EIN Design-Handbuch
für Wasser-Räder
mit Details für Anwendungen zu
, der Wasser für Dorf-Verwendung pumpt, und
, der kleine Maschinerie fährt,
WILLIAM G. OVENS
VITA
1600 Wilson Boulevard, Zimmerflucht 500,
ARLINGTON, VIRGNIA 22209 USA
TEL:
703/276-1800. Fax: 703/243-1865
INTERNET:
pr-info@vita.org
[C]VITA, AG 1975,
Reprints neu:
March 1977
June 1981
January 1989
TISCH VON INHALTEN
LISTE VON TISCHEN
LISTE VON ZAHLEN
TEILEN SIE EINEN: DAS WASSER-RAD
ich Einführung
IIE Formulierung des Problems
III Design Einschränkungen-Vorteile und Disadvantages
IV Theoretische Überlegungen für Design
A. Stall Drehmoment
B. Macht Ausgabe gegenüber Geschwindigkeit; Erforderlich fließen Sie, schätzt ein
C. Eimer Design
D. Haltung Design
E. Stiele
F. Kleine Überlegungen
V Praktische Überlegungen für Design
A. Materialien
B. Konstruktion Techniken
C. Aufrechterhaltung
TEILEN SIE ZWEI: ANWENDUNGEN
ich Wasser, das pumpt,
A. Pumpe Auswahl Kriterien
B. Zusatzteil, zu drehen
C. Piping
IIE Andere Anwendungen
ANHANG I Beispiel Kalkulation
ANHANG II Ein Leicht konstruierter Kolben Pump:
von Richard Burton
BIBLIOGRAPHIE
LIST VON TISCHEN
Tisch I Stall Torque pro Fuß von Width
Tisch II Horsepower Ausgabe für einen Dauernden Torque
Wheel pro RPM pro Fuß von Weite
Tisch III Wasser Macht Eingabe, pro RPM per zu drehen
Fuß von Weite, Dauerndes Drehmoment Beizubehalten (hp.)
Tisch IV Flow Rate in Kaiserlichen Gallonen pro RPM
pro Fuß von Weite von Rad, der zu erfordert wird,
Maintain Dauerndes Drehmoment
Tisch V Estimated Maximale Ausgabe-Pferdestärke for
Konstante Eingabe Wasser fließt Rate-Zustand
Tisch VI Obere Begrenzungen auf Useable Fließen Einschätzen for
Verschiedene Größe-Räder
Tisch VII Ungefähres Gewicht, das von Jedem Bearing geschleppt wird,
Tisch VIII , den Maximaler Haltung-Durchmesser for erforderte,
Verschiedener Loadings
Tisch IX Übliche Leitung-Größen für Verwendung als Achsen-with
Bearing bei 12 Zolln von Rad-Rand
Tisch X Estimated Reibung Factors
Tisch XI Höhepunkt Pumpe Kolben Geschwindigkeiten für Pumpe-Stab, der Direkt zu einer Kurbel auf dem Rad befestigt wird,
Tisch XII Peak Force auf dem Pumpe-Stab von einem Piston
Pump für Verschiedene Langweiler und Köpfe
Tisch XIII Volume von Wasser in Verschiedenem Großem Delivery
Pipes ([ft.sup.3])
Tisch XIV Inertial Force pro Zoll Schlag für Various
Volumes von Wasser bei Verschiedenen Pumpe-Zyklus-Geschwindigkeiten
Tisch XV Horsepower Required für Wasser, das at pumpt,
Verschiedene Strömung-Raten und Köpfe
Tisch, den XVI Quantities von Wasser pro Schlag-for pumpte,
Verschiedener Langweiler und Schlag-Größen
LIST VON ZAHLEN
Glauben Sie 1 Schematische Side Sicht von Eimer-Form
Glauben Sie 2 Schematische Sicht von Wasser-Verteilung auf Wheel
Glauben Sie 3 Schematische Sicht eines Schieber-Sonderlings Mechanism
Glauben Sie 4 Schematische Sicht von einem Trunnion-berittenen Pump
und Kurbel
Glauben Sie 5 Schematische Sicht eines Scotch-Joches Mechanism
Glauben Sie 6 Schematische Sichten von ein Geeignet Nocken-activated
Pump Stab
PART EIN:
DAS WASSER-RAD
I. INTRODUCTION
Supplying Macht zu vielen entfernten Lagen in der Welt von zentral
Generatoren, die übliche Verteilung-Methoden benutzen, sind wirtschaftlich beide
undurchführbar oder werden viele Jahre im Kommen sein.
Power wo wünschenswert, Wille
Sie locally. Various deshalb kommerzielle Maschinerie erzeugt werden
wird verkauft, aber das erforderliche Kapital Aufwand oder maintenance/running
Preis ist jenseits der Fähigkeit vieler potentieller Benutzer.
, den Irgendeine Anstrengung hat,
geworden beim Papua-Neuguinea Universität von Technologie ausgegeben, um sich auszudenken
niedrige Preis-Mittel vom Erzeugen von bescheidenen Mengen von Macht in entfernten Lagen.
Dieses Papier berichtet über einem solchen Projekt, das die Entwicklung von niedrig mit sich bringt,
kosten Sie Maschinerie, um mechanische Macht bereitzustellen.
Ohne Rücksicht auf der letzten Verwendung, zu der die Macht die natürlichen Quellen gesetzt wird,
von Energie, die verwandt werden kann, wird ziemlich bereitwillig kategorisiert.
Unter
sie:
1.
Falling Wasser
2.
ANIMALS
3.
Sonntag
4.
Wind
5.
Fossil Brennstoffe
6.
Nuclear Brennstoffe
7.
Organic Verschwendung
Sonntag, Wind und Wasser sind das im Sinn durch das Benutzen frei und erneuerbar
sie wir ändern ihre künftige Nützlichkeit nicht.
Vom Operieren ständig
kosten Sie Überlegungen, eine Auswahl von unter diesen ist attraktiv.
Von
Kapital kostete, Überlegung-Hydro-Strom ist vielleicht sehr unattraktiv.
Sonntag
und Wind läßt offensichtliche natürliche Einschränkungen auf örtlichem Wetter basieren
conditions. Furthermore, für technologische und wirtschaftliche Gründe, solar
Macht-Verwendung wird gegenwärtig zu Anwendungen begrenzt, die die Energie verwenden,
direkt als Teil einer Hitze erfordern cycle. Animals spezialisierte Sorge und
ununterbrochenes Essen sources. Conversion organischer Verschwendung zu useable-Energie
hat mit experimentiert, mit veränderlichem Erfolg, in mehreren Teilen von
die Welt.
Überhaupt die Form der natürlich vorkommenden Energie, es wird vielleicht umgestaltet,
wenn notwendig, in useable-Macht in einer breiten Vielfalt von Wegen.
Die Auswahl von Methode verläßt sich auf eine komplexe Wechselwirkung zu vieler Überlegungen
um aufzuzählen völlig hier, aber unter ihnen ist:
1.
die Verwendung, zu der die Macht gesetzt werden wird,;
2.
die Form, in der es verwandt werden wird.
Dieses
generell, aber nicht ausschließlich, fällt ins
breite Arten von mechanisch und elektrisch;
3.
die wirtschaftlichen und natürlichen Ressourcen verfügbar;
4.
Erhältlichkeit geeigneter Aufrechterhaltung-Einrichtungen;
5.
, ob die Maschinerie tragbar sein muß, oder nicht.
II. FORMULIERUNG DES PROBLEMS
In der Abwesenheit einer bestimmten Bitte von Regierung oder irgendein Außen
Körper, die Entscheidung wurde gegründet hauptsächlich auf dem offensichtlichen Überfluß von genommen
verfügbare Wasser-Macht, die Design-Möglichkeiten allgemein für zu erforschen
niedrige Preis-Maschinerie, kleine Mengen mechanischer Macht zu produzieren.
Eine
sofort ist offensichtliche potentielle Anwendung die Generation von elektrisch
treiben Sie an, aber denn Gründe erwähnten unter " Anderen Anwendungen " in Teil Zwei
dies ist nicht pursued. However, in vielen Stellen, gewesen, den Dörfer sind,
fand bei irgendeiner Entfernung von der traditionellen Quelle vom Trinken von Wasser.
Die Hauptperson beabsichtigte Verwendung, denn die Macht erzeugte durch die Maschine, die diskutiert wird,
in diesem Handbuch ist das Pumpen von trinkbarem Wasser für Verteilung gewesen
zu einem village. hat Das Projekt Konstruktion so eingeschlossen
von einem einfachen Pumpe-Zusatzteil also. Several, den andere Potential-Verwendungen sind,
diskutierte später.
Begrenzungen auf dem Umfang des Projektes wurden gegründet auf zahlreich bestimmt
Überlegungen:
1.
Minimum von Kapital, den Aufwand ein Gerät zeigte,
, der örtlich von preisgünstig konstruiert werden könnte,
Materialien ohne spezialisierte, teure Bestandteile
oder Maschinerie erforderte.
2.
Local Konstruktion schlug die Erwünschtheit von vor
entwerfen Details, die nur einfache Konstruktion erfordern,
Techniken.
3.
, weil die Installation wahrscheinlich war, entfernt zu sein, (das Zeigen
ein wahrscheinlicher Mangel örtlicher geschickter Händler)
Aufrechterhaltung, wenn keine, hätte minimal zu sein und
einfach.
4.
Das Gerät sollte solch sein der Reparatur, wenn keine, könnte
würde mit Teilen und notwendigen Werkzeugen VorOrt ausgeführt
beleuchten genug, um leicht zur Stelle getragen zu werden.
5.
Die üblichen Überlegungen von Sicherheit müssen sich mit bewerben das
Wissen, das die Dorf-Kinder not/would nicht einmachten,
be hielt sich vom Gerät fern.
Ich entschied mich, auf das Erforschen der Durchführbarkeit vom Benutzen zu konzentrieren das
Wasser-Rad, es, der das Gerät ist, das höchst wahrscheinlich schien, zu optimieren,
die Kriterien, die above. There aufgestellt werden, sind andere Arten von Maschinen geeignet
für das Schaffen von mechanischer Macht von Hydro Quellen, aber keine, bekannt zu mir,
kann mit solchen einfachen Techniken konstruiert werden, die so niedrig ein Niveau erfordern,
von Beruf-Fähigkeiten als das hölzerne Wasser-Rad.
Wasser-Räder sind im Gebrauch jetzt in verschiedenen Teilen der Welt.
Many haben
geworden auf einer ad hoc Basis konstruiert und variiert in Kompliziertheit, Tüchtigkeit,
und Genialität von Design und Konstruktion.
, den Das Grund Gerät so einfach ist,
daß ein formbares Rad von fast jemandem konstruiert werden kann, der hat, das
wünschen Sie zu try. However, die Subtilitäten von Design, das sich adäquat trennen,
von unzulänglichen Modellen entkommen jene vielleicht draußen genügend technisch
training. , den Die Anzahl von Projekten nach einem relativ kurzen Leben verließ,
bestätigt zur Tatsache, daß designers/builders oft haben, mehr Schneid als
skill. , den Es wünschenswert scheint, das Problem in einer systematischen Mode zu befallen,
mit einem Objektiv vom Schaffen eines Design-Handbuches für die Auswahl von
richtige Größen erforderten, einem bestimmten Bedürfnis zu entsprechen und Design aufzustellen
Merkmale basierten auf gesunden Maschinenbau Prinzipien.
, den ich dem folgenden anbiete,
als ein Versuch, dieses Objektiv zu treffen.
Das Rad besteht von, um zu halten das Wasser-fest in einem Rahmen und
arrangierte, damit Eimer und Rahmen zusammen über eine Zentrum-Achse drehen,
welcher wird zur Meeresarm-Wasser-Strömung senkrecht orientiert.
Traditional
Designs beschäftigen die undershot, overshot oder Brust-Konfigurationen.
Ins
undershot drehen, das Meeresarm-Wasser fließt Tangente zum unterst Rand von das
wheel. Im overshot-Rad, das Wasser wird in Tangente zur Spitze hereingebracht
Rand des Rades, beim Füllen des Eimers teilweise oder vollständig.
, den Es getragen wird,
in den Eimern bis warf ein wenig hinaus vor dem Erreichen des niedrigsten Punktes weg
auf dem wheel. hat Das Brust-Rad Wasser, das das Rad mehr betritt, oder
Gebinde radial, das Füllen der Eimer und werdend wieder dann in der Nähe von weggeworfen das
unterst vom wheel. Typical variieren Tüchtigkeit-Werte von so niedrig wie 15%
für den undershot zu gut über 50% für den overshot mit der Brust
drehen Sie Mittelsmann.
Wir werden uns auf das overshot-Rad als das Sein die wahrscheinlichste Auswahl konzentrieren
um maximale Macht-Ausgabe pro Dollar Preis zu geben, oder pro Pfund Maschine, oder
pro manhour von Konstruktion-Zeit, der auf erwartetem efficiences gegründet wird.
Mitigating
gegen diese Auswahl ist das Bedürfnis für ein komplexere Erdwälle
und Rennen-Weg mit dem overshot-Rad, in wo das Wasser geführt werden muß,
bei einem Niveau wenigstens als weit über dem Abfluß als der Durchmesser von das
wheel. , den Die undershot natürlich drehen, wird vielleicht bloß hinunter oben auf gesetzt
der Strom mit praktisch keiner Vorbereitung von raceway notwendig.
, Aber in
viele Ströme der Anstieg und fällt mit schwerem örtlichem Niederschlag, ist spektakulär,
deshalb wäre Flut-Schutz eine bedeutende Überlegung für irgendeine Art von Gerät.
Der einfachste Flut-Schutz ist ein Kanal, der vom Fluß zu führt, das
Installation, mit Meeresarm zum Kanal kontrollierte Flut-Wasser zu behalten
im Haupt stream. , weil ein Umleitung-Kanal wahrscheinlich erfordert werden würde,
jedenfalls sind die Chancen sehr gut, daß eine geeignete Lage zu beschäftigen ein
overshot drehen, kann für die meisten Installationen gefunden werden.
Im Ereignis der
die overshot-Installation ist unmöglich, die undershot drehen das Überbrücken
der Umleitung-Kanal ist einfach zu benutzen.
Noch eine Überlegung, die den overshot macht, dreht attraktiv, ist das
lindern Sie mit dem es Abfall im Strom handhaben kann.
First, das Wasser,
Keime über dem Rad und damit Abfall tendiert, weg in den Schwanz-Wettlauf geschleudert zu werden,
, ohne in einem bucket. Secondly zu fangen gibt es normalerweise nicht das
dichte Räume zwischen Rennen und dreht in dem Mülleimer-Marmelade.
Somewhat
nähere Anprobe-Anordnungen werden mit Brust und undershot erfordert
Räder, gute Tüchtigkeit zu bekommen.
III. LIMITATIONS-VORTEILE UND NACHTEILE
, den Das Rad ein langsames Geschwindigkeit-Gerät ist, das ungefähr zu Dienst dazwischen begrenzt wird,
5 und 30 rpm. Consequently, die dies seine Nützlichkeit als eine Macht-Quelle begrenzt,
für Elektrizität-Generation oder irgendeine andere hohe Geschwindigkeit-Bedienung wegen
der Schritt auf in Geschwindigkeit required. Obwohl nicht ein großes Problem von ein
Maschinenbau Standpunkt, adäquates Getriebe oder anderes Geschwindigkeit Vervielfachen
Geräte bringen das Vergrößern von Kompliziertheiten in Hinsicht auf Geld, potentiell, mit sich
bei den Ertragen von Problemen, und Aufrechterhaltung.
Die langsame Geschwindigkeit ist vorteilhaft, wenn das Rad für das Fahren verwandt wird,
bestimmte Arten von Maschinerie trieben schon im Gebrauch und gegenwärtig durch an
hand. Coffee, den hullers und hullers von Reis zwei sind, welche nur erfordern,
gebrochene Pferdestärke, niedrige Geschwindigkeit input. Wasser Pumpen kann geschafft werden
bei praktisch irgendeinem speed. Slow kann Geschwindigkeit-Ausgabe eines Rades nicht von
Kurs, treiben Sie direkt eine zentrifugale oder axiale Pumpe an.
Die bestimmte Verlagerung
" Eimer-Pumpe " oder Saugen-Aufmunterung-Pumpe schon im Gebrauch in verschieden
Dörfer operieren normalerweise gut bei unter 100 Zyklen pro Minute und Dose
würde für Verwendung in Verbindung mit einem Rad bei langsamer Geschwindigkeit angepaßt.
Dieses von
Kurs, ist für Hunderte gemacht worden-vielleicht Tausende-von Jahren woanders.
Geräte dieser Art haben relativ niedrige Macht-Ausgabe-Fähigkeit.
Das
Macht-Ausgabe verläßt sich auf die Dimensionen des Rades, die Geschwindigkeit und
die useable-Strömung-Rate von Wasser zum Rad.
Als ein Beispiel, ein baute wieder auf
Brust-Rad installierte in einem Museum in Amerika von 16 Fuß draußen
Durchmesser und mit Eimer-Tiefe von 12 in. bei 7 rpm operierend, mit
fließen Sie Rate von 28 kubischen Füßen von Wasser pro Sekunde, hatte eine geschätzte Macht
Ausgabe von 18.5 hp (14 kw) (kalkulierte bei einer Tüchtigkeit von 100%).
Actual
geben Sie auf diesem Rad aus, ist nicht gemessen worden, sondern wäre weniger als 10 hp
(7.5 kw) . EIN 3 Fuß OD, 1 1/2 Fuß vide-Modell, das vom Autor konstruiert wird, ist
in der gebrochenen Pferdestärke-Auswahl.
Schon einmal erwähnt, ist es wertes Betonen, daß ein useable-Wasser
Rad kann fast irgendwo gebaut werden, daß ein Strom erlauben wird, mit das
rohsten von Werkzeugen und elementaren Zimmerhandwerk-Fähigkeiten.
IV. THEORETISCHE ÜBERLEGUNGEN
A. Stall Drehmoment
Die Stall-Drehmoment-Kapazität der Maschine, beim Ignorieren der Geschwindigkeit,
bewirken vom Wasser, das auf den abgestorbenen Eimern beeinflußt, ist leicht
kalkulierte genau durch eine einfache Aufsummierung von Momenten über den Stiel
zum Gewicht von Wasser in jedes füllte oder teilweise gefüllter Eimer.
Obviously, den dies in Teil auf der Menge von spillage abhängen wird,
vom Eimer, der dann von Eimer design. Bucket abhängt,
configurations benutzte im 18 und 19 Jahrhundert, variierte das Abhängen
auf der Fähigkeit vom builder. Sie wurden empirisch bestimmt
auf dem Kriterium vom Maximieren von Drehmoment durch das Maximieren von Wasser-Beibehaltung
in den Eimern, während das Erkennen dieses Optimum-Designs auf diesem,
Kriterium erforderte auch zugenommene Konstruktion-Kompliziertheiten.
Buckets von Form gezeigt schematisch in einer Seite-Sicht, Abb. 1,
dmf1x9.gif (600x600)
wurden für overshot und Brust configurations. Die Gerade benutzt
ergriff, Eimer sind zu construct. weniger tüchtig, aber einfacher Das
Weite vom Boden des Eimers war typisch 1/4 der Weite
vom annulus, wo diese Konfiguration chosen. Purely war,
, den radiale Eimer in undershot-Rädern benutzt wurden.
, den Es zweckmäßig ist, drei von den Dimensionen des Rades für zu benutzen,
Kalkulation von der Drehmoment-Kapazität des Rades:
die Außenseite
Radius, r; die Rad-Weite, w d.h. von Seite zu Seite; und das
annulus Weite, t, definierte als t = (außerhalb Durchmessers-in
DIAMETER)/2. Sehen Sie Abb. 1.
Das Verhältnis der annulus-Weite, t, zum Außen Radius, r, ist
wichtig Design als dort zu drehen sind praktische Begrenzungen zu das
nützliche Werte, die vielleicht employed. nur Verhältnisse In diesem Papier sind,
0.05 t/r <0.25 sind considered. Für kleinere Verhältnisse, das Potential,
geben pro Fuß von Durchmesser des Rades aus, wird zu niedrig zu betrachtet
ist praktisch.
Für größere Werte, die Eimer werden das so tief
es gibt ungenügende Zeit, um jeden einen zu füllen, als es unten vorbeigeht, das
laufen Ausgang.
Also, seit dem Drehmoment und Macht verläßt sich auf das Haben
das Gewicht von Wasser bei der größten möglichen Entfernung von das
drehen Achse und vergrößern annulus-Tiefen-Zunahmen totales Rad-Gewicht
, schneller als es Macht output. vergrößert, den Das Ergebnis ist, daß wenn mehr
Macht wird gebraucht, es ist besser, den O.D zu vergrößern.
als zuzunehmen
die annulus-Weite zu Werten, die t/r übersteigen, = 0.25. auf diese Art das
drehen Gewicht und die strukturellen Bestandteile, um dieses Gewicht zu unterstützen
bleiben wirtschaftlich vorteilhaftesten für eine gegebene Macht-Ausgabe.
Historically, Räder haben tendiert, t/r-Werte um 0.1 zu zu haben
0.15.
Upper Begrenzungen auf Rad-Weite haben zu ungefähr 1/2 tendiert
der O.D. wegen struktureller Probleme mit breiteren Rädern.
, den Es geschätzt werden kann, daß die overshot-Räder mit operieren, das
gleichwertig von ungefähr 1/4 der Eimer full. , Der ist, das
belaufen sich, Gewicht von Wasser, das nützliche Arbeit auf dem Rad macht, ist 1/4 von
die Gesamtsumme, die in einem ringförmigen feste Körper von Dimensionen enthalten werden würde,
das Gleiche als der O.D., AUSWEIS und Weite vom wheel. Das eigentlich
Gewicht Verteilung des Wassers ist wie schematisch in gezeigt
Fig. 2a wegen spillage von den Eimern, als sie sich nähern,
dmf2x11.gif (600x600)
das Schwanz-Rennen.
Wenn wir annehmen, wird das Wasser in konzentriert das
ringförmiger Quadrant, der in Abb. 2b gezeigt wird, das Stall-Drehmoment kann geschätzt werden
leichter.
, den EIN geeigneter Korrektur-Faktor angewandt werden könnte,
, für eigentliches Eimer-Design zu erachten, wenn diese Verfeinerung betrachtet würde,
notwendig.
Results für Räder verschiedener Dimensionen werden in Tisch 1 gegeben.
dmft1120.gif (600x600)
Experience hat gezeigt, daß viele Benutzer nicht-technisch von erzogen,
, den diese Informationen von ihrer Fähigkeit zu benutzen selbstsichrer sein werden,
Fakten, die tabellarisch nachgegeben werden, als in graphischem form. Beide präsentiert werden werden,
hier wenn geeignet.
B. Power Ausgabe
Power Ausgabe ist das Produkt des Drehmomentes auf dem Ausgabe-Stiel und
die abwechselnde Geschwindigkeit vom shaft. in der Annahme dieses dort
ist genügende Meeresarm-Wasser-Strömung, die Eimer voll zu behalten dadurch
, der die Drehmoment-Konstante behält, die Macht-Ausgabe nimmt linear zu
mit Geschwindigkeit.
In einer Lage, wo es gibt, praktisch ein unbegrenzt
Meeresarm Wasser Versorgung, diese Kalkulation wird eine obere Begrenzung zu geben
die Macht-Ausgabe, die erwartet werden kann.
Die Pferdestärke Ausgabe pro rpm pro Fuß von Weite wird in Tisch IIE gezeigt.
dmft2150.gif (600x600)
der Tisch IIER Eintritt geeignet zum Größe-Rad, das mal benutzt wird, das
eigentliche Geschwindigkeit in rpm timt die Weite des Rades in Füßen.
, den Die Wasser-Macht-Eingabe die maximale Macht ist, die das Rad könnte,
erreichen, wenn es 100% efficient. wären, wird Es als das Produkt kalkuliert
vom bestimmten Gewicht des Wassers, der Volumen-Strömung-Rate, und Kopf und
wird in Tisch-III für comparison. gegeben, den Dieser Eintritt auch in Pferdestärke ist,
dmft3170.gif (600x600)
, der erforderte, um die Eimer voll zu behalten und in Tisch-IV gegeben wird.
dmft4190.gif (600x600)
durch den Eimer umgeben thickness. , den Dies für später korrigiert werden kann, mit einer Mauer wenn
wünschte.
, den Der Kopf hier angenommen wird, der Durchmesser des Rades zu sein.
, für den Der niedrigere Rand des Rades die höchste Hochheben-Erlaubnis ist,
tailrace bewässern, ohne mit dem Rad einzumischen und sind ein logisch
Faktum.
Meeresarm raceways werden selten mit einer bedeutungsvollen Neigung gefunden damit
daß Geschwindigkeit-Wirkungen von raceway-Wasser small. Es sind, scheint genug
genau, das Meeresarm-Hochheben als die Spitze von zu schätzen das
drehen.
, den Irgendein Fehler dadurch einführte, wird auf dem Konservativen sein
ergreifen jedenfalls.
Theoretical Tüchtigkeit schätzt für das Rad, das die Annahmen benutzt,
adoptierte so kann weit durch das Nehmen des Verhältnisses der Macht-Ausgabe gefunden werden
von Tisch IIE und der korrespondierenden Macht-Eingabe von Tisch III. Diese
schätzt, für die Wasser-Gewicht-Verteilung, die vorher angenommen wird, ist ungefähr
50% für die schmalen annulus-Räder und fällt gerade zu unter 45% für
der breitere annulus wheels. Wie vorher erwähnt, ein gut entwarf
und konstruierte, Rad wird geben, Tüchtigkeiten verbessern als this. Dieses
verhältnismäßig ist bescheidener Wert hauptsächlich das Ergebnis vom nicht Betrachten
die Wirkung des Wassers noch in den Eimern unter das
waagerechter centerline.
, den Es die Tatsache widerspiegelt, daß das Vereinfachen
Annahme, daß die Eimer voller Hälfte Weg das Rad entlang bleiben,
und wirft plötzlich weg, all ihr Wasser ist nicht accurate. Der Ungenauigkeit
ist tolerierbar weil 1) es macht die Analyse so einfach
und 2) es gibt etwas konservative Zahlen für Macht damit
, den fast jeder Leser vom Bekommen von genügender Macht gesichert werden wird,
sogar von Rädern relativ amateurhafter Konstruktion.
, Wenn die Wasser-Strömung ist, weniger als das erforderlich, jeden Eimer zu füllen
ganz wie vielleicht der Fall für einen Strom begrenzter Größe ist, das
treiben an, Merkmale werden in geändert, daß das Drehmoment jetzt ist, ein
funktionieren von Geschwindigkeit.
Using die Annahme von einem ringförmigen Quadranten
Arbeiten, aber nicht voll, das Volumen von Wasser, V, im Quadranten ist
V = Q/4N
wo Q = Volumen-Strömung-Rate ([ft.sup.3]/min)
N = Geschwindigkeit (rpm)
Das Gewicht von Wasser im ringförmigen Quadranten bei irgendeiner Geschwindigkeit ist dann
pgV wo
p = Dichte von Wasser
g = Gravitations Beschleunigung
Mit Einheiten in Füßen, Pfund, und Minuten, die Pferdestärke, die erwartet werden sollte,
von diesem annulus Arbeiten ist
HP = 2[PI] NT
--------
33,000
wo T = pgV[bar]x = pgQ[bar]x
------ ---
4N
[bar]x ist die Entfernung zum centroid des ringförmigen Quadranten von das
Drehung axis. Es ist gleich, den Durchschnitt von diameter. zu ermitteln [D.sub.av], vom annulus
teilte durch [Pi].
Deshalb
HP = 2[PI]NPGQ[D.SUB.AV] = PGQ[D.SUB.AV]
------ -------- ----- -- -------- ---
4[PI]NX33,000 66,000
, den Die Macht vom speed. ist, den Die Tüchtigkeit die gleiche ist, unabhängig,
als kalkulierter previously. Es ist, weil die Ausgabe-Macht ist, ein
funktionieren vom durchschnittlichen Durchmesser, für den die Tüchtigkeit abfällt,
breite annulus-Räder von ein fest außerhalb diameter. Potential Macht
geben von einem Rad aus, das unter den Zuständen dauernder Strömung operiert,
wird vielleicht am leichtesten von der Gleichung für Wasser-Eingabe-Macht geschätzt,
, der 50% maximale Tüchtigkeit und Kopf-Gleichgestellten zur Außenseite annimmt,
Durchmesser.
Power unter dauernder Strömung konditioniert für verschiedene Durchmesser-Räder
wird in Tisch-V für wahrscheinliche erreichbare Strömung rates. Die Werte gezeigt
dmft5230.gif (600x600)
Eintritte durch Faktoren wie beim Boden des Tisches für verschieden gezeigt
praktische t/r-Werte.
der Prototyp Des Autors mit t/r = .17 prüften
bei ungefähr 150 gpm, gab Ausgabe-Macht von ungefähr .06 hp
in vernünftiger Zustimmung mit den Werten, die in Tisch-V. vorhergesagt werden,
Blank Räume sind linke wo fließt, Raten sind für unpraktisch das
drehen Größe, die gegeben wird.
Upper Grenzen zu praktischen Strömung-Raten für verschieden
drehen, Größen werden gefunden, indem man den Eintritt von Tisch 1 durch vervielfacht, das
praktische obere Begrenzung von Geschwindigkeit und Weite für den O.D.
und ist
gezeigt in Tisch-VI.
Lower Grenzen sind beachtlich mehr Thema zu
Vermutung.
in der Annahme, daß es zu unwirtschaftlich wäre,
konstruieren ein Rad von Weite weniger als 1 Fuß und es bei zu operieren
weniger als 25% Kapazität (vollkommen willkürliche Auswahl) für das
Geschwindigkeiten führten in Tisch-VI an, den die nützlichen niedrigeren Grenzen vielleicht geschätzt werden.
Diese werden von Lücke unter den 100 gpm gezeigt und
200 gpm-Säulen in Tisch-V.
TISCH VI
Obere Begrenzungen auf Useable Fließen Einschätzen für Verschiedene Größe-Räder in Kaiserlichen Gallonen Pro Minute (das Annehmen
drehen Weite = 1/2 (O.D.)
und periphere Geschwindigkeit ist 5 ft/sec.)
Außerhalb Durchmessers (Fuß)
3 4 6 8 10 14 20
Annulus
Width RPM bei 5 ft/sec periphere Geschwindigkeit
+(IN. ) 32 24 16 12 10 7 5
2 500 625 1000
3 700 900 1400 1900 2500
4 900 1150 1800 2400 8000
6 1650 2600 3500 4500 6000 9500
8 3400 4500 6000 8500 12000
10 5500 7500 10500 15500
12 6500 9000 12500 18500
16 17000 24000
20 20000 30000
24 35000
Die obere Begrenzung zur Geschwindigkeit, bei der das Rad operieren wird, hängt ab
primarily auf der Rate, bei der das Rad schleudert, das ankommend
bewässern weg, damit es nicht utilized. ist, hängt Dies hauptsächlich ab
auf der Geschwindigkeit und dem Radius des Rades und zweitrangig auf das
Eimer Konfiguration und seine Verbindung zum Meeresarm-Wasser.
, die Die Zahlen in Tisch-VI anführten, werden auf der Regel von Daumen gegründet
periphere Geschwindigkeit von 5 ft/sec. Mit kleiner dreht, dies ist ein
biß hoch, basierte auf Prototyp tests. Mit den größeren Rädern das
, den periphere Geschwindigkeit vielleicht so hoch wie 8 ft/sec ist.
In Zusammenfassung, die Art von Macht gegenüber Geschwindigkeit-Kurve dieses kann erwarten
von einem Wasser-Rad ist wie für fest folgt, fließen Sie Raten:
Linear
, der von null Geschwindigkeit bis zur Geschwindigkeit zunimmt, bei dem die Eimer
kann nicht mehr durch die vorherrschende Strömung dann vollkommen gefüllt sein
dauernd bis zur Geschwindigkeit, bei der bedeutungsvolle Mengen von Wasser sind,
lehnte vom Rad ab, indem sie Handlung schleuderten, und nahm danach ab
in Verhältnis (ungefähr) zum Quadrat der Geschwindigkeit.
C. Eimer Design
, den Das optimale Eimer-Design genommen wird, um zu sein, daß das produziert das
größtes Drehmoment auf dem Rad shaft. Die obere Begrenzung zu diesem Zustand
ist, daß die Eimer ganz bei der Spitze füllen, tragen Sie das voll
bewässern Gewicht ohne spillage zum Boden und werfen ihre Lasten weg
dort.
There ist keine praktische Methode vom Erreichen dieses Maximums.
Mit festen Eimern, das Beste, das wir machen können, sollte spillage von minimieren
die Eimer, als sie von der Spitze reisen, wo sie gefüllt werden,
zum Boden, wo sie leer sein sollten, (damit als Verluste zu begrenzen
erlitt, indem sie Wasser auf der Rücken-Seite des Rades trugen,).
There sind allgemein zwei Stile von Eimer wie in Abb. 1. In gezeigt das
dmf1x9.gif (600x600)
Gerade ergriff Eimer die Begrenzungen auf dem Winkel die Eimer-Marken
mit der Tangente beim O.D.
oder I.D. (sehen Sie Abb. 1) ist von tangential
(0[degrees]) zu radial (90[degrees]) . With tangentiale Eimer, die Füllung,
Prozeß ist bei der Spitze wegen des sehr seichten Winkels mit langsam
respektieren zum incoming(nearly waagerecht) water. Furthermore das
, der Prozeß beim Boden leert, ist bis danach nicht vollständig das
Eimer Pässe unterst toter centre. Dies trägt etwas Wasser hinauf das
zurück Seite und reduziert infolgedessen den efficiency. Bei das ander
, den äußerst, radiale Eimer durch die Zeit sind, die sie gegangen sind, beinahe leer,
1/4 Drehung von der Spitze, weil die Eimer-Mauer dann waagerecht ist.
, der Wir den optimalen Winkel schätzen können, indem wir annehmen, daß der größte
bewirken, wird wegen des Eimers sein, bei wessen Gewicht handelt, das
größte Entfernung vom shaft. Durch das Zeichnen von Eimern von verschieden
angelt, wir können schätzen, grafisch, der optimum. Während das
, den tangentialer Eimer die größte Menge von Wasser, sein centroid, trägt,
Entfernung ist kein Maximum, das Das Maximum bei einem Eimer vorkommt,
angeln (zur Tangente beim AUSWEIS) von ungefähr 20[degrees] . While das
belaufen sich noch von Wasser, das um 90[degrees behalten wird,] nach Spitze totes Zentrum durch
diese Eimer-Form ist ungefähr 20% weniger als für den tangentialen Eimer, das
Verlust wird für in entschädigt das früh Füllung und früh Entleerung.
Especially auf dem Leeren, die 20[degrees] Neigung ist ein bedeutender Faktor
seit der Länge des Eimers (Entfernung von AUSWEIS-Rand zu O.D.
Rand) ist
mehr als 30% kürzer als der tangentiale bucket. Mit einem 30[degrees]-Eimer,
das Gewicht, das Kapazität um 90[degrees trägt,] nach Spitze ist totes Zentrum hinunter
zu ungefähr 65% von das tangential, eine Zahl, die so niedrig ist, daß es
kann nicht für von den sekundären Wirkungen auf Tüchtigkeit entschädigt werden
wie das Füllen und emptying. Diese graphische Technik, während von
kein zusätzlicher Wert im Entwerfen irgendeines individuellen Rades, auch Shows
der die Annahme von der Verteilung von Wasser über ein ober
Quadrant ist ein vernünftiges für das Schätzen von Drehmoment.
, den ich empfehle, daß der Eimer-Mauer-Winkel zwischen 200 und 250 zu behalten würde,
die AUSWEIS-Tangente.
Das benutzen Sie von flachen bottomed-Eimern, verändern Sie sich bedeutend nicht das
bewässern das Tragen von Kapazität für Mauer-Winkel von 20[degrees] . The, den Zweck ist,
, die Entfernung zu verringern das Wasser muß reisen, um den Eimer zu leeren.
Seine Verwendung ist bei großen t/r-Verhältnissen zunehmend wohltuend, aber das
Bauherr muß annehmen, daß die Konstruktion ein wenig mehr kompliziert wird,
als das der Gerade bucket. ergriff, sollten Unterst Weiten
ist ungefähr 1/4 der annulus-Weite, t. , den Dieser Wille 25% schnitt,
von der Seite-Weite mit dem begleitenden Bewahren in travelling-Entfernung
, den Eimer zu leeren.
, den Die Bedeutung davon ist, daß weniger Wasser ist,
trug die Rücken-Seite vom wheel. Irgendein Wasser hinauf, das hinaufgetragen wird, das
zurück läßt Seite den efficiency. herunter, ich kann keine Zahlen für geben das
Verbesserung von Tüchtigkeit, die flache bottomed-Eimer benutzt, aber es scheint
schwer, so viel wie zehn Prozent vorzustellen.
Historically, Eimer-Formen haben considerably. variiert, den Sie waren,
bis zu mir kann bestimmen, gewählter emperically. (In ein historisch
spüren, dies ist willkürlich " ein Euphemismus für " oder " durch gebildete Vermutung ").
Durch die Zeit konstruiert, lieber als Zimmermann-Handwerker,
betrachteten das Problem, das die Nützlichkeit des Wasser-Rades war,
schon auf dem Rückgang).
Even in relativ letzten Handbüchern für
Konstruktion, zirka 1850, während Räder waren, benutzen Sie noch im allgemeinen
in der U.S., Eimer-Seite-Winkel von 45[degrees] wurde empfohlen-eine Auswahl
, dem leicht gezeigt werden kann, um weniger tüchtig als kleinere Winkel zu sein.
Die 20[degrees ]-25[degrees] Zahl ist, aber, in naher Zustimmung mit das
entwerfen von zwei Rädern, die ich weiß, ist noch im Gebrauch in der U.S.
Die Anzahl von Eimern zu benutzen verläßt sich auf das Volumen, das durch konsumiert wird,
die Eimer-Mauer material. , den Das ideale Rad spaced eng hat,
Eimer sehr dünner Mauer thickness. EINE vernünftige Zahl zu entwerfen
durch ist nicht das über 10% ringförmigen Volumens, sollte in konsumiert werden
Eimer Material.
Typical Werte für die Größe-Räder diskutierten hier
wäre 25-30-1/4 in.
dicke Eimer auf einem 3 Fuß Rad und
50-1-1/4 in. dicke Eimer auf einem 14 Fuß Rad.
D. Bearing Design
Das Rad, daß sich einziges das Reiben oder das Schieben von Teil-Thema zu hat,
tragen, viz.
die Orientierungen, auf denen die Achse supported. Standard ist,
, der Design erträgt, wird in fast irgendeinem Maschine-Design text. In gedeckt
the Herstellung so ein Gerätes wie hier, der Wert, diskutiert wird
von solchem übliche " Orientierungen sind questionable. Fully Wetter-proofed
bumsen oder Rolle-Orientierungen sind zu teuer und komplizierten, um zufriedenzustellen
die anfänglichen Kriterien.
Bronze bushings mit geeignetem Stiel-Material wären befriedigend
, aber Schmierung und Ersatz beide gegenwärtige problems. Die Verwendung von
hölzerne Orientierungen sind, ich denke, die beste Alternative für mehrere Gründe:
1.
Simplicity von Herstellung mit örtlichen Fähigkeiten.
2.
Availability von Ersatz-Teilen.
3.
Negligible Preis.
Wooden Orientierungen werden kommerziell für solche Anwendungen benutzt, als sie waschen,
bearbeiten maschinell wringer-Orientierungen unter Zuständen, die jene simulieren, die für vorgeschlagen werden,
das Rad.
Rock, den Ahorn, lignum-vitae, und verschiedene Spezies von Eiche sind,
benutzte kommerziell, aber wenn diese zum Land von nicht einheimisch sind,
beabsichtigte Verwendung, Ersatz sind vielleicht ziemlich found. Unter Wäldern mit
weitverbreitete Verteilung, andere, die vielleicht vernünftig erwartet werden, zu sein,
befriedigend sind Buche und rote mangrove. Forestry Abteilungen, wenn
, die sie in einem Land existieren, sind generell in einer Position, nützlich zu machen
Vorschläge.
In der Abwesenheit irgendeines bestimmten Wissens, die allgemeine Regel ist " das
härter, das Bessere ".
, mit dem Eine Schätzung von zulässigem Beladen kommerziell auf Erfahrung basierte,
verfügbare hölzerne Orientierungen wären um 75 psi (für Eiche) zu 150 psi
(für lignum-vitae) für Orientierungen mit der rutschenden Oberfläche parallel
zum Korn und ungefähr 150 bis 300 psi beziehungsweise für Ende-Korn-Verwendung.
, Wenn das Holz, das benutzt wird, Stärke und Dichte-Eigenschaften vergleichbar zu hat,
, über dem jene erwähnten, es ist wahrscheinlich, daß Safe Beladen ungefähr wäre,
100 psi parallel zum Korn und 200-250 in Ende-Korn usage. Es
bleibt, um das gesehen zu werden, was der Kleidung-Widerstand bei diesen Drucken wird,
ist, aber strukturell können die Zahlen, die gegeben werden, mit Zuversicht benutzt werden.
Length zu Durchmesser-Verhältnissen von Orientierungen in dieser Anwendung würde
würde vernünftig erwartet, um Einheit zu gehen und auf dieser Basis das
sortiert nach der Größe von den Orientierungen, kann für Räder geschätzt werden, die bei operieren,
maximale Ausgabe.
Eine Beihilfe für das Gewicht vom Rad selbst
wird auf der Basis gemacht, die das Volumen von Holz erfordert, ist ungefähr
gleichen zum Volumen von Wasser, das bei Stall getragen wird, und daß das bestimmt
Schwerkraft von Holz, das ständig in Wasser operiert, geht um Einheit.
Tisch VII zeigt das ungefähre Gewicht auf jeder Haltung pro Fuß von
Weite von Rad.
Total, den Gewicht auf jeder Haltung trug, ist dann das
Produkt vom Tisch-Eintritt und der Weite des Rades in feet. Dieses
nimmt natürlich an, daß das Rad einfach an jedem Ende von unterstützt wird,
der Stiel und berücksichtigt zusätzliche Lasten nicht, die durch aufgezwungen werden, das
befestigte Maschinerie.
, den Es wichtig ist, daß bedeutungsvolle Lasten wegen
der Tisch-VII Werte für die Zwecke vom Bestimmen von Haltung-Größe
von Tisch-VIII für die Seite vom Rad, wo die Maschinerie ist,
befestigte.
In diesem Ereignis die Orientierungen werden benötigen, anscheinend von zu sein
andere Größen.
In Übung, außer wenn die gezeigten Größen genau sind,
ander, wir machen beide Größe, die von der größeren Last gezeigt wird, normalerweise.
Thus man ist, echt länger als es sein muß.
Bearing Durchmesser erforderten, um die verschiedenen Lasten zu unterstützen, wird nachgegeben
Tisch VIII kalkulierte auf der Basis von 100 psi in parallelem useage und
200 psi für Ende-Korn-useage und L/D = 1. Werte werden zu gegeben
20,000 Pfund. um die größten vernünftigen Haltung-Lasten zu berücksichtigen.
TISCH VII
Ungefähres Gewicht, das von Jeder Haltung getragen wird, die Lasten wegen Fester Maschinerie ausschließt,
(pro Fuß von Weite des Rades) (Pfund.)
Außerhalb Durchmessers (Fuß)
3 4 6 8 10 14 20
+(in.)
2 24 32 50
3 35 47 70 95 120
4 44 60 89 125 160
6 86 140 185 235 335 470
8 180 240 305 440 675
10 290 370 530 765
12 330 445 635 920
16 820 1215
20 1020 1500
24 1760
TISCH VIII
Minimum Haltung Durchmesser erforderte für Verschiedenen Loadings (in.)
Load (Pfund.)
100 200 500 ]000 2000 5000 10000 20000
Paralleler Useage 1 1-1/2 2-1/4 3-1/4 4-1/2 7 10 14
End Korn Useage 1/2 1 1-3/4 2-1/4 3-1/4 5 7 10
, den Diese Orientierungen angenommen werden, um Stahl auf Holz zu sein.
Im wahrscheinlichen Ereignis
der, besonders in größeren Größen ist die Haltung beachtlich größer
als die erforderliche Stiel-Größe, ein " nahm zu und vereinigte ", Haltung ist vielleicht
benutzte. Ein hölzerner Zylinder wird auf den Stiel bei der Haltung-Lage gebaut
solch der der Zylinder O.D.
ist die notwendige Größe. Dann Stahl-Bands
werden gebogen und werden zum Zylinder befestigt.
Das Kriterium für Design in
, den dieser Fall ist, daß das Produkt vom Durchmesser und der totalen Weite (Summe
der individuellen Weiten) von den Bands gleicht oder übersteigt das Quadrat
des Eintrittes in Tisch-VIII für die korrespondierende Last und das Korn
Orientierungen.
, Wenn es möglich ist, für zu arrangieren und von bestimmt zu sein, geeignete Aufrechterhaltung,
ein Stahl-Stiel in Bronze-bushings, der in Werbespot bestiegen wird,
plummer Block (verfügbar von hardward-Lieferanten) ist wahrscheinlich das
beste Auswahl. Richtige Ausrichtung ist vielleicht ein kleines Problem, aber ist vielleicht normalerweise
ganz leicht zu überwältigen. Diese Auswahl bringt zusätzlichen Anfangsbuchstaben mit sich
Kosten und wird nur gerechtfertigt, wenn Aufrechterhaltung garantiert werden kann,
regelmäßig und häufig.
E. Stiele
Shafting ist vielleicht hölzern oder Stahl.
Der Durchmesser ist natürlich abhängig
, auf dem Material benutzt wird, und die Dimensionen des Rades.
Minimum
zulässige Stiel-Durchmesser d, wird vielleicht von der Gleichung geschätzt
für Belastung für festen Metall-shafting
[d.sup.3] = 16 [quadratischer root][M.sup.2] + [T.sup.2]
------ -------- -------- -------- -------
[PI]S
In dieser Gleichung M ist der maximale biegend Moment-occuring wo
the Rad-sidewall-Attachés zum Stiel.
Es kann als geschätzt werden
das Produkt der Haltung-Last (Eintritt in Tisch-VII für das geeignet
drehen) und die Entfernung von der Rad-Seite-Mauer zu das
konzentrieren von der Haltung. Im Interesse vom Behalten des Stieles als
klein als möglich, es ist deshalb wünschenswert, die Orientierungen zu finden
als in der Nähe von der Seite des Rades als möglich.
(Bemerken Sie, daß in am meisten
Fälle, es ist nicht kritisch, die zusätzliche Maschine Last einzuschließen
auf der Haltung, diskutierte im Zusammenhang mit der Verwendung von Tisch-VIII.
, den Es nur eingeschlossen werden muß, wenn die externe Maschine Last timt, das
überflügeln am Stiel vom Punkt von Anwendung der Last
ist von Tisch-VII größer als die Haltung-Last, timt die Entfernung
am Stiel von der Haltung zum Punkt, wo das Rad ist,
befestigte.)
T ist das Drehmoment, das auf der Stiel und eine konservative Schätzung wirkt,
wird von Tisch gefunden ich. S ist das zulässig scheren Sie Belastung des Metalls.
dmft1120.gif (600x600)
(13,000 werden im Beispiel in Anhang 1 benutzt.)
Für feste hölzerne Stiele zwei Gleichungen werden benutzt und der größere Durchmesser
der zwei Ergebnisse wird als der Durchmesser des Stieles gewählt.
[D.SUP.3] = 16T
----
[PI]S
[D.SUP.3] = 32M
----
[PI]B
wo S, T und M haben Sie die gleiche Bedeutung als vorher.
Aber, der Wert
von S ist typisch 150 bis 300 psi für Harthölzer.
B ist das zulässig
, der Belastung biegt, und hat einen Wert von ungefähr 1500 psi für typische Harthölzer.
Wenn Holz benutzt wird, muß es gesund sein und muß von Längen Rissen befreien.
Für hohlen shafting wie eine Leitung, die Gleichung, die Außenseite zu bestimmen
Durchmesser ist:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][M.SUP.2] + [T.SUP.2]
------ -------- -------- -------- -------
[PI]S(1-[ K.SUP.4])
wo K = Verhältnis von in zu Außen Durchmesser.
Die Werte von O.D. und AUSWEIS wird für Leitungen vereinheitlicht.
Für das Ertragen
Lasten tabellarisierten in Tisch-VIII, in der Annahme, daß das Zentrum von
, den die Haltung 1 Fuß vom Rand des Rades, die übliche Leitung, ist,
sortiert nach der Größe gezeigt in Tisch-IX, sollte befriedigend sein.
Tisch IX automatisch
berücksichtigt Drehmoment, das vernünftig wäre, von einem Rad von zu erwarten,
so eine Größe, die die Haltung-Last in Tisch-VIII gegeben werden würde.
, den Die Werte nur ungefähr sind, weil genaue Werte nicht gegeben werden können,
bis alle Details betreffend der Lasten wegen der festen Pumpe
oder Maschine wird gewußt. Die Werte, die gegeben werden, sollten nur als ein Führer dienen
und die letzte Entscheidung sollten gegen die Gleichung überprüft werden, zu sein
sicher. Wenn das Machen von Ersetzungen, in Versammlung, von einer Leitung-Größe für
noch ein, es ist permissable, um größere Leitung zu benutzen als gezeigt in Tisch-IX
, aber nicht kleinere Leitung.
TISCH IX
Minimum Standard Leitung Größen für Verwendung als Achsen mit Orientierungen um 12
manövriert langsam von Rad-Rand
Bearing Last (Pfund) 100 200 500 1000 2000 5000 10000
Pipe Durchmesser (in) 1" 1 1/2 " 2 1/2 " 3" 4 " 6 " 8 "
Comparing diese Zahlen mit den erforderlichen Haltung-Durchmessern von Tisch-VIII,
, den es offensichtlich ist, daß, als das Benutzen von Leitung oder festem Stahl-Stiel, das
Ertragen wird benötigen, von zu sein das baut Art auf, als das hölzern Benutzen,
Orientierungen. Eine Alternative sollte einen Stiel benutzen, wessen Größe ausgewählt wird,
den Bedürfnissen der Haltung-Größe zufolge.
Es wird viel stärker sein
(und schwerer) als notwendig, aber bewahrt vielleicht irgendeine Arbeit.
Mit hölzern
Stiele, der erforderliche Stiel-Durchmesser wird normalerweise übersteigen das erforderlich
, der Durchmesser erträgt, und damaliges hat die Auswahl vom Reduzieren des Stieles
Durchmesser bei der Haltung-Lage (, aber nur dort) oder vom größer Benutzen
Orientierungen. In ein von beiden Fall muß der Stiel mit Stahl, sleeved, vereinigt werden
mit einem Stück Leitung oder gegeben irgendeinen ähnlichen Schutz gegen Kleidung
in der Haltung.
F. Kleine Überlegungen
, von dem Wir alle bedeutenden theoretischen Aspekte von Auswahl betrachtet haben,
sortiert nach der Größe und so weiter bestimmten Anforderungen zu entsprechen.
Alle sind auf gegründet worden ein
nahm Tüchtigkeit von 50% an-eine Zahl, in der bereitwillig durchführbar ist,
üben mit einem overshot-Rad.
Es gibt eine kleine Überlegung
, über dem der design/builder Kontrolle hat, die vielleicht beeinflußt, das
effiency leicht. Der raceway-Ausgang sollte Wasser auf das Rad setzen
leicht vor Spitze totes Zentrum.
Die genaue Lage ist eine Funktion von
1.
fließen Rate und raceway-Neigung, die beeinflussen,
die Meeresarm-Wasser-Geschwindigkeit; und
2.
der Eimer-sidewall-Winkel und periphere Geschwindigkeit
, der beeinflußt, wie das Meeresarm-Wasser glatt kommt,
onto das Rad.
Exact Kalkulationen scheinen kaum für eine Maschine berechtigt der durch
seine genaue Natur ist als roh und (relativ) ineffizient als dieses.
Let es ist genügend, daß der Entwerfer-Bauherr im Wasser bekommt,
ungefähr Tangente zu, und beim Spitze-Rand von, das Rad.
V. PRAKTISCHE ÜBERLEGUNGEN
A. Materials
Most Räder sind Holz natürlich, obwohl sie nicht sein müssen.
Unter
die Überlegungen für Auswahl des richtigen Materials sind das
lindern vom Arbeiten, Preis, Erhältlichkeit und Dauerhaftigkeit.
Der Durchschnitt
Zimmermann kann eine richtige Auswahl auf all diesen machen, nehmen Sie vielleicht aus das
letzt. Forstwirtschaft-Abteilungen in vielen Ländern können dieses bereitstellen
Informationen über potentiell nützliche Spezies.
Andere, die würden,
ist wahrscheinlich geeignet, wird im Teil auf dem Ertragen von Design erwähnt.
Builders von Wasser-Rädern betrachtet vielleicht natürlich ein " See " Sperrholz
als ein wahrscheinliches Material. Es ist zweckmäßig, mit zu arbeiten, aber die Qualität
variiert überall um die Welt.
Weil die besten Grade sogar haben,
eine zweifelhafte Dauerhaftigkeit, als das Operieren ununterbrochen in Wasser, außer wenn
malte, Sperrholz sollte nur gewählt werden, wenn es sich gut für gesorgt haben kann,
oder wenn ein relativ kurzes Leben erwartet wird,
Regarding das Gerüst, das Rad auf zu besteigen, Bambus könnte scheinen ein
logische Auswahl in vielen Ländern, aber die Dauerhaftigkeit ist solch, daß
, den es längeren Begriff wahrscheinlich Sorge und Ersatz erfordern würde, als
andere Materialien. Die Spezies zählten für die Orientierungen in Teil auf
IV D sind alle unter ständig nassen Zuständen ganz dauerhaft und
sollte die ersten sein, die betrachtet wurden.
B. Konstruktion Techniken
Irgendeine Person genug geschickt ein Wasser-Rad zu bauen wird wahrscheinlich
ist auch genug kenntnisreich, das meiste der Konstruktion auszuarbeiten
detailliert. Dieses Handbuch wird beabsichtigt, die Maschinenbau Erdarbeit zu geben
notwendig, die richtige gesamte Größe von Rad auszuwählen, zu treffen ein gegeben
brauchen und sicherzustellen diese vorherrschenden Wasser-Vorräte sind, in der Tat,
adäquat. Aber einige allgemeine Vorschläge helfen vielleicht dem Leser
vermeiden einige Fallgruben.
Attachment des Rades ergreift zum Stiel, ob die Seiten sind,
gesprochen oder fest, kann auf viele Weisen geschafft werden.
Wenn ein Stahl-Stiel
is benutzte, ein dünner Winkelring-Teller kann zum Stiel geschweißt werden (wenn solch
Einrichtungen sind verfügbar) und dies erleichtert das Zusatzteil sehr.
Mit einem festen Seite-Teller es gibt kein weiteres Problem, aber wenn
, den die Speichen benutzt werden, das Biegen in den Speichen bei der Winkelring muß,
ist als nicht so groß, die Speichen zu brechen.
Die Speichen sollten sein
befestigte zum Winkelring mit zwei oder mehr Blitzen und der Entfernung
erforderte zwischen den Blitz-Löchern, das Biegen zu unterstützen, variiert mit Rad
Durchmesser und die Starrheit des spoke/wheel-Gelenkes.
Für ein flexibel
zerlegen das erforderlich eine Entfernung wäre ungefähr 1/10 bis 1/12
vom Außen Durchmesser des Rades.
Zum Beispiel, auf einem 12 Fuß
drehen, wenn sie radiale Speichen benutzen, die zu einem Winkelring von 2 Blitzen befestigt werden,
und zum Rad-Seite-Teller (ringförmiger Ring) durch einen, der Winkelring
Blitze sollten auseinander um einen Fuß auf jede Speiche gehen.
Alternatively, wenn die Speichen ganz starr sind und fest zu befestigten,
ringförmiger Ring des Rades wie mit 2 oder mehr Blitzen, das Blitz-Loch
Trennung kann zu 1/20 vom Durchmesser des Rades bei reduziert werden
der Winkelring.
EINE einfache Speiche-Anordnung zu benutzen sind Paare Speichen, (man sprach
jedes Paares auf jeder Seite des Stieles) das Überqueren bei rechten Winkel
, eine Form dazuzubringen, die Tick-tac-Zehe oder Nullen und Kreuze-Symbol zu mögen.
Die Rad-Achse-Läufe durch das Zentrum-Quadrat und die Extremitäten
der Linien werden am Rad-annulus befestigt.
, den Irgendein Klebstoff, der benutzt wird, höchste Qualität wasserdichter Klebstoff für offensichtlich sein sollte,
Gründe.
Resorcinol Klebstoff ist wahrscheinlich die beste Auswahl.
Bucket Zusatzteil zur Seite-Mauer wird vielleicht gemacht, indem man entweder rillt,
die Seite-Mauer, den Eimer-Rand zu bekommen oder durch das Befestigen von Streifen zu
das innerhalb der Seite-Mauer die Eimer zu zu befestigen.
Es gibt ein
Vorteil zur annulus-Form von Seite-Mauer in, daß das innerhalb
, den der Eimer vom AUSWEIS zugänglich ist, Dies macht das Abriegeln das
innerhalb des Eimers einfacher, weil die notwendigen Stücke sein können,
steckte durch den AUSWEIS Mit festem sidewalls hinein, die Eimer müssen
würde vollständig und nicht-leckend gemacht, bevor der sidewall befestigt wird.
Dies ist auf keinen Fall unmöglich, aber ist vielleicht schwieriger.
Wenn ein fester sidewall benutzt wird, sollten Löcher zu benachbart gebohrt werden
der Eimer unterst in den Raum zwischen dem Eimer und dem haft
, irgendein Auslaufen zu lassen hinaus bewässern.
Eine feste Seite-Mauer würde nicht im allgemeinen
würde benutzt. Speichen bieten mehrere Vorteile an.
Numerous Bücher sind verfügbar, hilfreiche Hinweise auf verschieden zu geben
construction Techniken für den wirklich Amateur Bauherren.
C. Maintenance
Das Holz, das benutzt wird, wird vielleicht gemalt oder wird vielleicht für einen schützenden Überzug lackiert.
, den Dies das Leben des Rades offensichtlich ausstrecken wird.
Periodisches Streichen Neu,
wenn gewünscht hat, kann ausgeführt werden.
Die Entscheidung auf dem Malen
muß auf rein wirtschaftlichen Gründen gemacht werden.
Wenn ein sehr dauerhaftes Holz hat,
geworden anfangs benutzt, Gemälde ist ein Luxus.
Wenn ein etwas weniger dauerhaft
Spezies wird benutzt, Gemälde ist wahrscheinlich billiger und leichter als früh
replacement oder Reparatur des Rades.
, den Das einzige bedeutende Aufrechterhaltung-Problem in Orientierungen ist.
Großzügige Beihilfen
sind in den Zahlen in Tisch-VIII, aber der Haltung gemacht worden
wird Ohr beruhigen. Dies wird das Rad von seiner originalen Position abwerfen.
Shimming unter dem Haltung-Block wird für dieses entschädigen.
Das Ertragen
Ersatz, wenn der Block ganz durchgewetzt wird, ist ein einfach
sind wichtig.
Lubrication ist mit lignum-vitae total unnötig oder kommerziell
verarbeitete Ahorn, wenn verfügbar.
Mit der anderen Spezies können wir nicht machen
so eine flache Behauptung.
Allgemein sagen sollte die Haltung gemacht werden
vom härtesten Holz verfügbar und geschmiert wie gebraucht.
Öle und
fetten in kleinen Mengen, wird wahrscheinlich keine Verletzung machen und verlangsamt vielleicht die Kleidung
schätzen ein. Schwein-Fett und Talg wären bestimmt harmlos und könnten helfen.
PART ZWEI:
ANWENDUNGEN
ICH. WASSER PUMPEN
A. Pump Auswahl
Die einzige Art von Pumpe, die vernünftig ist, bei der langsamen Geschwindigkeit zu benutzen,
des Rades ist eine bestimmte Verlagerung pump. , durch den Sie gerufen werden,
verschiedene Namen wie Eimer-Pumpe, heben Sie Pumpe, Kolben-Pumpe, Windmühle,
pumpen und glätten gelegentlich einfach durch Marke-Namen wie " Rakete "
pumpen.
Numerous Modelle sind kommerziell verfügbar und variieren in Preis
von einigen Dollarn für kleine Kapazität-Pumpen zu mehrerem Hundert für
hohe Kapazität, hoher Kopf, dauerhafte, gut hergestellte units. Units,
kann bei niedrigem Preis im einfachsten von Werkstätten hergestellt werden.
Details werden in Anhang IIE gegeben.
Such Pumpse variieren vielleicht in Langweiler-Größe, Schlag-Länge und Kopf-Kapazität.
There ist eine praktische Begrenzung zur Geschwindigkeit, bei der sie operieren können.
Dies ist normalerweise die Häufigkeit vom schnellsten von wheels. oben erwähnte EIN
Häufigkeit von Geschwindigkeit-Multiplikator wie ein Multi-lobed Nocken oder eine Ausrüstung
Satz wird vielleicht benutzt, aber diese mehr kompliziert Pumpen und die Mechanismen,
während Sie die Tüchtigkeit des pumpenden Prozesses vergrößern, verstoßen Sie
die Kriterien von Teil IIE, teilen Sie Einen für Einfachheit und werden Sie nicht
würde diskutiert.
We wird nur sehr einfache Pumpen diskutieren.
Even mit einfachem Einzelzimmer oder doppeltem stellvertretendem Pumps es gibt bestimmt
Probleme.
, den ein Einzelzimmer, das stellvertretende Pumpe am Rad befestigte, verursachen wird,
flitzen Brandungen auf dem Rad wegen der Tatsache, daß eigentliches,
nimmt, setzen Sie nur Hälfte vom time. , Die andere Seite wird Füllung ausgegeben
der Zylinder.
Während dieser Füllung führen weniger Rad beachtlich auf
Drehmoment wird erfordert als wenn eigentlich pumping. Die Geschwindigkeit-Brandung
kann teilweise überwältigt werden, indem man benutzt,
1. zwei Einzelzimmer stellvertretend pumpt 180[degrees] aus Phase damit ein
der Pumpen macht nützliche Arbeit immer;
2. ein Doppelgänger stellvertretende Pumpe, die die gleiche Wirkung wie 1 hat.
, aber wird in einer Einheit gebaut; oder
3. am besten von allem zwei Doppelgänger stellvertretend pumpt 90[degrees] aus Phase.
Such Verwendung mehrfacher einfacher Pumpen wird auch verbessern das gesamt
Tüchtigkeit des Systems.
(im allgemeinen kann eine Einheit befestigt werden
leicht zu einer Kurbel an jedem Ende des Rad-Stieles).
There sind Druck-Variationen in der Lieferung-Linie, die abhängt,
auf mehreren Faktoren.
, So lang wie die Höhepunkt-Drucke es nicht übersteigen,
die Kapazität von der Pumpe und verwandtem Mechanismus, noch stirbt ab das
drehen, solche Variationen werden keinen harm. Die Druck-Höhepunkte verursachen
kann mit einer Luft-Kammer in der Lieferung angefeuchtet werden, füttern Sie oder glättete
durch das Benutzen von zwei oder einfacheren Pumpen wie im preceeding erwähnt
Absatz.
Die Möglichkeiten sind so zahlreich und die Details
genug würde Komplex, den sie alle nicht einmachen, here. eingeschlossen EIN
pumpen, Experte oder Pumpe-Design-Handbuch sollte konsultiert werden wenn das Design
Ideen, die hier gegeben werden, scheinen für die Bedürfnisse des Benutzers ungenügend.
im allgemeinen wird der Druck-Höhepunkt eine Funktion des Höhepunkt-Kolbens sein
Geschwindigkeit, die Pumpe langweilte Größe, die Lieferung-Leitung-Größe, die Länge,
der Lieferung pumpen und die Art von Leitung used. , Als das Sprechen von,
pumpen Aufführung und Design-Anforderungen, der Begriff ", den Kopf " ist,
begegnete oft.
, den Es ein Mittel für das Vorstellen der flüssigen Drucke ist,
betraf in der Pumpe oder festem pipes. , den Es die Höhe bedeutet,
von Wasser in einer senkrechten Leitung notwendig zu Produkt, beim Boden,
der Leitung, der Druck, der to. Der Druck gesprochen wird, ist ein
, den eigentliches System im allgemeinen gerade von einer Reibungselektrizität nicht produziert werden wird,
Säule von Wasser, aber es wird die Gleichen sein als ob es were. , den Es ist,
gerade eine geschickte Abkürzung, die oft von Flüssigkeiten engineers. Der Kopf benutzt wird,
, den Der Kopf beim Pumpe-Abfluß erforderte, wird von zwei Haupt erfunden werden
Bestandteile:
1. die eigentliche Änderung in Hochheben zur Lieferung-Leitung
gehen hinaus, d.h. das (senkrecht) Höhe des Hügels; und
2. Reibung-Verlust in der Leitung, durch die gegeben wird, das
Gleichung:
L V
Reibung Verlust = f--
D 2G
wo f = Reibung-Faktor erhältlich von Handbüchern oder
Tisch X
L = Länge von Leitung
D = in Durchmesser von Leitung
V = Geschwindigkeit von Wasser in der Leitung
g = Gravitations Beschleunigung
(Notiz: Einheiten für Dimensionen müssen konsequent sein.
Sehen Sie Anhang ich
für ein Beispiel von der Verwendung dieser Gleichung).
TISCH X
Estimated Reibung zerlegt für Kühles Wasser
Water Velocity (ft/sec.)
1 5 10
Alte Eisen-Leitung .045 .040 .038
Neue Eisen-Leitung .030 .023 .021
Plastik Leitung .025 .017 .015
, den Es offensichtlich ist, daß dies ein bedeutender Faktor in sehr langen Leitungen wird,
in kleinem Durchmesser pumpt, oder mit hohem velocities. Die Wasser-Geschwindigkeit
in der Lieferung-Leitung ist eine Funktion des Höhepunkt-Pumpe-Kolbens
Geschwindigkeit und das Verhältnis der Pumpe langweilten Größe und die Lieferung-Leitung
sortieren nach der Größe.
Peak Kolben-Geschwindigkeit für Pumpen, die direkt zu befestigt werden, das
Rad wird in Tisch-XI für verschiedene Schläge und Rad-Geschwindigkeiten gegeben.
Von Tisch XI, die Lieferung-Linie-Geschwindigkeiten können geschätzt werden
einfach durch das Vervielfachen des Tisch-XI Eintritt durch das Verhältnis der Pumpe
langweilte, Gebiet und die Lieferung pumpen area. , Der ist, Kolben-Geschwindigkeit,
timt Kolben-Gebiet = Wasser-Geschwindigkeit in Lieferung-Leitung mal Leitung-Langweiler
Gebiet.
Als eine Regel von Daumen, diese resultierende Lieferung-Leitung-Geschwindigkeit sollte
ist ein Maximum von 10 ft/sec. in Kurzschluß-Läufen, und noch kleiner für
sehr lange Leitungen.
, den Der Höhepunkt-Kopf von der Pumpe erforderte, wird sein das
zählen von den zwei anderen Köpfen, die erwähnt werden, d.h. zusammen Hochheben-Änderung
plus Reibung-Verlust-Kopfes.
Die Langweiler-Größe (Kolben-Gebiet) und Höhepunkt-Kopf, der während des Pumpen vorkommt,
wird die Macht bestimmen, die beim Pumpe-Stab seit Macht auf erfordert wird, ein
Gebiet ist das Produkt vom Gebiet und dem Druck, die auf das wirken,
Gebiet.
Figures für Macht beim Stab werden in Tisch-XII gegeben.
Nein
Beihilfe wird für Stab-Durchmesser gemacht, damit die Zahlen, die gegeben werden, konservativ sind.
Bore, den Größen, die angeführt werden, kommerziell verfügbar sind.
TISCH XI
Höhepunkt Pumpe Kolben Geschwindigkeit (ft/see) für einen Pumpe-Stab, der Direkt zu einer Kurbel auf dem Rad befestigt wird,
Drehen Sie Speed Stroke (in.)
(R.P.M.)
2 1/4 4 6 8 10 12
5 0.048 0.087 0.129 0.172 0.216 0.260
6 .059 .104 .156 .208 .259 .310
8 .078 .138 .207 .276 .345 .414
10 .097 .173 .259 .345 .432 .518
12 .117 .208 .312 .416 .520 .624
15 .147 .260 .390 .520 .650 .780
20 .195 .345 .518 .690 .865 1.04
TISCH XII
Höhepunkt-Macht auf dem Pumpe-Stab einer Kolben-Pumpe, der für Verschiedene Langweiler und Köpfe erfordert wird, (Pfund.)
Peak Kopf (Fuß) verändern Sie sich in Hochheben und Reibung-Verlust
Pumpe langweilte (in. ) 50 100 200 300 400 500
1 1/4 30 60 110 370 220 280
1 1/2 40 80 160 240 320 400
1 3/4 60 110 220 320 430 540
2 70 140 270 420 560 700
2 1/2 110 220 440 660 880 1100
3 1/4 185 370 740 1120 1480 1850
4 1/4 315 630 1260 1890 2520 3150
, von dem Diese Zahlen gefordert werden, solche Teile als clevis-Nadeln zu entwerfen,
(wenn gebraucht) und zu bestimmen, daß, wenn der Pumpe-Stab direkt befestigt wird,
zum Rad, daß die Kurbel-Arm-Länge den Eintritt in Tisch-XII timt,
übersteigt die Drehmoment-Kapazität des Rades nicht wie durch gegeben
Tisch ich.
natürlich, wenn Hebel oder andere torque/force, die Geräte vervielfachen, sind,
gebrauchte, geeignete Kalkulationen beim Rad können made. Die Macht sein
beim Pumpe-Stab bleibt noch wie in Tisch XII. Die Geschwindigkeit gegeben
gegeben in Tisch-XI, muß für die Änderung in Kurbel-Anordnung eingestellt werden.
Additionally, wenn die Linie sehr groß ist, damit eine große Masse von Wasser
muß auf jedem Schlag beschleunigt werden, die Trägheits Mächte können werden
größer als der Druck forces. , den Die Trägheits Mächte sein können,
schätzte mit der Hilfe von Tische-XIII und XIV.
TISCH XIII
Volume von Flüssigkeit in verschiedener großer Lieferung pumpt ([ft.sup.3])
Pipe length (Fuß)
Nominal Leitung-Größe 50 100 200 500 1000
1" .3 .6 1.2 3 6
2 " 1.16 2.32 4.65 11.6 23.2
3 " 2.46 4.91 9.82 24.6 49.1
4 " 4.38 8.78 17.50 43.8 87.5
TABLE XIV
Inertial Macht (Pfund.) pro Zoll Schlag für verschiedene Volumen von Flüssigkeit bei verschiedener Pumpe kreist Geschwindigkeiten
Pump kreist pro
Winziges Volumen von Flüssigkeit in Lieferung pipe([ft.sup.3])
.5 1 2 5 10 50 100
5 .133 .266 .533 1.33 2.66 13.3 26.6
10 .577 1.14 2.29 5.77 11.4 57.7 114
15 1.20 2.40 4.80 12.0 24.0 120 240
20 2.14 4.27 8.33 21.4 42.7 214 427
25 3.31 6.61 13.2 33.1 66.1 331 661
30 4.78 9.65 19.1 47.8 96.5 478 965
, den Diese Trägheits Macht bei seinem Höhepunkt ist, ebenso wie der Kolben beginnt, sein
, der Schlag pumpt.
Zu dieser Zeit der Reibung-Verlust ist Null weil
, die die Lieferung-Leitung-Geschwindigkeit zero. Hence der totale Stab ist, zwingen bei
der Anfang des Schlages krank seien Sie zur Macht wegen gleich das
statischer Kopf plus des Trägheits force. Es sollte mit verglichen werden
die Stab-Macht, wenn der Reibung-Verlust ein Maximum und die Bestandteile sind,
entwarf, um standzuhalten das größer von den zwei.
, den Wir kalkulieren können, daß die Macht erforderte, um das Pumpen unten zu schaffen,
verschiedene Zustände von Kopf, fließen Sie, schätzen Sie ein und Pumpe type. Diese Zahlen
werden in Tisch-XV für feste Strömung gegeben und werden für unsicher eingestellt
Strömung erklärte hinunter.
, den Dies die theoretische Minimum-Macht-Eingabe ist, die zur Pumpe erfordert wird,
unter festen Zuständen.
Unter den unsicheren Zuständen einer Kolben-Pumpe, zu schätzen das
bewässern Rad-Macht-Kapazität, die erfordert wird, vervielfachen Sie den Tisch-Eintritt durch
2 1/2 denn man Einzelzimmer stellvertretende Pumpe, durch 2 denn man Doppelgänger stellvertretende Pumpe
oder zwei Einzelzimmer stellvertretend pumpt 180[degrees] auseinander oder durch 1.5 denn 2 Doppelgänger Handeln
pumpt 90[degrees] auseinander.
, den Dies einer Schätzung von der Größe von Rad geben wird,
und Strömung-Rate erforderten zum Rad.
Wie in der Nähe vom Anfang dieses Teiles erwähnt, es wird geben
flitzen Schwankungen im Rad, das vielleicht in kleiner ausgesprochen wird,
dreht das Arbeiten in der Nähe von ihrem capacity. Dieses, ist kein besonderer Nachteil
so lang als die Stall-Drehmoment-Kapazität des Rades übersteigt
das Minimum-Drehmoment notwendig, der Pumpe moving. Das Ausmaß zu leisten
der Schwankungen nimmt mit Doppelgänger ab, der handelt, oder mehrfach
pumps Installationen und wo die Masse des Rades solch ist, daß
, den eine Schwungrad-Handlung anfängt, stattzufinden.
TISCH XV
Pferdestärke erforderte für Wasser, das bei Verschiedenen Strömung-Raten und Köpfen pumpt, (beide angenommen fest)
Total Kopf (Fuß)
Flow Rate
(IMP.GAL/HR.)
50 100 200 300 400 500
5 0.00125 0.0025 0.0050 0.0070 0.01 0.0125
10 .0025 .0050 .01 .015 .02 .025
25 .00625 .0125 .025 .0375 .05 .0625
50 .0125 .025 .05 .075 .1 .125
100 .25 .50 .1 .15 .2 .250
150 .0375 .0750 .15 .225 .3 .375
200 .05 .1 .2 .3 .4 .500
250 .0625 .125 .25 .375 .5 .625
300 .075 .15 .3 .45 .6 .75
500 .125 .25 .5 .75 1.0 1.25
1000 .25 .5 1.0 1.5 2.0 2.5
" See Text für Korrektur-Faktoren für verschiedene Arten von Pumpe-Sätzen ".
, den Das Volumen pro Schlag pumpte, variiert leicht mit dem Design von
die Pumpe und mit dem Langweiler und dem Schlag sizes. ein Werbespot
Hersteller führt Zahlen an, die als repräsentativ genommen werden können.
, den Diese in Tisch-XVI gegeben werden.
B. Methode von Zusatzteil zu drehen
Im Aktivieren irgendeiner Kolben-Pumpe, es wird ideal gemacht, solch der
straightline Bewegung des Kolben-Stabes ist achieved. Irgendein Biegen
im Stab setzt unangemessene Seite-Lasten auf die Begleichung-Kopf-Versiegelung und
auf dem Kolben-Eimer.
Straightline Bewegung-Mechanismen werden beschrieben
und diskutierte in Lehrbüchern, deshalb werde ich mich nicht zu anstrengen
geben Details vom gewöhnlichen mechanisms. Die Bücher selten Erwähnung
aber, die praktischen Probleme, die entstehen, als das Versuchen, zu benutzen,
solche Mechanismen.
Noch sie vergleichen Vorteile und Nachteile normalerweise.
, zusammen mit dem ich einige mögliche Mechanismen erwähnen werde,
die Vorteile und potentielle Probleme.
EIN Schieber und ein Kurbel-Mechanismus (sehen Sie Abb. 3) ist als attraktiv ein einfach
dmf3x53.gif (600x600)
Gerät mit dem Vorteil vom Erfordern keiner besonderer Techniken zu
verhindern das Biegen von Momenten auf der Pumpe plunger. Stroke, ist leicht verstellbar
durch das Befestigen der Kurbel-Nadel am Rad-Stiel über einen Winkelring
panzern mit Löchern, die bei verschiedenen Entfernungen von der Drehung-Achse gebohrt werden,
, durch den die Kurbel-Nadel fixed. sein können, Außer wenn ein Doppelgänger Handeln
Pumpe wird benutzt, der pumpende Schlag und der Rückkehr-Schlag werden ander haben
zwingt auf der Kurbel-Nadel, die in nicht-uniformem Rad abwechselnd resultiert,
flitzen (außer wenn für durch andere Mittel entschädigt hat-wie das Befestigen
wählen stellvertretende Pumpen aus, die 180[degrees operieren,] aus Phase) . This nicht-uniform
bedeuten, kann zu einem Ausmaß vom Befestigen des Schiebers erleichtert werden
(Pumpe-Achse) Offsetdruck vom Rad axis. , von dem Es dann eine Form wird,
schneller Rückkehr-Mechanismus.
, auf dem Dies die Seite-Last aber vergrößert,
der Schieber während des Rückkehr-Schlages, der das Bewegen erfordert, das
Schieber Orientierungen auseinander (das Vergrößern der Schieber-Länge) beizubehalten
der gleiche Schieber-Haltung-Druck wie mit der symmetrischen Anordnung
, wenn das Ertragen unter Druck setzt, und der resultierende Reibungs Widerstand auf dem Schieber
werden groß genug, um einen problem. Lubrication des Schiebers zu verursachen
Ertragen präsentiert einen problem. , Obwohl Vorkehrungen etwas begrenzen können,
die Aussetzung, in der Haltung zu bewässern, es ist unwahrscheinlich, daß das
Ertragen kann ganz protected. Pressure Fett-Anproben sein
, der ein angemessen Wäsche-immunes Fett benutzt, könnte geeignet beweisen.
Packing Kiste-Stil-Schmierung mit öligem Filz oder Lumpen könnte auch
ist erfolgreich.
, den sich Beide Methoden auf periodischer Aufmerksamkeit verlassen, die sein könnte,
von einem unerträglichen frequency. There sind auch die Kurbel-Nadel und die clevis
heften beim Schieber an, lubricated. Finally zu sein, Ausrichtung ist ein potentiell
verschlagenes Problem wegen der schmalen Toleranz zulässig auf
Parallelität vom Rad-Stiel und der Kurbel-Nadel und auf perpendicularity
vom Flugzeug des Schieber-Kurbel-Mechanismus mit dem Rad-Stiel.
, den ein Major-Vorteil mit der nächsten Methode verglich, die diskutiert wird, ist das
, weil der Pumpe-Körper repariert werden kann, wenn die Ausrichtung genug ist,
genau, die Verbindung mit der Verteilung-Leitung kann starr sein.
TISCH XVI
Quantities von Wasser pumpte pro Schlag für Einzelne Stellvertretende Pumpen von Verschiedenem Langweiler und Schlag-Größen
(Kaiserliche Gallonen)
Stroke (in.)
Langweilen Sie (in. ) 2 1/4 4 6 8 10 12
1 1/4 .009 .016 .023 .032 .040 .049
1 1/2 .013 .023 .035 .045 .057 .069
2 .023 .040 .062 .082 .102 .122
2 1/2 .035 .064 .095 .127 .159 .191
3 .052 .092 .139 .184 .230 .278
3 1/2 .070 .125 .187 .248 .312 .276
4 .092 .163 .245 .227 .410 .489
5 .143 .255 .382 .510 .638 .765
EINE zweite Methode von Zusatzteil sollte den Pumpe-Körper ungefähr drehen ein
Achse parallel zum Rad-Stiel (als auf trunnions), befestigen Sie das
pumpen Stab-Ende zur gleichen Art von Kurbel-Nadel als vorher und ließen das
pumpen, schwingen Sie Seite, um als der Kolben zu ergreifen, geht nach oben und down. (sehen Sie
Fig. 4).
, den Dies die Schwierigkeit vom Ausrichtung Problem Betreffen lindert,
dmf4x56.gif (600x600)
das Flugzeug des Kurbel-Mechanismus diskutierte vorher, aber
führt neuen complications. ein, den Der Pumpe-Stab unterworfen wird, um zu ergreifen,
belädt.
Dies ist gewöhnlich bei der Drüse unerträglich und das
Eimer, aber wird glücklicherweise leicht von einem einfachen Rahmen überwältigt
befestigte zur Pumpe mit dem Schieben von Haltung, die die Kurbel umgibt,
heften an der das Pumpe-Stab-Ende (bei der Kurbel-Nadel) dann schiebt in. Das
Orientierungen nehmen auf, alle Seite belädt erfordert, um die Schwingung zu verursachen,
, der den Pumpe-Stab verließ, belud linear, only. Seite belädt auf
diese, die Schieber-Orientierungen wären, kleiner als die Seite auf belädt, das
Schieber im Schieber-Kurbel-Einbau damit die rutschende Haltung
Probleme mit dieser Technik sind ein wenig simpler. EIN ernster Einspruch
zu dieser Einbau-Methode ist die Notwendigkeit für ein flexibel
Verbindung von der Pumpe zur Verteilung pipe. Wenn der Leser
beabsichtigt, seine eigene Pumpe zu bauen, die wahrscheinlich wäre, wenn sie betrachten,
diese besondere Anordnung, planen Sie, den Abfluß von zu haben das
pumpen colinear auf diese Art mit dem trunnion axis. eine einfache Versiegelung
, der Pumpe-Ausgang-Leitung zu erlauben, im Lieferung-Leitung-Willen zu schwingen
genügen.
Diese Methode flexibler Verbindung wird wahrscheinlich sein das
dauerhaftesten.
Der Scotch-Joch-Mechanismus (sehen Sie Abb. 5) ist einfach und lenkt, aber darf
dmf5x57.gif (600x600)
erfordern kultivierteres Bearbeiten Maschinell, als verfügbare Ausrüstung wird,
erlauben.
Furthermore, es gibt die potentielle Gefahr von übermäßig
tragen und kurzes Leben wenn die Schmierung insufficient. ist, ist Dies nicht
generell ein geeigneter Mechanismus für unbegleitete Verwendung in barschen Zuständen.
, den EIN Nocken aktivierte, den Pumpe-Stab ein attraktiver alternative. Es ist,
schließt das Bedürfnis für irgendein Gestänge aus und vereinfacht die Ausrichtung
Problem und das Ausschließen einiger parts. Seite Lasten auf ein richtig
entwarf, Profil wäre sehr klein und eine rutschende Haltung auf
das Außenbord Ende des Pumpe-Stabes würde it. leicht aufnehmen EIN
, den geeignetes Nocken-Profil schemetically in Abb. 6. Macht für gegeben wird,
dmf6x59.gif (600x600)
der Rückkehr-Schlag kann leicht durch geliefert werden ein richtig weighted
pumpen Stab und die einfachste Lage für solches Gewicht, wäre
sofort über dem Verfolger plate. Solid Einbau der Pumpe
in diesem Fall erlaubt starrem Versorgung-Rohrleitungen, direkt befestigt zu werden
zur Pumpe.
, den EINE Pumpe, die bereit gekauft wird, mit einem Griff machte, kann ganz einfach befestigt werden
durch einen Stab, der angemessen zwischen einer Kurbel auf dem Rad angeglichen wird, und das frei
enden vom Pumpe-Griff.
Then zwingen, und Geschwindigkeit-Kalkulationen müssen
würde modifiziert.
Various, den gerade Linie-Bewegung-Gestänge leicht constructed. sind, Sie
haben den Vorteil von Einfachheit und Dauerhaftigkeit sogar unten barsch
, der Zustände bedient.
Many, auf dem solche Gestänge in Büchern diskutiert werden,
Theory von Maschinen und Maschine-Design.
eine einfache Technik, gerade Linie-Bewegung, die gesehen wird, selten zu erreichen
in Texten auf Maschine Design sollte ein Kabel über einer Rolle solch starten
, den das Ende des Kabels an der Pumpe befestigte, ist colinear mit
der Pumpe-Stab.
, den Das andere Ende an der Rad-Kurbel befestigt werden kann,
und das Kabel stellt genügende Biegsamkeit bereit der kein festes Gestänge
wird gebraucht.
Eine Alternative zu diesem Ansatz sollte das Rad zusammenfügen
kurbeln zu einem Sektor eines Rolle-sheave auf so eine Weise an der der sheave
schwingt als der Kurbel rotates. Mit dem Kabel, das weit genug eingewickelt wird,
um den Sektor, damit das Kabel immer Tangente zu bleibt, das
Sektor und reparierte dort, das freie Ende des Kabels kann befestigt werden
colinear mit dem Pumpe-Stab, gerade Linie motion. Dieses bereitzustellen
ist der Mechanismus, der auf Öl benutzt wird, das Takelagen bohrt.
, den Das Kabel, als ein Teil des Antrieb-Mechanismus, sehr lang gemacht werden kann,
um Pumpen zu fahren, die bei einer beträchtlichen Entfernung von gefunden werden,
das Rad selbst.
, den so eine Technik die Mittel bereitstellt, um anzutreiben,
zum Beispiel, eine seichte Langweiler-Pumpe in der Mitte von einem Dorf Benutzen
Macht erzeugte weg bei einem Strom irgendeine Entfernung.
C. Piping
Für irgendein Wasser-Verteilung-System, wo das Wasser transportiert werden muß,
zu einem höheren Hochheben, Rohrleitungen ist normalerweise required. There
sind Alternativen wie Eimer auf einem endlosen Gürtel, und so weiter, aber das
ist außerhalb des Umfanges dieses Handbuches.
Die Auswahl wird wahrscheinlich zwischen polythene fallen und wird galvanisieren
bügeln Leitung.
There sind Vorteile und Nachteile zu both. ich
wird anstrengen, irgendeine hilfreiche Informationen zu geben, um den Entwerfer zu unterstützen
im Machen der besten Auswahl.
Polythene Leitung ist in lang verfügbar (jetzt um 200 Meter) Längen
deshalb werden Anzahlen von Verbindungen und Gelenken verglichen sehr zu reduziert
die eiserne Leitung, die kurze Längen kommt, (21 1/2 ft typisch).
Es ist flexibel (weicher, schwächer und elastischer in strengem Ingenieurwesen
Terminologie) und ist aus diesem Grund mehr susceptable zum Beschädigen
von Busch-Messern, Steine, Schwein-Hufe, etc. , den Seine Stärke begrenzt wird,
solch das es eingeschätzt wird, um bei bestem 300 Fuß Normale Arbeiten zu unterstützen
führt bei üblichem conditions. , den Die Stärke stark Temperatur ist,
abhängig aber, und um 120[degrees] F Kopf Kapazität ist hinunter zu
185 ft Maximum.
, den Es Feuer nicht immun ist.
Consequently in öffnen Sie
Land, das es benötigen würde, wahrscheinlich buried. zu sein, Wenn die örtliche Erde
ist sehr felsig, der begrabende Prozeß muß mit großer Sorge gemacht werden
, die Leitung abzuhalten vom Erleiden von Stein (Eindringen) damage. Sand
wird normalerweise als ein Bett und eine Decke benutzt.
Iron Leitung kann generell einfach auf den Boden mit Stein gelegt werden
stapelt, darum durch niedrigen spots. zu unterstützen, Es wird unterstützen mehr als
1000 ft Köpfe mit Fülle von Sicherheit margin. Für Köpfe zu bekommen
der hoch, das System, das erfordert wird, wird mehr gebildet werden als
kann von den Techniken gemacht werden, die in diesem Handbuch detailliert werden.
Prices für die zwei Arten sind in der höheren Stärke wettbewerbsfähig
stuft von polythene ein, aber für niedrige Druck-Systeme dürfen polythene
ist im wesentlichen billiger.
Polythene hat einen glatteren Langweiler, damit Reibung-Ausfälle sind, weniger als
mit eiserner Leitung, obwohl dies nicht wahrscheinlich wäre, ein bedeutungsvoll
zerlegen.
, den Es in langen Schwerkraft-Futter-Systemen wichtiger wird.
Weight einer gegebenen Länge ist überaus different. 100 ft von hoch
Stärke, die 2 " polythene 60 Pfund wiegt, während 100 ft 2 " übliches Eisen
Leitung wiegt 357 Pfund.
Therefore, langer Entfernung-Transport von Hand zu
sehr entfernte Gebiete könnten die Entscheidung beeinflussen denn polythene sogar
trotz seiner anderen Mängel.
II. ANDERE ANWENDUNGEN
, Während Wasser Pumpen eine offensichtliche Verwendung für das Wasser-Rad, ander, ist,
Maschinerie kann angepaßt werden, um die mechanische Macht-Ausgabe von zu benutzen das
drehen.
, den Es nicht die Absicht dieses Teiles, zu zu versuchen ist,
zählen allen möglichen applications. Rather auf, ich schließe dieses ein
teilen, um irgendeinen Eindruck auszugleichen, durch den vielleicht gegeben worden ist, das
preceeding Teil, den Wasser Pumpen das wichtigste ist, oder
, zu denen das Rad vielleicht gesetzt werden, benutzen vielleicht nur.
Generation von Elektrizität ist eine Möglichkeit, die wahrscheinlich wird,
springen zu den Verstanden von meisten Leuten, die diesen manual. There lesen,
sind Rad, das elektrische Generatoren in Bedienung in Papua New gefahren wird,
Guinea heute, aber die Anzahl von Versuchen und Mißerfolgen bezeugt zu
die Tatsache, daß es keine einfache, billige Aufgabe zum Machen ist, ein erfolgreich
rig. , den Die Haupt Schwierigkeiten die Geschwindigkeit-Steigerung sind, die erfordert wird,
für Generatoren und Geschwindigkeit regulation. Low Spannung GLEICHSTROM Generation
, der verfügbare Teile bereitwillig benutzt, (alte Auto-Generatoren oder Wechselstromgeneratoren)
vermeidet die Geschwindigkeit-Regulierung problem. Simple Starter-Motor-Antriebsrad /
Schwungrad-Ring-Gang Sätze könnten für Geschwindigkeit-Steigerung bei adäquat sein ein
vernünftiger Preis.
Typical Ring-Ausrüstung-Sätze haben eine niedrigere Begrenzung von 10
diametral Pech Größe Zähne, die eine Macht-Klasse von 10 R.P.M geben.
von ungefähr 1/2 h.p.
, den Es ist, deshalb geringfügig zu erwarten, zu produzieren
ununterbrochene Ausgabe von einem 12 Volt Auto-Generator bei, sagen Sie, 60
Ampère lange Perioden von Zeit ohne Ausrüstung problems. Das klein
belaufen sich von Macht, die erzeugt wird, das Bedürfnis für 12 Volt Zwiebeln, Widerstand
Ausfälle in langen Verteilung-Systemen und anderen Problemen lindern auch
gegen dieses, der ist, ein nützlich Blitz-auf accessory. Electricity Generation
wird den höheren Geschwindigkeit-Geräten, die zugänglicher sind, besser überlassen
, Regulierung wie der Banki Turbine von zu flitzen ein zentrifugal
pumpen werdend gezwungen, als eine Turbine zu laufen.
Attachment kann direkt zu anderer mechanischer Maschinerie geschafft werden
durch eine Vielfalt vom Verbinden von Geräten, die in verschieden beschrieben wird,
bearbeiten maschinell Design-Bücher.
, den Zwei Umstände wahrscheinlich vorzukommen sind,:
1.
die Maschine, die gefahren werden sollte, wird einige gefunden werden
überflügeln vom Rad; und
2.
, den der Eingabe-Stiel der Maschine nicht leicht wird,
würde an den Rad-Stiel angeglichen.
Alignment Schwierigkeiten werden einfach und billig mit alt überwältigt
Auto Antrieb Stiele und ihre festen universalen Gelenke.
Note, daß die Verwendung von einem universalen Gelenk keine Konstante geben wird,
flitzen auf beiden Seiten.
Für eine dauernde Eingabe-Geschwindigkeit, die Ausgabe ist
abwechselnd schneller und langsamer als die Eingabe, die auf abhängt, das
angeln zwischen den zwei shafts. , Die Geschwindigkeit-Variationen sind klein und
wird generell von keinem consequence. sein Wenn die Geschwindigkeit-Variationen
kann nicht toleriert werden, entweder ein besonderes dauerndes Geschwindigkeit-Gelenk (als
von der Front drehen Antrieb-Auto) oder zwei gewöhnliche U Gelenke
muß benutzt werden, jedes, für die nicht-uniforme Bewegung von zu entschädigen das
ander.
Flexible Stiele sind kommerziell verfügbar, aber sind von begrenzt
Drehmoment, das Kapazität trägt.
Solid Stiele können Drehmoment über beträchtlicher Entfernung übersenden, aber
erfordern Orientierungen für Unterstützung und sind vielleicht deshalb teuer.
Praktisch irgendeine haltende Maschine, die gegenwärtig Hand-angetrieben wird,
könnte von Wasser-Rad power. Die Mittel gestartet werden, um zu schaffen das
Zusatzteil würde von Maschine variieren, um maschinell natürlich zu bearbeiten, aber nur
im Fall von wo das Rad und die Maschine wird lang durch getrennt
Entfernungen sollten dort irgendein bedeutungsvolles Problem sein.
ANHANG ICH
Sample Kalkulation für Rad-Pumpe-Satz
Das folgende ist ein Beispiel von der Verwendung dieses Handbuches, um Entscheidungen zu treffen
das Erzählen, um Rad für Verwendung in Wasser Pumpen zu bewässern.
, den Die Entscheidungen machten,
Sie mit den Grenzen sein, die auf das System vom Dorf gesetzt werden, konsequent
Bedürfnisse (wieviel Macht wird erfordert) und die Geographie und die Größe von das
Versorgung-Strom (wieviel Macht wir können erwarten, vom Rad zu bekommen).
Wenn
die Macht, die erfordert wird, durch die erzeugt werden kann, ist größer als die Macht
das Rad, dann macht das System work. nicht ein, von dem Dieses Beispiel genommen wird,
Kalkulationen machten für Ilauru Dorf, ungefähr 15 Meilen südlich von
Wau, Neuer Guinea. Eine der möglichen Lagen für ein Rad ist in einem Strom
ungefähr 350 Füße unter dem Niveau des Dorfes.
, den Der Hügel ganz steil ist,
und würde ungefähr 750 Füße von Leitung erfordern.
There ist eine Stelle im Strom
wo das Wasser ebene Tropfen ganz schnell durch eine senkrechte Entfernung
von 8 oder 10 ft. ist Der Strom ungefähr 10 Fuß breit, ermittelt den Durchschnitt von 6 oder 9 Zolln
Tiefe und Strömungen über zwischen 1 und 2 Fuß pro Sekunde (schätzte durch das Messen
die Zeit für ein Blatt, eine feste Entfernung zu reisen).
Der Beschreibung
schafft die Zustände, um die maximale Rad-Größe zu bestimmen.
Das Dorf hat ungefähr 300 people. jetzt, Jede Person konsumiert weniger als
2 Gallonen Wasser pro Tag im Dorf einer rauhen Schätzung zufolge.
Wenn das Wasser ins Dorf gepumpt würde, erfahren Sie in anderen Ländern
zeigt, daß der Verbrauch zunehmen würde.
EIN Minimum von 10 Gallonen pro
Tag pro Person wird manchmal als ein Minimum durchführbarer Plan angeführt.
Let wir
kalkulieren Sie zweimal für, daß Ausdehnung von Bevölkerung zu berücksichtigen oder von Verbrauch.
1.
Total Wasser-Anforderung in Gallonen pro Stunde
20 gal/person-Tag x 300 people x day/24 hr = 250 gal/hour
, der Lagerung-Einrichtungen beim Dorf annimmt, um größer zu erlauben,
zeichnen bei Höhepunkt-Stunden.
2.
Power erforderte, um diese pumpende Rate von Tisch-XV zu treffen.
250 gal/hour bei ca. 400 Fuß Kopf (350 eigentlicher Fuß Anstieg +
einige Verluste als noch uncalculated) erfordert ungefähr 1/2 h.p.
unter
feste Zustände.
3.
Depending auf der Art von Pumpe-Anordnung, die benutzt wird, das Rad wird
müssen für 2 1/2 Male geplant werden der denn eine einzelne stellvertretende Pumpe,
2 Male der für doppelte stellvertretende Pumpe oder 1 1/2 Male der für 2
verdoppeln stellvertretende Pumpe.
Assuming der einfachste Fall von 1 Einzelzimmer
, der Pumpe aufführt, den wir ein Rad von 1 1/4 h.p brauchen.
potentiell.
4.
Can, den wir bekommen, daß viel Macht von einem Wasser-Rad unter den gaben
Konditioniert beim Strom?
Der größte Durchmesser möglich ist
begrenzte durch den Tropfen im Strom in einer useable-Entfernung-- über
8 Füße.
Ein 8 Fuß Rad wird gegen 12 rpm operieren oder weniger
(Tisch-VI).
, von dem Der Strom wenigstens eine Strömung-Rate hat,
10 ft x 1/2 ft x 1 ft = 5 [ft.sup.3]
----- -------- -
sec Sek
oder
5 [ft.sup.3] x 6 1/4 Mädchen x 60 Sek = 1800 Mädchen
------ ---- ------ ---- ------ ------ --- ---- ----
sec [Fuß /sup.3] min Min
Bei 1800 gal/min wir sollten fähig sein, 2 h.p zu produzieren.
wenigstens
von einem 8 Fuß drehen (Tisch-V) oder etwas weniger abhängend auf
, den der genaue t/r schließlich gewählt schätzt.
Therefore, den wir schließen, daß die Arbeit, in Theorie, möglich ist.
Had die Strömung-Rate gewesen, zum Beispiel, nur 500 Gallonen pro
Minute, die Aufgabe vom Pumpen von 250 Mädchen pro Stunde zum Dorf,
wäre wahrscheinlich unmöglich gewesen.
5.
Bei ein schätzte 12 rpm und 4 Fuß Weite (Maximum benutzte normalerweise
ist Hälfte des Durchmessers) wir können die annulus-Weite notwendig schätzen
(Tisch IIE).
1 1/4 H.P. brauchte
------ -------- ---- = 0.025 H.P.
pro rpm pro ft von Weite
12 rpm x 4 ft weit
Im Eintritt unter 8 Fuß Durchmesser-Rädern wir sehen, daß aller annulus
Weiten, die aufgezählt werden, werden wenigstens bereitstellen, daß viel power. Wir
wissen jetzt, daß wir das Rad machen können, weniger als 4 Fuß breit wenn gewünscht hat
und die annulus-Weite können zwischen 3 in sein.
und 12 in.
, den Es jetzt ganz geschafft wird, daß ein 8 Fuß Durchmesser-Wasser
drehen in dieser Lage, wird die Arbeit machen, die erfordert wird.
6.
, Wenn das Rad bei 12 rpm operiert, und die Pumpe ist direkt
verband, damit es einen Schlag pro rpm ohne gibt, fügte hinzu
Hebelkraft (zum Beispiel, wie mit der Draht-Verbindung, die vorgeschlagen wird,
in Teil Zwei, Teil-FAKTURENBUCH), es wird einen Schlag pro Revolution geben.
, 250 gal/hr zu schaffen, die wir brauchen,:
250 Mädchen hr Min
---X-- ---- X------ ---- = .35 GAL/STROKE
HR 60 MIN 12 STROKES
Von Tisch XVI der Mittel, daß wir 3 1/2 Pumpe mit 12 " Schlag brauchen,
oder 4 " Pumpe mit 9 " Schlag und so weiter
7.
, Wenn wir die Geschwindigkeit dann in der Leitung zu 10 ft/sec begrenzen, das
pumpen Größe mit der 3 1/2 " Pumpe (gewählt, weil es billiger ist,
als die 4 " Pumpe) wird zur Höhepunkt-Kolben-Geschwindigkeit erzählt und
die Pumpe-Größe.
Von Tisch XI die Höhepunkt-Kolben-Geschwindigkeit bei
12 " Schlag, den 12 rpm .624 ft/sec. Das Lieferung-Leitung-Kreuz ist,
teilen, Gebiet muß ungefähr sein
.624 X 11 [(3 1/2) .SUP.2] 1
------ -------- -x-- = Leitung-Gebiet = .64 [in.sup.2]
4 10
, den Dies eine nominelle 1 " Durchmesser-Leitung erfordern würde.
8.
, den Die Leitung benötigen würde, eisern galvanisiert zu werden, um den Druck standzuhalten,
von Köpfen, die 350 ft. übersteigen, Wenn eine nominelle 1 " Leitung benutzt wird,
, den die eigentliche Höhepunkt-Geschwindigkeit ungefähr 7 ft/sec ist.
Der Reibung-Kopf-Verlust wäre (Tisch-X)
Reibung Verlust = 0.022 x 750 [7.sup.2]
---- x------ ---= 150 ft
1/12 2 X 32.2
Thus der totale Höhepunkt-Kopf, der Mächte auf dem Pumpe-Stab verursacht,
wäre 350 (Hochheben) + 150 (Verlust) = 500 Fuß
Commercial 31/2 m. Pumpen sind mit 2 in tailliert.
pumpen Sie Abfluß
Löcher und wenn 2 in. Leitung wird benutzt, der Verlust ist viel weniger
, weil die Geschwindigkeit weniger ist, und der Durchmesser ist größer.
Reibung Verlust = 0.028 x 750 [2.sup.2]
---- x------ ---= 8 ft
2/12 2 X 32.2
Das Bewahren ist offensichtlich beträchtlich, aber der Preis vom Verdoppeln
, den die Leitung-Größe vielleicht unattraktiv ist.
9.
Assuming, den wir die 1 " Leitung benutzen, die wir dem erforderlichen Pumpe-Stab finden,
zwingen von Tisch-XII, ist ungefähr 1850 lb. Für einen 12 " Schlag ein
kurbeln an, Länge von 6 " wird erfordert und damit das Höhepunkt-Drehmoment auf
, den die Maschine 925 ft/lb ist.
Von Tisch 1 wir sehen, daß dies innerhalb der Kapazität gesund ist,
des Rades, wenn es 4 Fuß breit ist.
10.
, für vernünftige künftige Ausdehnung von Bedürfnissen draußen zu erlauben
, der unnötiges Gewicht zum Rad hinzufügt, den ich einen 4 " auswählen würde,
ANNULUS.
Having gemacht, daß, die Haltung-Lasten sind (Tisch-VII)
ungefähr 500 Pfund. jedes.
Assuming, den die Orientierungen gefunden werden können,
ziemlich in der Nähe vom Rad, sagen Sie 6 ", der feste Stahl, weg
Stiel Größe, die erfordert wird, wird von gefunden:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][(6 X 500) .SUP.-2] + [(925 X 12) .SUP.2]
------ -------- -------- -------- -------- -------- ---------
[Pi] (13,000)
d = 1.65 in
Any fester Stahl-Stiel, größer als dies befriedigend sein wird.
ANHANG IIE
Eine Leicht konstruierte Kolben-Pumpe
dmfspx71.gif (600x600)
von R. Burton
Diese Pumpe wurde von P. Brown entworfen (von der Maschinenbau-Werkstatt
beim Papua-Neuguinea Universität von Technologie) mit einer Sicht zu
stellen Sie in Papua Neuem Guinea. Consequently her, auf dem die Pumpe gebaut werden kann,
das Benutzen eines Minimums von Werkstatt equipment. Most Teile ist übliche Leitung
Anproben verfügbar bei irgendwelchen Installateurarbeit-Lieferanten.
Zu vermeiden, zu zu haben langweilte und schleift einen Pumpe-Zylinder, eine Länge von Kupfer,
Leitung ist used. Provided, Sorge wird genommen, um eine unbeschädigte Länge auszuwählen und
um zu sehen, daß die Länge nicht während Konstruktion dieses System beschädigt wird,
hat ganz befriedigend bewiesen.
Wie vom überqueren-abschnittsweisen Diagramm, die Enden der Pumpe, gesehen werden kann
Körper besteht aus kupfernem Leitung-Abschwächer-Silber, das auf die Pumpe gelötet wird,
cylinder. , zu dem Dies Abbauen der Pumpe schwierig macht, aber vermeidet
die Verwendung einer Drehbank.
Wenn eine Drehbank verfügbar ist, konnte ein geschraubtes Ende gelötet zu silbern sein das
oberes Ende der Pumpe, einfachen Abbauen zu berücksichtigen.
Der Kolben der Pumpe besteht aus einem 1/2 " dicken P.V.C. Winkelring mit Löchern
bohrte dadurch (sehen Sie Diagramm) . , über dem EIN Leder-Eimer befestigt wird,
der Kolben und zusammen mit den Löcher-Aufschlägen als ein nicht-Ertrag-Ventil.
In dieser Art von Pumpe muß der Eimer von ganz weichem Leder gemacht werden,
ein kommerzieller Leder-Eimer ist nicht geeignet.
Bright Stahl-Stange ist
benutzte als der Antrieb-Stab und muß Faden sein, der an seinen Enden geschnitten wird, die einen Würfel benutzen.
Eine galvanisierte Brustwarze ist Silber, das zur Spitze kupferner Abschwächer von gelötet wird, das
pumpen Sie, um der Begleichung-Leitung zu erlauben, befestigt zu werden.
Ein `O ' Ring-Versiegelung der Art hat früher P.V.C verbunden. Leitung wird als benutzt ein
siegeln Sie für den Fuß Ventil. Diese Versiegelung erfordert kein Reparieren seitdem
es schiebt Anfälle in den niedrigeren kupfernen Leitung-Abschwächer. Ein 1/2 " geschraubt Winkelring
mit einem Stecker in seinem Zentrum bildet der Teller für den Fuß Ventil. Dieser Teller
muß vom Erheben auf dem Langweiler der Pumpe durch drei Messing zurückgehalten werden
Pflöcke tailliert in durch die Seite-Mauer der Pumpe über dem Ventil-Teller.
Diese Pflöcke müssen gelötet in, um Auslaufen oder Bewegung zu verhindern silbern sein.
Eine Teile-Liste für einen 4 " Langweiler x, unter dem 9 " Schlag-Pumpe zusammen aufgestellt wird,
mit einer Werkzeug-Liste.
Teile
1 nur 12 " x 4 " dia.
kupfernes Rohr
2 nur 4 " bis 1 1/2 " kupferne Rohr-Abschwächer
1 nur 1 1/2 " galvanisiert Brustwarze
1 nur 1/2 " geschraubt Winkelring
1 nur 1/2 " Stecker
1 nur 1/2 " P.V.C.
Winkelring
1 nur Gummi `O ' Ring 4 " dia.
1 nur Stück von 4 1/2 " dia.
Leder
1 nur 15 " x 1/2 " dia.
helle Stahl-Stange
1/8 " DIA.
das Hartlöten von Stab
Werkzeuge
Handi Gas-Werkzeug
Silver Lötmetall
Handbohrmaschine
1/2 " Whitworth Würfel
1/2 " Whitworth Hahn
Hacksaw
Hammer
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