Це оригінальний пристрій було винайдено ще в 1772 році англійцем Джоном Вайтгерстом. Зовні його робота схожа на диво. Вода по трубі з невеликим ухилом потрапляє в якийсь механізм, який піднімає її на набагато більшу висоту. Наприклад, на вході перепад висот (стовп води) дорівнює 1 м, а цей насос закидає її на висоту 10 м! І при цьому ніякого підведення енергії для роботи – ні електрики, ні бензину, ні газу. Прямо перпетуум мобіле – вічний двигун. Не дарма, цей пристрій було однією з найпопулярніших саморобок в Європі.
І лише в 1930 році російським вченим С. Д. Чистопольськім була розроблена теорія його роботи. Не будемо мучити читача і розкриємо таємницю цього насоса.
Конструкція і принцип роботи гідротаранного насоса
Конструкція гранично проста. У насосі, по суті, чотири деталі! Крім живильної та напірної труб. Дійсно, геніальний у своїй простоті механізм. Він включає:
Мал. 1
1. Корпус
2. Відбійний клапан.
3. Напірний клапан.
4. Повітряний ковпак.
5. Живильна труба.
6. Нагнітальна труба.
Перш, ніж говорити про принцип дії, маленька довідка з фізики.
Вода – це практично нестислива рідина. Наслідок цього, різке зростання тиску в ній внаслідок зміни її швидкості або обсягу. Саме тому смертельно небезпечно стрибати з великої висоти у воду. І саме тому розриває ємності з водою при попаданні в них кулі, коли як з повітрям в них просто утворюється наскрізні отвори. Це явище отримало назву гідравлічний удар.
Кожен з нас його може побачити, точніше, почути, різко зачинивши кран з великим напором води. У воді утворюється ударна хвиля, від якої здригаються труби. Ось її і використовує гідротаранний насос в мирних цілях, тобто для своєї роботи.
Вода по живильній трубі 5 (мал. 1) потрапляє в насос 1 і через відкритий клапан 2 виливається назовні.
Так як діаметр вихідного отвору цього клапана менше діаметра труби 5, швидкість води і тиск перед клапаном 2 зростає. Під його дією клапан 2 долає власну вагу (або зусилля пружини – в залежності від конструкції) і перекриває витікання води. Вона різко гальмується. Виникає гідравлічний удар. Тиск води різко підвищується, виникають зусилля, які долають силу пружини напірного клапана 3 і відкривають його. Вода спрямовується по нагнітальній трубі 6 і потрапляє в повітряний ковпак 4, що є в даному випадку пнемо акумулятором (мал. 2).
Мал. 2
Так як обсяг води різко зменшився (частина її пройшла через клапан 3), тиск в ній теж різко впав. Клапан 3 закрився, а клапан 2, навпаки, відкрився. Фактично клапан 2 і 3 – це зворотні клапана, тільки один працює на вхід, інший на вихід. Вода в ковпаку 4, позбавлена підживлення, під дією стисненого нею повітря, починає виштовхуватися далі по нагнітальній трубі 5. Система повернулася в початковий стан. Цикл повторюється знову. Тобто гідротаранний насос – це пульсуючий насос. Він може працювати і без повітряного ковпака 4, який згладжує цю пульсацію.
Назва «Гідротаранний насос» зрозуміла – вода при гідроударі поводиться як гідравлічний таран, ударом відкриваючи напірний клапан.
Переваги гідротаранного насоса
1. Повна автономність. Підводити енергію до нього немає необхідності.
2. Простота конструкції і внаслідок цього висока надійність.
Завдяки цим якостям гідротаранний насос може роками (!) працювати в повністю автономному режимі.
Перспективи
Незважаючи на такі вагомі переваги, довгий час гідротаранний насос був лише іграшкою, промислових моделей випускалося мало. Виною тому його низька продуктивність, порядку 1 2 м3/доба. Але з ростом вартості будь-яких видів енергії і загальносвітовому тренді на екологічність, на цей механізм, який не використовує ні грама палива і не викидає в атмосферу ні міліграма будь-яких речовин, звернули комерційне увагу. Дійсно, поставив пару таких насосів (ціна кожного помітно нижче, ніж у традиційних насосів, які, до того ж, вимагають енергії) на річку і вони тобі за добу в накопичувальну ємність накачали 3-4 куба води – вистачить для діяльності невеликого господарства.Конструкція гідротаранного насоса просто масштабується і дозволяє легко вийти на продуктивність, цікаву для промислової експлуатації. Поки ж відомі промислові моделі, типу Качалич ГТ-03-32/½ і Качалич ГТ-01-40/½ з продуктивністю, відповідно 1,2 і 2 м3/ доба. Для їх роботи досить перепаду висоти на вході 0,5 -1 м.
