套装在驱动轴301上，在推力套304底面开设有圆环形离心滑槽309；调节弹簧303套装在调节螺栓302与推力套304之间的驱动轴301上；固定盘305固定在驱动轴301上；在固定盘305边缘活动设有L形离心杆306，L形离心杆306的夹角端与固定盘305顶面活动铰接；在L形离心杆306一端设有离心锤307；L形离心杆306另一端置于推力套304底面的圆环形离心滑槽309内；在推力套304外壁上套设有轴承310；在轴承310上套设有轴承座311，在轴承座311上设有调矩横拉杆312，在调矩横拉杆312顶端固定设有调矩竖拉杆313，在轴头盖205上水平固定设有拉杆定位板224，在拉杆定位板224上开设有与调矩竖拉杆313对应的竖拉杆定位孔225；调矩竖拉杆313底端穿过竖拉杆定位孔225、置于拉杆定位板224下方；在调矩竖拉杆313底端设有扭矩调节拉绳308，在拉杆定位板224下方的轴头盖205上水平固定设有固定板226，在调矩竖拉杆313底端下方的固定板226上设有滑轮组227，扭矩调节拉绳308底端绕过滑轮组227、并从固定板226上的拉绳通孔228穿过置于固定板226下方；扭矩调节拉绳308底端与滑片泵侧壁的拨杆216固定连接；在轴承座311上设有与调矩横拉杆312相对的辅助横拉杆314，在辅助横拉杆314顶端固定设有辅助竖拉杆315，在拉杆定位板224上开设有与辅助竖拉杆315对应的辅助竖拉杆定位孔229；辅助竖拉杆315底端穿过辅助竖拉杆定位孔229、置于拉杆定位板224下方；在辅助竖拉杆315底端设有辅助弹簧316，辅助弹簧316底端与下方的固定板226固定连接，辅助弹簧316在风速减弱时对推力套304起到复位作用。

工作说明：风机1的输出轴11与转子轴208通过皮带传动连接，将风能转换成驱动滑片泵2的机械能；随着风速增加，风机1的输出轴11转速增加，当达到起动风速时，随转子轴208旋转的固定盘305上活动铰接的离心锤307产生的离心力大于调节弹簧303的压力，随之产生离心位移，使L形离心杆306转动，L形离心杆306另一端将与转子轴208相对静止的推力套304开始向上位移，由推力套304带动调矩竖拉杆313将扭矩调节拉绳308和拨杆216一端向上位移，拨杆216另一端推动游动圈215在游动腔223内水平偏移，从而改变游动圈215与圆形转子盘209的相对位置；随着风速继续增加，游动圈215偏心角度增加，排水量随之平稳增加，当达到额定风速，游动圈215偏心角度也达到最大，排水量为最大值，超过额定风速，排水量维持稳定在最大值。

Claims

1.一种风力提水装置，其特征在于，其包括风机、扭矩调节器、滑片泵、所述风机的输出轴与所述滑片泵的转子轴传动连接；在所述滑片泵的转子轴的轴头上设有所述扭矩调节器；所述扭矩调节器的扭矩调节拉绳底端与所述滑片泵的拨杆固定连接；

所述滑片泵包括所述转子轴、所述拨杆、泵壳、上隔板、滑片泵上盖、滑片泵下盖、滤水罩、圆形转子盘、下隔板、滑片、下隔板张紧弹簧、定位块、游动圈、复位弹簧；在所述泵壳为上下开口的圆管形结构，在所述泵壳顶端开口上固定设有所述上隔板，在所述上隔板上开设有上隔板出水孔；在所述上隔板上方设有所述滑片泵上盖，在所述滑片泵上盖顶部的中心开有上盖出水口；在所述上盖出水口上固定设有滑片泵出水管，在所述滑片泵出水管顶端设有轴头盖，在所述轴头盖侧壁上设有滑片泵出水口；在所述泵壳底端开口上固定设有所述滑片泵下盖；在所述滑片泵下盖下方固定设有所述滤水罩；在所述滤水罩内的所述滑片泵下盖上开设有滑片泵进水孔；在所述泵壳内同轴转动设有所述转子轴；所述转子轴的顶端穿过所述上隔板、从所述上盖出水口伸入所述滑片泵出水管内、并从所述轴头盖顶端伸出；所述转子轴的底端穿过所述滑片泵下盖、置于所述滤水罩内；在所述上隔板和所述滑片泵下盖之间的所述转子轴上从上到下依次设有所述圆形转子盘、所述下隔板；所述圆形转子盘固定在所述转子轴上，所述圆形转子盘的盘面上沿圆周均匀排列设有多个滑片槽，在每个所述滑片槽内滑动设有所述滑片；所述下隔板转动设置在所述转子轴上，在所述泵壳内上下滑动，在所述下隔板上开设有下隔板进水孔；在所述下隔板与所述滑片泵下盖之间设有所述下隔板张紧弹簧；在所述下隔板上方的所述泵壳相对的内壁上固定设有所述定位块；所述定位块之间的所述泵壳内腔形成游动腔；在所述游动腔内水平往复位移设有所述游动圈；所述游动圈在定位块之间水平往复滑动；所述游动圈套设在所述圆形转子盘外；所述滑片外端与所述游动圈内壁滑动接触；在所述泵壳侧壁上活动铰接设有所述拨杆，所述拨杆中部通过转轴转动铰接设置在所述泵壳侧壁上，所述拨杆一端置于所述泵壳外侧，所述拨杆另一端置于所述泵壳内部与所述游动圈外壁摩擦接触；在与所述拨杆相对的所述泵壳侧壁内设有所述复位弹簧，所述复位弹簧一端顶在所述游动圈外壁上；

所述扭矩调节器包括驱动轴、调节螺栓、调节弹簧、推力套、固定盘、L形离心杆、离心锤、所述扭矩调节拉绳；所述驱动轴与所述转子轴顶端同轴固定连接；在所述驱动轴上从上到下依次设有所述调节螺栓、所述调节弹簧、所述推力套、所述固定盘；所述调节螺栓螺接在所述驱动轴上；所述推力套上下滑动套装在所述驱动轴上，在所述推力套底面开设有圆环形离心滑槽；所述调节弹簧套装在所述调节螺栓与所述推力套之间的所述驱动轴上；所述固定盘固定在所述驱动轴上；在所述固定盘边缘活动设有所述L形离心杆，所述L形离心杆的夹角端与所述固定盘顶面活动铰接；在所述L形离心杆一端设有所述离心锤；所述L形离心杆另一端置于所述推力套底面的所述圆环形离心滑槽内；在所述推力套外壁上套设有轴承；在所述轴承上套设有轴承座，在所述轴承座上设有调矩横拉杆，在所述调矩横拉杆顶端固定设有调矩竖拉杆，在所述轴头盖上水平固定设有拉杆定位板，在所述拉杆定位板上开设有与所述调矩竖拉杆对应的竖拉杆定位孔；所述调矩竖拉杆底端穿过所述竖拉杆定位孔、置于所述拉杆定位板下方；在所述调矩竖拉杆底端设有所述扭矩调节拉绳；在所述拉杆定位板下方的所述轴头盖上水平固定设有固定板，在所述调矩竖拉杆底端下方的所述固定板上设有滑轮组，所述扭矩调节拉绳底端绕过所述滑轮组、并从所述固定板上的拉绳通孔穿过置于所述固定板下方；所述扭矩调节拉绳底端与滑片泵侧壁的所述拨杆固定连接；在所述轴承座上设有与所述调矩横拉杆相对的辅助横拉杆，在所述辅助横拉杆顶端固定设有辅助竖拉杆，在所述拉杆定位板上开设有与所述辅助竖拉杆对应的辅助竖拉杆定位孔；所述辅助竖拉杆底端穿过所述辅助竖拉杆定位孔、置于所述拉杆定位板下方；在所述辅助竖拉杆底端设有辅助弹簧，所述辅助弹簧底端与下方的所述固定板固定连接。