Wie man eine Widderpumpe herstellt: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Howtopedia | Übersicht übernommener Howtopedia Artikel]], [[Wie man einen effizienten Holzofen baut | Zum Übersetzten Artikel]] , [[How to Make a Hydraulic Ram Pump | zum originale Artikel]], Siehe: [[Widderpumpe]]
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[[Howtopedia | Übersicht übernommener Howtopedia Artikel]], [[Wie man eine Widderpumpe herstellt | Zum Übersetzten Artikel]] , [[How to Make a Hydraulic Ram Pump | zum originale Artikel]], Siehe: [[Widderpumpe]]
  
 
==kurze Beschreibung==
 
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* '''Preisspanne:''' 1500 £ für kleine 2-Zoll-Antriebsrohrgrößen bis zu 5000 £ für 4-Zoll- oder 6-Zoll-Größen
 
* '''Preisspanne:''' 1500 £ für kleine 2-Zoll-Antriebsrohrgrößen bis zu 5000 £ für 4-Zoll- oder 6-Zoll-Größen
  
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==Introduction==
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==Einführung==
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Das Konzept der hydraulischen Widderpumpe oder Hydram wurde erstmals 1796 von den Brüdern Mongolfier in Frankreich entwickelt (sie sind besser bekannt für ihre Pionierarbeit mit Heißluftballons).
  
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The hydraulic ram pump, or hydram, concept was first developed by the Mongolfier brothers in France in 1796 (they are better remembered for their pioneering work with hot-air balloons).
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Im Wesentlichen ist ein Hydram eine automatische Pumpvorrichtung, die einen kleinen Wasserfall verwendet, um einen Bruchteil des Versorgungsflusses auf eine viel größere Höhe zu heben; dh es verwendet einen größeren Wasserstrom, der durch eine kleine Fallhöhe fällt, um einen kleinen Wasserstrom durch eine höhere Fallhöhe zu heben. Der Hauptvorteil des Hydrams besteht darin, dass seine einzigen beweglichen Teile zwei Ventile sind und es daher mechanisch sehr einfach ist. Dies verleiht ihm eine sehr hohe Zuverlässigkeit, minimalen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer.
  
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Essentially, a hydram is an automatic pumping device which utilises a small fall of water to lift a fraction of the supply flow to a much greater height; ie it uses a larger flow of water falling through a small head to lift a small flow of water through a higher head. The main virtue of the hydram is that its only moving parts are two valves, and it is therefore mechanically very simple. This gives it very high reliability, minimal maintenance requirements and a long operation life.
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==So funktioniert ein Hydram==
  
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Seine Funktionsweise hängt von der Nutzung des Phänomens Wasserschlag ab und der Gesamtwirkungsgrad kann unter günstigen Umständen recht gut sein. Mehr als 50 % der Energie des Antriebsstroms können auf den Förderstrom übertragen werden.
  
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==How a hydram works==
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Abbildung 1 veranschaulicht das Prinzip; Zunächst ist das Impulsventil (oder das Ablassventil, da es sich um den nicht gepumpten Wasserausgang handelt) durch die Schwerkraft geöffnet (oder in einigen Ausführungen durch eine leichte Feder offen gehalten) und das Wasser fließt daher durch das Antriebsrohr (durch ein Sieb) ) aus der Wasserquelle. Wenn die Strömung beschleunigt wird, steigen der hydraulische Druck unter dem Impulsventil und der statische Druck im Körper des Hydrams, bis die resultierenden Kräfte das Gewicht des Impulsventils überwinden und beginnen, es zu schließen. Sobald die Ventilöffnung kleiner wird, baut sich der Wasserdruck im Hydramkörper schnell auf und schlägt das Impulsventil zu. Die bewegte Wassersäule im Antriebsrohr kann nicht mehr über das Impulsventil austreten, ihre Geschwindigkeit muss also schlagartig abnehmen; dies verursacht weiterhin einen beträchtlichen Druckanstieg, der das Druckventil zur Luftkammer öffnet.
  
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Sobald der Druck die statische Förderhöhe überschreitet, wird Wasser durch das Förderrohr nach oben gedrückt. In der Luftkammer eingeschlossene Luft wird gleichzeitig auf einen Druck komprimiert, der den Förderdruck übersteigt. Schließlich kommt die Wassersäule im Antriebsrohr zum Stillstand und der statische Druck im Gehäuse sinkt dann bis nahe an den Förderhöhendruck. Das Druckventil schließt dann, wenn der Druck in der Luftkammer den im Gehäuse übersteigt. Nach dem Schließen des Druckventils wird weiter Wasser gefördert, bis die Druckluft in der Luft ist
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Its mode of operation depends on the use of the phenomenon called water hammer and the overall efficiency can be quite good under favourable circumstances. More than 50% of the energy of the driving flow can be transferred to the delivery flow.
 
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Figure 1 illustrates the principle; initially the impulse valve (or waste valve since it is the non-pumped water exit) will be open under gravity (or in some designs it is held open by a light spring) and water will therefore flow down the drive pipe (through a strainer) from the water source. As the flow accelerates, the hydraulic pressure under the impulse valve and the static pressure in the body of the hydram will increase until the resulting forces overcome the weight of the impulse valve and start to close it. As soon as the valve aperture decreases, the water pressure in the hydram body builds up rapidly and slams the impulse valve shut. The moving column of water in the drive pipe is no longer able to exit via the impulse valve so its velocity must suddenly decrease; this continues to cause a considerable rise of pressure which forces open the delivery valve to the air-chamber.
 
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Once the pressure exceeds the static delivery head, water will be forced up the delivery pipe. Air trapped in the air chamber is simultaneously compressed to a pressure exceeding the delivery pressure. Eventually the column of water in the drive pipe comes to a halt and the static pressure in the casing then falls to near the supply head pressure. The delivery valve will then close, when the pressure in the air chamber exceeds that in the casing. Water will continue to be delivered after the delivery valve has closed until the compressed air in the air
 
  
 
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Figure 1: The hydraulic ram pump'''
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'''Abbildung 1:''' Die Hydraulikkolbenpumpe / Widderpumpe
  
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The air chamber is a vital component, as apart from improving the efficiency of the process by allowing delivery to continue after the delivery valve has closed, it is also essential to cushion the shocks that would otherwise occur due to the incompressible nature of water. If the air chamber fills with water completely, not only does performance suffer, but the hydram body, the drive pipe or the air chamber itself can be fractured by the resulting water hammer. Since water can dissolve air, especially under pressure, there is a tendency for the air in the chamber to be depleted by being carried away with the delivery flow. Different hydram designs overcome this problem in different ways. The simplest solution requires the user to stop the hydram occasionally and drain the air chamber by opening two taps, one to admit air and the other to release water. Another method on more sophisticated hydrams is to include a so-called snifting valve which automatically allows air to be drawn into the base of the air chamber when the water pressure momentarily drops below atmospheric pressure. It is important with such units to make an occasional check to see that the snifting valve has not become clogged with dirt and is working properly.
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Die Luftkammer ist eine wichtige Komponente, denn neben der Verbesserung der Effizienz des Prozesses, indem die Förderung nach dem Schließen des Förderventils fortgesetzt werden kann, ist es auch wichtig, die Stöße abzufedern, die ansonsten aufgrund der inkompressiblen Natur des Wassers auftreten würden. Wenn sich die Luftkammer vollständig mit Wasser füllt, leidet nicht nur die Leistung, sondern der Hydramkörper, das Antriebsrohr oder die Luftkammer selbst können durch den resultierenden Wasserschlag brechen. Da Wasser insbesondere unter Druck Luft auflösen kann, besteht die Tendenz, dass die Luft in der Kammer durch Mitreißen mit dem Förderstrom erschöpft wird. Verschiedene Hydram-Designs lösen dieses Problem auf unterschiedliche Weise. Die einfachste Lösung erfordert, dass der Benutzer den Hydram gelegentlich stoppt und die Luftkammer entleert, indem er zwei Hähne öffnet, einen zum Einlassen von Luft und einen zum Ablassen von Wasser. Eine andere Methode bei komplexeren Hydrans besteht darin, ein sogenanntes Schnüffelventil einzubauen, das es automatisch ermöglicht, Luft in den Boden der Luftkammer zu saugen, wenn der Wasserdruck vorübergehend unter den Atmosphärendruck fällt. Bei solchen Geräten ist es wichtig, gelegentlich zu überprüfen, ob das Schnüffelventil nicht mit Schmutz verstopft ist und ordnungsgemäß funktioniert.  
  
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<center> [[Image:Hydraulic_Ram_Pump_p02c.gif]]<br /> '''Abbildung 2:''' Das hydraulische Widderpumpensystem </center>
  
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[[Image:Hydraulic_Ram_Pump_p02c.gif]]<br /> Figure 2: The hydraulic ram pump system
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Dieser Zyklus des Hydrams wird durch die Charakteristik des Ablaufventils getaktet. Normalerweise kann er durch eine einstellbare Feder gewichtet oder vorgespannt werden, und im Allgemeinen ist ein einstellbarer Schraubanschlag vorgesehen, der es ermöglicht, die maximale Öffnung zu variieren. Die Effizienz, die bestimmt, wie viel Wasser aus einem bestimmten Antriebsstrom gefördert wird, wird entscheidend von der Ventileinstellung beeinflusst.
  
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Denn bleibt das Ablaufventil zu lange geöffnet, wird ein geringerer Anteil des Durchlaufwassers gepumpt, der Wirkungsgrad sinkt, schließt es zu schnell, baut sich der Druck im Hydramkörper nicht lange genug es wird also wieder weniger Wasser geliefert. Oftmals gibt es eine einstellbare Schraube, die die Öffnung des Ventils auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt, wodurch die Vorrichtung gedreht werden kann, um ihre Leistung zu optimieren. Ein erfahrener Installateur sollte in der Lage sein, das Ablaufventil vor Ort einzustellen, um eine optimale Leistung zu erzielen. Daher ist ersichtlich, dass die Leistung eines Hydrams konstant ist und nicht einstellbar ist. Ein Vorratstank ist normalerweise am oberen Ende der Förderleitung enthalten, um je nach Bedarf Wasser in variablen Mengen entnehmen zu können.  
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This cycling of the hydram is timed by the characteristic of the waste valve. Normally it can be weighted or pre-tensioned by an adjustable spring, and an adjustable screwed stop is generally provided which will allow the maximum opening to be varied. The efficiency, which dictates how much water will be delivered from a given drive flow, is critically influenced by the valve setting.
 
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This is because if the waste valve stays open too long, a smaller proportion of the throughput water is pumped, so the efficiency is reduced, but if it closes too readily, then the pressure will not build up for long enough in the hydram body, so again less water will be delivered. There is often an adjustable bolt which limits the opening of the valve to a predetermined amount which allows the device to be turned to optimise its performance. A skilled installer should be able to adjust the waste valve on site to obtain optimum performance. Therefore, it can be seen that the output of a hydram will be constant and is non-adjustable. A storage tank is usually included at the top of the delivery pipe to allow water to be drawn in variable amounts as needed.
 
  
 
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==Installation requirements==
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==Installationsvoraussetzungen==
  
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'''Abbildung 2''' zeigt eine typische Hydraminstallation, bei der Wasser in einen kleinen Vorratstank auf einem Plateau gepumpt wird. Es ist zu erkennen, dass die Förderhöhe in diesem Fall durch das Anlegen eines Wehrs geschaffen wird. In einigen Fällen wird ein kleiner Bach umgeleitet, um die Wasserversorgung zu gewährleisten.
  
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Figure 2 illustrates a typical hydram installation, pumping water to a small storage tank on a plateau. It can be seen that the supply head is created in this case by creating a weir. In some cases a small stream is diverted to provide the water supply.
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Wenn eine größere Kapazität benötigt wird, ist es üblich, mehrere Hydrams parallel zu installieren. Dies ermöglicht die Wahl, wie viele gleichzeitig betrieben werden sollen, um variable Angebotsströme oder variable Nachfrage zu bedienen. Größe und Länge des Antriebsrohres müssen im Verhältnis zum Arbeitskopf stehen, von dem aus der Stößel arbeitet. Außerdem trägt das Antriebsrohr aufgrund von Wasserschlägen starke innere Stoßbelastungen und sollte daher normalerweise aus einem Wasserrohr aus Stahl von guter Qualität hergestellt werden. Normalerweise sollte die Länge des Antriebsrohres etwa das Drei- bis Siebenfache der Förderhöhe betragen. Idealerweise sollte das Antriebsrohr eine Länge von mindestens dem 100-fachen des eigenen Durchmessers haben. Das Antriebsrohr muss generell gerade sein; Biegungen führen nicht nur zu Effizienzverlusten, sondern führen auch zu stark schwankenden seitlichen Kräften auf das Rohr, die zum Lösen des Rohres führen können.
  
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Where greater capacity is needed, it is common practice to install several hydrams in parallel. This allows a choice of how many to operate at any one time so it can cater for variable supply flows or variable demand. The size and length of the drive pipe must be in proportion to the working head from which the ram operates. Also, the drive pipe carries severe internal shock loads due to water hammer, and therefore normally should be constructed from good quality steel water pipe. Normally the length of the drive pipe should be around three to seven times the supply head. Ideally the drive pipe should have a length of at least 100 times its own diameter. The drive pipe must generally be straight; any bends will not only cause losses of efficiency, but will result in strong fluctuating sideways forces on the pipe which can cause it to break loose.
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Der Hydramkörper muss fest mit einem Betonfundament verschraubt werden, da die Schläge seiner Wirkung eine erhebliche Stoßbelastung ausüben. Der Hydram sollte so aufgestellt werden, dass sich das Abflussventil immer über dem Hochwasserspiegel befindet, da das Gerät nicht mehr funktioniert, wenn das Abflussventil untergetaucht wird. Das Förderrohr kann aus jedem Material hergestellt werden, das den Druck des zum Fördertank führenden Wassers tragen kann. Bei allen Anwendungen mit Ausnahme von sehr hohen Druckhöhen können Kunststoffrohre in Betracht gezogen werden; bei hohen Fallhöhen kann das untere Ende der Förderleitung besser als Stahlrohr sein. Der Durchmesser der Förderleitung muss eine zu hohe Rohrreibung im Verhältnis zu den vorgesehenen Durchflussmengen und der zu transportierenden Strecke ermöglichen. Es wird empfohlen, ein Handventil oder Rückschlagventil (Rückschlagventil) in die Förderleitung in der Nähe des Auslasses des Hydrams einzubauen, damit die Förderleitung nicht entleert werden muss, wenn der Hydram zum Einstellen angehalten wird oder aus einem anderen Grund. Dadurch wird auch jeglicher Rückfluss am Zufuhrventil vorbei in die Luftkammer minimiert und die Effizienz verbessert.
  
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The hydram body requires to be firmly bolted to a concrete foundation, as the beats of its action apply a significant shock load. The hydram should be located so that the waste valve is always located above flood water level, as the device will cease to function if the waste valve becomes submerged. The delivery pipe can be made from any material capable of carrying the pressure of water leading to the delivery tank. In all except very high head applications, plastic pipe can be considered; with high heads, the lower end of the delivery line might be better as steel pipe. The diameter of the delivery line needs to allow for avoiding excessive pipe friction in relation to the flow rates envisaged and the distance the water is to be conveyed. It is recommended that a hand-valve or check-valve (non-return valve) should be fitted in the delivery line near the outlet from the hydram, so that the delivery line does not have to be drained if the hydram is stopped for adjustment or any other reason. This will also minimise any back flow past the delivery valve in the air chamber and improve efficiency.
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==Wahl des Hydram-Designs==
  
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Herkömmliche Hydramkonstruktionen wie in Abbildung 3, die vor einem Jahrhundert in Europa entwickelt wurden, sind äußerst robust. Sie werden in der Regel aus schweren Gussteilen hergestellt und sind seit 50 Jahren oder länger für ihre zuverlässige Funktion bekannt. Obwohl eine Reihe solcher Konstruktionen in Europa und den USA noch in kleinen Stückzahlen hergestellt werden, sind sie relativ teuer, obwohl im Allgemeinen das Vortriebsrohr, das Druckrohr und die Tiefbauarbeiten deutlich teurer sein werden als selbst die schwersten Hydramtypen .
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==Choice of hydram design==
 
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Traditional hydram designs, such as in Figure 3, developed a century ago in Europe, are extremely robust. They tend to be made from heavy castings and have been known to function reliably for 50 years or more. However, although a number of such designs are still manufactured in Europe and the USA in small numbers, they are relatively expensive, although generally speaking the drive-pipe, delivery pipe and civil workings will be significantly more expensive than even the heaviest types of hydram.
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Leichtere Konstruktionen, hergestellt aus einer geschweißten Stahlblechkonstruktion, wurden zuerst in Japan entwickelt und werden jetzt in anderen Teilen Südostasiens, einschließlich Taiwan und Thailand, hergestellt. Diese sind billiger, halten aber wahrscheinlich nur ein Jahrzehnt oder so, da sie aus dünnerem Material bestehen, das schließlich korrodiert. Dennoch bieten sie ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und dürften zuverlässig funktionieren.  
  
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Lighter designs, fabricated using a welded sheet steel construction, were developed first in Japan and are now in production in other parts of SE Asia including Taiwan and Thailand. These are cheaper, but only likely to last a decade or so as they are made from thinner material which will eventually corrode. Nevertheless they offer good value for money and are likely to perform reliably.
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<center> [[Image:Hydraulic_Ram_Pump_p04a.gif]]<br /> '''Abbildung 3:''' Traditionelles Hydram-Design </center>
  
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[[Image:Hydraulic_Ram_Pump_p04a.gif]]<br /> Figure 3: Traditional hydram design
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Hydrams sind hauptsächlich für Wasserversorgungsaufgaben in hügeligen oder bergigen Gebieten gedacht, die kleine Durchflussmengen erfordern, die an hohe Fallhöhen geliefert werden. Sie werden weniger häufig für Bewässerungszwecke verwendet, wo die erforderlichen höheren Durchflussraten normalerweise die Verwendung größerer Hydrams mit 6-Zoll- oder 4-Zoll-Antriebsrohren erfordern. Hersteller beschreiben die Größe eines Hydrams normalerweise durch die Durchmesser der Zulauf- und Druckrohre (im Allgemeinen in Zoll angegeben, selbst in metrischen Ländern wegen der üblichen Verwendung von Zollgrößen für Rohrdurchmesser); zB hat ein 6 x 3 Hydram ein Antriebsrohr mit einem Durchmesser von 6 Zoll und ein Druckrohr mit einem Durchmesser von 3 Zoll.
  
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Einige einfache Konstruktionen, die aus Rohrfittings improvisiert werden können, wurden auch von Hilfsorganisationen entwickelt (Abbildung 4), und einige interessante Versionen wurden auch ganz grob aus Schrott improvisiert, wie z aus Materialien, die aus zerbombten Brücken geborgen wurden, und aus alten Propangasflaschen für die Luftkammer. Unnötig zu erwähnen, dass solche Geräte sehr kostengünstig sind, aber die Rohre kosten am Ende erheblich mehr als der Hydram. Sie sind nicht immer so zuverlässig wie herkömmliche Konstruktionen, aber in der Regel akzeptabel zuverlässig, wenn Ausfälle mehrere Monate statt Tage auseinander liegen, und lassen sich leicht reparieren, wenn sie ausfallen.
  
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Hydrams are mostly intended for water supply duties, in hilly or mountainous areas, requiring small flow rates delivered to high heads. They are less commonly used for irrigation purposes, where the higher flow rates required will usually demand the use of larger sizes of hydram having 6-inch or 4-inch drive pipes. Manufacturers usually describe the size of a hydram by the supply and delivery pipe diameters (generally given in inches even in metric countries because of the common use of inch sizes for pipe diameters); eg a 6 x 3 hydram has a 6-inch diameter drive pipe and a 3-inch diameter delivery pipe.
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<center>[[Image:Hydraulic_Ram_Pump_p04b.gif]]<br />'''Abbildung 4:''' Eine Ram-Pumpe aus Standard-Rohrfittings  </center>
  
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Some simple designs that can be improvised from pipe fittings have also been developed by aid agencies (Figure 4), and some interesting versions have also been quite crudely improvised using scrap materials, such as a unit which is being produced in some numbers in southern Laos from materials salvaged from bombed bridges and using old propane cylinders for the air chamber. Needless to say, such devices are very low in cost but the pipes in the end cost considerably more than the hydram. They are not always as reliable as traditional designs, but are usually acceptably reliable with failures separated by many months rather than days, and are easy to repair when they fail.
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==Leistungsmerkmale==
  
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'''Tabelle 1''' zeigt die geschätzte Leistung für typische kommerzielle Hydrams von 4 Zoll x 2 Zoll und 6 Zoll x 3 Zoll.  
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[[Image:Hydraulic_Ram_Pump_p04b.gif]]<br /> Figure 4: A ram pump made from standard pipe fittings
 
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==Performance characteristics==
 
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Table 1 indicates estimated performance for typical 4-inch x 2-inch and 6-inch x 3-inch commercial hydrams.
 
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''' Tabelle 1:''' Geschätzte Leistung von Hydramen
  
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Table 1: Estimated performance of hydrams
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==Kosten==
  
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Die Kosten für kommerzielle Hydrams liegen typischerweise im Bereich von etwa 1500 £ für kleine 2-Zoll-Antriebsrohrgrößen bis zu 5000 £ für 4-Zoll- oder 6-Zoll-Größen. Die Kosten für das Antriebsrohr können bei den größeren Größen auch recht hoch sein. Daher eignen sich Hydrams am besten für relativ niedrige Durchflussraten und Anwendungen mit hoher Förderhöhe.
  
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==Costs==
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Natürlich gibt es keine Kraftstoffkosten und vernachlässigbare Wartungskosten, die mit Hydrams verbunden sind.
  
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==Weitere Informationen==
  
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The costs of commercial hydrams are typically in the range from about £1500 for small 2-inch drive pipe sizes up to as much as £5000 for 4-inch or 6-inch sizes. The cost of the drive pipe can also be quite high for the larger sizes. Therefore hydrams are best suited to relatively low flow rates and high head applications.
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'''Verweise'''
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* Jeffery, TD, Thomas TH, Smith AV, Glover, PB, Fountain PD Hydraulische Staupumpen: Ein Leitfaden für Staupumpen-Wasserversorgungssysteme – IT-Publikationen, 1992
 +
* Iversen HW 'An Analysis of the Hydraulic Widder' - Journal of Fluids Engineering, Transactions of the American Society of Mechanical Engineers - Juni 1975.
 +
* Kindel EW 'A Hydraulic Ram for Village Use' - Freiwillige in der technischen Hilfe, Arlington, VA, USA - 1970 und 1975.
 +
* Hofkes und Visscher kommunale Erneuerbare Energiequellen für die ländliche Wasserversorgung in Entwicklungsländern - Internationales Referenzzentrum für Wasserversorgung und Abwasserentsorgung, Den Haag, Niederlande - 1986.
 +
* Watt SB A Manual on the Hydraulic Widder for Pumping Water - ITDG Publishing, 1975.
  
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Of course there are no fuel costs and negligible maintenance costs associated with hydrams.
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'''Suppliers'''
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==Further information==
 
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'''References'''<br />
 
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<blockquote>
 
−
 
 
−
• Jeffery, T D, Thomas T H, Smith A V, Glover, P B, Fountain P D '''Hydraulic Ram Pumps: A guide to ram pump water supply systems''' - IT Publications, 1992
 
−
 
 
−
• Iversen H W 'An Analysis of the Hydraulic Ram' - Journal of Fluids Engineering, Transactions of the American Society of Mechanical Engineers - June 1975.
 
−
 
 
−
• Kindel E W 'A Hydraulic Ram for Village Use' - Volunteers in Technical Assistance, Arlington, VA, USA - 1970 and 1975.
 
−
 
 
−
• Hofkes and Visscher '''Renewable Energy Sources for Rural Water Supply in Developing Countries''' - International Reference Centre for Community Water Supply and Sanitation, The Hague, The Netherlands - 1986.
 
−
 
 
−
• Watt S B '''A Manual on the Hydraulic Ram for Pumping Water''' - ITDG Publishing, 1975.
 
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</blockquote>
 
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<br />'''Suppliers'''
 
  
 
Note: This is a selective list of supplies and does not imply endorsement by Practical Action.
 
Note: This is a selective list of supplies and does not imply endorsement by Practical Action.
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web: [http://www.practicalaction.org www.practicalaction.org]
 
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==Related Articles==
 
−
- [[How to Build Human-Powered Water-Lifters]]<br>
 
−
- [[How to Build an Underground Brick Dome Water Tank]]<br>
 
−
- [[How to Make a Hand Pump]]<br>
 
−
- [[How to Make a Solar Pump]]<br>
 
−
- [[How to Make a Hydraulic Ram Pump]]<br>
 
−
- [[How to Build a Windpump (Principles)]]<br>
 
−
- [[How to Use Diesel Engines]]<br>
 
−
- [[How to Use Photovoltaic Energy]]<br>
 
−
- [[How to Use Sun Power]]<br>
 
−
- [[How to Use the Porous Clay Pots and Pipes System]]<br>
 
−
- [[Micro Irrigation]]<br>
 
  
 
==Deeplink:==
 
==Deeplink:==
 
http://en.howtopedia.org/wiki/How_to_Make_a_Hydraulic_Ram_Pump
 
http://en.howtopedia.org/wiki/How_to_Make_a_Hydraulic_Ram_Pump
 
[[Kategorie:Baustelle]]
 
[[Kategorie:Baustelle]]
 +
==Videobeitrag==
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{{#ev:youtube|v=9zC6PuVjB4g|800||'''Hydraulic Ram Pump Build'''}}
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'''Quelle:''' https://www.youtube.com/watch?v=9zC6PuVjB4g
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[[Kategorie:Artikel mit Videobeitrag]]

Aktuelle Version vom 8. Juni 2021, 10:42 Uhr

Widderpumpe-001.jpg

Übersicht

Übersicht übernommener Howtopedia Artikel, Zum Übersetzten Artikel , zum originale Artikel, Siehe: Widderpumpe

kurze Beschreibung

  • Definition: Ein hydraulischer Widder ist eine wasserbetriebene zyklische Pumpe
  • Idee: Wasser auf einen höheren Punkt pumpen, als das Wasser ursprünglich anfing
  • Informationstyp: Prinzipien
  • Preisspanne: 1500 £ für kleine 2-Zoll-Antriebsrohrgrößen bis zu 5000 £ für 4-Zoll- oder 6-Zoll-Größen

Einführung

Das Konzept der hydraulischen Widderpumpe oder Hydram wurde erstmals 1796 von den Brüdern Mongolfier in Frankreich entwickelt (sie sind besser bekannt für ihre Pionierarbeit mit Heißluftballons).

Im Wesentlichen ist ein Hydram eine automatische Pumpvorrichtung, die einen kleinen Wasserfall verwendet, um einen Bruchteil des Versorgungsflusses auf eine viel größere Höhe zu heben; dh es verwendet einen größeren Wasserstrom, der durch eine kleine Fallhöhe fällt, um einen kleinen Wasserstrom durch eine höhere Fallhöhe zu heben. Der Hauptvorteil des Hydrams besteht darin, dass seine einzigen beweglichen Teile zwei Ventile sind und es daher mechanisch sehr einfach ist. Dies verleiht ihm eine sehr hohe Zuverlässigkeit, minimalen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer.

So funktioniert ein Hydram

Seine Funktionsweise hängt von der Nutzung des Phänomens Wasserschlag ab und der Gesamtwirkungsgrad kann unter günstigen Umständen recht gut sein. Mehr als 50 % der Energie des Antriebsstroms können auf den Förderstrom übertragen werden.

Abbildung 1 veranschaulicht das Prinzip; Zunächst ist das Impulsventil (oder das Ablassventil, da es sich um den nicht gepumpten Wasserausgang handelt) durch die Schwerkraft geöffnet (oder in einigen Ausführungen durch eine leichte Feder offen gehalten) und das Wasser fließt daher durch das Antriebsrohr (durch ein Sieb) ) aus der Wasserquelle. Wenn die Strömung beschleunigt wird, steigen der hydraulische Druck unter dem Impulsventil und der statische Druck im Körper des Hydrams, bis die resultierenden Kräfte das Gewicht des Impulsventils überwinden und beginnen, es zu schließen. Sobald die Ventilöffnung kleiner wird, baut sich der Wasserdruck im Hydramkörper schnell auf und schlägt das Impulsventil zu. Die bewegte Wassersäule im Antriebsrohr kann nicht mehr über das Impulsventil austreten, ihre Geschwindigkeit muss also schlagartig abnehmen; dies verursacht weiterhin einen beträchtlichen Druckanstieg, der das Druckventil zur Luftkammer öffnet.

Sobald der Druck die statische Förderhöhe überschreitet, wird Wasser durch das Förderrohr nach oben gedrückt. In der Luftkammer eingeschlossene Luft wird gleichzeitig auf einen Druck komprimiert, der den Förderdruck übersteigt. Schließlich kommt die Wassersäule im Antriebsrohr zum Stillstand und der statische Druck im Gehäuse sinkt dann bis nahe an den Förderhöhendruck. Das Druckventil schließt dann, wenn der Druck in der Luftkammer den im Gehäuse übersteigt. Nach dem Schließen des Druckventils wird weiter Wasser gefördert, bis die Druckluft in der Luft ist

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Abbildung 1: Die Hydraulikkolbenpumpe / Widderpumpe

Die Luftkammer ist eine wichtige Komponente, denn neben der Verbesserung der Effizienz des Prozesses, indem die Förderung nach dem Schließen des Förderventils fortgesetzt werden kann, ist es auch wichtig, die Stöße abzufedern, die ansonsten aufgrund der inkompressiblen Natur des Wassers auftreten würden. Wenn sich die Luftkammer vollständig mit Wasser füllt, leidet nicht nur die Leistung, sondern der Hydramkörper, das Antriebsrohr oder die Luftkammer selbst können durch den resultierenden Wasserschlag brechen. Da Wasser insbesondere unter Druck Luft auflösen kann, besteht die Tendenz, dass die Luft in der Kammer durch Mitreißen mit dem Förderstrom erschöpft wird. Verschiedene Hydram-Designs lösen dieses Problem auf unterschiedliche Weise. Die einfachste Lösung erfordert, dass der Benutzer den Hydram gelegentlich stoppt und die Luftkammer entleert, indem er zwei Hähne öffnet, einen zum Einlassen von Luft und einen zum Ablassen von Wasser. Eine andere Methode bei komplexeren Hydrans besteht darin, ein sogenanntes Schnüffelventil einzubauen, das es automatisch ermöglicht, Luft in den Boden der Luftkammer zu saugen, wenn der Wasserdruck vorübergehend unter den Atmosphärendruck fällt. Bei solchen Geräten ist es wichtig, gelegentlich zu überprüfen, ob das Schnüffelventil nicht mit Schmutz verstopft ist und ordnungsgemäß funktioniert.

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Abbildung 2: Das hydraulische Widderpumpensystem

Dieser Zyklus des Hydrams wird durch die Charakteristik des Ablaufventils getaktet. Normalerweise kann er durch eine einstellbare Feder gewichtet oder vorgespannt werden, und im Allgemeinen ist ein einstellbarer Schraubanschlag vorgesehen, der es ermöglicht, die maximale Öffnung zu variieren. Die Effizienz, die bestimmt, wie viel Wasser aus einem bestimmten Antriebsstrom gefördert wird, wird entscheidend von der Ventileinstellung beeinflusst.

Denn bleibt das Ablaufventil zu lange geöffnet, wird ein geringerer Anteil des Durchlaufwassers gepumpt, der Wirkungsgrad sinkt, schließt es zu schnell, baut sich der Druck im Hydramkörper nicht lange genug es wird also wieder weniger Wasser geliefert. Oftmals gibt es eine einstellbare Schraube, die die Öffnung des Ventils auf ein vorbestimmtes Maß begrenzt, wodurch die Vorrichtung gedreht werden kann, um ihre Leistung zu optimieren. Ein erfahrener Installateur sollte in der Lage sein, das Ablaufventil vor Ort einzustellen, um eine optimale Leistung zu erzielen. Daher ist ersichtlich, dass die Leistung eines Hydrams konstant ist und nicht einstellbar ist. Ein Vorratstank ist normalerweise am oberen Ende der Förderleitung enthalten, um je nach Bedarf Wasser in variablen Mengen entnehmen zu können.

Installationsvoraussetzungen

Abbildung 2 zeigt eine typische Hydraminstallation, bei der Wasser in einen kleinen Vorratstank auf einem Plateau gepumpt wird. Es ist zu erkennen, dass die Förderhöhe in diesem Fall durch das Anlegen eines Wehrs geschaffen wird. In einigen Fällen wird ein kleiner Bach umgeleitet, um die Wasserversorgung zu gewährleisten.

Wenn eine größere Kapazität benötigt wird, ist es üblich, mehrere Hydrams parallel zu installieren. Dies ermöglicht die Wahl, wie viele gleichzeitig betrieben werden sollen, um variable Angebotsströme oder variable Nachfrage zu bedienen. Größe und Länge des Antriebsrohres müssen im Verhältnis zum Arbeitskopf stehen, von dem aus der Stößel arbeitet. Außerdem trägt das Antriebsrohr aufgrund von Wasserschlägen starke innere Stoßbelastungen und sollte daher normalerweise aus einem Wasserrohr aus Stahl von guter Qualität hergestellt werden. Normalerweise sollte die Länge des Antriebsrohres etwa das Drei- bis Siebenfache der Förderhöhe betragen. Idealerweise sollte das Antriebsrohr eine Länge von mindestens dem 100-fachen des eigenen Durchmessers haben. Das Antriebsrohr muss generell gerade sein; Biegungen führen nicht nur zu Effizienzverlusten, sondern führen auch zu stark schwankenden seitlichen Kräften auf das Rohr, die zum Lösen des Rohres führen können.

Der Hydramkörper muss fest mit einem Betonfundament verschraubt werden, da die Schläge seiner Wirkung eine erhebliche Stoßbelastung ausüben. Der Hydram sollte so aufgestellt werden, dass sich das Abflussventil immer über dem Hochwasserspiegel befindet, da das Gerät nicht mehr funktioniert, wenn das Abflussventil untergetaucht wird. Das Förderrohr kann aus jedem Material hergestellt werden, das den Druck des zum Fördertank führenden Wassers tragen kann. Bei allen Anwendungen mit Ausnahme von sehr hohen Druckhöhen können Kunststoffrohre in Betracht gezogen werden; bei hohen Fallhöhen kann das untere Ende der Förderleitung besser als Stahlrohr sein. Der Durchmesser der Förderleitung muss eine zu hohe Rohrreibung im Verhältnis zu den vorgesehenen Durchflussmengen und der zu transportierenden Strecke ermöglichen. Es wird empfohlen, ein Handventil oder Rückschlagventil (Rückschlagventil) in die Förderleitung in der Nähe des Auslasses des Hydrams einzubauen, damit die Förderleitung nicht entleert werden muss, wenn der Hydram zum Einstellen angehalten wird oder aus einem anderen Grund. Dadurch wird auch jeglicher Rückfluss am Zufuhrventil vorbei in die Luftkammer minimiert und die Effizienz verbessert.

Wahl des Hydram-Designs

Herkömmliche Hydramkonstruktionen wie in Abbildung 3, die vor einem Jahrhundert in Europa entwickelt wurden, sind äußerst robust. Sie werden in der Regel aus schweren Gussteilen hergestellt und sind seit 50 Jahren oder länger für ihre zuverlässige Funktion bekannt. Obwohl eine Reihe solcher Konstruktionen in Europa und den USA noch in kleinen Stückzahlen hergestellt werden, sind sie relativ teuer, obwohl im Allgemeinen das Vortriebsrohr, das Druckrohr und die Tiefbauarbeiten deutlich teurer sein werden als selbst die schwersten Hydramtypen .

Leichtere Konstruktionen, hergestellt aus einer geschweißten Stahlblechkonstruktion, wurden zuerst in Japan entwickelt und werden jetzt in anderen Teilen Südostasiens, einschließlich Taiwan und Thailand, hergestellt. Diese sind billiger, halten aber wahrscheinlich nur ein Jahrzehnt oder so, da sie aus dünnerem Material bestehen, das schließlich korrodiert. Dennoch bieten sie ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und dürften zuverlässig funktionieren.

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Abbildung 3: Traditionelles Hydram-Design


Hydrams sind hauptsächlich für Wasserversorgungsaufgaben in hügeligen oder bergigen Gebieten gedacht, die kleine Durchflussmengen erfordern, die an hohe Fallhöhen geliefert werden. Sie werden weniger häufig für Bewässerungszwecke verwendet, wo die erforderlichen höheren Durchflussraten normalerweise die Verwendung größerer Hydrams mit 6-Zoll- oder 4-Zoll-Antriebsrohren erfordern. Hersteller beschreiben die Größe eines Hydrams normalerweise durch die Durchmesser der Zulauf- und Druckrohre (im Allgemeinen in Zoll angegeben, selbst in metrischen Ländern wegen der üblichen Verwendung von Zollgrößen für Rohrdurchmesser); zB hat ein 6 x 3 Hydram ein Antriebsrohr mit einem Durchmesser von 6 Zoll und ein Druckrohr mit einem Durchmesser von 3 Zoll.

Einige einfache Konstruktionen, die aus Rohrfittings improvisiert werden können, wurden auch von Hilfsorganisationen entwickelt (Abbildung 4), und einige interessante Versionen wurden auch ganz grob aus Schrott improvisiert, wie z aus Materialien, die aus zerbombten Brücken geborgen wurden, und aus alten Propangasflaschen für die Luftkammer. Unnötig zu erwähnen, dass solche Geräte sehr kostengünstig sind, aber die Rohre kosten am Ende erheblich mehr als der Hydram. Sie sind nicht immer so zuverlässig wie herkömmliche Konstruktionen, aber in der Regel akzeptabel zuverlässig, wenn Ausfälle mehrere Monate statt Tage auseinander liegen, und lassen sich leicht reparieren, wenn sie ausfallen.

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Abbildung 4: Eine Ram-Pumpe aus Standard-Rohrfittings

Leistungsmerkmale

Tabelle 1 zeigt die geschätzte Leistung für typische kommerzielle Hydrams von 4 Zoll x 2 Zoll und 6 Zoll x 3 Zoll.

Hydramgröße in Zoll

4" x 2"

6" x 3"

Kopfverhältnis

5

1015

20

5

10

15

20

Angetriebener Durchfluss (Liter/Sek.)

8,96

9.7

10

9.02

20,2

17.2

17.1

19.3

Lieferung (m3/Tag)

94

51

35

23

216

101

69

50

Tabelle 1: Geschätzte Leistung von Hydramen

Kosten

Die Kosten für kommerzielle Hydrams liegen typischerweise im Bereich von etwa 1500 £ für kleine 2-Zoll-Antriebsrohrgrößen bis zu 5000 £ für 4-Zoll- oder 6-Zoll-Größen. Die Kosten für das Antriebsrohr können bei den größeren Größen auch recht hoch sein. Daher eignen sich Hydrams am besten für relativ niedrige Durchflussraten und Anwendungen mit hoher Förderhöhe.

Natürlich gibt es keine Kraftstoffkosten und vernachlässigbare Wartungskosten, die mit Hydrams verbunden sind.

Weitere Informationen

Verweise

  • Jeffery, TD, Thomas TH, Smith AV, Glover, PB, Fountain PD Hydraulische Staupumpen: Ein Leitfaden für Staupumpen-Wasserversorgungssysteme – IT-Publikationen, 1992
  • Iversen HW 'An Analysis of the Hydraulic Widder' - Journal of Fluids Engineering, Transactions of the American Society of Mechanical Engineers - Juni 1975.
  • Kindel EW 'A Hydraulic Ram for Village Use' - Freiwillige in der technischen Hilfe, Arlington, VA, USA - 1970 und 1975.
  • Hofkes und Visscher kommunale Erneuerbare Energiequellen für die ländliche Wasserversorgung in Entwicklungsländern - Internationales Referenzzentrum für Wasserversorgung und Abwasserentsorgung, Den Haag, Niederlande - 1986.
  • Watt SB A Manual on the Hydraulic Widder for Pumping Water - ITDG Publishing, 1975.

Suppliers

Note: This is a selective list of supplies and does not imply endorsement by Practical Action.

Green and Carter Rams

John Blake Ltd.

Vulcan Works

P.O.Box 43

Ashbrittle

Royal Works

Wellington

Atlas Street

Somerset

Clayton Le Moors

TA21 0LQ.

Lancashire, BB5 5LP

United Kingdom

United Kingdom

Tel: +44 (0)1823 672365

Tel: 01254 235441

Fax: 01254 382899

Website: http://www.allspeeds.co.uk

Useful Addresses

Development Technology Unit (DTU)
School of Engineering
University of Warwick
Coventry CV4 7AL
United Kingdom
Tel: +44 (0)1203 522339
Fax: +44 (0)1203 418922
Website: http://www.eng.warwick.ac.uk/DTU
http://www.eng.warwick.ac.uk/DTU/pubs/lift.html

Development Technology Unit who has carried out a lot of research into simplifying the construction of hydraulic ram pumps. The DTU is a research unit within the School of Engineering at the University of Warwick in the UK. The aim of the DTU is to research and promote appropriate technologies for application in Developing Countries.

WOT - Werkgroep Ontwikkelingstechnieken
Working Group on Development Techniques
Vrijhof 205/206
P.O.Box 217
7500 AE Enschede
Netherlands
Tel: +31 53 489 3845
Fax: +31 53 489 2671
Website: http://www.wot.utwente.nl

WOT is a non-profit organisation working in the field of small-scale sustainable energy, based at the University of Twente, Netherlands.

References and further reading

This Howtopedia entry was derived from the Practical Action Technical Brief Water.
To look at the original document follow this link: http://www.practicalaction.org/?id=technical_briefs_water


http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_ram

Useful addresses

Practical Action The Schumacher Centre for Technology & Development, Bourton on Dunsmore, RUGBY, CV23 9QZ, United Kingdom.
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Deeplink:

http://en.howtopedia.org/wiki/How_to_Make_a_Hydraulic_Ram_Pump

Videobeitrag

Hydraulic Ram Pump Build

Quelle: https://www.youtube.com/watch?v=9zC6PuVjB4g

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