ИР 8(632) за 2002 г.
Особенно хорош гидротаран в локальном водопроводе, например на небольшой ферме у сельского пруда. Но применялся и в крупных — для питания фонтанов в Версале, например. В ХIХ — начале ХХ в. эти машины производились большими сериями в Англии, Германии, США. В Москве специализированный завод "Гидротаран" работал еще в начале тридцатых годов. Кое-где эта старинная техника до сих пор работает. Но — редко: успехи электрификации и некоторые недостатки гидротарана подорвали конкурентоспособность этого насоса.
Однако сегодня электроэнергия все дорожает. И дальновидные хозяйственники вспомнили о гидротаране. Но известные конструкции неудобны во многих местах: необходим слив значительной части воды, протекающей через насос. Значит, требуется место слива ниже расположения насоса. А сам он должен быть ниже уровня воды в источнике. Соблюсти эти условия удается только у плотины или на горной речке. Сгодится и карликовая запруда на малой речке. Но как быть на берегу большой, где кустарную плотину поставить нельзя?
"Подводный гидротаран" М.Бурангезлова в плотине не нуждается. Не нужен ему и слив.
Для запуска в работу из пусковой емкости 1 в цилиндр 2 подают воду под давлением, больше скоростного напора течения реки. Для этого емкость располагается достаточно высоко. Поршень 3 смещает шток 4 и прикрепленный к нему диск 5 ударного клапана влево. Кулачковый механизм, вмонтированный в шток, поворачивает диск 6 так, что отверстия в обоих дисках совпадают, вследствие чего сопротивление течению речной воды через гидротаран уменьшается. Движение штока прекратится, когда упор 7 надавит на рейку 8 механизма управления вентилем 9. Он откроется, давление в цилиндре упадет, шток под действием скоростного напора двинется вправо. Кулачковый механизм при этом повернет диск 6 вокруг оси штока так, что отверстия в дисках перекроются и сопротивление клапана увеличится, а скорости течения воды и движения клапана со штоком сравняются. Движение вправо закончится ударом диска 5 в край 10 питательной трубы. Проток мгновенно закроется, произойдет гидроудар. Динамическое давление воды откроет обратные клапаны, вода поступит в воздушный колпак 11 и далее — в сеть потребителя и в гидроаккумулятор 12, а затем — в цилиндр 2. Под действием этого давления поршень начнет движение влево — процесс повторится и будет повторяться автоматически уже без участия пусковой емкости 1, которая пополнится при заполнении цилиндра 2.
Этой машине не нужен слив "лишней" воды, что не только повышает экономичность и удобство эксплуатации, но и делает машину почти универсальной — она может работать на любой реке. Чем быстрее течение, тем производительнее насос или миниатюрнее при равной производительности. Устройство водопровода с гидротараном требует осмотрительности: где попало его ставить не надо. На самой тихой реке есть быстрины, где течение сильнее среднего. Там и место гидротарану. Работоспособен круглый год, если установлен глубже промерзания реки.
Производительность и КПД устройства можно несколько повысить, если приемную трубу заменить конфузором, тогда скорость течения через ударный клапан повысится.
Пат. 2137949. Бурангезлов М.К.
129515, Москва, ул.Академика С.П.Королева, 13. ОАО "Институт ГИНцветмет". Патентной поверенной Малышевой Г.К.
Эта конструкция является аналогом редуктора. То есть, благодаря течению происходит циркуляция определенного объема воды. Эту энергию мы можем преобразовать для подачи меньшего объема воды на нужную нам высоту. Такой насос будет работать примерно так, как гидравлическая турбина. Но эта конструкция гораздо проще, на ее сборы надо мало средств и времени, а еще такой гидротарнный насос очень долговечный, тут изнашиваются разве что клапана. Итак, рассмотрим более подробно, как же собрать такой насос!
Как все работает
Система состоит из двух клапанов, один работает на выпуск воды, а другой на впуск. Тот клапан, что работает на выпуск, нужен для того, чтобы удерживать воду в шланге, которую мы будем поднимать для своих целей на нужную высоту. А что касается второго клапана, он находится в открытом состоянии лишь тогда, когда на него действует небольшое давление воды. Когда скорость потока вытекающей воды возрастает, растет и давление, как следствие клапан запирается. Именно в этот момент происходит гидроудар и вода поднимается вверх по отборному шлангу. Потом давление стабилизируется, клапан снова открывается и так далее.
У автора машина поднимает воду всего на один метр. Производительность устройства будет зависеть от перепада высот и от объема протекающей через устройство воды.
В системе предусмотрена емкость с воздухом. Она работает в качестве амортизатора для импульса, то есть, позволяет больше забрать воды, увеличивает КПД.
Материалы и инструменты, которые использовал автор:
Список материалов:
— пластиковые трубы;
— два клапана;
— кран (необязательно);
— два пластиковых тройника для труб;
— бутылка;
— шланги и другое.
Список инструментов:
— токарный станок (автор нарезал резьбу на трубах);
— ножовка по металлу;
— клей для труб, фум-лента и другие мелочи.
Процесс изготовления гидротарана:
Шаг первый. Подготавливаем трубы
Автор нарезал на токарном станке на трубах резьбу. Это избавило от потребности покупать переходники, чтобы установить клапана.
Шаг третий. Испытания
Приступаем к испытаниям. Автор подает воду из емкости, имитируя реку. Его насос может подавать воду на высоту не более одного метра выше от источника. В целом, систему можно модернизировать и увеличить КПД.
На этом все, проект окончен. Надеюсь, самоделка вам понравилась. Удачи и творческих вдохновений, если надумаете повторить. Не забывайте делиться своими самоделками с нами.
В этой статье мы расскажем о том, как создать насос, не требующий топлива или электричества для работы. Статья содержит описание принципа работы устройства, основные элементы конструкции, а также видео с процессом сборки базовой модели таранного насоса. Вы узнаете, как собрать его самостоятельно.
Гидравлика — наука такая же древняя, как и сама вода. Законы гидравлики действуют абсолютно для любой жидкости, и мы рассмотрим, как использовать эти законы в организации насоса или помпы с применением кинетической энергии.
Прототип насоса, основанного на действии гидроудара, был создан во Франции ещё в 17-ом веке изобретателем воздушного шара Монгольфье. Практически одновременно с ним идентичную конструкцию запатентовали изобретатели в Англии, США и Германии. В России он получил звучное народное название «гидротаран».
Конструкция гидротарана
Привычные помпы состоят из нагнетающего устройства (закрытая крыльчатка, поршень, мембрана), активатора (ДВС, электромотор, иной привод), трубопровода и системы клапанов. Схема гидротаранного насоса предельно проста, его уникальность заключается в том, что активатором и поршнем выступает сам агент (вода). Его конструкция примечательна тем, что в ней нет механических подвижных частей (кроме двух примитивных клапанов), не используются ГСМ и участки под постоянным давлением.
Основа насоса — сплошная трубка с тремя отводами, которую можно собрать из обычных фитингов и трубы, имеющихся в любом магазине сантехники.
Первый отвод. К нему подключается питающая труба (фидер), о ней расскажем отдельно.
Второй отвод. Через ниппели и муфты к нему подключается обратный клапан, расширительный бак с мягкими стенками и выходной патрубок. В качестве расширительного бачка вполне пригодна пластиковая бутылка, на заводских моделях устанавливают полноценные баки в металлическом корпусе с резиновой мембраной.
Третий отвод. Здесь должен быть установлен главный элемент — проточный гидроклапан. Это элемент запорной арматуры, который перекрывает поток воды при критическом увеличении давления. Его работа регулируется пружиной. Такие клапаны до 1,5" можно пробрести в магазине, но при большем диаметре их стоимость может быть довольно велика (20 у. е. и выше). Если стоит задача создать насос для реальных хозяйственных нужд под большой объём воды, лучше изготовить этот клапан самостоятельно.
Сборка насоса с самодельным клапаном — пошаговое видео
Как и почему работает гидротаран
Главная особенность данного насоса — он использует кинетическую энергию воды, которая уже находится в потоке. То есть, для подачи воды на высоту необходим перепад уровней. Он может быть минимальным — 0,5 м, но чем этот показатель больше, тем эффективнее работа насоса. Мы нарочно не приводим гидравлический расчёт — он крайне сложен и сводится лишь к оптимальной пропорции перепада высоты между точкой забора воды, рабочей частью насоса и верхней точкой слива. Поскольку это устройство будет установлено в конкретных условиях, все величины разумно определить по месту.
Вода, попадая в фидер, под действием гравитации стремится к нижней точке, создавая избыточное давление, на которое реагирует гидроклапан. В момент его срабатывания вода блокируется в закрытой системе и происходит явление гидроудара, который проталкивает воду через обратный клапан в расширительный бак. Эластичные стенки бака накапливают избыточное давление от гидроудара, но не в воде (она несжимаема), а в воздухе. Это давление и проталкивает воду по отводному каналу (шлангу, трубе), а обратный клапан не даёт давлению выровняться.
Принцип работы гидротаранного насоса на видео
После сброса давления в расширительный бак гидроклапан снова открывается и цикл возобновляется. Подача воды происходит импульсами. Многие уже догадались, что работа насоса становится возможна за счёт разности плотности сред — несжимаемой воды и воздуха, который легко аккумулирует давление. Вся сила гидроудара переходит в спрессовку газа (воздуха) в расширительном баке, который потом подаёт воду наверх.
Фидер и гидроклапан
Эти два элемента — основные в конструкции, которую планируется создать своими руками. От их размеров и устройства зависит вся работа агрегата.
Фидер
Представляет собой закрытый канал, соединяющий точку водозабора и точку гидроудара. В идеале это длинная ровная труба, расположенная под уклоном. Вода, находящаяся в трубе, и есть тот самый поршень, который создаёт избыточное давление — причину гидроудара. Поэтому чем больше сечение, тем мощнее будет таран. Диаметр трубы фидера должен лежать в разумных пределах — от 50 до 150 мм. Эта величина должна соотноситься с диаметром остальных каналов системы и требуемой высотой подачи.
В заборной части фидера рекомендуем установить раструб для лучшего улавливания воды.
Оптимальные соотношения диаметров гидротаранного насоса
| Фидер, мм | Система, мм |
| 50 | 16 |
| 100 | 32 |
| 150 | 32–50 |
В последнем случае при длине фидера 10 м и перепаде в 1,5 м вода будет подаваться на высоту в 10 м со скоростью около 1500 л/час.
Гидроклапан
Заводская модель этого устройства может оказаться дорога за счёт материала, прокладок и пружины, выставленной на определённое давление. В нашем случае, когда мы используем бесплатную энергию, которую просто нет смысла экономить или учитывать, достаточно самого факта блокировки потока воды. Для этого вполне подойдёт гидроклапан собственного изготовления.
Насос с самодельным гидроклапаном — видео установки с комментариями
Идеальное место установки такого насоса — пороги реки с их значительными перепадами или ручьи.
Гидротаранные насосы заводского изготовления
Разумеется, такие простые и надёжные устройства не могли миновать претензий на серийное производство. В настоящий момент их производят как отечественные, так и зарубежные фирмы. Однако из-за своей специфики работы (часть воды сбрасывается через клапан) они имеют довольно узкую область применения — в городском хозяйстве они практически бесполезны, зато незаменимы в отдалённых, неосвоенных районах, экопоселениях и фермерских хозяйствах.
На сегодняшний день в России только одна фирма выпускает эти экологически чистые и эффективные устройства — производственная артель «Урал». Модельный ряд представлен насосами «Качалыч» ГТ-01 (190 у. е.) и ГТ-03 (110 у. е.), а также их разновидностями.
Изготовление насоса своими руками обойдётся несколько дешевле, даже если приобретать все детали. Однако реальная экономия достигается при наличии подручных средств — в этом случае насос будет практически бесплатным, при этом его производительность может быть существенно выше за счёт более объёмного фидера и пропускной способности всей системы.
Любой прибор или устройство на основе действий естественных сил заслуживает пристального внимания и разработки. Игнорируя бесплатную энергию, данную самой природой, мы рискуем внезапно остаться беспомощными в отсутствие бензина и электричества. Перевод подсобного хозяйства на альтернативные источники энергии — залог спокойствия и гармонии с окружающей средой.