Ветряной насос для воды своими руками


У него в аренде было 15 гектар земли, расположенной в трех километрах от ближайшего села, на которой так-же имелось небольшое естественное озеро. Рядом с ним был построен домик. Так-как здесь не-было электричества, в доме сделано 12-ти вольтовое освещение от автомобильного аккумулятора, а так-же к нему подключался маленький телевизор на 12 вольт.

Но аккумулятора на долго не хватало и его приходилось часто возить на зарядку в город за 50 километров. Кроме такой необходимости в зарядке аккумулятора глубокий разряд так-же существенно сокращает срок службы его, так-как свинцово-кислотные аккумуляторы не любят глубоких разрядов.

Идея построить ветрогенератор возникла сама собой, в этом случае казались только одни плюсы и простота. Надо было заряжать аккумулятор, и ради этого возится с бензогенератором не хотелось, так-как это шум и топливо, а ветряк не шумит и не требует топлива.

В поисках информации в интернете о ветрогенераторах была найдена простая конструкция вертикального ветрогенератора, которая очень понравилась своей простотой, а так-же тем что ее вроде-бы рассчитал какой-то умник, а так-же как он заявлял что с нее можно получить до 800 ватт мощности. Изначально конструкция там была из фанеры, а здесь было проще все сделать из имеющегося в наличие материала, а имелся всякий металлолом.

Изготовление ветрогенератора.

Лопасти для ветрогенератора сделаны из жести от автомобильных крыш, в количестве 4 шт. Размеры лопасти ширина 80 см , а высота 1 метр, общий диаметр окружности лопастей получился 1,9 метра. Для креплений лопастей к оси приварены пластины. Ось представляет из себя двухдюймовую трубу, которая прикручена через приваренный фланец к жигулевской полуоси. А полуось посажена на два подшипника.

Верхний — 308 от волговской полуоси, а нижний — 306 от жигулёвской полуоси. Подшипники закреплены в разборном основании, сделанном из уголка. Хомуты для крепления подшипников я сначала были прихвачены сваркой вместе с подшипниками, а затем вынув подшипники обварены по кругу оставив немного непроверенного места для зажима подшипников, в общем если расслабить болты, то подшипники легко снимаются.

Когда делался генератор, то расчет был на 150-200 об/м на ветре около 12 м/с, исходя из этого был сделан мультипликатор для автомобильного генератора Г-250 на 60 ампер. Мультипликатор собран на основе задней звездочки от мопеда на 48 зубов, которая установлена на вал ветрогенератора. Через цепь привод крутил вторую звездочку на 10 зубов, которая крутила шкив, а он через ремень крутил генератор. Общее передаточное число получилось примерно 1 к 12-ти.

Но как оказалось обороты лопастей намного ниже ожидаемых и на ветре 10-10м/с обороты лопастей всего 30-40 об/м. При ветре 4-5м/с частота вращение ротора ветрогенератора всего около 15 об/м, через мультипликатор генератор крутился со скоростью всего 150-200 об/м, и выдавал всего лишь 6-8 вольт. После таких просчетов почему-то вспоминался тот умник, советовавший и обещавший совсем другие параметры ветрогенератора, скорее всего он ничего не считал и не делал.

Дальше поднимать обороты автогенератора не хотелось, так-как мультипликатор заберет много мощности на себя. Было решено изготовить новый генератор. Конструкцию нового генератора подсмотрел в интернете, это дисковый или как его еще называют аксиальный генератор на постоянных магнитах. Но из этого генератора тоже ничего хорошего не вышло.

В итоге чтобы такая конструкция не простаивала без дела было решено приладить к ней насос чтобы качала воду из озера. Дело стало за насосом, который был сделан из тормозной передней камеры от ЗИЛ. Тормозная камера была разобрана и модернизирована. Заменена мембрана на более мягкую, которая вырезана из автомобильной камеры.

Так-же приварены два вывода с резьбой пол-дюймовых для соединения шлангов. И просверлен шток, в котором нарезана резьба под болт М10 для крепления прижимной пластины мембраны. Ход штока мембраны 3см, он прикручен к валу ротора болтом М10 со смещением от цента на 1,5см.

Чтобы тормозная камера заработала как насос на выводы прикручены обратные клапана. Это обычные обратные клапана для поливных шлангов, кстати очень герметичные и воду насос закачивает прямо на сухую без дополнительного заполнения водой системы, что очень удобно, ведь ветер не постоянный и система работает не стабильно.

Расстояние от озера до дома 40 метров. При ветре примерно 5-6 м/с ветрогенератор накачивает бочку объемом 75 литров примерно за полчаса. При таких ветрах правда ветрогенератор часто останавливается и работает не стабильно, уверенней работает на ветру 7-10 м/с. Если пальцем зажать шланг, то струя бьет до четырех метров, давление насос развивает примерно пол-атмосферы.

С насосом ветрогенерато страгивается и начинает работать на ветру 5-6м/с, в будущем хотелось сделать более слабенький насос чтобы он качал на более слабых ветрах, за счет чего увеличить общее время работы насоса, ведь хорошие ветра не часто.

Как качать воду без электричества?

Механических способов перекачки воды известно достаточно много. Еще в древности использовалась система с чашками, укрепленным на бесконечной цепи, которые зачерпывали воду, поднимались вверх, опрокидываясь, выливали ее в емкость, опускались вниз и вновь зачерпывали ее и т.д. Такая система проста и очень надежна, она до сих пор используется в горнодобывающей отрасли для подъема руды через грузовые стволы.

Имеются и другие способы, схожие с этим, когда используются пластиковые бутылки или иные емкости. Но все они хороши при необходимости перекачки воды из открытого водоема в большую емкость, расположенную уровнем выше. Для скважин этот способ не подойдет.

Для подъема воды из скважины используется насос, приводимый в движение кривошипным механизмом, который, в свою очередь, вращается при помощи ветряка. Система на первый взгляд сложная, но на практике она вполне реализуема и не требует чрезмерных затрат (в ряде случаев затрат вообще не происходит). Конструкция насоса может быть разной, от классической трубы с поршнем и двух обратных клапанов, до бензонасоса от автомобиля или иного готового устройства. При этом, надо иметь в виду следующие особенности:

  • для нормальной работы насоса на штоке должно быть определенное усилие
  • мощность ветряка ограничена скоростью ветра, его размерами и весом. Чем больше его лопасти и прочие узлы, тем большее усилие он способен развить, и тем большая у него будет инерция покоя. При слабых ветрах такой ветряк не запустится, а сильные ветра бывают не часто
  • глубина скважины играет большую роль — подъем воды с больших глубин требует большой мощности ветряка

Все эти обстоятельства вынуждают выбирать «золотую середину», находить оптимальное сочетание производительности насоса и размеров ветряка. Пользователи, изготовившие сначала мощный насос с большим ветряком, довольно скоро задумываются о создании конструкции поменьше. По их собственному утверждению, качать много воды при сильном ветре хорошо, но лучше иметь возможность качать ее помедленнее, но при любом, даже слабом ветерке.

Ветряк своими руками. Забава или реальная экономия?

Скажем сразу, что сделать ветрогенератор своими руками полноценным и эффективным непросто. Грамотный расчет ветрового колеса, передаточного механизма, подбор подходящего по мощности и оборотам генератора – отдельная тема. Мы дадим лишь краткие рекомендации по основным этапам данного процесса.

Генератор

Автомобильные генераторы и электродвигатели от стиральных машин с прямым приводом для этой цели не подходят. Они способны генерировать энергию от ветрового колеса, но она будет незначительной. Автогенераторам для эффективной работы нужны очень высокие обороты, которые не может развить ветряк.

В моторах для стиралок другая проблема. Там стоят ферритовые магниты, а для ветрогенератора нужны более производительные – ниодимовые. Процесс их самостоятельного монтажа и намотки токоведущих обмоток требует терпения и высокой точности.

Мощность устройства, собранного своими руками, как правило, не превышает 100-200 Ватт.

В последнее время среди самодельщиков пользуются популярностью мотор-колеса для велосипедов и скутеров. С позиций ветроэнергетики это мощные ниодимовые генераторы, оптимально походящие для работы с вертикальными ветровыми колесами и зарядки аккумуляторов. С такого генератора можно снимать до 1 кВт ветровой энергии.

Как самостоятельно изготовить насос

Если готового и рабочего насоса не имеется, то приходится выходить из положения любыми доступными средствами. Обычно используется готовый, но не работающий насос от автомобиля (механический), переделывается компрессор, словом, используется любое мало-мальски пригодное устройство, которое имеется в наличии. Если не имеется ничего подходящего, придется собирать насос с нуля.

Простейшая конструкция насоса

Проще всего (и надежнее) использовать самую примитивную, а потому — безотказную конструкцию обычной помпы. Она представляет собой цилиндр, нижняя часть которого имеет перемычку со всасывающим патрубком и обратным клапаном. Внутри цилиндра вверх-вниз перемещается поршень, дно которого также оборудовано обратным клапаном. При движении поршня вверх во всасывающем патрубке создается разрежение, вследствие чего полость между дном и поршнем заполняется водой. Оба клапана при этом закрыты.

При последующем движении вниз поршень начинает перепускать через свой клапан воду вверх, а нижний клапан закрывается, препятствуя выходу воды вниз. При достижении водой определенного уровня, происходит излив через выходной патрубок, носик или иные отверстия.

От чего зависит качество работы насоса?

Качество работы такого насоса напрямую зависит от герметичности всех элементов. Если поршень движется достаточно плотно и не пропускает воду в зазор между стенками цилиндра и своим уплотнительным кольцом, то устройство способно поднимать воду на высоту до 8 м.

Для изготовления такого насоса потребуется гильза и поршень с уплотнительным кольцом. Вся хитрость заключается в том, что чем плотнее поршень, тем большее усилие потребуется для его работы, что потребует увеличения мощности ветряка. Этот путь тупиковый, так как тяжелый ветряк сдвинуть с места сможет лишь ветер ураганной силы, поэтому надо подбирать механику насоса так, чтобы не требовалось слишком большого усилия.

Кроме того, надо обратить серьезное внимание на работу обратных клапанов. Они должны срабатывать очень легко, без усилия, но перекрывать путь воде вполне надежно. Могут быть использованы обычные гравитационные клапана, или более надежные подпружиненные конструкции, не «залипающие» в открытом положении.

Качество обратных клапанов определяет работу насоса даже в большей степени, нежели плотность поршня.

Из чего можно сделать насос

Изготовить насос можно из различных материалов:

Выбор не очень обширен, но в данном случае длинный список и не требуется. Металлический насос прочнее и надежнее, но для его изготовления потребуется иметь доступ к токарному оборудованию. Кроме того, материалом для изготовления деталей устройства должны стать металлы, не подверженные коррозии — нержавеющая сталь, дюралюминий или латунь. Это — первое и основное условие, соблюдение которого делает насос прочным и долговечным.

Устройство ветряка

Конструкция ветряка, используемая для такого насоса, должна быть наиболее эффективной и чувствительной к относительно слабому ветру. Известны два основных типа ветряков:

Более удачными конструкциями считаются горизонтальные, поскольку энергия потока ветра у них используется намного эффективнее, чем у вертикальных ветряков.

При этом, для создания горизонтальной конструкции требуется обеспечить свободное вращение всего узла вокруг вертикальной оси для самонаведения на ветер. Получается два подвижных элемента на одном узле, что усложняет конструкцию.

Вертикальные ветряки не нуждаются в наведении, поскольку направление ветра для них неважно, только скорость. При этом, поток одновременно воздействует на обе стороны лопастей, отчего эффективность вращения снижается. Существуют разные конструкции таких ветряков, созданные для увеличения эффективности:

  • ротор Савониуса
  • ротор Дарье
  • ротор Ленца
  • ортогональный ротор
  • геликоидный ротор и т.д.

Изыскания в этой области ведутся постоянно, решением проблемы заняты многие инженеры, поэтому каждый год анонсируются новые варианты исполнения с большей эффективностью. Так, создана конструкция из нескольких лопастей, наполовину закрытая специальным кожухом, скрывающим обратные стороны лопастей от потока ветра.

Кожух свободно вращается вокруг вертикальной оси, но не связан с рабочим колесом. Он имеет стабилизатор наподобие хвоста самолета, регулирующий положение защиты при изменении направления ветра. Есть и другие конструкции, обладающие определенными преимуществами, но кардинальных успехов пока никому не удалось добиться.

Как самому сделать ветряк

Самостоятельное изготовление ветряка обычно происходит по схеме:

  • выбор типа конструкции
  • создание проекта (рабочего чертежа)
  • приобретение или изыскание материалов
  • сборка вращающегося вала
  • установка на него лопастей
  • создание мачты
  • сборка и установка ветряка

Эти этапы условны, в каждом конкретном случае работы ведутся так, как это удобно для мастера, но придерживаться такой схемы является самым рациональным способом действий.

Оптимальным вариантом является горизонтальная конструкция, поэтому выбирать лучше именно ее. Для создания потребуется горизонтальный вал, лопасти, расходящиеся от центра наподобие крыльев мельницы, устройство для передачи вращения на кривошип. Обычно делают вращающееся рабочее колесо, установленное на поворотной платформе со стабилизатором, самонаводящееся на поток. Вращение передается зубчатой или цепной передачей, в зависимости от возможностей или доступности того или другого устройства.

Размеры лопастей должны обеспечивать начало вращения при относительно слабом ветре, обычно это 33-5 м/с, но есть образцы, стартующие при меньших скоростях потока. Например, ротор Онипко, по утверждениям изобретателя, начинает вращение при скорости 1,4 м/с, что очень привлекательно для регионов со спокойной атмосферой. Имеется также недавно появившийся ротор Третьякова, довольно сложная конструкция, улавливающая поток и организующая его так, что он полностью воздействует на рабочее колесо без потерь. Эти конструкции довольно сложны для самостоятельного изготовления, так как обладают массой криволинейных деталей специфической формы, что сложно повторить в домашних условиях.

Ветрогенератор для дома уже не редкость

Принцип работы

Анемометр следит за направлением ветра и поворачивает установку положение при котором будет максимально эффективно работать ветряной поток.

Полученный переменный ток преобразуется в постоянный 220 Вт с помощью инвертора. Далее он поступает потребителю или, через контроллер заряда, на аккумуляторные батареи для накопления.

Виды ветрогенераторов и какой лучше для частного дома

На данный момент существуют два типа данной конструкции:

  1. С горизонтальным ротором.
  2. С вертикальным ротором.

Первый тип, с горизонтальным ротором

. Такой механизм считается самым эффективным. КПД составляет примерно 50%. К минусом относиться необходимость
минимальной скорости ветра от 3 м.в секунду, конструкция создает много шума.
Для максимально эффективной работы необходима высокая мачта, что, в свою очередь, усложняет монтаж и дальнейшее обслуживание.

Отсутствие анемометра и поворотного механизма, он совсем не нужен при такой конструкции, делает этот тип ветрогенератора более дешевым по сравнению с первым вариантом.

Видео обзор

Какую установку выбрать?

Прежде чем ответить на этот вопрос нужно понять ваши требование, финансовые возможности и приоритеты в эксплуатации.

Высокий уровень шума этой станции требует выбрать максимально удаленное от жилых зданий место. Это момент также нужно учитывать, потому что инфразвук не останется незамеченным вашими соседями.

Если хотите выполнить монтаж самостоятельно, например на невысокой мачте или даже крыше дома, стоят выбрать ветряк с вертикальным ротором. Таких механизмов можно установить несколько на ограниченной площади без потери эффективности их работы.

Чтобы получить эквивалентную выработку в отношении с первым вариантом, необходимо будет поставить 3 ветрогенератора этого типа. Однако, в ценовом эквиваленте получается примерно одинаковая сумма (при условии самостоятельного монтажа).

Сравним два вида ВЭУ

Видео обзор эксперта в области альтернативных источников энергии

Особенности установки

Монтаж ветряка обычно производится на пригорке, неподалеку от дома, но так, чтобы никакие постройки не заслоняли ветер. В нашем случае монтаж производится над скважиной, что исключает выбор оптимального места. Привязка к скважине вынуждает мириться с возможным присутствием помех для ветра, или делать более высокую мачту, позволяющую поднять ветряк над преградой. Этот момент надо учитывать еще на стадии проектирования установки, чтобы сразу собирать мачту нужной высоты, исключая необходимость переделок или изменений конструкции.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: