UN Manual del Plan
para las Ruedas de Agua
con los detalles para las aplicaciones a
que bombea el agua para el uso del pueblo y
que maneja la maquinaria pequeña
EL WILLIAM G. OVENS
VITA
1600 Bulevar de Wilson, Colección 500,
ARLINGTON, VIRGNIA 22209 EE.UU.
TEL:
703/276-1800. El facsímil: 703/243-1865
Internet:
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[C]VITA, Inc.
1975
Reprints:
el 1977 dado marzo
el 1981 dado junio
el 1989 dado enero
EL ÍNDICE DE MATERIAS DE
LA LISTA DE MESAS
LA LISTA DE FIGURAS
PARTA UNO: LA RUEDA DE AGUA
yo la Introducción de
II Formulación de del Problema
III Limitaciones del Plan - las Ventajas y Disadvantages
IV las Consideraciones Teóricas para el Plan
À. la Establo Torsión
B. el Power Output contra la Velocidad; Requirió Rates al Flujo
C. el Cubo Plan
D. el Plan Productivo
los E. Árboles
F. las Consideraciones Menores
El V de las Consideraciones Prácticas para el Plan
los À. Materiales
B. las Construcción Técnicas
el C. Mantenimiento
PARTA DOS: LAS APLICACIONES
yo la bomba de agua de
À. el Bomba Selección Criterio
el B. Anexo para Rodar
C. Agudo
II Otras Aplicaciones
El APENDICE el I Muestra Cálculo
El APENDICE II Un Pistón Fácilmente Construido Pump:
por el Richard Burton
LA BIBLIOGRAFÍA
LIST DE MESAS
La Mesa la I Establo Torsión por el Pie de Width
La Mesa el Caballo de fuerza de II el rendimiento para un Torque Constante
Wheel por la RPM por el Pie de Anchura
La Mesa el Agua de III la Input de Power para Rodar por la RPM el per
Foot de Anchura para Mantener la Torsión Constante (el CV.)
La Mesa el Flujo de IV Rate en los Galones Imperiales por RPM
por el Pie de Anchura de Rueda Requerido a
Maintain la Torsión Constante
La Mesa V Estimated el Caballo de fuerza de la potencia máxima el for
El Constante Entrada Agua Flujo la Condición de Rate
La Mesa VI los Límites Superiores en el Flujo de Useable el for de Rates
las Varias Ruedas del Tamaño
La Mesa VII Peso Aproximado Carreteado por Cada Bearing
La Mesa Máximo de VIII que el Diámetro Productivo Requirió al for
las Varias Cargas
La Mesa los IX Norma Cañería Tamaños para el Uso como el with de los Ejes
Bearing a 12 pulgadas del Borde de la Rueda
La Mesa X Estimated la Fricción Factors
La Mesa las XI Cresta Bomba Pistón Velocidades para Vara de la Bomba Atada Directamente a un Cigüeñal en la Rueda
La Mesa XII la Fuerza Máxima en la Vara de la Bomba de un Piston
Pump para los Varios Taladros y Cabezas
La Mesa el Volumen de XIII de Agua en Varios Delivery Clasificado según tamaño
Pipes ([ft.sup.3])
La Mesa XIV la Fuerza Inercial por la Pulgada de Golpe para Various
Los Volúmenes de de Agua a las Varias Velocidades de Ciclo de Bomba
Mesa que el Caballo de fuerza de XV Requirió para el at de la bomba de agua
el Varios Flujo Rates y Cabezas
La Mesa las Cantidades de XVI de bomba de agua por el for del Golpe
el Varios Taladro y Tamaños del Golpe
LIST DE FIGURAS
Figure 1 Side View Esquemáticos de Forma del Cubo
Figure 2 Vista Esquemática de abastecimiento de agua en Wheel
Figure 3 Vista Esquemática de un Deslizador-cigüeñal Mechanism
Figure 4 Vista Esquemática de un Pump Mu-montado
y Cigüeñal
Figure 5 Vista Esquemática de un Yugo escocés Mechanism
Figure 6 Vistas Esquemáticas de un Conveniente Leva-activated
Pump la Vara
PART UNO:
LA RUEDA DE AGUA
LA INTRODUCCIÓN DE I.
el poder Abastecedor a muchas situaciones remotas en el mundo de central
generadores que usan los métodos de la distribución de costumbre son económicamente cualquiera
impracticable o será muchos años viniendo.
Power dónde deseable, testamento
por consiguiente necesite ser generado locally. la Varios maquinaria comercial
se comercializa, pero la erogación de capital requerida o maintenance/running
el cost está más allá de la capacidad de muchos usuarios potenciales.
que Algún esfuerzo tiene
se expendido en la Universidad de Papuasia-Nueva Guinea de Tecnología para inventar
el cost bajo significa de generar cantidades modestas de poder en las situaciones remotas.
Este papel informa en un tal proyecto que involucra el desarrollo de bajo
la maquinaria del cost para proporcionar la energía mecánica.
Sin tener en cuenta el uso final a que el poder se pone las fuentes naturales
de energía que puede utilizarse se categoriza justamente prontamente.
Entre
ellos:
1.
Falling el agua
2.
ANIMALS
3.
Sun
4.
Wind
5.
Los Fósil combustibles
6.
los combustibles Nucleares
7.
la pérdida Orgánica
El sol, viento y agua son libres y renovables en el sentido que usando
ellos nosotros no alteramos su utilidad futura.
De operar continuamente
las consideraciones del cost, una opción de entre éstos es atractivo.
De
el hidro-poder de consideración de cost importante puede ser muy poco atractivo.
Sun
y el viento tiene las limitaciones naturales obvias basadas en el tiempo local
conditions. Furthermore, por las razones tecnológicas y económicas, solar
el uso de poder se limita presentemente a aplicaciones que utilizan la energía
directamente como la parte de un calor los Animales de cycle. requieren el cuidado especializado y
la comida continua la Conversión de sources. de pérdida orgánica a la energía del useable
está experimentándose con, con el éxito variante, en varias partes de
el mundo.
Cualquier la forma de la energía naturalmente ocurriendo, puede transformarse,
si necesario, en el useable impulse en una variedad ancha de maneras.
La opción de método depende en una interacción compleja de demasiadas consideraciones
para enumerar totalmente aquí, pero entre ellos es:
1.
el uso a que el poder se pondrá;
2.
la forma en que se utilizará.
Esto
generalmente, pero no exclusivamente, se cae en el
las categorías anchas de mecánico y eléctrico;
3.
el económico y recursos naturales disponible;
4.
La disponibilidad de de medios de mantenimiento convenientes;
5.
si la maquinaria debe ser portátil o no.
LA FORMULACIÓN DE II. DEL PROBLEMA
En la ausencia de una demanda específica del gobierno o cualquier externo
el cuerpo, la decisión se tomó basado principalmente en la abundancia obvia de
la fuerza hidráulica disponible para investigar las posibilidades del plan ampliamente para
la maquinaria del cost baja para producir cantidades pequeñas de energía mecánica.
Uno
la aplicación potencial inmediatamente obvia es la generación de eléctrico
impulse, pero porque las razones mencionaron en parte bajo " Otras Aplicaciones " Dos
éste no ha sido pursued. However, en muchos lugares, que los pueblos son
localizado a alguna distancia de la fuente tradicional de agua potable.
El uso intencional principal para el poder generado por el machine discutido
en este manual ha sido el bombeando de agua potable para la distribución
a un village. El proyecto, así, ha incluido la construcción
de una atadura de la bomba simple also. que Varios otros usos de potencial son
discutido después.
Se eligieron límites en el alcance del proyecto basado numeroso
las consideraciones:
1.
El Mínimo de de erogación de capital indicó un dispositivo
que podría construirse localmente de barato
Los materiales de sin especializó, los componentes caros
o maquinaria requirieron.
2.
la construcción Local hizo pensar en la conveniencia de
diseñan detalles que requieren sólo construcción simple
Las técnicas de .
3.
desde que era probable que la instalación fuera remota (indicando
una escasez probable de mercaderes experimentados locales)
El mantenimiento de , si cualquiera, tendría que ser mínimo y
simple.
4.
El dispositivo debe ser tal que la reparación, si cualquiera, pudo
se lleve a cabo en el sitio con las partes y las herramientas necesarias
encienden bastante ser llevado fácilmente al sitio.
5.
Las consideraciones usuales de seguridad deben aplicar con el
El conocimiento de que los niños del pueblo no pudieron el not/would
be guardó fuera del dispositivo.
Yo decidí concentrarme en investigar la viabilidad de usar el
la rueda de agua, él que es el dispositivo que parecía perfeccionar el más probablemente
el criterio partido above. There es otros tipos de machines conveniente
por crear la energía mecánica de las fuentes hidras, pero ninguno, conocido a mí,
puede construirse con tales técnicas simples que requieren tan bajo un nivel
de habilidades de comercio como la rueda de agua de madera.
Las ruedas de agua están ahora en el uso en las varias partes del mundo.
que Muchos tienen
se construido en una base ad hoc y varía en la complejidad, la eficacia,
e ingeniosidad de plan y construcción.
El dispositivo básico es tan simple
que una rueda laborable puede construirse por casi cualquiera que tiene el
desee a try. However, las sutilezas de plan que separado adecuado
de los modelos inadecuados aquéllos pueden escapar sin suficiente técnico
training. que El número de proyectos abandonó después de una vida relativamente corta
las atestaciones al hecho que los designers/builders tienen a menudo más tirón que
skill. parece deseable para atacar el problema en una moda sistemática
con un objetivo de establecer un manual del plan para la selección de
los tamaños apropiados exigieron satisfacer una necesidad específica y partir el plan
los rasgos basaron en los principios de la ingeniería legítimos.
que yo ofrezco lo siguiente
como un esfuerzo por encontrarse ese objetivo.
La rueda consiste de sostener el agua-fijo en un marco y
colocó para que los cubos y marco rueden juntos sobre un eje del centro
qué se orienta perpendicular al flujo de agua de entrada.
Traditional
los planes emplean el undershot, pescasondas o configuraciones del pecho.
En el
los undershot rodan, la entrada agua flujos tangente al borde del fondo del
wheel. En la pescasondas rodan, el agua se trae en la tangente a la cima
el borde de la rueda, llenando el cubo parcialmente o totalmente.
que se lleva
en los cubos hasta descargó un poco fuera antes de alcanzar el punto más bajo
en el wheel. La rueda del pecho tiene agua que entra en la rueda más o
los prados radialmente, llenando los cubos y descargándose de nuevo entonces cerca el
el fondo del wheel. que los valor de eficacia Típicos varían de tan bajo como 15%
para el undershot a bien encima de 50% para la pescasondas con el pecho
rode en el medio.
Nosotros nos concentraremos en la rueda de la pescasondas como el más probablemente ser selecto
para dar la potencia desarrollada máxima por el dólar el cost, o por la libra de machine, o
por el manhour de tiempo de la construcción basado en el efficiences esperado.
El Mitigando
contra esta opción la necesidad es para un terraplenes más complejos
y manera de la raza con la rueda de la pescasondas en dónde el agua debe guiarse
a un nivel por lo menos como lejos sobre la toma de corriente como el diámetro del
wheel. que Los undershot rodan, claro, puede ponerse meramente abajo encima de
el arroyo con virtualmente ninguna preparación de requisito del raceway.
Pero en
muchos arroyos el levantamiento y se cae con la lluvia fuertemente local es espectacular,
así protección contra las crecientes sería una consideración mayor por cualquier tipo de dispositivo.
La protección contra las crecientes más simple es un cauce que lleva del río al
la instalación, con la entrada al cauce guardar el agua de diluvio controlaron
en el stream. principal desde que un cauce de diversión probablemente se requeriría
sin embargo, las desigualdades son muy buenas que una situación conveniente emplee un
la rueda de la pescasondas puede encontrarse para la mayoría de las instalaciones.
En el evento que
la instalación de la pescasondas es imposible, los undershot rodan montando
el cauce de diversión es simple al uso.
Otra consideración que hace la pescasondas roda atractivo es el
alivie con que puede manejar la basura en el arroyo.
First, el agua,
los retoños encima de la rueda y para que la basura cuida echarse fuera de en el cola-raza
sin coger en un bucket. Secondly, no hay normalmente el
los espacios firmes entre la raza y roda en que la mermelada del cubo de la basura.
Somewhat
más cerca se requieren los arreglos dignos con el pecho y undershot
las ruedas para conseguir la eficacia buena.
LAS LIMITACIONES DE III. - LAS DESVENTAJAS DE AND DE VENTAJAS
que La rueda es un dispositivo de velocidad lento limitó para reparar aproximadamente entre
5 y 30 rpm. Consequently esto limita su utilidad como una fuente de energía
para la generación de electricidad o cualquier otro funcionamiento del alta velocidad debido a
el paso a en la velocidad required. Aunque no un gran problema de un
el punto de vista diseñando, engranaje adecuado u otro velocidad multiplicando
los dispositivos involucran las complejidades crecientes por lo que se refiere al dinero, potencial,
los problemas productivos, y mantenimiento.
La velocidad lenta es ventajosa cuando la rueda se utiliza por manejar
ciertos tipos de maquinaria ya en el uso y actualmente impulsó por
el hand. Café hullers y los hullers de arroz son dos qué sólo requiere
el caballo fraccionario, velocidad baja que la bomba de agua de input. puede lograrse,
a virtualmente cualquier speed. el rendimiento de velocidad Lento de una rueda no puede de
el curso, directamente impulse un centrífugo o la bomba axial.
El desplazamiento positivo
bomba de cubo " o bomba de la altura de aspiración ya en el uso en varios
los pueblos normalmente operan bien a bajo 100 ciclos por minuto y lata
se adapte para el uso junto con una rueda a la velocidad lenta.
Esto de
el curso, se ha hecho para los centenares - quizá los miles - de años en otra parte.
Los dispositivos de este tipo tienen la capacidad de la potencia desarrollada relativamente baja.
El
la potencia desarrollada depende en las dimensiones de la rueda, la velocidad y
los useable fluyen rate de agua a la rueda.
Como un ejemplo, un reconstruyó
la rueda del pecho instaló en un museo en América de 16 pies fuera
el diámetro y con la profundidad del cubo de 12 en. operando a 7 rpm, con
los rate de flujo de 28 pies cúbicos de agua tenían un poder estimado por segundo
el rendimiento de 18.5 CV (14 kv) (calculado a una eficacia de 100%).
Actual
el rendimiento en esa rueda no ha sido moderado pero estaría menos de 10 CV
(7.5 kv) . UN 3 pie OD, 1 1/2 pie modelo del vide construido por el autor es
en el caballo fraccionario el rango.
Ya mencionado una vez, merece la pena que una agua del useable
la rueda puede construirse casi en cualquier parte que un arroyo permitirá, con el
más crudo de herramientas y las habilidades de la carpintería elementales.
IV. LAS CONSIDERACIONES TEÓRICAS
A. Stall la Torsión
La capacidad de par del establo del machine, ignorando la velocidad,
efectúan del agua que choca con en los cubos tenidos en establo, es fácilmente
calculó por una suma simple de momentos sobre la deuda del árbol
al peso de agua en cada uno llenado o el cubo parcialmente lleno.
Obviously que esto dependerá en parte de la cantidad de rebosamiento
del cubo que a su vez depende del cubo el Cubo de design.
configurations usó en el 18 y 19 siglo que varió, mientras dependiendo
en la habilidad del builder. Ellos eran empíricamente determinados
en el criterio de aumentar al máximo la torsión aumentando al máximo la retención de agua
en los cubos mientras reconociendo ese plan del óptimo en esto
El criterio de también requirió las complejidades de la construcción aumentadas.
Los Cubos de de forma mostrados esquemáticamente en una vista lateral, Fig. 1,
dmf1x9.gif (600x600)
Se usaron para la pescasondas y pecho configurations. La recta
estaba al lado de los cubos son menos eficaces pero más simples a construct. El
La anchura de del fondo del cubo era típicamente 1/4 de la anchura
de la corona dónde esa configuración era chosen. Purely
que se usaron los cubos radiales en las ruedas del undershot.
es conveniente usar tres de las dimensiones de la rueda para
El cálculo de de la capacidad de par de la rueda:
el exterior
El radio de , r; la anchura de la rueda, w, es decir, del lado para estar al lado de; y el
La corona anchura, la t, definió como la t = (el diámetro exterior - dentro de
EL DIAMETER)/2 DE . Vea Fig. 1.
La proporción de la anchura de la corona, t, al radio externo, r, es
importante rodar el plan como allí son los límites prácticos al
valor útiles que pueden ser employed. En este papel sólo proporciones
0.05 t/r <0.25 son considered. Para las proporciones menores, el potencial,
El rendimiento de por el pie de diámetro de la rueda es considerado demasiado bajo a
es práctico.
Para los valor más grandes, los cubos se vueltos eso tan profundamente
hay tiempo insuficiente para llenar cada uno como él pasa bajo el
corren la salida.
Also, desde la torsión y el poder depende al tener
el peso de agua a la mayor posible distancia del
rodan el eje, los aumentos de profundidades de corona crecientes el peso de la rueda total
más rápido que aumenta el poder output. que El resultado es que si más
El poder de se necesita que es bueno aumentar el O.D.
que para aumentar
la anchura de la corona a valor que exceden el t/r = 0.25. En por aquí el
rodan peso y los componentes estructurales para apoyar ese peso
permanecen muy ventajosos económicamente para una potencia desarrollada dada.
Historically, las ruedas han tendido a tener los valor del t/r alrededor de 0.1 a
0.15.
los límites Superiores en la anchura de la rueda han tendido hacia aproximadamente 1/2
el O.D. debido a los problemas estructurales con las ruedas más anchas.
que puede estimarse que las ruedas de la pescasondas operan con el
equivalente de aproximadamente 1/4 de los cubos full. Que es, el
suman que el peso de agua que hace el trabajo útil en la rueda es 1/4 de
el total que se contendría en un sólido anular de dimensiones
igual que el O.D., la IDENTIFICACIÓN y anchura del wheel. El real
pesan que la distribución del agua es esquemáticamente así desplegado en
Fig. 2a debido al rebosamiento de los cubos cuando ellos se acercan
dmf2x11.gif (600x600)
la raza de la cola.
Si nosotros asumimos que el agua se concentra en el
cuadrante anular mostrado en Fig. 2b, la torsión del establo puede estimarse
más fácilmente.
que UN factor de la corrección conveniente podría aplicarse
al account para el plan del cubo real, si ese refinamiento fuera considerado
El requisito de .
Se dan Results para las ruedas de varias dimensiones en Mesa 1.
dmft1120.gif (600x600)
La Experiencia de ha mostrado tantos los non-technically entrenaron a los usuarios de
esta información estará más segura de su habilidad dado usar
Datos de cedidos tabular que en form. gráfico Los dos se presentarán
aquí cuando apropiado.
El B. Power Output
el rendimiento de Power es el producto de la torsión en el eje de salida y
la velocidad de rotación del shaft. En la asunción que allí
es el flujo de agua de entrada suficiente para guardar los cubos abatane, por eso
que guarda la constante de la torsión, la potencia desarrollada aumenta linealmente
con la velocidad.
En una situación dónde hay virtualmente un ilimitado
El entrada abasteciemiento de agua, este cálculo dará un límite superior a
la potencia desarrollada que puede esperarse.
El caballo de fuerza el rendimiento por la rpm por el pie de anchura se muestra en la Mesa II.
dmft2150.gif (600x600)
la Mesa II entrada apropiado a la rueda del tamaño tiempos usaron el
la velocidad real en la rpm cronometra la Anchura De la rueda en los pies.
La entrada de fuerza hidráulica es el poder máximo que la rueda pudo
logran que si fuera 100% efficient. que es calculado como el producto
de la especificación de peso de la agua, el rate de flujo de volumen, y cabeza y
se da en la Mesa III para comparison. que Esta entrada también está en el caballo de fuerza
dmft3170.gif (600x600)
que exigieron guardar los cubos abatanan y se dan en la Mesa IV.
dmft4190.gif (600x600)
por la pared del cubo thickness. para que Esto puede corregirse después si
deseó.
La cabeza es supuesta aquí para ser el diámetro de la rueda.
El más bajo borde de la rueda es el permiso de elevación más alto para
Los tailrace de riegan sin interferir con la rueda y son un lógico
El dato de .
Raramente se encuentran los Entrada raceways con una cuesta significante para que
que la velocidad efectúa de agua del raceway son small. que parece suficientemente
exacto para estimar la elevación de la entrada como la cima del
rodan.
que Cualquier error por eso introducido estará en el conservador
están al lado de sin embargo.
que la eficacia Teórica valora para la rueda que usa las asunciones
adoptó hasta ahora puede encontrarse tomando la proporción de la potencia desarrollada
de la Mesa II y la energía recibida por una máquina correspondiente de Mesa III. Éstos
valora, para la distribución de peso de agua asumida antes, es sobre
50% para las coronas anulares estrechas y deja caer a sólo bajo 45% para
la corona más ancha wheels. Como mencionado previamente, un bien diseñó
y construyó la rueda dará las eficacias mejoran que this. Esto
el valor comparativamente modesto es principalmente el resultado de no considerar
el efecto del agua todavía en los cubos debajo del
la línea central horizontal.
refleja el hecho que el simplificando
La asunción de que los cubos siguen siendo la media manera llena abajo la rueda
y de repente descarga todo su agua no es accurate. Que la inexactitud
es tolerable porque 1) hace el análisis tan simple
y 2) da las figuras ligeramente conservadoras para el poder para que
que casi cada lector se asegurará de conseguir el poder suficiente
igualan de las ruedas de construcción relativamente chapucera.
Cuando el flujo de agua está menos de los requerimos llenar cada cubo
completamente como puede ser el caso para un arroyo de tamaño limitado, el
impulsan las características se alteran en que la torsión es ahora un
funcionan de velocidad.
Using la asunción de un cuadrante anular
El trabajando, pero no lleno, el volumen de agua, el V, en el cuadrante es
EL V DE = Q/4N
dónde la Q de = el rate de flujo de volumen ([ft.sup.3]/min)
El N de = la velocidad (la rpm)
El peso de agua en el cuadrante anular a cualquier velocidad es entonces
el pgV dónde
p = la densidad de agua
La g de = la aceleración gravitatoria
Con las unidades en los pies, libras, y minutos, el caballo de fuerza a ser esperado
de este corona trabajar es
El CV de = 2[pi] NT
--------
33,000
dónde el T = el pgV[bar]x = el pgQ[bar]x
---------
4N
[el bar]x es la distancia al centroid del cuadrante anular del
la rotación axis. es igual promediar diameter. [D.sub.av], de la corona
dividido por [la pi].
Por consiguiente
El CV de = 2[pi]NpgQ[D.sub.av] = pgQ[D.sub.av]
------------------- -------------
4[PI]NX33,000 66,000
El poder es independiente del speed. La eficacia es el mismo
como previously. calculado es porque el poder del rendimiento es un
funcionan del medio diámetro para que la eficacia cae
las coronas anulares anchas de un fijo fuera de diameter. el poder Potencial
El rendimiento de de una rueda que opera bajo las condiciones de flujo constante
puede estimarse el más fácilmente por la ecuación para el agua entre el poder,
que asume a 50% eficacia máxima e igual de la cabeza al exterior
El diámetro de .
Power bajo las condiciones de flujo constantes para las varias ruedas del diámetro
se muestra en el V de la Mesa para el flujo probablemente asequible rates. Los valor
dmft5230.gif (600x600)
Las entradas de por los factores así desplegado al fondo de la mesa para varios
los valor del t/r prácticos.
el prototipo de El autor con el t/r = .17 probaron
a aproximadamente 150 gpm, dio poder del rendimiento de aproximadamente .06 CV
en el acuerdo razonable con los valor en la Mesa V.
Los espacios en blanco de quedan donde fluye los rates son imprácticos para el
rodan tamaño dado.
los límites Superiores al rates de flujo práctico para varios
rodan los tamaños son encontrados multiplicando la entrada de Mesa 1 por el
el límite superior práctico de velocidad y anchura para el O.D.
y es
mostrado en la Mesa VI.
sujeto a que los Más bajo límites son considerablemente más
La conjetura de .
En la asunción que sería antieconómico a
construyen una rueda de anchura menos de 1 pie y para operarlo a
menos de 25% capacidad (la opción completamente arbitraria) para el
Las velocidades de citaron en la Mesa VI que los más bajo límites útiles pueden estimarse.
Éstos se indican por el espacio en blanco bajo los 100 gpm y
200 columnas del gpm en la Mesa V.
LA MESA DE VI
Los Límites del Estimulante en el Flujo de Useable Rates para las Varias Ruedas del Tamaño en los galones por minuto Imperiales (asumiendo
rodan la anchura = 1/2 (O.D.)
y la velocidad periférica es 5 ft/sec.)
El diámetro exterior de (el pie)
3 4 6 8 10 14 20
La corona
La RPM de Width a 5 ft/sec la velocidad periférica
+(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
El límite superior a la velocidad a que la rueda operará depende
primarily en el rate a que la rueda tira con honda el entrante
riegan fuera de que para que no sea utilized. que Esto depende principalmente
en la velocidad y radio de la rueda y secundariamente en el
La cubo configuración y su relación al agua de la entrada.
que Las figuras citaron en la Mesa VI son basados en la regla empírica
la velocidad periférica de 5 ft/sec. Con menor roda esto es un
mordió alto, basado en el prototipo tests. Con las ruedas más grandes el
la velocidad periférica puede ser tan alta como 8 ft/sec.
En el resumen, el tipo de poder contra curva de velocidad que uno puede esperar
de una rueda de agua es como sigue para el rates de flujo fijo:
Linealmente
que aumentan de ceros aceleran arriba a la velocidad a que los cubos
ya no puede llenarse completamente por el flujo prevaleciendo, entonces,
constante a a la velocidad en que las cantidades importantes de agua están
rechazó de la rueda tirando con honda el acción, mientras disminuyendo después de esto
en la proporción (aproximadamente) al cuadrado de la velocidad.
El C. Cubo Plan
El plan del cubo óptimo se toma para ser que que produce el
la mayor torsión en la rueda shaft. El límite superior a esta condición
es que los cubos llenan completamente a la cima, lleve el lleno
riegan el peso sin el rebosamiento al fondo y descargan sus cargas
allí.
There no es un método práctico de lograr este máximo.
Con los cubos fijos, el bueno nosotros podemos hacer es minimizar el rebosamiento de
los cubos cuando ellos viajan de la cima dónde ellos están llenos,
al fondo dónde ellos deben estar vacíos (para para limitar las pérdidas
incurrió en llevando el agua al lado de la parte de atrás de la rueda).
There son ampliamente dos estilos de cubo así desplegado en Fig. 1. En el
dmf1x9.gif (600x600)
La recta de estaba al lado del cubo los límites en el ángulo las hechuras del cubo
con la tangente al O.D.
o I.D. (Vea Fig. 1) es de tangencial
(el 0[degrees]) a radial (90[degrees]) . Con los cubos tangenciales, el relleno
El proceso de está lento en la cima debido al ángulo muy poco profundo con
respetan al incoming(nearly horizontal) water. Furthermore el
que vacía el proceso al fondo no está completo hasta después el
El cubo de pasa centre. muerto al fondo Esto lleva un poco de agua al
atrás el lado y por consiguiente reduce el efficiency. Al otro
los cubos extremos, radiales están casi vacíos cuando ellos han ido
1/4 giro de la cima porque la pared del cubo está entonces horizontal.
Nosotros podemos estimar el ángulo óptimo asumiendo que el mayor
efectúan será debido al cubo a cuyo peso está actuando el
la mayor distancia del shaft. dibujando los cubos de varios
orienta nosotros podemos estimar, gráficamente, el optimum. Mientras el
el cubo tangencial lleva la mayor cantidad de agua, su centroid,
La distancia de no es un máximo que El máximo ocurre a un cubo
orientan (a la tangente a la IDENTIFICACIÓN) de aproximadamente 20[degrees] . Mientras el
todavía suman de agua retenida a las 90[degrees] después de la cima el centro muerto por
esta forma del cubo es aproximadamente 20% menos de para el cubo tangencial, el
La pérdida de se compensa para en el relleno temprano y temprano el vaciamiento.
Especially en vaciar, los 20[degrees] la inclinación es un factor mayor
desde la longitud del cubo (la distancia del borde de la IDENTIFICACIÓN a O.D.
el borde) es
más de 30% más corto que el bucket. tangencial Con un 30[degrees]-cubo,
la capacidad de transporte de peso a las 90[degrees] después de que cima abajo que el centro muerto es
a aproximadamente 65% del tangencial, una figura que es tan baja que él
no puede compensarse para por los efectos secundarios en la eficacia
como llenar y emptying. Esta técnica gráfica, mientras de
ningún valor adicional diseñando cualquier rueda individual, también las muestras
que la asunción de la distribución de agua encima de un estimulante
El cuadrante de es uno razonable por estimar la torsión.
yo recomiendo el ángulo de pared de cubo se guarde entre 200 y 250 a
la tangente de la IDENTIFICACIÓN.
El uso de cubos del fondo plano no cambia significativamente el
riegan la capacidad de transporte para la pared orienta de 20[degrees] . que El propósito es
para disminuir la distancia el agua debe viajar para vaciar el cubo.
Su uso está en aumento beneficioso en las proporciones del t/r grandes pero el
Constructor de debe aceptar que la construcción se complica un poco más
que el de la recta estaba al lado de bucket. Bottom que las anchuras deben
es aproximadamente 1/4 de la anchura de la corona, t. que Este testamento cortó a 25%,
fuera de la anchura lateral con el ahorrar acompañante en la distancia de viaje
para vaciar el cubo.
que La importancia de esto es que menos agua es
llevó al lado de la parte de atrás del wheel. Cualquier agua llevada al
atrás el lado baja el efficiency. yo no puedo dar las figuras para el
La mejora de de eficacia que usa los cubos del fondo plano pero parece
duro para imaginar tanto como diez punto porcentuales.
Historically, las formas del cubo han variado considerably. que Ellos eran,
hasta donde yo puedo determinar, emperically. escogido (En un histórico
se dan cuenta de éste es arbitrariamente " un eufemismo para " o " por la conjetura " educada).
cuando ingenieros, en lugar de los carpintero-artesanos,
estaban considerando el problema que la utilidad de la rueda de agua era
ya en el declive).
Even en los relativamente recientes manuales para
La construcción de , hacia 1850, mientras las ruedas todavía eran en general el uso
en el EE.UU., cubo los ángulos laterales de 45[degrees] se recomendó - una opción
que puede mostrarse para ser menos eficaz que los ángulos menores fácilmente.
Los 20[degrees] - 25[degrees] la figura es, sin embargo, en el acuerdo íntimo con el
diseñan de dos ruedas que yo sé todavía están en el uso en el EE.UU.
El número de cubos para usar depende en el volumen consumido por
la pared del cubo material. que La rueda ideal ha espaciado estrechamente
Los cubos de de pared muy delgada thickness. UNA figura razonable para diseñar
por no es eso encima de 10% de volumen anular debe consumirse en
El cubo material.
los valor Típicos para las ruedas del tamaño discutieron aquí
serían 25 - 30 - 1/4 en.
los cubos espesos en una 3 pie rueda y
50 - 1-1/4 en. los cubos espesos en una 14 pie rueda.
D. Bearing el Plan
La propia rueda tiene sólo uno frotando o la parte corrediza sujeto a
llevan, viz.
los rumbos en que el eje es la Norma de supported.
que lleva el plan se cubre en casi cualquier machine diseñe text. En
the fabrican de tal un dispositivo como se discute aquí, el valor,
de tal los rumbos normales " son questionable. Fully tiempo-corrigió
ovillan o los cojinetes de rodillos son demasiado caros y complicados satisfacer
el criterio inicial.
Las cajas de bronce de con el material del árbol conveniente serían satisfactorias
pero lubricación y reemplazo los dos problems. presente El uso de
los rumbos de madera son, yo pienso, la alternativa buena por varias razones:
1.
La Simplicidad de de fabricación con las habilidades locales.
2.
La Disponibilidad de de partes de recambio.
3.
el cost Despreciable.
que se usan los rumbos De madera comercialmente para las tales aplicaciones como lavar
Los machine escurridor rumbos bajo condiciones que simulan aquéllos propuestas para
la rueda.
Rock el arce, lignum que las especies vitaes, y varias de roble son,
usó comercialmente, pero cuando éstos no son nativos al país de
pensó el uso, suplentes pueden ser justamente found. Entre los bosques con
la distribución extendida, otros que puede esperarse razonablemente que sea,
satisfactorio es haya y las mangrove. Silvicultura secciones rojas, cuando
que ellos existen en un país generalmente están en una posición hacer útil
Las sugerencias de .
En la ausencia de cualquier conocimiento específico, la regla general es " el
más duro, el bueno ".
con que Una estimación de carga aceptable basó comercialmente en la experiencia
los rumbos de madera disponibles estarían alrededor de 75 psi (para el roble) a 150 psi
(para el lignum vitae) para las orientaciones con el paralelo de la superficie corredizo
al grano y aproximadamente 150 a 300 psi respectivamente para el uso de grano de extremo.
Si la madera usada tiene fuerza y propiedades de densidad comparable a
esos arriba expresado, es probable que la carga segura sería sobre
que 100 psi parangonan al grano y 200-250 en el grano del extremo usage. Él
permanece ser visto lo que la resistencia de uso a estas presiones quiere
es, pero estructuralmente pueden usarse las figuras dadas con la confianza.
La Longitud de a las proporciones del diámetro de rumbos en esta aplicación habría
Se espere razonablemente que esté sobre la unidad y en esa base el
clasifica según tamaño de los rumbos puede estimarse para ruedas que operan a
La potencia máxima de .
Una concesión para el peso de la propia rueda
es hecho en la base que el volumen de madera requerido es aproximadamente
igualan al volumen de agua llevado en el establo y que el específico
La gravedad de de madera que constantemente opera en el agua está sobre la unidad.
La Mesa de VII muestras el peso aproximado en cada llevar por el pie de
La anchura de de rueda.
Total que el peso continuó cada presión es entonces el
El producto de de la entrada de la Mesa y la anchura de la rueda en feet. Esto
asume claro que la rueda simplemente se apoya a cada extremo de
el árbol y no permite cargas adicionales impuestas por el
ató la maquinaria.
es importante que las cargas significantes debido a
la Mesa VII valor para los propósitos de determinar el tamaño productivo
de la Mesa VIII para el lado de la rueda dónde la maquinaria es
ató.
En este evento los rumbos necesitarán ser de al parecer
los tamaños diferentes.
En la práctica, a menos que los tamaños indicados son mismos
diferente, nosotros normalmente hacemos ambos el tamaño indicado por la carga más grande.
Thus que uno es muy más largo que necesita ser.
Bearing en que se dan diámetros exigidos apoyar las varias cargas
El Mesa VIII calculó en base a 100 psi en el useage paralelo y
200 psi para el useage de grano de extremo y L/D = 1. Valor se dan a
20,000 libra. para permitir las cargas de la presión razonables más grandes.
LA MESA DE VII
Peso aproximado Llevado por Cada Cargas Excluyendo Productivas Debido A la Maquinaria Adjunta
(por el pie de anchura de la rueda) (la libra.)
El diámetro exterior de (el pie)
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
EL MESA VIII
El Mínimo de el Diámetro Productivo Requirió para las Varias Cargas (en.)
Load (la libra.)
100 200 500 ]000 2000 5000 10000 20000
Parallel Useage 1 1-1/2 2-1/4 3-1/4 4-1/2 7 10 14
End el Grano Useage 1/2 1 1-3/4 2-1/4 3-1/4 5 7 10
se asume que Estos rumbos son acero en madera.
En el evento probable
que, sobre todo en los tamaños más grandes, la presión es considerablemente más grande
que el tamaño del árbol requerido, un " construyó arriba y la presión bandeada " puede ser
usó. Un cilindro de madera se construye hacia el árbol a la situación productiva
tal que el cilindro O.D.
es el tamaño necesario. Entonces las vendas de acero
están torcidos y ataron al cilindro.
El criterio para el plan en
que este caso es que el producto del diámetro y la anchura total (la suma
de las anchuras individuales) de los iguales de las vendas o excede el cuadrado
de la entrada en la Mesa VIII para la carga correspondiente y grano
Las orientaciones de .
Si es posible colocar para y ser cierto de, el mantenimiento conveniente,
un árbol de acero en cajas de bronce montadas en el anuncio
El plummer de bloquea (disponible de los proveedores del hardward) probablemente es el
la opción buena. La alineación apropiada puede ser un problema menor pero normalmente puede ser
bastante fácil dado superar. Esta opción involucra la inicial adicional
El gasto de y sólo está justificado si el mantenimiento puede garantizarse
regularmente y frecuentemente.
Los Árboles de E.
El Transmisiones de puede ser de madera o acero.
El diámetro es claro dependiente
en que el material se usa y las dimensiones de la rueda.
El mínimo
el d de diámetros de árbol permisible, puede estimarse de la ecuación
para la tensión para el transmisiones de metal sólido
[d.sup.3] = 16 [root][M.sup.2 cuadrado] + [T.sup.2]
-------------------------------------
[EL PI]S
En este MEGA de la ecuación es el occuring del momento máximo de flexión dónde
the rodan los agregados de la pared lateral al árbol.
Puede estimarse como
el producto de la carga productiva (la entrada en la Mesa VII para el apropiado
rodan) y la distancia de la rueda la pared lateral al
centran de la presión. En el interés de guardar el árbol como
pequeño como posible, es por consiguiente deseable localizar los rumbos
como cerca del lado de la rueda como posible.
(La nota eso en la mayoría
embala, no es crítico incluir la carga del machine adicional
en la presión, discutió en relación con el uso de Mesa VIII.
que sólo debe ser incluido cuando los machine externos cargan tiempos el
distancian a lo largo del árbol del punto de uso de la carga
es más grande que la carga productiva de la Mesa VII veces la distancia
a lo largo del árbol de la presión al punto dónde la rueda es
ató.)
El T de es la torsión que actúa en el árbol y una estimación conservadora
se encuentra de la Mesa yo. El S es el esfuerzo cizallante aceptable del metal.
dmft1120.gif (600x600)
(se usan 13,000 en el ejemplo en Apéndice 1.)
Para los árboles de madera sólidos se usan dos ecuaciones y el diámetro más grande
de los dos resultados es escogido como el diámetro del árbol.
[D.SUP.3] = 16T
----
[EL PI]S
[D.SUP.3] = 32M
----
[EL PI]B
antes de dónde el S, T y MEGA tienen el mismo significado como.
Sin embargo, el valor
de S es típicamente 150 a 300 psi para maderas duras.
El b es el aceptable
El esfuerzo de flexión de y tiene un valor de aproximadamente 1500 psi por las maderas duras típicas.
Si madera se usa que debe ser legítimo y libre de los crujidos longitudinales.
Para el transmisiones sin substancia como una cañería, la ecuación para determinar el exterior
El diámetro de es:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][M.SUP.2] + [T.SUP.2]
-------------------------------------
[EL PI]S(1 - [K.SUP.4])
dónde el K = la Proporción de dentro de al diámetro exterior.
Los valor de O.D. y la IDENTIFICACIÓN se regulariza para las cañerías.
Por llevar
Las cargas de clasificaron en la Mesa VIII, en la asunción que el centro de
la presión es 1 pie del borde de la rueda, la cañería normal,
clasifica según tamaño mostrado en la Mesa que IX deben ser satisfactorios.
La Mesa IX automáticamente
permite torsión que sería razonable esperar de una rueda de
tal un tamaño que la carga productiva se daría en la Mesa VIII.
Los valor sólo son aproximados desde que no pueden darse los valor exactos
hasta todo los detalles acerca de las cargas debido a la bomba adjunta
o machine son conocidos. Los valor dados sólo deben servir como una guía
Deben verificarse y la decisión definitiva contra la ecuación para ser
efectivamente. Al hacer las substituciones, en la asamblea, de un tamaño de la cañería para
otro, es el permissable para usar la cañería más grande que mostrado en la Mesa IX
pero no la cañería menor.
LA MESA DE IX
los Tamaños de Cañería de Norma Mínimos para el Uso como los Ejes con los Rumbos a las 12
mueve poco a poco del Borde de la Rueda
Bearing la carga (la libra) 100 200 500 1000 2000 5000 10000
El diámetro de tubo de (en) 1" 1 1/2 " 2 1/2 " 3" 4 " 6 " 8 "
Comparing estas figuras con los diámetros productivos requeridos de Mesa VIII,
es obvio que al usar cañería o el árbol de acero sólido, el
Los llevando necesitarán ser de la figura al tipo al usar de madera
Los rumbos de . Una alternativa es usar un árbol cuyo tamaño se selecciona
según las necesidades del tamaño productivo.
Será muy más fuerte
(y más pesado) que necesario pero puede ahorrar algún trabajo.
Con de madera
Los árboles de , el diámetro del árbol requerido normalmente excederá los requerimos
que lleva el diámetro y entonces uno tiene la opción de reducir el árbol
El diámetro de a la situación productiva (pero sólo allí) o de usar más grande
Los rumbos de . En cualquier embale el árbol debe atarse con acero, el sleeved,
con un pedazo de cañería o dado alguna protección similar contra el uso
en la presión.
F. las Consideraciones Menores
Nosotros hemos considerado todos los aspectos teóricos mayores de selección de
clasifica según tamaño etc. para reunir los requisitos específicos.
Todos han sido basados adelante un
asumió eficacia de 50% - una figura en que es prontamente lograble
practican con una rueda de la pescasondas.
Hay una consideración menor
encima de que el design/builder tiene mando que puede afectar el
El effiency de ligeramente. La salida del raceway debe poner el agua hacia la rueda
ligeramente antes de la cima el centro muerto.
La situación exacta es una función de
1.
fluyen el rate e inclinación del raceway que afectan
la velocidad de agua de entrada; y
2.
el ángulo de pared lateral de cubo y la velocidad periférica
que afecta cómo suavemente el agua de la entrada viene
onto la rueda.
los cálculos Exactos apenas parecen justificables para un machine que por
su misma naturaleza es como crudo y (relativamente) ineficaz como esto.
Let es suficiente que el diseñador-constructor entra el agua
aproximadamente la tangente a, y al borde de la cima de, la rueda.
V. LAS CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
Los Materiales de A.
la Mayoría de las ruedas es madera, claro, aunque ellos no necesitan ser.
Entre
las consideraciones para la selección del material apropiado son el
alivian de trabajar, el cost, disponibilidad y durabilidad.
El promedio
carpintean puede hacer una opción apropiada en todos éstos exceptúe quizás el
último. Las secciones de la silvicultura en muchos países pueden proporcionar esto
La información de sobre las especies potencialmente útiles.
Otros que habría
probablemente es conveniente se menciona en la sección en el plan productivo.
Constructores de de ruedas de agua pueden considerar un " contrachapado marino " naturalmente
como un material probable. Es conveniente trabajar con pero la calidad
varía ampliamente alrededor del mundo.
Porque incluso las calidades buenas tienen
una durabilidad dudosa al operar continuamente en el agua a menos que
pintó, el contrachapado sólo debe escogerse cuando puede cuidarse bien para
o cuando una vida relativamente corta se preve
Con respecto al armazón para montar la rueda adelante, bambú podría parecer un
la opción lógica en muchos países pero la durabilidad es tal que
requeriría más largo plazo cuidado y reemplazo probablemente que
otros materiales. Las especies listaron para los rumbos en la sección
IV D es todos bastante durable bajo las condiciones constantemente mojadas y
debe ser el primero en ser considerado.
Las B. Construcción Técnicas
Cualquier persona suficientemente experimentado construir una rueda de agua probablemente quieren
también es suficientemente conocedor funcionar la mayoría de la construcción
detalla. Se piensa que este manual da el fundamento de la ingeniería
necesario para seleccionar el tamaño global apropiado de rueda para encontrarse un dado
necesitan y para asegurarse que prevaleciendo los abasteciemientos de agua son, de hecho,
adecuado. Sin embargo, unas sugerencias generales pueden ayudar a la lectora
evitan algunas trampas.
El Anexo de de la rueda está al lado de al árbol, si los lados son
hablado o sólido, puede lograrse de muchas maneras.
Si un árbol de acero
is usó, un plato de la pestaña delgado puede soldarse al árbol (si tal
Los medios de están disponibles) y esto facilita la atadura grandemente.
Con un placa lateral sólido no hay ningún problema extenso pero si
que los rayos se usan, el torcimiento en los rayos a la pestaña debe
no es tan grande acerca del descanso los rayos.
Los rayos deben ser
ató a la pestaña con dos o más saetas y la distancia
requirió entre los agujeros de la saeta para apoyar el torcimiento varía con la rueda
El diámetro de y la rigidez de la juntura del spoke/wheel.
Para un flexible
La juntura de los requerimos una distancia sería aproximadamente 1/10 a 1/12
del diámetro exterior de la rueda.
Por ejemplo, en un 12 pie
rodan, al usar rayos radiales atados a una pestaña por 2 saetas
y al placa lateral de la rueda (el anillo anular) por uno, la pestaña
Las saetas de deben estar sobre un pie aparte en cada rayo.
Alternatively si los rayos están bastante rígidos y firmemente atados a
el anillo anular de la rueda como con 2 o más saetas, el agujero de la saeta
La separación de puede reducirse a 1/20 del diámetro de la rueda a
la pestaña.
UN arreglo del rayo simple para usar es pares de rayos, (uno habló
de cada par en cada lateral del árbol) cruzando a los ángulos rectos
para hacer una forma gustar el tic-tac-dedo del pie o nada y símbolo de las cruces.
Las carreras de eje de rueda a través del cuadrado del centro y las extremidades
Se atan del lines a la corona de la rueda.
Cualquier cola usada debe ser la calidad más alta la cola impermeable para obvio
las razones de .
La cola de Resorcinol probablemente es la opción buena.
La Cubo atadura a la pared lateral puede hacerse por o acanalamiento
la pared lateral para recibir el borde del cubo o atando las tiras a
el dentro de la pared lateral para atar los cubos a.
Hay un
son ventajoso para a la forma de la corona de pared lateral en que el dentro de
el cubo es accesible de la IDENTIFICACIÓN Esto huye el cierre el
dentro del cubo más simple porque los pedazos necesarios pueden ser
insertó a través de la IDENTIFICACIÓN Con las pared lateral sólidas, los cubos deben
se haga completo y el non-leaking antes de la pared lateral es adjunto.
Esto está por ningún medios imposible pero puede ser más difícil.
Si una pared lateral sólida se usa, deben taladrarse los agujeros adyacente a
el fondo del cubo en el espacio entre el cubo y el mango
para permitir algún goteo regar fuera.
Una pared lateral sólida normalmente no habría
se use. Los rayos ofrecen varias ventajas.
los Numerosos libros están disponibles dar las indirectas útiles adelante varios
las técnicas de construction para el constructor verdaderamente aficionado.
El Mantenimiento de C.
La madera usada puede pintarse o puede barnizarse para una mano de pintura protectora.
Esto extenderá la vida de la rueda obviamente.
El repintando periódico,
si deseó, puede llevarse a cabo.
La decisión en pintar
debe hacerse en las tierras completamente económicas.
Si una madera muy durable tiene
se usado inicialmente, mientras pintar es un lujo.
Si un un poco menos durable
La especie de se usa, mientras pintar es probablemente más barato y más fácil que temprano
replacement o reparación de la rueda.
que El único problema de mantenimiento mayor está en los rumbos.
Las concesiones generosas
han sido hecho en las figuras en la Mesa VIII pero la presión
calmará la oreja. Esto dejará caer la rueda de su posición inicial.
Shimming bajo el portacojinete compensará para esto.
Llevando
El reemplazo de , cuando el bloque ha terminado completamente estropeado es un simple
A les importa.
La Lubricación de es totalmente innecesaria con el lignum vitae o comercialmente
procesó el arce, si disponible.
Con las otras especies, nosotros no podemos hacer
tal una declaración llana.
Generalmente hablando la presión deben hacerse
de la madera más dura disponible y lubrificó como necesitado.
Los aceites y
engrasan en las cantidades pequeñas no hará el daño probablemente y puede retardar el uso
EL RATE DE . La grasa del cerdo y sebo serían ciertamente indemnes y podrían ayudar.
PART DOS:
LAS APLICACIONES
YO. LA BOMBA DE AGUA
À. Pump la Selección
El único tipo de bomba que es razonable usar a la velocidad lenta
de la rueda es un desplazamiento positivo pump. por que Ellos se llaman
los varios nombres como la bomba de cubo, bomba de alzamiento, la bomba a pistón, el molino de viento,
bombean y ocasionalmente simplemente iguale por la marca de fábrica como " el Cohete "
bombean.
los Numerosos modelos están disponibles comercialmente y varían en el cost
de unos dólares para las bombas de capacidad pequeñas a varios centenar para
la capacidad alta, la cabeza alta, las Unidades de units. durables, bien fabricadas,
puede fabricarse al cost bajo en el más simple de talleres.
Se dan los Detalles de en el Apéndice II.
que las Tales bombas pueden variar en el tamaño del taladro, longitud del golpe y capacidad de la cabeza.
There es un límite práctico a la velocidad a que ellos pueden operar.
Esto es normalmente anterior la frecuencia del más rápido de wheels. UN
La frecuencia de de multiplicador de velocidad como un multi-lobed leva o un vestido
El juego de puede usarse, pero éstos las bombas más complicadas y mecanismos,
mientras aumentando la eficacia del proceso bombeando, contradiga
el criterio de Sección II, Parta Uno para la simplicidad y no quiera
se discuta.
We discutirá sólo bombas muy simples.
Even con las solas o de doble efecto bombas simples hay cierto
Los problemas de .
que una sola bomba de acción atada a la rueda causará
aceleran las olas en la rueda debido al hecho que el bombeando real
toma ponga sólo medio el time. La otra mitad es el relleno gastado
el cilindro.
Durante este relleno organizan menos rueda considerablemente
La torsión de se requiere que cuando realmente pumping. La ola de velocidad
puede superarse parcialmente usando
1. dos solo acción bombea 180[degrees] fuera de fase para que uno
de las bombas siempre está haciendo el trabajo útil;
2. una bomba de doble efecto que tiene el mismo efecto como 1.
pero se construye en una unidad; o
3. el mejor de todos los dos de doble efecto bombea 90[degrees] fuera de fase.
el Tal uso de bombas simples múltiples también mejorará el global
La eficacia de del system.
(En el general una unidad puede atarse
fácilmente a un cigüeñal a cada extremo del árbol de la rueda).
There son las variaciones de presión en el line de la entrega que depende
en varios factores.
con tal de que las presiones máximas no excedan
la capacidad de la bomba y mecanismo relacionado, ni tiene en establo el
rodan, las tales variaciones no causarán ningún harm. Las crestas de presión
puede humedecerse con una cámara de aire en el line de la entrega o puede aplanarse
usando dos o las bombas más simples como mencionado en el preceeding
dividen en párrafos.
Las posibilidades son tan numerosas y los detalles
suficientemente el complejo que ellos no enlatan todos sea incluido here. UN
bombean experto o manual de plan de bomba deben consultarse si el plan
Ideas de dadas aquí parecen insuficientes para las necesidades del usuario.
En el general la cresta de presión será una función del pistón máximo
La velocidad de , la bomba aburrió tamaño, el tamaño del conducto de impulsión, la longitud,
del conducto de impulsión y el tipo de cañería used. Al hablar de
bombean actuación y requisitos del plan, la término " cabeza " es
encontró a menudo.
es un medios por visualizar las presiones fluidas
involucró en la bomba o pipes. adjunto que significa la altura
de agua en una cañería vertical necesario producir, al fondo
de la cañería, el ser de presión se refirió to. La presión es un
En general, que los system reales simplemente no serán producidos por una estática
La columna de de agua pero será igual que si él were. que es
sólo un atajo hábil a menudo usado por los fluidos engineers. La cabeza
que La cabeza requerida a la toma de corriente de la bomba se compondrá de dos principal
Los componentes de :
1. el cambio real en la elevación al conducto de impulsión
terminan, es decir el (vertical) la altura de la colina; y
2. la pérdida por fricción en la cañería por que se da el
La ecuación de :
EL L V
La pérdida por fricción de = el f - -
D 2G
dónde el f = el factor de fricción asequible de los manuales o
El Mesa X
La L de = la longitud de cañería
El D de = el diámetro interior de cañería
El V de = la velocidad del agua en la cañería
La g de = la aceleración gravitatoria
(la Nota: Las Unidades para las dimensiones deben ser consistentes.
Vea el Apéndice I
para un ejemplo del uso de esta ecuación).
EL MESA X
Estimated los factores de fricción para el Agua Fresca
Water Velocity (el ft/sec.)
1 5 10
la Cañería de Hierro Vieja .045 .040 .038
la Nueva Cañería de Hierro .030 .023 .021
La tubería plástica de .025 .017 .015
es evidente que éste se vuelve un factor mayor en las cañerías muy largas,
en el diámetro pequeño conduce por tuberías, o con velocities. alto La velocidad de agua
en el conducto de impulsión es una función del pistón de la bomba máximo
La velocidad de y la proporción de la bomba aburrieron tamaño y el conducto de impulsión
clasifican según tamaño.
Peak la velocidad del pistón para bombas atadas directamente al
La rueda de se da en la Mesa XI para los varios golpes y velocidades de la rueda.
De la Mesa XI, las velocidades de line de entrega pueden estimarse
simplemente multiplicando la Mesa XI entrada por la proporción de la bomba
aburrió área y el conducto de impulsión area. Que es, la velocidad del pistón,
cronometra la superficie del émbolo = la velocidad de agua en el conducto de impulsión cronometra el taladro de la cañería
El área de .
Como una regla empírica, esta velocidad del conducto de impulsión resultante debe
es un máximo de 10 ft/sec. para abreviar las carreras, y aun menor para
las cañerías muy largas.
que La cabeza máxima requirió de la bomba será el
suman de las dos cabezas diferentes mencionadas, es decir, cambio de elevación
más la cabeza de pérdida por fricción.
El tamaño del taladro (la superficie del émbolo) y cabeza máxima que ocurre durante bombear
determinará la fuerza requerida a la vara de la bomba desde la fuerza adelante un
El área de es el producto del área y la presión que actúan en eso
El área de .
Se dan Figures para la fuerza a la vara en la Mesa XII.
No
La concesión de es hecho para el diámetro de la vara para que las figuras dadas son conservadoras.
Bore tamaños citados están comercialmente disponibles.
LA MESA DE XI
La Velocidad de Pistón de Bomba máxima (el ft/see) para una Vara de la Bomba Atada Directamente a un Cigüeñal en la Rueda
La rueda Speed Stroke (en.)
(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
LA MESA DE XII
La Fuerza máxima en la Vara de la Bomba de una bomba a pistón Requerida para los Varios Taladros y Cabezas (la libra.)
Peak la Cabeza (el pie) el cambio en la elevación y pérdida por fricción
El Taladro de la bomba (en. ) 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
que Estas figuras se exigen diseñar cosas así parte como los pasadores de horquilla
(si usó) y para determinar que, si la vara de la bomba es directamente adjunta
a la rueda, que la longitud del brazo de la manivela cronometra la entrada en la Mesa XII
no excede la capacidad de par de la rueda como dado por
La Mesa de yo.
claro, si palancas u otros torque/force que multiplican los dispositivos son
usó, los cálculos apropiados a la rueda pueden ser made. La fuerza
a la vara de la bomba todavía permanece como dado en la Mesa XII. La velocidad
cedido Mesa que deben ajustarse XI para el cambio en el arreglo del cigüeñal.
Additionally, si el line es muy grande para que una masa grande de agua
debe acelerarse en cada golpe, las fuerzas inerciales pueden volverse
mayor que la presión forces. que Las fuerzas inerciales pueden ser
estimó con la ayuda de Mesas XIII y XIV.
LA MESA DE XIII
El Volumen de de fluido en los varios conductos de impulsión clasificados según tamaño ([ft.sup.3])
Pipe el length (el pie)
el tamaño de la cañería Nominal 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
la fuerza Inercial (la libra.) por la pulgada de golpe para los varios volúmenes de fluido a las varias velocidades de ciclos de bomba
Pump Ciclos por
el Volumen de Diminuto de Fluido en la entrega 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
que Esta fuerza inercial está en su cresta así como el pistón empieza su
que bombea el golpe.
En este momento la pérdida por fricción es el cero porque
la velocidad del conducto de impulsión es zero. Hence la fuerza de la vara total a
la salida del golpe enfermo tener fuerzas para la fuerza debido al
la cabeza estática más el force. inercial debe compararse con
la fuerza de la vara cuando la pérdida por fricción es un máximo y los componentes
diseñó para resistir el más grande de los dos.
Nosotros podemos calcular el requerimiento de energía para lograr bombeando bajo
las varias condiciones de cabeza, rate de flujo y bomba type. Estas figuras
Se dan en la Mesa XV para el flujo firme y se ajustan para inseguro
El flujo de explicó debajo.
Ésta es la energía recibida por una máquina mínima teórica requerida a la bomba
bajo las condiciones firmes.
Bajo las condiciones inseguras de una bomba a pistón, para estimar el
riegan capacidad de poder de rueda requerida, multiplique la entrada de la mesa por
2 1/2 para una sola bomba de acción, por 2 para una bomba de doble efecto,
o dos solo acción bombea 180[degrees] aparte o por 1.5 para 2 de doble efecto
bombea 90[degrees] separadamente.
que Esto dará a una estimación del tamaño de rueda
y rate de flujo requirieron a la rueda.
Como mencionado cerca del principio de esta sección, habrá
aceleran las fluctuaciones en la rueda que puede pronunciarse en menor
roda camellando su capacity. casi Esto no es ninguna desventaja particular
tan largo como la capacidad de par del establo de la rueda excede
la torsión mínima necesario para guardar la bomba moving. La magnitud
de las fluctuaciones disminuye con de doble efecto o múltiple
las instalaciones de pumps y donde la masa de la rueda es tal que
que un acción del volante empieza a tener lugar.
LA MESA DE XV
El Caballo de fuerza de Requirió para la bomba de agua al Varios Flujo Rates y Cabezas (los dos asumidos sostienen)
La Total Cabeza (el pie)
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 el texto para la corrección factoriza para los varios tipos de juegos " de la bomba.
de que El volumen bombeado por el golpe varía ligeramente con el plan
la bomba y con el taladro y golpe sizes. Uno comercial
El fabricante de cita figuras que pueden tomarse como representativo.
que Éstos se dan en la Mesa XVI.
El B. Método de atadura para rodar
En activar cualquier bomba a pistón, se hace con suerte, tal que
Los straightline de hacen señas del vástago del émbolo es achieved. Cualquier torcimiento
en la vara pone las cargas del lado indebidas en la descarga la foca de cabeza y
en el cubo del pistón.
Straightline hacen señas se describen los mecanismos
y discutió en los libros de texto, para que yo no lego el esfuerzo a
raramente dan los detalles del mechanisms. común que Los libros mencionan
sin embargo, los problemas prácticos que se levantan al intentar usar
los tales mecanismos.
Ni ellos normalmente comparan ventajas y desventajas.
yo mencionaré algunos posibles mecanismos junto con
las ventajas y los problemas potenciales.
UN deslizador y mecanismo del cigüeñal (Vea Fig. 3) es atractivo como un simple
dmf3x53.gif (600x600)
El dispositivo de con la ventaja de no requerir ninguna técnica especial a
previenen los momentos de flexión en la bomba que el Golpe de plunger. es fácilmente ajustable
atando el gorrón del cigüeñal al árbol de la rueda vía una pestaña
chapan con agujeros taladrados a las varias distancias del eje de la rotación,
a través de que el gorrón del cigüeñal puede ser fixed. A menos que un de doble efecto
La bomba de se usa, el golpe bombeando y golpe del retorno tendrán diferente
fuerza en el gorrón del cigüeñal que produce el non-uniform rode rotatorio
aceleran (a menos que compensó para por otros medios - como atar
solas bombas de acción que operan 180[degrees] fuera de fase) . Este non-uniform
hacen señas puede aliviarse a una magnitud atando el deslizador
(el eje de la bomba) el desplazamiento de la rueda axis. se vuelve una forma entonces de
el mecanismo del retorno rápido.
Esto, sin embargo, aumenta la carga lateral adelante
el deslizador durante el golpe del retorno que hace necesario la mudanza el
Los deslizador rumbos aparte (aumentando la longitud del deslizador) para mantener
el mismo deslizador la presión productiva como con el arreglo simétrico
si la presión productiva y el resultando friccional arrastre en el deslizador
se ponen grandes bastante para causar una Lubricación de problem. del deslizador
que lleva los regalos un problem. Aunque las precauciones pueden limitar un poco
la exposición para regar en la presión, es improbable que el
Los llevar pueden ser completamente protected. Pressure los aditamentos engrasadores
que usan una grasa adecuadamente lavar-resistente podrían demostrar conveniente.
La caja de embalar estilo lubricación con fieltro aceitoso o trapos también pudo
tiene el éxito.
que Ambos métodos confian en atención periódica que podría ser
de un frequency. There intolerable también son el gorrón del cigüeñal y clavija
fijan al deslizador para ser lubricated. Finally, la alineación es un potencialmente
el problema trapacero debido a la tolerancia estrecha aceptable en
El paralelismo de del árbol de la rueda y gorrón del cigüeñal y en el perpendicularity
del avión del mecanismo de cigüeñal de deslizador con el árbol de la rueda.
que Una ventaja mayor comparó con el próximo método discutido es eso
desde que el cárter de la bomba puede arreglarse si la alineación es suficientemente
exacto, la conexión con la cañería de la distribución puede estar rígida.
LA MESA DE XVI
Las Cantidades de de bomba de agua por el Golpe para las Solas Bombas de Acción de Varios Taladro y Tamaños del Golpe
(los Galones Imperiales)
Stroke (en.)
El taladro (en. ) 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
UN segundo método de atadura es montar sobre un eje el cárter de la bomba sobre un
El eje paralelo al árbol de la rueda (como en los mu), ate el
bombean el extremo de la vara al mismo tipo de gorrón del cigüeñal como antes y permitieron el
bombean oscile el lado para estar al lado de como el pistón va a y down. (Vea
Fig. 4).
Esto alivia la dificultad del alineación problema involucrar
dmf4x56.gif (600x600)
el avión del mecanismo del cigüeñal discutió previamente pero
introduce nuevo complications. que La vara de la bomba se sujeta para estar al lado de
carga.
Esto es ordinariamente intolerable a la glándula y el
El cubo de pero afortunadamente se supera fácilmente por un marco simple
ató a la bomba con cojinete deslizante que rodea el cigüeñal
fijan que el extremo de vara de bomba (al gorrón del cigüeñal) entonces resbala in. El
Los rumbos de absorben todo las cargas laterales exigieron causar la oscilación,
que deja la vara de la bomba cargó only. linealmente las cargas Laterales adelante
éstos los rumbos del deslizador serían menores que las cargas laterales en el
El deslizador de en la montura de cigüeñal de deslizador para que el cojinete deslizante
Los problemas de con esta técnica son un poco simpler. UNA objeción seria
a este método de la montura es la necesidad para un flexible
La conexión de de la bomba a la distribución pipe. Si el lector
piensa construir su propia bomba que sería probable si considerando
este arreglo particular, planee tener la toma de corriente del
bombean el colinear con el mu axis. En por aquí una foca simple
para permitir la cañería de salida de bomba para oscilar en el testamento del conducto de impulsión
A les basta.
Este método de conexión flexible probablemente será el
más durable.
El mecanismo de yugo de whisky escocés (Vea Fig. 5) es simple y dirige pero puede
dmf5x57.gif (600x600)
requieren el mecanizado más sofisticado que los equipos disponibles quieren
permiten.
Furthermore, hay el peligro potencial de excesivo
llevan y la vida corta si la lubricación es insufficient. que Esto no es
generalmente un mecanismo conveniente para el uso desatendido en las condiciones ásperas.
que UNA leva activó la vara de la bomba es un alternative. atractivo Él
elimina la necesidad por cualquier unión, mientras simplificando la alineación
El problema de y eliminando algún parts. las cargas Laterales adelante un propiamente
diseñó el perfil sería muy pequeño y un cojinete deslizante en
el extremo exterior de la vara de la bomba absorbería it. fácilmente UN
que la forma de la leva conveniente se da al schemetically en el Fig. 6. Fuerza para
dmf6x59.gif (600x600)
el golpe del retorno puede proporcionarse fácilmente por un propiamente pesó
bombean vara y la situación más simple para el tal peso sería
inmediatamente sobre el seguidor plate. la montura Sólida de la bomba
en este caso permite atar el tubo de alimentación rígido directamente
a la bomba.
que UNA bomba comprada listo hecho con una asa bastante simplemente puede atarse
por una vara adecuadamente alineada entre un cigüeñal en la rueda y el libre
acaban del asa de la bomba.
Then que la fuerza y cálculos de velocidad deben
se modifique.
que los Varios line rectos hacen señas las uniones son fácilmente constructed. Ellos
tienen la ventaja de simplicidad y durabilidad incluso bajo áspero
que camella las condiciones.
en que se discuten Muchas tales uniones en los libros
La Teoría de de Machines y Plan de Machine.
Una técnica simple para lograr el line recto raramente hace señas visto
en los textos en el plan del machine es ejecutar un cable encima de una polea tal
que el extremo del cable ató a la bomba es el colinear con
la vara de la bomba.
que El otro extremo puede atarse al cigüeñal de la rueda
y el cable proporciona la flexibilidad suficiente que ninguna unión sólida
se necesita.
Una alternativa a este acercamiento es unirse la rueda
doblan a un sector de una roldana de la polea de tal una manera que la roldana
oscila como el cigüeñal rotates. Con el cable envolvió bastante lejos
alrededor del sector para que el cable siempre permanezca tangente al
El sector de y arregló allí, el extremo libre del cable puede atarse
El colinear de con la vara de la bomba para proporcionar el line recto motion. Esto
es el mecanismo usado en las torres de perforación de aceite.
El cable, como una parte del mecanismo del paseo, puede hacerse muy largo
para manejar bombas localizadas a una distancia considerable de
la propia rueda.
Tal una técnica proporciona los medios para impulsar,
por ejemplo, una bomba del taladro poco profunda en el medio de un pueblo usar
El poder de generó lejos en un arroyo alguna distancia.
El Conducto de C.
Para cualquier system de abastecimiento de agua dónde el agua debe transportarse
a una elevación superior, conducir por tuberías normalmente es required. There
son las alternativas como los cubos en una correa sin fin, etc., pero eso
está fuera del alcance de este manual.
La opción probablemente se caerá entre el politeno y galvanizado
planchan la cañería.
There son ventajas y desventajas a both. yo
debe el esfuerzo para dar un poco de información útil para ayudar al diseñador
haciendo la opción buena.
La Politeno cañería está disponible en largo (ahora alrededor de 200 metro) las longitudes
para que los números de acoplamientos y junturas están muy reducidos comparado a
la cañería férrica que viene las longitudes para abreviar (21 1/2 pies típicamente).
es flexible (más suave, más débil y más elástico en la ingeniería estricta
La terminología de ) y por esta razón más susceptable es dañar
de los cuchillos del arbusto, piedras, los cascos del cerdo, etc. Su fuerza está limitada
tal que es el rated para apoyar al 300 pie funcionamiento normal bueno
encabeza a conditions. normal que La fuerza es fuertemente la temperatura
dependiente sin embargo, y a las 120[degrees] la capacidad de cabeza FAHRENHEIT es abajo a
185 pie máximo.
no es ningún fuego resistente.
Consequently en abra
El país de necesitaría ser buried. probablemente Si la tierra local
es muy rocoso, el proceso del entierro debe hacerse con el gran cuidado
para mantener alejado la cañería de la piedra sufrida (la penetración) Arena de damage.
normalmente se usa como una cama y tapa.
Iron que la cañería generalmente puede ponerse simplemente en la tierra con la piedra
amontona para apoyarlo a través de spots. bajo que apoyará más de
que 1000 pie se dirige con la seguridad suficiente margin. Hacia las cabezas conseguir
que alto, se sofisticarán los system requeridos más que
puede hacerse por las técnicas detalladas en este manual.
Prices para los dos tipos son competitivos en la fuerza superior
gradúa de politeno pero para el systems de baja frecuencia, el politeno puede
es substancialmente más barato.
El Politeno de tiene un taladro más liso para que las pérdidas por fricción sean menos de
con la cañería de hierro, aunque esto probablemente no sería un significante
factorizan.
se pone más importante en el systems de la alimentación por gravedad largo.
Weight de una longitud dada es inmensamente different. 100 pies de alto
La fuerza de 2 " politeno pesa 60 libra mientras 100 pie 2 " hierro normal
La cañería de pesa 357 libra.
Therefore, el transporte de distancia largo a mano a
incluso que las áreas muy remotas podrían influir en la decisión para el politeno
a pesar de sus otras limitaciones.
II. OTRAS APLICACIONES
Mientras la bomba de agua es un uso obvio para la rueda de agua, otro,
La maquinaria de puede adaptarse para usar el rendimiento de la energía mecánica del
rodan.
no es la intención de esta sección para intentar a
enumeran todo el posible applications. Rather, yo incluyo esto
La sección de para compensar cualquier impresión por que se puede haber dado el
La preceeding sección que la bomba de agua es el más importante, o
quizás sólo usan a que la rueda puede ponerse.
La Generación de de electricidad es una posibilidad que probablemente quiere
saltan a las mentes de la mayoría de las personas que leen este manual. There
son rueda manejada los generadores de energía eléctrica en el funcionamiento en Papuasia New
La Guinea de hoy pero el número de esfuerzos y fracasos testifican a
el hecho que no es una tarea simple, barata para hacer un exitoso
rig. Las dificultades principales son la velocidad paso-a requirió
para los generadores y velocidad la baja tensión de regulation. la generación de D.C.
que usa las partes prontamente disponibles (generadores auto viejos o alternadores)
evita la regulación de velocidad problem. el juez de salida-motor-ala Simple /
Los flywheel-ring-gear juegos podrían ser adecuados para la velocidad paso-a a un
el cost razonable.
los juegos de la corona sinfin Típicos tienen un más bajo límite de 10
paso diametral tamaño dientes que dan una valuación de poder de 10 R.P.M.
de aproximadamente 1/2 h.p.
Por consiguiente, es marginal esperar producir
La potencia continua de salida de de un 12 voltio generador automovilístico a, diga, 60
Los amperios de para los periodo largos de tiempo sin el vestido problems. El pequeño
suman de poder generado, la necesidad para 12 voltio bombillas, la resistencia
Las pérdidas de en los systems de la distribución largos y otros problemas también mitigan
contra esto que es la generación de una Electricidad de accessory. saeta-encendida útil
se deja bien a los dispositivos de velocidad superiores que son más dóciles
para acelerar la regulación como la Turbina de Banki de un centrífugo
bombean que el ser obligó a correr como una turbina.
El Anexo de puede lograrse directamente a otra maquinaria mecánica
por una variedad de acoplar los dispositivos descrita en varios
Los machine de diseñan los libros.
es probable que Dos circunstancias ocurran:
1.
se localizarán los machine a ser manejados algunos
distancian de la rueda; y
2.
que el eje primario del machine no quiere fácilmente
se alinee con el árbol de la rueda.
Las Alineación dificultades simplemente y barato se superan con viejo
los ejes de impulsión automovilísticos y sus juntas cardán adjuntas.
La Nota de que el uso de una junta cardán no dará la constante
aceleran en ambos lados.
Para una velocidad de la entrada constante, el rendimiento es
alternadamente más rápido y más lentamente que la entrada que depende en el
orientan entre los dos shafts. Las variaciones de velocidad son pequeñas y
generalmente no será de cualquier consequence. Si las variaciones de velocidad
no puede tolerarse, o una juntura de velocidad constante especial (como
de la rueda delantera manejan el automóvil) o dos junturas de U ordinarias
debe usarse, cada uno para compensar para el non-uniform hace señas del
otro.
Los árboles flexibles de están comercialmente disponibles pero son de limitado
La torsión capacidad de transporte.
los árboles Sólidos pueden transmitir la torsión encima de la distancia considerable pero
requieren los rumbos para el apoyo y pueden ser por consiguiente caro.
Virtualmente cualquier machine estacionario que se mano-impulsa actualmente
podría correrse por la rueda de agua power. Los medios para lograr el
La atadura de variaría claro del machine al machine, pero sólo
en el caso de dónde la rueda y los machine están mucho tiempo separados por
Las distancias de deben estar allí cualquier problema significante.
EL APENDICE I DE
Sample el Cálculo para el juego de Wheel-pump
Lo siguiente es un ejemplo del uso de este manual para tomar las decisiones
relacionando para regar la rueda para el uso en la bomba de agua.
que Las decisiones hicieron
deba ser consistente con los límites puestos en el system por el pueblo
las necesidades (cuánto poder se requiere) y la geografía y tamaño del
el arroyo del suministro (cuánto poder nosotros podemos esperar recibir de la rueda).
Si
el requerimiento de energía es mayor que el poder por que puede generarse
la rueda, entonces los system no enlatan work. de que Este ejemplo se toma
los cálculos constituyeron el pueblo de Ilauru, aproximadamente 15 millas sur de
Wau, Nuevo Guinea. Uno de las posibles situaciones para una rueda está en un arroyo
aproximadamente 350 pies debajo del nivel del pueblo.
La colina es bastante empape
y requeriría aproximadamente 750 pies de cañería.
There es un lugar en el arroyo
donde el nivel de agua deja caer bastante rápidamente a través de una distancia vertical
de 8 o 10 ft. El arroyo es sobre 10 pie ancho, promedia 6 o 9 pulgadas
la profundidad y flujos sobre entre 1 y 2 pies por segundo (estimó midiendo
el tiempo para una hoja para viajar una distancia fija).
Que la descripción
establece las condiciones para determinar el tamaño de la rueda máximo.
El pueblo tiene aproximadamente 300 people. menos de que Cada persona consume ahora
2 galones de agua por día en el pueblo según un presupuesto aproximativo.
Si el agua se bombeara en el pueblo, experimente en otros países
muestras que el consumo aumentaría.
UN mínimo de 10 galones por
día por persona a veces se cita como un esquema viable mínimo.
Let nosotros
calcule dos veces para que para permitir expansión de población o de consumo.
1.
Total el requisito de agua en los galones por hora
20 gal/person-día x de 300 x del people el day/24 hr = 250 gal/hour
los medios del almacenamiento arrogantes en el pueblo para permitir más grande
dibujan a las horas máximas.
2.
Power exigió encontrarse este rate bombeando de la Mesa XV.
250 gal/hour a aprox. 400 pies encabezan (350 pies reales suben +
algunas pérdidas como todavía uncalculated) requiere aproximadamente 1/2 h.p.
bajo
sostienen las condiciones.
3.
Depending en el tipo de arreglo de la bomba usado, la rueda quiere
necesitan ser diseñados durante 2 1/2 veces que para una sola bomba suplente,
2 veces que durante bomba de doble efecto o 1 1/2 veces que para 2
la bomba de doble efecto.
Assuming el caso más simple de 1 solo
que actúa la bomba nosotros necesitamos una rueda de 1 1/4 h.p.
potencial.
4.
Puede que nosotros recibimos el poder tanto de una rueda de agua bajo los declaramos
¿ condiciona en el arroyo?
El diámetro más grande posible es
limitó por la gota en el arroyo en una distancia del useable--sobre
8 pies.
que Una 8 pie rueda operará a aproximadamente 12 rpm o menos
(la Mesa VI).
El arroyo tiene un rate de flujo por lo menos de
10 pie x 1/2 pie x 1 pie = 5 [ft.sup.3]
----- ---------
EL SEC SEC
o
5 [ft.sup.3] el x 6 1/4 x de la chica 60 sec = 1800 chica
---------- ---------- ------ --------- --------
El sec de [el pie /sup.3] el min min
A 1800 gal/min nosotros debemos poder producir 2 h.p.
por lo menos
de un 8 pies rodan (el V de la Mesa) o ligeramente menos dependiendo en
que el t/r exacto valora finalmente escogido.
Therefore que nosotros concluimos que el trabajo, en la teoría, es posible.
Tenía el rate de flujo sido, por ejemplo, sólo 500 galones por
Minuto de , la tarea de bombear a 250 chica por hora al pueblo,
probablemente habrían sido imposibles.
5.
A un estimó 12 rpm y 4 pie anchura (el máximo normalmente usó
es la mitad el diámetro) nosotros podemos estimar el requisito de anchura de corona
(la Mesa II).
1 1/4 H.P. necesitado
------------------ = 0.025 H.P.
por la rpm por el pie de anchura
12 rpm x 4 pie ancho
En la entrada bajo 8 pie diámetro roda nosotros vemos que toda la corona
Anchuras de listadas proporcionarán por lo menos tanto power. Nosotros
saben ahora que nosotros podemos hacer la rueda 4 pie menos ancho si deseó
y la anchura de la corona pueden estar entre 3 en.
y 12 en.
que se establece ahora completamente que una 8 pie agua del diámetro
rodan en esta situación hará el trabajo requerido.
6.
Si la rueda opera a 12 rpm y la bomba es directamente
acopló que para que hay un golpe por la rpm sin agregó
La influencia de (por ejemplo, como con la conexión del alambre sugerida
en parte Dos, Sección BIRF), habrá un golpe por la revolución.
para lograr 250 gal/hr nosotros necesitamos:
250 chica el hr min
--- EL X------EL X----------= .35 GAL/STROKE
EL HR DE 60 MIN 12 STROKES
De la Mesa XVI que eso significa nosotros necesitamos 3 1/2 bomba con 12 " golpe
o 4 " bomba con 9 " golpe etc.
7.
Si nosotros limitamos la velocidad entonces en la cañería a 10 ft/sec el
conducen por tuberías el tamaño con la 3 1/2 " bomba (escogido porque es más barato
que la 4 " bomba) se relaciona a la velocidad del pistón máxima y
el tamaño de la bomba.
De la Mesa XI la velocidad del pistón máxima a
12 " golpe 12 rpm es .624 ft/sec. La cruz del conducto de impulsión
El sección área debe ser aproximadamente
.624 X 11 [(3 1/2) .SUP.2] 1
--------------- el x-- = el área de la Cañería = .64 [in.sup.2]
4 10
Esto requeriría una 1 " cañería del diámetro nominal.
8.
La cañería necesitaría ser galvanizada férrico para resistir la presión
de cabezas que exceden 350 ft. Si una 1 " cañería nominal se usa,
la velocidad máxima real es aproximadamente 7 ft/sec.
La pérdida de carga de fricción sería (el X de la Mesa)
La pérdida por fricción de = 0.022 x 750 [7.sup.2]
----el x--------- = 150 pies
1/12 2 X 32.2
Thus la cabeza máxima total que causa las fuerzas en la vara de la bomba
tendrían 350 años (la elevación) + 150 (la pérdida) = 500 pies
El Anuncio de 31/2 metro. las bombas son en buen salud con 2 en.
conduzca por tuberías la toma de corriente
agujerea y si 2 en. la cañería se usa que la pérdida es mucho menos
porque la velocidad es menos y el diámetro es mayor.
La pérdida por fricción de = 0.028 x 750 [2.sup.2]
----el x--------- = 8 pies
2/12 2 X 32.2
La economía es evidentemente sustancial pero el cost de doblar
el tamaño de la cañería puede ser poco atractivo.
9.
Assuming nosotros usamos la 1 " cañería nosotros encontramos la vara de la bomba requerida
fuerzan de la Mesa XII son aproximadamente 1850 lb. Para un 12 " golpe un
doblan la longitud de 6 " se requiere y para que la torsión máxima en
el machine es 925 ft/lb.
De Mesa 1 nosotros vemos que esto está bien dentro de la capacidad
de la rueda si es 4 pie ancho.
10.
para permitir expansión futura razonable de necesidades sin
que agrega el peso innecesario a la rueda yo seleccionaría un 4 "
La corona de .
que ha hecho que, las cargas productivas son (la Mesa VII)
aproximadamente 500 libra. cada uno.
Assuming que los rumbos pueden localizarse
justamente cerca de la rueda, diga 6 ", el acero sólido, lejos
árbol tamaño requerido se encuentra de:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][(6 X 500) .SUP.-2] + [(925 X 12) .SUP.2]
-------------------------------------------------------
[la pi] (13,000)
El d de = 1.65 en
Any el árbol de acero sólido más grande que esto será satisfactorio.
EL APENDICE II DE
Una bomba a pistón Fácilmente Construida
dmfspx71.gif (600x600)
por el Burton de R.
Esta bomba se diseñó por P. Brown (del Taller de la Ingeniería Mecánico
en la Universidad de Papuasia-Nueva Guinea de Tecnología) con una vista a
fabrique en Papuasia Nuevo Guinea. Consequently que la bomba puede construirse arriba
usando un mínimo de taller equipment. la Mayoría de las partes son la cañería normal
los montajes disponible a cualquier proveedor de la fontanería.
Evitar tener a aburrieron y afilan un cilindro de la bomba, una longitud de cobre,
la cañería es used. Provided el se toma cuidado para seleccionar una longitud ilesa y
para ver que la longitud no se daña durante la construcción este system
ha demostrado bastante satisfactorio.
Como puede verse del diagrama cruz-particular, los extremos de la bomba,
el cuerpo consiste en plata de reductores de cañería cobriza soldada hacia la bomba
cylinder. que Esto hace al desmontaje de la bomba difícil, pero evita
el uso de un torno.
Si un torno está disponible, un extremo roscado podría ser color de plata soldado al
el extremo superior de la bomba para permitir el desmontaje simple.
El pistón de la bomba consiste en un 1/2 " P.V.C espesos. embride con los agujeros
taladrado a través de él (vea el diagrama) . UN cubo de cuero es anteriormente adjunto
el pistón y junto con los saques de los agujeros como un valve antirretorno.
En este tipo de bomba el cubo debe hacerse de cuero bastante suave,
un cubo de cuero comercial no es conveniente.
que la bola de acero Luminosa es
usado como la vara del paseo y tiene que ser roscado cortado a sus extremos que usan un dado.
Un pezón galvanizado es plata soldada a la cima el reductor cobrizo del
bombee para permitir atar la cañería de la descarga.
Un `O ' la foca del anillo del tipo unía P.V.C. la cañería se usa como un
selle para el pie el valve. Esta foca no requiere arreglando subsecuentemente a cualquiera
él los ataques del empujón en el más bajo reductor de la cañería cobrizo. Una 1/2 " pestaña atornillada
con un tapón en su centro el plato forma para el pie el valve. Este plato
debe refrenarse de subir el taladro de la bomba arriba por tres latón
las clavijas encajaron en a través de la pared lateral de la bomba sobre el plato del valve.
Estas clavijas deben ser color de plata soldado en prevenir goteo o movimiento.
Una lista de las partes para un 4 " x del taladro 9 " bomba del golpe es juntos fija fuera debajo
con una lista de la herramienta.
Las partes
1 sólo 12 " x 4 " dia.
el tubo cobrizo
2 sólo 4 " a 1 1/2 " reductores del tubo cobrizos
1 sólo 1 1/2 " pezón galvanizado
1 sólo 1/2 " pestaña atornillada
1 sólo 1/2 " tapón
1 sólo 1/2 " P.V.C.
la pestaña
1 sólo Caucho `O ' el anillo 4 " dia.
1 sólo pedazo de 4 1/2 " dia.
cuero
1 sólo 15 " x 1/2 " dia.
la bola de acero luminosa
1/8 " DIA.
la vara soldando
Las herramientas
Handi gasean el equipo
Silver la soldadura
El taladro de
1/2 " dado del Whitworth
1/2 " palmadita del Whitworth
La Sierra de
Hammer
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