Čerpání stojaté vody využitím jejího tlaku na principu "vodního kyvadla"
Psát příspěvky můžete po přihlášení
Poota 22.01.2023 14:55 Bydliště: Praha
9111
613
7695
K čerpání stojaté vody lze využít i poněkud odlišný princip připomínající dětskou říkanku "Pumpovaly dvě panenky ...", který je znázorněný na tomto videu https://www.youtube.com/watch?v=XyF90UmVDvo
Jedná se o dva "trkače", které čerpají vodu v protitaktu s tím rozdílem, že jako "pracovní" voda funguje rovnou ta voda "čerpaná". Tím odpadá nutnost odtoku pracovní vody, ale odpadá tím i výhoda trkacího ventilu, což snižuje výkon.
Základní schema je na přiloženém náčrtku.
Jedná se o dva vzdušníky, čtyři zpětné ventily a spojovací potrubí. V tomto provedení se nastartuje čerpání prostým ponořením celého systému do vody.
Při praktickém provedení bude systém mnohem větší, takže startování i restartování se bude řešit jinak než prostým ponořováním, ale to hodlám popsat až v dalších příspěvcích.
Zatím se spokojíme s tím, že voda potrubím natéká určitou rychlostí do vzdušníku, ve kterém svojí setrvačností stlačuje vzduch až do té doby, než ji tlak vzduchu zastaví a začne ji vracet. v tom okamžiku se uzavírá vstupní ventil a voda je vytlačovaná přes otevřený výstupní ventil do společné komory, kde uzavře výstupní ventil druhého trkače, u něhož probíhá plnění. Na základě střídání tlaků obou trkačů zpětné ventily donutí celý systém pracovat v protitaktu.
V provedení podle náčrtku by systém pracoval jako fontánka.
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
2
Poota 24.01.2023 13:42 Bydliště: Praha
9111
613
7695
Úvodem k "dvoutaktnímu" strkači
Tak především - nedá se u něj zaručit, že v každém provedení dokáže čerpat vodu do větší výšky než těch 10 metrů, jak je naznačeno v tématu tohoto vlákna.
A dále - nejspíš nebudu ověřovat funkčnost praktickou realizací. Což není dáno tím, že bych toho nebyl schopen a nebo v tu funkčnost nevěřil. Důvody jsou zcela jiné a to tyto:
- zařízení bude sice sestavitelné z běžně prodávaných dílů v akceptovatelné ceně, ale konečný celek bude příliš rozměrný a těžký, tudíž i obtížně přepravitelný a manipulovatelný
- zatím se nenašel nikdo, kdo by měl pro podobné zařízení využití a také vhodné podmínky
- s tím souvisí i to, že se jedná o jakousi "stavebnici", ze které se vždycky skládá zařízení, které je přizpůsobené "na míru" daným konkrétním podmínkám
Samozřejmě nikomu nebráním ve využití prezentovaných informací a rád se zúčastním i při případné realizaci kýmkoli jiným. Mimo to se pokusím celý systém co nejpodrobněji popsat, vysvětlit a zároveň i upozornit na jeho případná úskalí, aby se do něj raději nepouštěl nikdo s nějakými přehnanými nadějemi.
0
1
Poota 24.01.2023 15:04 Bydliště: Praha
9111
613
7695
Dvojstrkač
Pro odlišení tohoto systému jsem využil toho, že se jedná o dvojitý protitaktní princip.
Výše uvedený náčrtek ukazuje co všechno musí nevyhnutelně obsahovat každý dvojstrkač a bez čeho by nemohl fungovat. Na tom náčrtku to vypadá úplně jednoduše a svádí to k dojmu, že by se to dalo vyrobit jako snadno přenosné zařízení, které by stačilo vyndat z kufru auta, strčit do vody a hadicí zalévat zahrádku.
Bohužel realita je poněkud jiná, což se nejspíš vyjasní dalším čtením. Pro jistotu se to pokusím psát tak, aby to mohla pochopit i případná "ústřice", čímž se tedy předem omlouvám i všem inteligentnějším bytostem za pro ně zbytečnou rozvláčnost.
Pro začátek se podíváme na to asi nejzajímavější, kterým je "co to pohání" a nebo "kde to bere energii ve stojaté vodě".
Stručně a jasně: rozdíl tlaků se změní na hybnost, která se využije.
Pro ústřici: čím hlouběji jsme ve vodě, tím větší je tam tlak, s každým metrem hloubky je to o desetinu Baru víc, takže třeba v pěti metrech je to půl Baru. Když tak hluboko dáme prázdný vzdušník (dírou dolů!), tak do něj ta voda zespoda vhrkne a ten vzduch úměrně tomu tlaku stlačí, čili nějaké množství té vody se dostane dovnitř.
No fajn, ale kde je nějaká ta hybnost - ptá se ústřice.
Tak to už je maličkost, na to stačí připojit ke vzdušníku tuhou trubku se vstupem těsně pod hladinou. Voda v té trubce má nějaký objem a tím pádem i nějakou váhu. Když vhrkne do vzdušníku, tak se v té trubce pohybuje nějakou rychlostí a taky má tomu odpovídající setrvačnost čili "pohybovou energii" které říkají fyzici hybnost a mají dokonce i vzorečky, podle kterých ji dokážou vypočítat. No a díky té hybnosti se vzduch v tom vzdušníku stlačí víc, než kolik odpovídá jenom tomu rozdílu statických tlaků.
Takže následně ten stlačený vzduch začne tu vodu vracet zpátky a díky zpětným ventilům jinam, ale o tom blíže až někdy později.
U klasického trkače (např. https://www.omforum.cz/p.php?idx=35752 ) se využívá takzvaného "vodního kladiva", což je tlakový ráz který vzniká prudkým uzavřením trkacího ventilu v proudící "pracovní" vodě.
U systému dvojstrkače se jako "pracovní" voda používá ta voda čerpaná. Výhodou je to, že procházející voda nemusí nikam odtékat, protože se zároveň čerpá. Nevýhodou je na druhou stranu to, že se nemůže použít trkací ventil a tím pádem se nedá využít rázu "vodního kladiva".
Hybnost vodního sloupce u dvojstrkače se stlačováním vzduchu postupně zpomaluje až k zastavení, po kterém se opět začíná vracet, takže probíhající děj připomíná spíš pohyb kyvadla - zkusme tedy mluvit o "vodním kyvadle" a podíváme se na něj ještě příště.
0
1
Poota 24.01.2023 20:03 Bydliště: Praha
9111
613
7695
Vodní kyvadlo
Používáme ho kvůli jeho hybnosti, což je fyzikální pojem definovaný třeba zde: https://cs.wikipedia.org/wiki/Hybnost
Pochybuji, že by se někdo z nás pokoušel ji nějak počítat a tak si z toho vezmeme jenom to, že je výsledkem prostého součinu rychlosti a váhy vody v napájecím potrubí.
Rychlost můžeme zvyšovat zvětšením tlaku, což znamená co největší hloubku ponoření vzdušníků. U rybníků to bývá zpravidla u požeráku nebo čapu, kde končí takzvaná struha. U dvojstrkače je pracovní voda zároveň vodou čerpanou, tak není potřeba řešit její odtok a vzdušníky tak mohou být umístěné i v libovolně hluboké suché šachtě v případě, že není k dispozici dostatečná hloubka vody. Větší rychlosti se může docílit i větším obsahem vzdušníků.
Váha vody se dá celkem snadno zvyšovat prodloužením napájecího potrubí, například jeho spirálovitým stočením. Další celkem zajímavou možností je "dálkové" napájení potrubím rovným se vstupním otvorem stranou a u břehu.
Na rychlost a váhu vody má sice vliv i průměr potrubí, kdy se zvětšováním průměru stoupá váha, ale současně se snižuje rychlost, takže je nejlepší použít průměr 3/4", což je i průměr použitý u většiny vhodných vzdušníků.
Když už jsme u napájecího potrubí, tak zmíním i to, že při startování dvojstrkače je potřeba, aby voda vnikla do obou napájecích trubek současně. To se nejsnadněji docílí tak, že se obě trubky spojí T-kusem s jedinou přívodní trubkou.
Pokud budou vzdušníky v suché šachtě, tak bude tato napájecí trubka delší a pro překonání "hráze" fungovat jako násoska. Aby se usnadnily případné restarty tak u T-kusu bude kulový ventil, v nejvyšším bodě oblouku další T-kus s kulovým ventilem pod nálevkou a na vstupním ústí sací koš ze zpětným ventilem.
Na systém se napájecí trubky napojují zásadně prostřednictvím oblouku, protože pravoúhlé koleno tlakové rázy odráží zpět.
Tím bychom snad už měli za sebou všechno, co lze o napájecím potrubí napsat.
0
1
Poota 25.01.2023 16:35 Bydliště: Praha
9111
613
7695
Vzdušníky
V textu sice používám název "vzdušník", ale ve skutečnosti se bude jednat o expanzní nádoby. U nich je rovnou vyřešen způsob napojení na potrubí a současně je u nich oddělen vzduch od vody membránou, což je kupodivu docela důležité. Vzduch má totiž tendenci se ve vodě "rozpouštět" a to tím ochotněji, čím vyšší je tlak. Tím by u pravých vzdušníků došlo spíš dříve než později k tomu, že by vzduch "zmizel" a celý prostor vzdušníku by vyplnila voda, která nepruží a tudíž nemůže hybnost akumulovat.
Vzdušníky budou vždycky až úplně dole, takže nejspíš pod vodou a nebo v šachtě, takže by bylo obtížné do nich třeba obden vzduch doplňovat.
Expanzní nádoby jsou vhodnější ty s větším objemem, prakticky nejmenší pro připojení 3/4" jsou dostupné o objemu 5 litrů.
Expanzní nádoby se dodávají nahuštěné, ovšem pro naše použití je vhodné tlak vzduchu v nich co nejvíc snížit, ale při zachování jeho objemu.
To je asi tak všechno, co lze ke vzdušníkům napsat.
Vzdušník - expanzní nádoba (Dostupné jen pro přihlášené uživatele)
Obrázky není povoleno jakkoli šířit bez souhlasu jejich autora, a to ani v jakékoli upravené formě
0
2
Poota 27.01.2023 14:21 Bydliště: Praha
9111
613
7695
Zpětné klapky
V dvojstrkači jsou celkem čtyři. Ty dvě "vnější" jsou v přívodních trubkách před vstupem vody do vzdušníků. Jejich role je velice prostá, zajišťují pouze to, aby voda vstupní trubkou do systému pouze vstupovala, ale už se tudy nemohla vracet zpátky.
Ty druhé dvě klapky na základě změny tlaku navzájem spolupracují a zajišťují vlastně dvě věci. Tou první je vytlačování vody do výtlačné trubky a tou druhou je zajištění toho, aby se oba vzdušníky ve vytlačování vody střídaly.
Při startování je systém plný vzduchu a při ponoření pod hladinu do něj vstupními trubkami natéká nějakou rychlostí voda, která projde otevřenými vnějšími klapkami a začne ve vzdušnících stlačovat vzduch až tak dlouho, než se tlaky vyrovnají, další přitékání vody se zastaví a stlačený vzduch začne vodu ze vzdušníku vytlačovat.
K tomu ovšem dojde na jedné straně dřív než na té druhé!
A teď to právě začne být zajímavé. Tlak vody pod tím "rychlejším" prvním vzdušníkem zavře vstupní klapku, takže voda prochází výstupní klapkou do prostoru, který mají oba systémy společný. Svým tlakem uzavře výstupní klapku druhého systému, takže voda je vytlačována do výstupní trubky a to tak dlouho, dokud její tlak udrží výstupní klapku druhého systému zavřenou. Ten druhý pomalejší systém si mezi tím dokáže stlačit vzduch ve vzdušníku a ten začne vracet vodu zpátky. Tím si zavře svoji vstupní klapku, otevře si svoji výstupní klapku a zavře výstupní klapku "rychlejšího" prvního systému. Dochází tak k vytlačování vody do výstupní trubky druhým systémem, zatím co první systém si otevírá vstupní klapku a vtékající vodou si natlakovává svůj vzdušník, načež se celý cyklus opakuje.
A o tom je právě ta říkanka: "Pumpovaly dvě panenky ..."
0
1
Poota 27.01.2023 15:02 Bydliště: Praha
9111
613
7695
Startování a restartování
Startování jsem popsal výše, ale je možné, že při letmém čtení snadno unikne fakt, že pro start systému je potřeba, aby v něm nebyla voda ale jenom vzduch.
Při pohledu na náčrtek je jasné, že stačí celý systém vyndat z vody a "otevřením" společné komory vodu vypustit, což se dá snadno realizovat třeba přidáním kulového ventilu.
Ovšem při větším a i rozsáhlejším systému by nemuselo být to vyndavání z vody zrovna snadné. Proto bude vhodné ještě nějak vyřešit "nucené" vyprázdnění celého systému nějakým ručním čerpadlem, třeba křídlovkou.
Pro restart tedy bude nutné v každém případě zdvihnout vstupní ústí nad hladinu. Pak záleží na tom, aby bylo čerpadlo v nějakém rozumném dosahu, což je řešitelné dvěma způsoby.
Tím prvním je přidání čerpadla u konce výstupní hadice, nebo k výstupní trubce buď přepojením a nebo prostřednictvím odbočky a dvou kulových ventilů. Záleží na tom, jak často bude restart potřeba a co bude výhodnější.
0
1
Poota 29.01.2023 16:43 Bydliště: Praha
9111
613
7695
Konfigurace dvojstrkače
Představa, že dvojstrkač je nějaké kompaktní zařízení, které se už hotové přiveze k nějaké vodní nádrži do níž se jenom ponoří a z připojené hadice rovnou začne téct voda, je nereálná a zřejmě k ní svádí náčrtek "fontánky", za což se omlouvám a raději to ještě zatepla uvedu na pravou míru.
Každý dvojstrkač bude nutné projektovat do konkrétních podmínek, a to nejspíš takových, v jakých není možné použít připojení k elektřině, kde se nedá čerpadlo zabezpečit proti krádeži a kde se nedá použít jednoduchý klasický trkač třeba proto, že není realizovatelný odtok pracovní vody dostatečně hluboko pod úrovní hladiny.
Především je nutné vyřešit umístění obou vzdušníků dostatečně hluboko pod úrovní hladiny. Za dostatečnou hloubku považuji asi tři metry a větší. U rybníků bude největší hloubka na konci struhy, to znamená u výpustě. Na vybraném místě je možné vzdušníky na dno spustit z lávky a nebo z loďky, přičemž případné zaboření vzdušníků do bahna vůbec nevadí, ale konec lana nebo řetězu zůstává na lávce nebo na bójce, aby se vzdušníky daly opět vyzvednout.
Různé přehradní nádrže, rybníky i řeky jsou většinou v nějakých údolích, nemusí u nich být k dispozici dno v dostatečné hloubce a kolem se břehy jenom zdvihají do kopce. V takovém případě se dá využít toho, že dvojstrkač má jako svoji "pracovní" vodu tutéž vodu, kterou čerpá. To umožňuje umístit vzdušníky do suché šachty kdekoli na břehu, dokonce je možné vzdušníky spustit na dno používané studny, pokud je k dispozici.
Přívodní trubky mohou mít vstup jakkoli vzdálený od vzdušníků, takže nasávání si umístíme do snadného přístupu, tedy nejspíš někde u břehu. Stejným směrem povedeme i výtlačnou trubku i hadici, u kterých nějak řešíme i připojení ručního čerpadla pro případné restarty.
Podpořte chod fóra 