Насос таранного типа своими руками

Гидроудар или как сделать бесплатный насос, используя энергию воды

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.

Виталий Долбинов, рмнт.ру

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Самодельный насос-гидротаран

Гидротаранный насос предназначен для подачи воды из проточных источников. Это несложный самодельный механизм может спокойно эксплуатироваться продолжительное время без особого наблюдения, не нуждаясь ни в обслуживании, ни в регулировки. Он используется на ручьях и малых реках с достаточным уклоном. Насос-гидротаран не требует электроэнергии и работает без двигателя. Прибор функционирует за счет энергии движения воды и поднимает массу воды на высоту около 12 метров.

Насос-гидротаран содержит 6 основных элементов:

• ударный отбойный вентиль;
• нагнетательная труба;
• воздушный колпак;
• бак с жидкостью;
• напорный вентиль;
• отводящая труба.

Основой рабочего процесса гидротаранного насоса является гидроудар, т.е. это резкое увеличение давления в трубе, когда заслонка быстро перекрывает идущий поток воды. Толчок мощного давления может разорвать трубопровод, и, для того чтобы это не случилось, струя перекрывается клапанами и кранами.

Процесс работы насоса-гидротарана

Из проточного источника жидкость движется по разгонной трубе в механизм и выходит через отбойный вентиль. Тут скорость струи нарастает, ее напор увеличивается в объеме и достигает величины, больше веса клапана. Вентиль автоматически перекрывает движущийся поток, в трубе мгновенно увеличивается давление и в это время возникает явление под названием гидроудар.

Далее, усилившееся давление открывает путь напорному вентилю, через который жидкость поступает прямо в воздушный колпак. В это время дав­ление в трубопроводе идет на спад, нагнетательный клапан закрывается, а ударный открывается. Процесс повторяется циклически с частотой около 1 Гц. Сжатый воздух, который находится в колпаке, толкает жидкость по трубопроводу в верхнее вместилище на высоту около 15 метров.

История создания гидротаранного насоса

Впервые о гидравлическом таране упомянул ученый Уайтхест Джозеф в одном из британских журналов в 1775 году. В своей научной публикации он описывал прибор, который изобрел сам тремя годами раньше. Однако, механизм имел свои пробелы, которые препятствовали ему работать полностью в автоматическом режиме.

Спустя несколько лет французский изобретатель Жозеф-Мишель Монгольфье устранил эти недостатки и усовершенствовал механизм, который в дальнейшем получил название «гидравлический таран». Так же этот прибор имеет другое западное имя – «ram-pump», что в переводе с английского означает «таранный насос».

В 1908 году советский ученый-механик Н.Е. Жуковский разработал теоретическую часть гидравлического тарана. Благодаря своим научным исследованиям профессор модернизировал конструкцию прибора и повысил его коэффициент полезного действия.

Насос-гидротаран своими руками

Гидротаранный насос можно сделать самостоятельно сваркой из отрезков труб различного диаметра и листового металла. Толщина листового металла выбирается равной толщине стенок применяемых отрезков труб. Практика показала, что такой гидротаран прост в изготовлении, надежен в эксплуатации и не разрушается при отсутствии воздуха в аккумуляторе.

Прежде, чем приступить к изготовлению гидротарана, необходимо правильно выбрать конструкцию и размеры главных узлов. От этого будет зависеть эффективность работы механизма. Если таран будет использоваться для поливки приусадебного участка в качестве разгонной трубы можно использовать трубу длиной 30-40 метров с внутренним диаметром 100-120 мм.

Площадь открытого пропускного отверстия клапана, создающего гидравлический удар, должна обеспечивать развитие максимальной скорости потока в разгонной трубе и над поверхностью клапана. Для выполнения этого условия площадь поперечного сечения трубы должна равняться площади пропускного сечения открытого клапана.

Пропускная способность клапана аккумулятора должна быть как можно большей. Он должен обладать высоким быстродействием. Эти требования обусловлены малым временем действием гидравлического удара, в течение которого клапан должен пропустить в аккумулятор как можно больший объем воды и успеть закрыться.

От объема аккумулятора зависит уровень пульсаций давления на выходе тарана и время, в течение которого сохраняется достаточный для работы объем воздуха. Для приусадебного гидротарана достаточно аккумулятора объемом 30-40 литров. Его ширина зависит от принятых размеров клапана аккумулятора. Целесообразно ширину и высоту аккумулятора делать одинаковыми.

Прочность корпуса аккумулятора должна выдерживать рабочее давление насоса-гидротарана. Корпус должен быть герметичным. Нужно так же учитывать, что при отсутствии воздуха в аккумуляторе гидравлический удар создает большое давление, способное разрушить таран. Этот фактор необходимо учитывать при его изготовлении.

Недостатки гидравлического тарана

У гидротаранного насоса есть один большой минус. В процессе работы воздух аккумулятора растворяется в воде, и устройство останавливается. Для восстановления работы гидротарана, воду из аккумулятора необходимо периодически сливать. При непрерывном режиме работы примерно один раз в двое-трое суток.

Где используется гидротаран

Гидротаранный насос применяют не только для подачи воды, но и для выработки электроэнергии. Для этой цели необходимо использовать таран с достаточной производительностью и давлением.

Источник

Гидротаранный насос своими руками

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.

Источник