Это оригинальное устройство было изобретено еще в 1772 году англичанином Джоном Вайтгерстом. Внешне его работа похожа на чудо. Вода по трубе с небольшим уклоном попадает в некий механизм, который поднимает ее на гораздо большую высоту. Например, на входе перепад высот (столб воды) равен 1 м, а этот насос забрасывает ее на высоту 10 м! И при этом никакого подвода энергии для работы – ни электричества, ни бензина, ни газа. Прямо перпетуум мобиле – вечный двигатель. Не зря, это устройство было одной из самых популярных самоделок в Европе. И лишь в 1930 году российским ученым С. Д. Чистопольским была разработана теория его работы. Не будем томить читателя и раскроем тайну этого насоса.
Конструкция и принцип работы гидротаранного насоса
Конструкция предельно проста. В насосе, по сути, четыре детали! Не считая питающей и напорной труб. Действительно, гениальный в своей простоте механизм. Он включает:
Рис. 1
- Корпус
- Отбойный клапан.
- Напорный клапан.
- Воздушный колпак.
- Питающая труба.
- Нагнетательная труба.
Прежде, чем говорить о принципе действия, маленькая справка из физики.
Вода – это практически несжимаемая жидкость. Следствие этого, резкое возрастание давление в ней вследствие изменения ее скорости или объема. Именно поэтому смертельно опасно прыгать с большой высоты в воду. И именно поэтому разрывает ёмкости с водой при попадании в них пули, когда как с воздухом в них просто образуется сквозные отверстия. Это явление получило название гидравлический удар. Каждый из нас его может увидеть, точнее, услышать, резко закрыв кран с большим напором воды. В воде образуется ударная волна, от которой содрогаются трубы. Вот ее и использует гидротаранный насос в мирных целях, то есть для своей работы.
Вода по питающей трубе 5 (рис. 1) попадает в насос 1 и через открытый клапан 2 изливается наружу. Так как диаметр выходного отверстия этого клапана меньше диаметра трубы 5, скорость воды и давление перед клапаном 2 возрастает. Под его действием клапан 2 преодолевает собственный вес (или усилие пружины – в зависимости от конструкции) и перекрывает излив воды. Она резко тормозится. Возникает гидравлический удар. Давление воды резко повышается и возникающие усилия, преодолевая силу пружины напорного клапана 3, открывают его. Вода устремляется по нагнетательной трубе 6 и попадает в воздушный колпак 4, являющийся в данном случае пневмо аккумулятором (рис. 2).
Рис. 2
Так как объем воды резко уменьшился (часть ее прошла через клапан 3), давление в ней, как быстро возросло, так быстро и упало. Клапан 3 закрылся, а клапан 2, наоборот, открылся. Фактически клапан 2 и 3 – это обратные клапана, только один работает на вход, другой на выход. Вода в колпаке 4, лишенная подпитки, под действием сжатого ею воздуха, начинает выталкиваться дальше по нагнетательной трубе 5. Система вернулась в исходное состояние. Цикл повторяется вновь. То есть гидротаранный насос – это пульсирующий насос. Он может работать и без воздушного колпака 4, который сглаживает эту пульсацию.
Название «Гидротаранный насос» понятна – вода при гидроударе ведет себя как гидравлический таран, ударом открывая напорный клапан.
Преимущества гидротаранного насоса
- Полная автономность. Подводить энергию к нему нет необходимости.
- Простота конструкции и вытекающая из этого высокая надежность.
Благодаря этим качествам гидротаранный насос может годами (!) работать в полностью автономном режиме.
Перспективы
Несмотря на такие весомые преимущества, долгое время гидротаранный насос был лишь игрушкой, промышленных моделей выпускалось мало. Виной тому его низкая производительность, порядка 1- 2 м3/сутки. Но с ростом стоимости любых видов энергии и общемировом тренде на экологичность, на этот механизм, не использующий ни грамма топлива и не выбрасывающий в атмосферу ни миллиграмма каких либо веществ, обратили коммерческое внимание. Действительно, поставил таких пару насосов (цена каждого заметно ниже, чем у традиционных насосов, к тому же требующих подвода энергии) на речку и они тебе за сутки в накопительную емкость накачали 3-4 куба воды − хватит для деятельности небольшого хозяйства. Конструкция гидротаранного насоса просто масштабируется и позволяет легко выйти на производительность, интересную для промышленной эксплуатации. Пока же известны промышленные модели, типа Качалыч ГТ-03-32/½ и Качалыч ГТ-01-40/½ с производительностью, соответственно 1,2 и 2 м3/сутки. Для их работы достаточно перепада высоты на входе 0,5 -1 м.
