Un Manuale di Disegno
per Ruote di Acqua
con dettagli per domande a
che pompa acqua per uso di villaggio e
che guida apparato piccolo
WILLIAM G. OVENS
VITA
1600 Boulevard di Wilson, Seguito 500
ARLINGTON, VIRGNIA I 22209 STATI UNITI
TEL:
703/276-1800. Facsimile: 703/243-1865
Internet di :
pr-info@vita.org
[C]VITA, Inc. 1975
Reprints:
marzo 1977
giugno 1981
gennaio 1989
INDICE DI
ELENCO DI TAVOLE
ELENCO DI FIGURE
DIVIDA UNO: LA RUOTA DI ACQUA
io l'Introduzione di
l'II Formulazione del Problema
III Disegno Limitazioni - Vantaggi e Disadvantages
IV le Considerazioni Teoretiche per Disegno
A. di Stalla Collana metallica
B. di Potere Produzione vs.
Velocità; Flusso Richiesto Tassa
C. di Secchio Disegno
D. Disegno Che porta
E. Shafts
F. le Considerazioni Minori
V di le Considerazioni Pratiche per Disegno
A. Materiali
B. Costruzione Techniques
C. Manutenzione
DIVIDA DUE: DOMANDE
io Water che Pompa
A. di Pompa Selezione Criterio
il B. Affetto per Spingere
C. Piping
II Domande Altre
Appendice l'I Esemplare Calcolo
Appendice II Un Pistone Facilmente Costruito Pump:
di Richard Burton
BIBLIOGRAFIA
LIST DI TAVOLE
Tavola I Stalla Collana metallica per Piede di Width
Proponga II la produzione di Horsepower per un Torque Continuo
Wheel per RPM per Piede di Ampiezza
Tavola III Acqua Potere Contributo per Fare girare per il per di RPM
Il Piede di di Ampiezza per Mantenere Collana metallica Continua (il hp.)
Tavola IV Flusso Percentuale in Galloni Imperiali per RPM
per Piede di Ampiezza di Ruota Richiesto a
Maintain Collana metallica Continua
Tavola V Estimated Produzione di Massimo il for di Horsepower
la Contributo Acqua Flusso Percentuale Condizione Continua
Proponga VI Limiti Superiori su Flusso di Useable Tassa for
Ruote di Taglia Varie
Proponga VII che Peso Approssimato ha Trasportato con un carro da Ogni Bearing
Proponga il Massimo di VIII Diametro Che porta Richiese for
Caricamenti Vari
Proponga IX Standard Tubo Taglie per Uso come with di Assi
Bearing a 12 pollici da Orlo di Ruota
Tavola X Estimated l'Attrito Factors
Tavola le XI Picco Pompa Pistone Velocità per Rod di Pompa Legato Direttamente ad una Manovella sulla Ruota
Tavola XII Picco Forza sul Rod di Pompa di un Piston
Pump per Fori Vari e Teste
Proponga Volume di XIII di Acqua in Delivery Messo in ordine di grandezza e Vario
Pipes ([ft.sup.3])
Proponga XIV Forza Inerziale per Pollice di Colpo per Various
I Volumi di di Acqua alle Velocità del Ciclo della Pompa Varie
Proponga XV Horsepower Required per Acqua che Pompa at
Percentuali di Flusso Varie e Teste
Proponga le Quantità di XVI di Acqua Pompate per for di Colpo
Foro Vario e Liscia Taglie
LIST DI FIGURE
Figuri 1 Side View Schematici di Forma di Secchio
Figuri 2 Prospettiva Schematica della Distribuzione di Acqua su Wheel
Figuri 3 Prospettiva Schematica di una Slider-manovella Mechanism
Figuri 4 Prospettiva Schematica di un Pump Trunnion-montato
e Manovella
Figuri 5 Prospettiva Schematica di una Barzelletta scozzese Mechanism
Figuri 6 Viste Schematiche di un Appropriato Camma-activated
Pump il Rod
PART UNO:
LA RUOTA DI ACQUA
INTRODUZIONE DI I.
Supplying il potere a molte ubicazioni remote nel mondo da centrale
generatori che usano metodi di distribuzione consueti sono economicamente uni
inattuabile o sarà molti anni nel venire.
Power, dove desiderabile, la volontà
abbia bisogno di perciò essere generato locally. apparato commerciale e Vario
è introdotto sul mercato, ma la spesa di capitale richiesta o maintenance/running
costo è oltre la capacità di molti utenti potenziali.
che dello sforzo ha
stato speso al Papua Ghinea Nuova l'Università di Tecnologia concepire
costo basso vuole dire di generare ammontari modesti del potere in ubicazioni remote.
Questa carta riporta uno tale progetto che comporta lo sviluppo di minimo
costi apparato per provvedere il potere meccanico.
Nonostante il finale uso al quale il potere è messo le fonti naturali
di energia che può essere utilizzata è categorizzato equamente prontamente.
Fra
loro:
1.
Falling l'acqua
2.
ANIMALS
3.
Sun
4.
Wind
5.
Combustibili di Fossile di
6.
combustibili Nucleari
7.
spreco Organico
Sole, vento ed acqua sono gratis e rinnovabili nel senso che usando
loro noi non alteriamo la loro utilità futura.
Dall'operare continuamente
costi le considerazioni, una scelta da fra questi è attraente.
Da
capitale costò l'idro-potere di considerazione può essere molto poco attraente.
Sun
e vento fa basare limitazioni naturali ed ovvie su tempo locale
conditions. Furthermore, per ragioni tecnologiche ed economiche solare
uso di potere è limitato al momento a domande che utilizzano l'energia
direttamente come parte di un calore Animali di cycle. richiedono cura specializzata e
cibo continuo Conversione di sources. di spreco organico ad energia di useable
è stato sperimentando con, con successo diverso, in molte parti di
il mondo.
Purchessia la forma dell'energia naturalmente accadendo, può essere trasformato,
se necessario, in useable motorizzi in una varietà larga di modi.
La scelta di metodo dipende su un'interazione complessa di troppo molte considerazioni
enumerare completamente qui, ma fra loro è:
1.
l'uso al quale sarà messo il potere;
2.
la forma nella quale sarà utilizzato.
Questo
generalmente, ma non esclusivamente, cadute nel
categorie larghe di meccanico ed elettrico;
3.
gli economici e risorse naturali disponibile;
4.
La disponibilità di di installazioni di manutenzione appropriati;
5.
se l'apparato deve essere portabile o non.
LA FORMULAZIONE DI II. DI IL PROBLEMA
Nell'assenza di una richiesta specifica da governo o alcuno fuori
corpo, la decisione fu presa primariamente basata sull'abbondanza ovvia di
il potere di acqua disponibile per investigare largamente le possibilità di disegno per
apparato di costo basso per produrre piccole quantità del potere meccanico.
Uno
immediatamente domanda potenziale ed ovvia è la generazione di elettrico
motorizzi, ma per ragioni menzionarono sotto " Domande " Altre in Parte Due
questo non è stato pursued. However, in molti luoghi che villaggi sono
localizzato a della distanza dalla fonte tradizionale di bere acqua.
L'uso intenzionale e principale per il potere generato dalla macchina discussa
in questo manuale è stato il pompare di acqua potabile per la distribuzione
ad un village. Il progetto, così ha incluso costruzione
di un affetto di pompa semplice also. che Molti usi potenziali ed altri sono
discusso più tardi.
Limiti sullo scopo del progetto furono decisi basati su numeroso
considerazioni:
1.
Il Minimo di di spesa di capitale indicò un'apparecchiatura
che potrebbe essere costruito localmente di poco costoso
Materiali di senza componenti specializzati, costosi
o apparato richiesero.
2.
del quale costruzione Locale ha suggerito il desiderabilità
disegna dettagli che richiedono costruzione solamente semplice
Tecniche di .
3.
da quando era probabile che l'installazione fosse remota (indicando
una scarsità probabile di negozianti specializzati e locali)
Manutenzione di , se alcuno, deve essere minimo e
semplice.
4.
L'apparecchiatura dovrebbe essere tale quello ripara, se alcuno, poteva
sia portato fuori su-luogo con parti ed attrezzi necessari
accende abbastanza per essere portato facilmente al luogo.
5.
Le considerazioni solite della sicurezza devono applicare col
Conoscenza di che i bambini di villaggio non potevano not/would
be tenne via dall'apparecchiatura.
Io decisi di concentrarmi su investigare la praticabilità di usare il
ruota di acqua, esso che è l'apparecchiatura che sembrò molto probabilmente ottimizzare
il criterio messo fuori above. There è tipi altri di macchine appropriato
per creare il potere meccanico da fonti idre, ma nessuno, conosciuto a me
può essere costruito con tecniche così semplici che richiedono così basso un livello
di negozi le abilità come la ruota di acqua di legno.
Ruote di acqua ora sono in uso in parti varie del mondo.
Molti hanno
stato costruito su una base di hoc di annuncio e varia nella complessità, efficienza
e l'ingegnosità di disegno e costruzione.
L'apparecchiatura di base è così semplice
che una ruota lavorabile può essere costruita da pressocché chiunque che ha il
desideri a try. However, le sottigliezze di disegno che separato adeguato
da modelli inadeguati quelli possono scappare senza sufficiente tecnico
training. Il numero di progetti abbandonò dopo un relativamente la vita corta
attesta al fatto che designers/builders spesso hanno più strappo che
skill. sembra desiderabile per attaccare il problema in una maniera sistematica
con un obiettivo di stabilire un manuale di disegno per la selezione di
taglie corrette richiesero di soddisfare un bisogno specifico e mettere fuori disegno
caratteristiche basarono su principi di ingegneria di suono.
che io offro il seguente
come un tentativo di soddisfare quel obiettivo.
La ruota consiste di per tenere l'acqua-fisso in una cornice e
sistemato così che i secchi ed incornicia insieme ruoti su un asse centrista
quale è diretto perpendicolare al flusso di acqua di insenatura.
Traditional
disegni assumono gli undershot, overshot o configurazioni di mammella.
Nel
undershot fanno girare, i flussi di acqua di insenatura tangente all'orlo più basso del
wheel. Nell'overshot fanno girare, l'acqua è portata in tangente alla cima
orlo della ruota, riempendo parzialmente o pienamente il secchio.
che è portato
nei secchi fino a che scaricò piuttosto fuori prima di giungere al punto più basso
sul wheel. La ruota di mammella ha iscrizione di acqua la ruota più o
leas radialmente, riempendo i secchi ed essendo scaricato di nuovo poi vicino il
fondo del wheel. che valori di efficienza Tipici variano da basso come 15%
per l'undershot a bene su 50% per l'overshot con la mammella
faccia girare in-fra.
Noi ci concentreremo sulla ruota di overshot come essendo la scelta più probabile
dare produzione di potere di massimo per dollaro costò, o per libbra di macchina, o
per manhour di tempo di costruzione basato su efficiences aspettato.
Mitigando
contro questa scelta il bisogno è per un earthworks più complesso
e modo di corsa con la ruota di overshot dove l'acqua deve essere guidata in
ad un livello almeno come lontano sopra dello sbocco come il diametro del
wheel. che Gli undershot fanno girare, chiaramente può essere messo soltanto in giù in cima a
il ruscello con virtualmente nessuna preparazione di raceway necessario.
Ma in
molti ruscelli l'aumento e caduta con pioggia locale e pesante sono spettacolose,
quindi protezione di inondazione sarebbe una considerazione notevole per alcun tipo di apparecchiatura.
La protezione di inondazione più semplice è un canale che conduce dal fiume al
installazione, con insenatura al canale controllato tenere acqua di inondazione
nello stream. principale da quando un canale di diversione probabilmente sarebbe richiesto
in ogni modo, le disparità sono molto buone che un'ubicazione appropriata per assumere un
ruota di overshot può essere trovata per installazioni la maggior parte di.
Nell'evento che
l'installazione di overshot è impossibile, gli undershot spingono stando a gambe divaricate
il canale di diversione è semplice ad uso.
Un'altra considerazione che fa l'overshot fa girare attraente è il
allevi con cui può maneggiare immondizia nel ruscello.
First, l'acqua
battute di caccia sulla ruota e così immondizia tende a trovare flung via nella munire di coda-corsa
non c'è di solito senza prendere in un bucket. Secondly, il
spazi stretti tra corsa e fa girare in che può bloccarsi immondizia.
Somewhat
più vicino sistemazioni appropriate sono richieste con mammella ed undershot
ruote per trovare efficienza buona.
LIMITAZIONI DI III. - VANTAGGI E SVANTAGGI
che La ruota è un'apparecchiatura di velocità lenta limitò riparare rudemente fra
5 e 30 rpm. Consequently questo limita la sua utilità come una fonte di potere
per generazione di elettricità o alcuna operazione di velocità alta ed altra a causa di
il passo su in velocità required. Anche se non un problema grande da un
punto di vista che pianifica, rotismo adeguato o velocità moltiplicando altro
apparecchiature comportano le complessità in aumento in termini di soldi, potenziale
problemi che porta, e manutenzione.
La velocità lenta è vantaggiosa quando la ruota è utilizzata per guidare
tipi certi di apparato già in uso e motorizzò attualmente da
hullers di Caffè di hand. e hullers di riso sono due quali richiedono solamente
la cavallo-potere frazionaria, velocità bassa che input. Water che pompa può essere portato a termine
a virtualmente alcun speed. produzione di velocità Lenta di una ruota non può di
corso, direttamente motorizzi una pompa centrifuga o assiale.
Il dislocamento positivo
pompa " di " secchio o pompa di ascensore di suzione già in uso in vario
villaggi normalmente operano bene a sotto 100 cicli per cronometri e
sia adattato per uso in congiunzione con una ruota alla velocità lenta.
Questo di
corso, è stato fatto per centinaio - forse migliaia - di anni altrove.
Apparecchiature di questo tipo hanno relativamente capacità di produzione di potere bassa.
Il
produzione di potere dipende sulle dimensioni della ruota, la velocità e
gli useable fluiscono percentuale di acqua alla ruota.
Per esempio, un ricostruì
ruota di mammella installata in un museo in America di 16 piedi fuori
diametro e con profondità di secchio di 12 in. operando a 7 rpm, con
percentuale di flusso di 28 piedi cubici di acqua per secondo aveva un potere valutato
produzione di 18.5 hp (14 kw) (calcolò ad un'efficienza di 100%).
Actual
produzione su quella ruota non è stata misurata ma sarebbe meno che 10 hp
(7.5 kw) . Un 3 piedi OD, 1 1/2 piedi modello di vide costruito dall'autore è
nella serie di cavallo-potere frazionaria.
Già menzionò una volta, vale che un'acqua di useable
ruota si può costruire quasi dovunque che un ruscello permetterà, col
più greggio di attrezzi e le abilità di falegnameria elementari.
IV. LE CONSIDERAZIONI TEORETICHE
A. Stall la Collana metallica
La capacità di collana metallica di stalla della macchina, ignorando la velocità
effettua dell'acqua che urta contro sui secchi temporeggiati, è facilmente
calcolò da un sommatoria semplice di momenti sull'asta dovuto
al peso di acqua in ognuno riempito o parzialmente riempì secchio.
Obviously questo dipenderà in parte dall'ammontare di fuoriuscita
dal secchio che a turno dipende da secchio Secchio di design.
configurations usato nel 18 e 19 secolo variò dipendendo
sull'abilità del builder. Loro furono determinati empiricamente
sul criterio di massimizzare collana metallica massimizzando ritenuta di acqua
nei secchi mentre riconoscendo quel disegno di condizione ideale su questo
Il criterio di richiese anche le complessità di costruzione aumentate.
Buckets di forma mostrato schematicamente in una vista laterale, Fig. 1
dmf1x9.gif (600x600)
fu usato per overshot e mammella configurations. Il diritto
parteggiò secchi sono efficienti ma più semplice a construct. Il
L'ampiezza di del fondo del secchio era tipicamente 1/4 dell'ampiezza
dell'annulus dove era chosen. Purely quella configurazione
che secchi radiali stati usati in ruote di undershot.
è conveniente per usare tre delle dimensioni della ruota per
Il calcolo di della capacità di collana metallica della ruota:
il fuori
Raggio di , r; l'ampiezza di ruota, w i.e., da lato per parteggiare; ed il
Ampiezza di annulus di , t definito come t = (fuori di diametro - in
DIAMETER)/2 DI . Veda Fig. 1.
Il rapporto dell'ampiezza di annulus, t al fuori raggio, r è
importante spingere disegno come là è limiti pratici al
valori utili che possono essere employed. In questa carta solamente rapporti
0.05 t/r <0.25 sono considered. Per rapporti più piccoli, il potenziale
La produzione di per piede di diametro della ruota è considerata troppo bassa a
è pratico.
Per valori più grandi, i secchi divenuti così profondo quello
c'è tempo insufficiente per riempire ogni uno come passa sotto il
corre uscita.
Also, fin dalla collana metallica ed il potere dipende al ha
il peso di acqua alla distanza possibile e più grande dal
spinge asse, aumenti di profondità di annulus in aumento peso di ruota totale
più veloce di lui che se più
Del potere di è avuto bisogno è migliore aumentare l'O.D.
che aumentare
l'ampiezza di annulus a valori che eccedono t/r = 0.25. In così il
spinge peso ed i componenti strutturali a sostenere quel peso
rimane economicamente più vantaggioso per una produzione di potere determinata.
Historically, ruote hanno teso ad avere valori di t/r circa il 0.1 a
0.15.
limiti Superiori su ampiezza di ruota hanno badato verso verso 1/2
l'O.D. a causa di problemi strutturali con ruote più larghe.
che può essere valutato che le ruote di overshot operano col
equivalente di verso 1/4 dei secchi full. Che è, il
somma peso di acqua che fa lavoro utile sulla ruota è 1/4 di
il totale nel quale sarebbe contenuto un anulare solido di dimensioni
lo stesso come l'O.D., I.D. ed ampiezza del wheel. L'attuale
si appesantisce la distribuzione dell'acqua è come mostrato schematicamente in
Fig. 2a a causa di fuoriuscita dai secchi come loro si avvicinano
dmf2x11.gif (600x600)
la corsa di coda.
Se noi presumiamo l'acqua è concentrata nel
quadrante anulare mostrato in Fig. 2b, la collana metallica di stalla può essere valutata
più facilmente.
che Un fattore di correzione appropriato potrebbe essere applicato
per dare conto di disegno di secchio attuale, se quella raffinatura fosse considerata
necessario.
Results per ruote di dimensioni varie sono dati in Tavola 1.
dmft1120.gif (600x600)
L'Esperienza di ha mostrato quello molti addestrarono non-tecnicamente utenti di
queste informazioni saranno più fiduciose della loro abilità di usare
Dati di dati in tabellare che in form. grafico Ambo saranno presentati
qui quando adatto.
B. Power la Produzione
Power produzione è il prodotto della collana metallica sull'asta di produzione e
i rotational vanno a tutta velocita' dello shaft. Sull'assunzione che là
è flusso di acqua di insenatura sufficiente per tenere i secchi pieno, con ciò
che tiene la costante di collana metallica, la produzione di potere aumenta linearmente
con velocità.
In un'ubicazione dove c'è virtualmente un illimitato
insenatura acqua approvvigionamento, questo calcolo darà un limite superiore a
la produzione di potere che può essere aspettatsi.
La produzione di horsepower per rpm per piede di ampiezza è mostrata in Tavola II.
dmft2150.gif (600x600)
la Tavola l'entrata di II adatto alla ruota di taglia tempi usarono il
la velocità attuale in rpm calcola l'Ampiezza Della ruota in piedi.
Il contributo di potere di acqua è il potere di massimo che poteva la ruota
realizza se fosse 100% efficient. è calcolato come il prodotto
del peso specifico dell'acqua, la percentuale di flusso di volume, e testa e
è dato in Tavola III per comparison. che Questa entrata è anche in horsepower
dmft3170.gif (600x600)
che ha costretto a tenere i secchi pieno e è dato in Tavola IV.
dmft4190.gif (600x600)
dal muro di secchio thickness. per il quale Questo può essere corretto più tardi se
desiderò.
che La testa è presunta qui per essere il diametro della ruota.
L'orlo più basso della ruota è il permesso di elevazione più alto per
Il tailrace di annaffiano senza interferire con la ruota e sono un logico
Dato di .
Raceways di Insenatura di sono trovati con un pendio significativo raramente così
che la velocità effettua di acqua di raceway sono small. che sufficientemente sembra
accurato valutare l'elevazione di insenatura come la cima del
fa girare.
che con ciò Alcun errore ha presentato saranno sul conservatore
parteggia in ogni modo.
che efficienza Teoretica valuta per la ruota che usa le assunzioni
adottò finora può essere trovato prendendo il rapporto della produzione di potere
da Tavola II ed il contributo di potere corrispondente di Tavola III. Questi
valuta, per la distribuzione di peso di acqua presunta prima, è circa
50% per le ruote di annulus strette e lascia cadere solo a sotto 45% per
l'annulus più largo wheels. Come prima menzionato, un bene disegnò
e costruì ruota darà efficienze migliore di this. Questo
valore comparatamente modesto è primariamente il risultato di non considerare
l'effetto dell'acqua ancora nei secchi sotto il
centerline orizzontale.
riflette il fatto che il semplificare
Assunzione di che i secchi rimangono a metà strada pieno in giù la ruota
ed improvvisamente scarica tutta la loro acqua non è accurate. Che l'imprecisione
è tollerabile perché 1) fa l'analisi così semplice
e 2) dà figure lievemente conservative per il potere così che
pressocché ogni lettore sarà assicurato di trovare il potere sufficiente
uguaglia da ruote di costruzione relativamente dilettantesca.
Quando il flusso di acqua è meno che il richiesto per riempire ogni secchio
completamente come può essere il caso per un ruscello di taglia limitata, il
motorizza caratteristiche sono alterate in che la collana metallica ora è un
funziona della velocità.
Using l'assunzione di un quadrante anulare
lavorando, ma non pieno, il volume di acqua, V nel quadrante è
V DI = Q/4N
dove Q = percentuale di flusso di volume ([ft.sup.3]/min)
N = la velocità (il rpm)
Il peso di acqua nel quadrante anulare ad alcuna velocità è poi
pgV dove
p = la densità di acqua
g = l'accelerazione gravitazionale
Con unità in piedi, libbre, e minuti, il horsepower per essere aspettatsi
da questo annulus lavorare è
HP DI = 2[PI] NT
--------
33,000
dove T = il pgV[bar]x = il pgQ[bar]x
---------
4N
[bar]x è la distanza al centroid del quadrante anulare dal
rotazione axis. è uguale per fare la media di diameter. [D.sub.av], dell'annulus
diviso da [la pi].
Perciò
HP DI = 2[PI]NPGQ[D.SUB.AV] = PGQ[D.SUB.AV]
------------------- -------------
4[PI]NX33,000 66,000
Il potere è indipendente dallo speed. L'efficienza è la stessa
come previously. calcolato è perché il potere di produzione è un
funziona del diametro medio per il quale l'efficienza lascia cadere via
annulus largo fa girare di un fisso fuori di diameter. il potere Potenziale
Produzione di da una ruota che opera sotto le condizioni di flusso continuo
può essere valutato più facilmente dall'equazione per il potere di contributo di acqua,
che presume 50% efficienza di massimo e testa uguale al fuori
Diametro di .
Power sotto le condizioni di flusso continue per ruote di diametro varie
è mostrato in V di Tavola per flusso raggiungibile e probabile rates. I valori
dmft5230.gif (600x600)
Entrate di da fattori come mostrato al fondo della tavola per vario
valori di t/r pratici.
il prototipo di L'autore con t/r = .17 esaminarono
a verso 150 gpm, diede il potere di produzione di verso .06 hp
in accordo ragionevole coi valori predetti in Tavola V.
Blank che spazi sono lasciati dove sono non pratico per percentuali di flusso il
spinge taglia data.
confini Superiori a percentuali di flusso pratiche per vario
fa girare taglie sono trovate moltiplicando l'entrata da Tavola 1 dal
limite superiore e pratico della velocità ed ampiezza per l'O.D.
e è
mostrato in Tavola VI.
che confini più Bassi sono soggetto a notevolmente più
Supposizione di .
Sull'assunzione che sarebbe costoso a
costruisce una ruota di ampiezza meno che 1 piedi ed azionarlo a
meno che 25% capacità (scelta completamente arbitraria) per il
Le velocità di citate in Tavola VI che i confini più bassi ed utili possono essere valutati.
Questi sono indicati da spazio vuoto sotto i 100 gpm e
200 colonne di gpm in Tavola V.
TABLE VI
Limiti superiori su Useable Flusso Percentuali per Ruote di Taglia Varie in Galloni Imperiali Per minuto (presumendo
spinge ampiezza = 1/2 (O.D.)
e la velocità periferica è 5 ft/sec.)
Fuori di Diametro (piedi)
3 4 6 8 10 14 20
Annulus
Width RPM a 5 ft/sec la velocità periferica
+(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
Il limite superiore alla velocità al quale la ruota opererà dipende
primarily sulla percentuale al quale la ruota getta l'entrata
annaffia via così che non è utilized. che Questo dipende primariamente
sulla velocità e raggio della ruota e secondariamente sul
porta in secchi configurazione e la sua relazione all'acqua di insenatura.
che Le figure citate in Tavola che VI è basato sulla regola di pollice
la velocità periferica di 5 ft/sec. Con più piccolo fa girare questo è un
Bit di alto, basato su prototipo tests. Con le ruote più grandi il
la velocità periferica può essere alta come 8 ft/sec.
In sommario, il tipo di vs di potere.
curva di velocità che colui può aspettarsi
da una ruota di acqua è come segue per percentuali di flusso fisse:
Linearmente
che aumenta da zera accelerazione alla velocità a che i secchi
può essere riempito più completamente dal flusso prevalente, poi
continuo su alla velocità alla quale sono ammontari significativi di acqua
rifiutò dalla ruota gettando azione, mentre decrescendo da allora in poi
in proporzione (rudemente) alla piazza della velocità.
C. Bucket il Disegno
Il disegno di secchio ottimale è preso essere che che produce il
collana metallica più grande sulla ruota shaft. Il limite superiore a questa condizione
è che i secchi riempono completamente alla cima, porti il pieno
innaffia peso senza fuoriuscita al fondo e scarica i loro carichi
là.
There non è un metodo pratico di realizzare questo massimo.
Con secchi fissi, il meglio noi possiamo fare è minimizzare fuoriuscita da
i secchi come loro viaggiano dalla cima, dove loro sono riempiti,
al fondo dove dovrebbero essere vuoti loro (così come limitare perdite
incorse in portando acqua sul lato di schiena della ruota).
There sono largamente due stili di secchio come mostrato in Fig. 1. Nel
dmf1x9.gif (600x600)
secchio parteggiato e diritto i limiti sull'angolo il secchio fa
con la tangente all'O.D.
o I.D. (Veda Fig. 1) è da tangenziale
(il 0[degrees]) a radiale (90[degrees]) . Con secchi tangenziali, il ripieno
Il processo di è lento alla cima a causa dell'angolo molto poco profondo con
rispetta all'incoming(nearly orizzontale) water. Furthermore il
che vuota processo al fondo non è completo fino a che dopo il
porta in secchi passaggi toccano il fondo centre. morto Questo porta dell'acqua sul
indietro il lato e di conseguenza riduce l'efficiency. All'altro
secchi estremi, radiali quasi sono vuoti dalla durata che loro sono andati
1/4 svolta dalla cima perché il muro di secchio è poi orizzontale.
Noi possiamo valutare l'angolo ottimale presumendo che il più grande
effettua sarà dovuto al secchio a cui peso sta agendo il
distanza più grande dallo shaft. disegnando secchi di vario
Angoli di che noi possiamo valutare, graficamente l'optimum. Mentre il
secchio tangenziale porta l'ammontare più grande di acqua, il suo centroid
La distanza di non è una massimo che Il massimo accade ad un secchio
Angolo di (alla tangente all'I.D.)
di approssimativamente 20[degrees] . Mentre il
ancora ammonta di acqua trattenuta a 90[degrees] dopo cima centro morto da
questa forma di secchio è approssimativamente 20% meno che per il secchio tangenziale, il
La perdita di è compensata per nel ripieno primo e vuotando presto.
Especially su vuotare, i 20[degrees] inclinazione è un fattore notevole
fin dalla lunghezza del secchio (distanza da I.D.
affili ad O.D. orlo) è
più di 30% più corto del bucket. tangenziale Con una 30[degrees]-secchio,
il peso che porta capacità a 90[degrees] dopo che cima giù la quale centro morto è
ad approssimativamente 65% del tangenziale, una figura che è così bassa che esso
non può essere compensato per dagli effetti secondari su efficienza
come riempendo ed emptying. Questa tecnica grafica, mentre di
nessun valore supplementare nel disegnare alcuna ruota individuale, anche gli show
che l'assunzione della distribuzione di acqua su un superiore
Il quadrante di è un ragionevole per valutare collana metallica.
io raccomando l'angolo di muro di secchio sia tenuto tra il 200 ed il 250 a
l'I.D. tangente.
L'uso di spiani secchi toccati il fondo non cambi significativamente il
innaffia portando capacità per angoli di muro di 20[degrees] . che Lo scopo è
per decrescere la distanza l'acqua deve viaggiare per vuotare il secchio.
il Suo uso è in modo crescente che dà beneficio a rapporti di t/r grandi ma il
Il costruttore di deve accettare che la costruzione è complicata piuttosto più
che quello del diritto parteggiò bucket. che ampiezze Più basso devono
è approssimativamente 1/4 dell'ampiezza di annulus, t. Questo taglierà 25%
via l'ampiezza di lato col compagno che salva in distanza viaggiante
per vuotare il secchio.
che Il significato di questo è che meno acqua è
portò sul lato di schiena del wheel. Alcuna acqua portata sul
indietro lato abbassa l'efficiency. io non posso dare figure per il
Il miglioramento di di efficienza che usa appartamento toccò il fondo secchi ma sembra
duro da immaginare tanto quanto dieci punti di percentuale.
Historically, forme di secchio hanno variato considerably. che Loro erano,
come lontano come io posso determinare, emperically. eletto (In un storico
sente questo è arbitrariamente " un eufemismo per " o " da supposizione " colta).
Dalla durata pianifica, piuttosto che falegname-artigiani,
stava considerando il problema che l'utilità della ruota di acqua era
già sul ribasso).
Even in manuali relativamente recenti per
Costruzione di , circa 1850 mentre ruote erano ancora in uso generale
negli Stati Uniti, angoli di lato di secchio di 45[degrees] fu raccomandato - una scelta
che può essere mostrato facilmente per essere efficiente che angoli più piccoli.
I 20[degrees] - 25[degrees] figura è, comunque, in accordo vicino col
disegna di due ruote che io so sono ancora in uso negli Stati Uniti
Il numero di secchi per usare dipende sul volume consumato da
il muro di secchio material. che La ruota ideale ha spaziato da vicino
porta in secchi di parete sottile molta thickness. Una figura ragionevole disegnare
da non è quello su 10% di volume anulare dovrebbe essere consumato in
porta in secchi materiale.
valori Tipici per le ruote di taglia discussero qui
sarebbe 25 - 30 - 1/4 in.
secchi spessi su un piede del 3 fanno girare e
50 - 1-1/4 in. secchi spessi su un'il ruota di 14 piede.
D. Bearing il Disegno
La ruota stessa ha solamente uno strofinando o scivolando parte soggetto a
porta, viz.
i portante su che l'asse è Standard di supported.
che sopporta disegno è coperto in pressocché alcun disegno di macchina text. In
the fabbrica di tale apparecchiatura come è discusso qui, il valore
di tale portante standard " sono questionable. Fully tempo-rese impermeabile
La palla di o portante di chi arrotola sono troppo costosi e complicati per soddisfare
il criterio iniziale.
Bronze bushings con materiale di asta appropriato sarebbero soddisfacenti
ma lubrificazione e sostituzione il problems. di ambo il presente L'uso di
portante di legno sono, io penso, l'alternativa migliore per molte ragioni:
1.
La Semplicità di di prodotto con abilità locali.
2.
La Disponibilità di di parti di sostituzione.
3.
costo Trascurabile.
che portante Di legno sono usati commercialmente per tali domande come lavando
macchina torcitoio portante sotto condizioni che simulano quelli proposte per
la ruota.
L'acero di Rock di , lignum vitae, e specie varia di quercia sono
usò commercialmente, ma quando questi non sono nativi al paese di
intese uso, sostituti possono essere equamente found. Fra boschi con
la distribuzione molto estesa, altri che possono essere aspettatsi ragionevolmente essere
soddisfacente è faggio e reparti di Selvicoltura di mangrove. rossi, quando
che loro esistono in un paese sono in una posizione per fare utile generalmente
Suggerimenti di .
Nell'assenza di alcuna conoscenza specifica, la regola generale è " il
più duro, il meglio ".
sul quale Una stima di caricamento ammissibile ha basato esperimentano commercialmente con
portante di legno e disponibili sarebbero circa 75 psi (per quercia) a 150 psi
(per lignum vitae) per orientamenti col parallelo di superficie scorrevole
al grano ed approssimativamente 150 a 300 psi rispettivamente per uso di grano di fine.
Se il legno usato ha forza e proprietà di densità comparabile a
che quelli hanno menzionato sopra, è probabile che caricamento sicuro sarebbe circa
che 100 psi rendono paralleli al grano e 200-250 in grano di fine usage. Esso
rimane essere visto quello che vuole la resistenza di uso a queste pressioni
è, ma strutturalmente le figure date possono essere usate con fiducia.
La Lunghezza di a rapporti di diametro di portante in questa domanda può
si sia aspettato ragionevolmente essere su unità e su quella base il
mette in ordine di grandezza dei portante può essere valutato per ruote che operano a
Produzione di massimo di .
Un assegno per il peso della ruota stessa
è fatto sulla base che il volume di legno richiesto è approssimativamente
uguaglia al volume di acqua portato a stalla e che lo specifico
La gravità di di legno che opera in acqua continuamente è su unità.
Table VII mostra il peso approssimato su ogni nascere per piede di
Ampiezza di di ruota.
Total che peso ha continuato ogni portante è poi il
Il prodotto di dell'entrata di Tavola e l'ampiezza della ruota in feet. Questo
presume chiaramente che la ruota è sostenuta semplicemente ad ogni fine di
l'asta e non permette carichi supplementari imposti dal
legò apparato.
è importante che carichi significativi dovuto a
la Tavola i valori di VII per gli scopi di determinare taglia che porta
da Tavola VIII per il lato della ruota dove è l'apparato
legò.
In questo evento i portante avranno bisogno di apparentemente essere di
taglie diverse.
In pratica, a meno che le taglie indicate sono molte
diverso, noi facciamo ambo la taglia indicata dal carico più grande di solito.
Thus che uno è veramente più lungo di lui.
Bearing nel quale diametri costretti a sostenere i carichi vari sono dati
Table VIII calcolò sulla base di 100 psi in useage parallelo e
200 psi per useage di grano di fine e L/D = 1. Valori sono dati
20,000 LB. permettere i carichi di portante ragionevoli e più grandi.
TABLE VII
Peso approssimato Portato da Ciascuni Carichi che Escludono Che porta Dovuto Ad Apparato Attaccato
(per piede di ampiezza della ruota) (il lb.)
Fuori di Diametro (piedi)
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
TABLE VIII
Minimo di Diametro Che porta Richiese per Caricamenti Vari (in.)
Load (il lb.)
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 il Grano Useage 1/2 1 1-3/4 2-1/4 3-1/4 5 7 10
si presume che Questi portante siano acciaio su legno.
Nell'evento probabile
che, specialmente in taglie più grandi, il portante è notevolmente più grande
che la taglia di asta richiesta, un " costruì su ed unì " nascendo può essere
usò. Un cilindro di legno è costruito sopra l'asta all'ubicazione che porta
tale che il cilindro O.D.
è la taglia necessaria. Poi nastri di acciaio
è volto ed assicurò al cilindro.
Il criterio per disegno in
che questo caso è che il prodotto del diametro e l'ampiezza totale (la somma
delle ampiezze individuali) dei nastri uguaglia o eccede la piazza
dell'entrata in Tavola VIII per il carico corrispondente e grano
Orientamenti di .
Se è possibile sistemare per ed essere certo di, manutenzione appropriata
un'asta di acciaio in bushings di bronzo montato in pubblicità
Il plummer di blocca (disponibile da fornitori di hardward) probabilmente è il
scelta migliore. Allineamento corretto può essere un problema minore ma di solito può essere
abbastanza facile superare. Questa scelta comporta iniziale supplementare
Spesa di e è giustificato solamente se manutenzione può essere garantita
regolarmente e frequentemente.
E. Shafts
Trattare male possono essere di legno o acciaio.
Il diametro è chiaramente dipendente
sul quale è usato materiale e le dimensioni della ruota.
Minimo
diametri di asta leciti d, può essere valutato dall'equazione
per stress per metallo trattare male solido
[d.sup.3] = 16 [root][M.sup.2 quadrato] + [T.sup.2]
-------------------------------------
[IL PI]S
In questa equazione M è il massimo che curva occuring del momento dove
the spinge addetti di sidewall all'asta.
Può essere valutato come
il prodotto del carico che porta (entrata in Tavola VII per l'adatto
fa girare) e la distanza dal muro di lato di ruota al
concentra del portante. Nell'interesse di tenere l'asta come
piccolo come possibile, è perciò desiderabile per localizzare i portante
come vicino al lato della ruota come possibile.
(La nota quell'in di più
Casi di , non è critico per includere il carico di macchina supplementare
sul portante, discusso in collegamento con l'uso di Tavola VIII.
che deve essere incluso solamente quando i tempi di carico di macchina esterni il
distanzia lungo l'asta dal punto di domanda del carico
è più grande del carico che porta di Tavola VII calcola la distanza
lungo l'asta dal portante al punto dove è la ruota
legò.)
T è la collana metallica che agisce sull'asta ed una stima conservativa
è trovato da Tavola io. S è gli ammissibili tosano stress del metallo.
dmft1120.gif (600x600)
(13,000 sono usati nell'esempio in Appendice 1.)
Per solido di legno tratta male due equazioni sono usate ed il diametro più grande
dei due risultati è scelto come il diametro dell'asta.
[D.SUP.3] = 16T
----
[IL PI]S
[D.SUP.3] = 32M
----
[IL PI]B
dove S, T e M hanno come prima il significato stesso.
Comunque, il valore
di S è tipicamente 150 a 300 psi per legni duri.
B è l'ammissibile
che curva stress e ha un valore di approssimativamente 1500 psi per legni duri tipici.
Se legno è usato deve essere suono e libero da fessure longitudinali.
Per trattare male cavo come un tubo, l'equazione per determinare il fuori
Il diametro di è:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][M.SUP.2] + [T.SUP.2]
-------------------------------------
[IL PI]S(1 - [K.SUP.4])
dove K = il Rapporto di in a fuori di diametro.
I valori di O.D. ed I.D.
è standardizzato per tubi. Per nascere
I carichi di tabulati in Tavola VIII, sull'assunzione che il centro di
il portante è 1 piede dall'orlo della ruota, il tubo standard
mette in ordine di grandezza mostrato in Tavola IX dovrebbe essere soddisfacente.
Proponga automaticamente IX
permette collana metallica che sarebbe ragionevole per aspettarsi da una ruota di
tale taglia che il carico che porta sarebbe dato in Tavola VIII.
I valori sono solamente approssimati da quando valori esatti non possono essere dati
fino a che tutti i dettagli riguardo ai carichi dovuto alla pompa attaccata
o macchina sono conosciute. I valori dati dovrebbero servire solamente come una guida
e la finale decisione dovrebbero essere controllate contro l'equazione per essere
sicuro. Quando facendo sostituzioni, in riunione di una taglia di tubo per
un altro, è permissable per usare tubo più grande che mostrato in Tavola IX
ma tubo non piccolo.
TABLE IX
Minimo Standard Tubo Taglie per Uso come Assi con Portante alle 12
si muove da Orlo di Ruota
Bearing il carico (il lb) 100 200 500 1000 2000 5000 10000
Pipe il Diametro (in) 1" 1 1/2 " 2 1/2 " 3" 4 " 6 " 8 "
Comparing queste figure coi diametri che porta e richiesti di Tavola VIII,
è ovvio che quando usando tubo o asta di acciaio solida, il
nascendo avranno bisogno di essere della forma su tipo quando usando di legno
Portante di . Un'alternativa è usare un'asta la cui taglia è selezionata
secondo le necessità della taglia che porta.
Molto sarà più forte
(e più pesante) che necessario ma può salvare del lavoro.
Con di legno
tratta male, il diametro di asta richiesto eccederà il richiesto di solito
che sopporta diametro e poi uno ha la scelta di ridurre l'asta
Diametro di all'ubicazione che porta (ma solamente là) o di usare più grande
Portante di . In ambo i casi l'asta deve essere unito con acciaio, sleeved
con un pezzo di tubo o dato della protezione simile contro uso
nel portante.
F. le Considerazioni Minori
Noi abbiamo considerato tutti gli aspetti teoretici e notevoli di selezione di
mette in ordine di grandezza ecc. soddisfare requisiti specifici.
Tutti sono stati basati su un
presunse efficienza di 50% - una figura nella quale è prontamente conseguibile
pratica con una ruota di overshot.
C'è una considerazione minore
sul quale il design/builder ha controllo che può colpire il
Effiency di leggermente. L'uscita di raceway dovrebbe mettere acqua sopra la ruota
leggermente di fronte a cima centro morto.
L'ubicazione esatta è una funzione di
1.
fluisce percentuale ed inclinazione di raceway che colpiscono
la velocità di acqua di insenatura; e
2.
l'angolo di sidewall di secchio e la velocità periferica
che colpisce come agevolmente l'acqua di insenatura viene
onto la ruota.
i calcoli Esatti non sembrano proprio giustificabili per una macchina che da
la sua natura molta è come greggia e (relativamente) inefficiente come questo.
Let è sufficiente che il disegnatore-costruttore trova l'acqua in
verso tangente a, ed all'orlo di cima di, la ruota.
V. LE CONSIDERAZIONI PRATICHE
Materiali di A.
ruote Più sono legno, chiaramente sebbene loro non hanno bisogno di essere.
Fra
le considerazioni per selezione del materiale corretto sono il
allevia di lavorare, costo, la disponibilità e la durabilità.
La media
Il falegname di può fare una scelta corretta su tutti questi forse ometta il
secondo. Reparti di selvicoltura in molti paesi possono provvedere questo
Informazioni di su specie potenzialmente utile.
Altri che possono
probabilmente è appropriato è menzionato nella sezione su disegno che porta.
I Costruttori di di ruote di acqua possono considerare naturalmente un " legno compensato marino "
come un materiale probabile. È conveniente per lavorare con ma la qualità
varia estesamente in tutto il mondo.
Perché anche i gradi migliori hanno
una durabilità dubbiosa quando operando in acqua continuamente a meno che
dipinse, legno compensato si dovrebbe scegliere solamente quando può essere curato bene per
o quando un relativamente la vita corta è anticipata
Riguardo alla struttura per montare la ruota su, bambù sembrerebbe un
scelta logica in molti paesi ma la durabilità è tale quello
probabilmente richiederebbe termine cura più lunga e sostituzione che
materiali altri. La specie elencò per i portante in sezione
IV D sono tutti abbastanza durevole sotto condizioni continuamente bagnate e
dovrebbe essere il primo ad essere considerato.
B. Costruzione Techniques
Alcuna persona sufficientemente specializzato probabilmente costruire una volontà di ruota di acqua
è anche sufficientemente bene informato per lavorare fuori la maggior parte della costruzione
dettaglia. Si intende che questo manuale dia il basi di ingegneria,
necessario selezionare la taglia complessiva e corretta di ruota per incontrare un determinato
ha bisogno ed assicurarsi quegli approvvigionamenti di acqua prevalenti sono, infatti,
adeguato. Comunque, alcuni suggerimenti generali possono aiutare il lettore
evita delle fosse.
L'Affetto di della ruota parteggia all'asta, se i lati sono
parlato o solido, può essere portato a termine in molti modi.
Se un'asta di acciaio
is usò, un piatto di flangia sottile può essere saldato all'asta (se così
Gli installazioni di sono disponibili) e questo molto facilita l'affetto.
Con un piatto di lato solido non c'è problema ulteriore ma se
che i raggi sono usati, il curvare nei raggi alla flangia deve
non è così grande come rompere i raggi.
I raggi dovrebbero essere
legò alla flangia con due o più frecce e la distanza
costrinse tra i buchi di freccia a sostenere curvando varia con ruota
Il diametro di e la rigidità della giuntura di spoke/wheel.
Per un flessibile
congiunge il richiesto una distanza sarebbe approssimativamente 1/10 a 1/12
del fuori diametro della ruota.
Per esempio, su un piede del 12
fa girare, quando usando raggi radiali legati ad una flangia da 2 frecce
ed al piatto di lato di ruota (anello anulare) entro uno, la flangia
Le frecce di dovrebbero essere separatamente su un piede su ciascuno parlò.
Alternatively se i raggi sono piuttosto rigidi e legarono fermamente a
anello anulare della ruota come con 2 o più frecce, il buco di freccia
La separazione di può essere ridotta a 1/20 del diametro della ruota a
la flangia.
Una sistemazione di raggio semplice per usare è paia di raggi, (uno parlò
di ogni paio su ogni lato dell'asta) attraversando ad angoli destri
per fare una forma piacere la tic-tac-dito del piede o niente e simbolo di croci.
Le corse di asse di ruota attraverso la piazza centrista e le estremità
delle linee sono legati all'annulus della ruota.
Alcuna colla usata dovrebbe essere qualità più alta colla a tenuta d'acqua per ovvio
le ragioni di .
Colla di resorcinol probabilmente è la scelta migliore.
Bucket l'affetto al muro di lato che scanala può essere fatto da uno
il muro di lato per ricevere l'orlo di secchio o legando strisce a
l'interno del muro di lato per assicurare i secchi a.
C'è un
Vantaggio di alla forma di annulus di muro di lato in che l'interno di
il secchio è accessibile dell'I.D.
Questo fa chiudendo via il
in del secchio più semplice perché i pezzi necessari possono essere
inserì attraverso l'I.D.
Con sidewalls solido, i secchi devono,
sia fatto completo e non-perdendo prima che il sidewall sia legato.
Questo è da nessuno mezzi impossibile ma può essere più difficile.
Se un sidewall solido è usato, buchi dovrebbero essere esercitatsi adiacenti a
il fondo di secchio nello spazio tra il secchio ed il manico
per lasciare alcuna perdita annaffiare fuori.
Un muro di lato solido non può comunemente
sia usato. Raggi offrono molti vantaggi.
libri Numerosi sono disponibili per dare suggerimenti utili su vario
le tecniche di construction per il costruttore veramente dilettantistico.
Manutenzione di C.
Il legno usato può essere dipinto o può essere verniciato per un rivestimento protettivo.
Questo estenderà evidentemente la vita della ruota.
Ridipingendo periodico,
se desiderò, può essere eseguito.
La decisione su dipingere
deve essere fatto su motivi puramente economici.
Se un legno molto durevole ha
stato usato inizialmente, mentre dipingere è un lusso.
Se un piuttosto durevole
La specie di è usata, mentre dipingere probabilmente è più conveniente e più facile che presto
replacement o ripara della ruota.
che Il problema di manutenzione notevole ed unico è in portante.
Assegni generosi
è stato fatto nelle figure in Tavola VIII ma il portante
ancora vuole orecchio. Questo lascerà cadere la ruota dalla sua posizione originale.
Shimming sotto il blocco che porta compenseranno per questo.
Nascendo
Sostituzione di , quando il blocco è portato completamente attraverso è un semplice
si importa.
La Lubrificazione di è totalmente non necessaria con lignum vitae o commercialmente
trattò acero, se disponibile.
Con la specie altra, noi non possiamo fare,
tale asserzione piatta.
Parlando il portante generalmente dovrebbe essere fatto
dal legno più duro disponibile e lubrificò come necessitato.
Petroli e
unge in piccole quantità probabilmente non farà danno e potrà lento l'uso
tassa. Grasso di maiale ed ingrassa sarebbe certamente innocuo ed aiuterebbe.
PART DUE:
DOMANDE
IO. ACQUA POMPANDO
A. Pump la Selezione
Il tipo unico di pompa che è ragionevole per usare alla velocità lenta
della ruota è un dislocamento positivo pump. dal quale Loro sono chiamati
nomi vari come pompa di secchio, alzi pompa, pompa di pistone, mulino a vento
pompa e di quando in quando addirittura semplicemente da nome di marca come " Razzo "
pompa.
modelli Numerosi sono commercialmente disponibili e variano in costo
da alcuni dollari per pompe di capacità piccole a molti cento per
capacità alta, testa alta, Unità di units. durevoli, bene fabbricate
può essere fabbricato a costo basso nel più semplice di officine.
I Dettagli di è dato in Appendice II.
che Tali pompe possono variare in taglia di foro, lisci lunghezza e capacità di testa.
There è un limite pratico alla velocità alla quale loro possono operare.
Questo è di solito sulla frequenza del più veloce di wheels. Un
La frequenza di di moltiplicatore di velocità come una camma di multi-lobed o un cambio
Il set di può essere usato, ma questi pompe più complicate e meccanismi,
mentre aumentando l'efficienza del processo che pompa, contravvenga a
il criterio di Sezione II, Divida Uno per la semplicità e non voglia
sia discusso.
We discuterà pompe solamente molto semplici.
Even con singola semplice o recitazione duplice pompa c'è certo
Problemi di .
che una pompa di recitazione singola ha legato alla ruota causeranno
va a tutta velocita' fiotti sulla ruota a causa del fatto che pompando attuale
ha luogo solamente metà il time. La metà altra è spesa ripieno
il cilindro.
Durante questo ripieno inscenano notevolmente meno ruota
La collana metallica di è richiesta che quando davvero pumping. Il fiotto di velocità
può essere superato parzialmente usando
1. due recitazione singola pompa 180[degrees] fuori di fase così che uno
delle pompe sta facendo lavoro utile sempre;
2. una pompa di recitazione duplice che ha l'effetto stesso come 1.
ma è costruito in un'unità; o
3. meglio di ogni duplice del due recitazione pompa 90[degrees] fuori di fase.
Tale uso di pompe semplici e multiple migliorerà anche la tuta di lavoro
Efficienza di del sistema.
(In un'unità generale può essere legato
facilmente ad una manovella ad ogni fine dell'asta di ruota).
There sono variazioni di pressione nella consegna fiancheggi che dipende
su molti fattori.
finché le pressioni di picco non eccedono
la capacità della pompa e meccanismo relativo, né temporeggia il
fa girare, tali variazioni non provocheranno harm. I picchi di pressione
può essere inumidito con una camera di aria nella consegna fiancheggi o lisciò
usando due o pompe più semplici come menzionato nel preceeding
divide in paragrafi.
Le possibilità sono così numerose ed i dettagli
sufficientemente il complesso che loro non inscatolano tutti sia incluso here. Un
pompa esperto o manuale di disegno di pompa dovrebbero essere consultati se il disegno
Idee di date qui sembrano insufficienti per le necessità dell'utente.
In generale il picco di pressione sarà una funzione del pistone di picco
Velocità di , la pompa annoiò taglia, la taglia di tubo di consegna, la lunghezza
della consegna suonano il piffero ed il tipo di tubo used. Quando parlando di
pompa spettacolo e requisiti di disegno, la termine " testa " è
spesso incontrò.
è un mezzi per visualizzare le pressioni fluide
comportato nella pompa o pipes. attaccato intende l'altezza
di acqua in un tubo verticale necessario a produzione, al fondo
del tubo, la pressione che è assegnata La pressione to. è un
sistema attuale non vuole, in generale, sia prodotto solo da un statico
La colonna di di acqua ma esso sarà la stessa come se esso were. che è
solo un scorciatoia abile spesso usato da fluidi engineers. La testa
che La testa ha richiesto allo sbocco di pompa saranno fatti su di due principale
Componenti di :
1. il cambio attuale nell'elevazione al tubo di consegna
esce, i.e. il (verticale) altezza della collina; e
2. perdita di attrito nel tubo dalla quale è dato il
Equazione di :
L V
Perdita di attrito di = f - -
D 2G
dove f = fattore di attrito ottenibile da manuali o
Table X
L = lunghezza di tubo
D = in diametro di tubo
V di = la velocità di acqua nel tubo
g = l'accelerazione gravitazionale
(la Nota: Unità per dimensioni devono essere costanti.
Veda Appendice io
per un esempio dell'uso di questa equazione).
TABLE X
Estimated Fattori di Attrito per Acqua Fresca
Water Velocity (il ft/sec.)
1 5 10
Vecchio Ferro Tubo .045 .040 .038
Tubo di Ferro Nuovo .030 .023 .021
Tubo Di plastica .025 .017 .015
è evidente che questo diviene un fattore notevole in tubi molto lunghi,
in diametro piccolo suona il piffero, o con velocities. alto La velocità di acqua
nel tubo di consegna è una funzione del pistone di pompa di picco
La velocità di ed il rapporto della pompa annoiarono taglia ed il tubo di consegna
mette in ordine di grandezza.
Peak la velocità di pistone per pompe legate direttamente al
La ruota di è data in Tavola XI per colpi vari e le velocità di ruota.
Da Tavola XI, le velocità di linea di consegna possono essere valutate
semplicemente moltiplicando la Tavola XI entrata dal rapporto della pompa
annoiò area e la consegna suonano il piffero area. Che è, velocità di pistone
calcola area di pistone = la velocità di acqua in consegna tubo tempi tubo foro
Area di .
Come una regola di pollice, questa velocità di tubo di consegna risultante deve
è un massimo di 10 ft/sec. in corse corte, ed anche più piccolo per
tubi molto lunghi.
che La testa di picco ha richiesto della pompa saranno il
somma delle due teste diverse menzionate, i.e., cambio di elevazione
più testa di perdita di attrito.
La taglia di foro (area di pistone) e testa di picco che accade durante pompando
determinerà la forza richiesta alla verga di pompa fin da forza su un
L'area di è il prodotto dell'area e la pressione che agiscono su quello
Area di .
Figures per forza alla verga sono dati in Tavola XII.
No
L'assegno di è costituito diametro di verga così le figure date sono conservative.
Bore taglie citate sono commercialmente disponibili.
TABLE XI
Picco Pompa Pistone Velocità (il ft/see) per un Rod di Pompa Legato Direttamente ad una Manovella sulla Ruota
Ruota Speed Stroke (in.)
(R.P.M.)
2 1/4 4 6 8 10 12
5 0.048 0.087 0.129 0.172 0.216 0.260
6 .059 .104 .156 .208 .259 .310
8 .078 .138 .207 .276 .345 .414
10 .097 .173 .259 .345 .432 .518
12 .117 .208 .312 .416 .520 .624
15 .147 .260 .390 .520 .650 .780
20 .195 .345 .518 .690 .865 1.04
TABLE XII
Forza di picco sul Rod di Pompa di una Pompa di Pistone Richiesto per Fori Vari e Teste (il lb.)
Peak la Testa (piedi) cambio in elevazione e perdita di attrito
Foro di pompa (in. ) 50 100 200 300 400 500
1 1/4 30 60 110 370 220 280
1 1/2 40 80 160 240 320 400
1 3/4 60 110 220 320 430 540
2 70 140 270 420 560 700
2 1/2 110 220 440 660 880 1100
3 1/4 185 370 740 1120 1480 1850
4 1/4 315 630 1260 1890 2520 3150
Queste figure sono costrette a disegnare tali parti come spille di clevis
(se usato) e determinare che, se la verga di pompa è legata direttamente
alla ruota, che la lunghezza di braccio instabile calcola l'entrata in Tavola XII
non eccede la capacità di collana metallica della ruota come dato da
Table io.
chiaramente, se leve o torque/force altri che moltiplicano apparecchiature sono
i calcoli usati, adatti alla ruota possono essere made. La forza
alla verga di pompa ancora rimane come dato in Tavola XII. La velocità
dato in Tavola che XI devono essere aggiustati per il cambio in sistemazione instabile.
Additionally, se la linea è molto grande così che una massa grande di acqua
deve essere accelerato su ogni colpo, le forze inerziali possono divenire
più grande della pressione forces. che Le forze inerziali possono essere
valutò con l'aiuto di Tavole XIII e XIV.
TABLE XIII
Il Volume di di fluido in consegna messa in ordine di grandezza e varia suona il piffero ([ft.sup.3])
Pipe il length (piedi)
taglia di tubo Nominale 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
forza Inerziale (il lb.) per pollice di colpo per volumi vari di fluido alle velocità di cicli di pompa varie
Pump i Cicli per
Minute il Volume di di Fluido in consegna 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
che Questa forza inerziale è al suo picco nel momento in cui il pistone comincia suo
che pompa colpo.
a questo punto la perdita di attrito è zero perché
la velocità di tubo di consegna è zero. Hence la forza di verga totale a
l'inizio del colpo malato sia uguale alla forza dovuto al
testa statica più il force. inerziale dovrebbe essere comparato con
la forza di verga quando la perdita di attrito è un massimo e le componenti
progettò per resistere il più grande dei due.
che Noi possiamo calcolare il potere costrinse a portare a termine pompando sotto
le condizioni varie di testa, percentuale di flusso e pompa type. Queste figure
è dato in Tavola XV per consolidi flusso e è aggiustato per instabile
Il flusso di spiegò sotto.
Questo è il contributo di potere minimo e teoretico richiesto alla pompa
sotto consolidi le condizioni.
Sotto le condizioni instabili di una pompa di pistone, valutare il
innaffia capacità di potere di ruota richiesta, moltiplichi l'entrata di tavola da
2 1/2 per una pompa di recitazione singola, entro 2 per una pompa di recitazione duplice
o due recitazione singola pompa 180[degrees] separatamente o entro 1.5 per 2 recitazione duplice
pompa 90[degrees] separatamente.
Questo darà una stima della taglia di ruota
e percentuale di flusso richiesero alla ruota.
Come menzionato vicino l'inizio di questa sezione, ci sarà
va a tutta velocita' le fluttuazioni nella ruota che può essere dichiarata in più piccolo
spinge lavorando vicino il loro capacity. Questo non è svantaggio particolare
così lungo come la capacità di collana metallica di stalla della ruota eccede
la collana metallica minima necessario tenere la pompa moving. La magnitudine
delle fluttuazioni decresce con recitazione duplice o multiplo
le installazioni di pumps e dove è la massa della ruota tale quello
che un'azione di flywheel comincia a succedere.
TABLE XV
Horsepower Required per Acqua che Pompa a Percentuali di Flusso Varie e Teste (ambo finto consolidi)
Total Testa (piedi)
Flow la Percentuale
(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 testo per fattori di correzione per tipi vari di set " di pompa.
del quale Il volume pompato per colpo varia leggermente col disegno
la pompa e col foro e liscia sizes. Uno commerciale
Il fabbricante di cita figure che possono essere prese come rappresentativo.
che Questi sono dati in Tavola XVI.
B. Metodo dell'affetto di fare girare
Nell'attivare alcuna pompa di pistone, è fatto idealmente, tale quello
Lo straightline di fanno segno a della verga di pistone è achieved. Alcuno curvando
nella verga mette carichi di lato indebiti sul sigillo di testa di scarico e
sul pistone portano in secchi.
Straightline fa segno a meccanismi sono descritti
e discusso in manuali, così io non cercherò
dà dettagli del mechanisms. comune che I libri menzionano raramente
comunque, i problemi pratici che sorgono quando tentando di usare
tali meccanismi.
Né loro comparano vantaggi e svantaggi di solito.
io menzionerò dei meccanismi possibili insieme a
i vantaggi e problemi potenziali.
Un slider e meccanismo di manovella (Veda Fig. 3) è attraente come un semplice
dmf3x53.gif (600x600)
Apparecchiatura di col vantaggio di non richiedere tecniche speciali a
previene curvando momenti sulla pompa Colpo di plunger. è facilmente adattabile
legando la spilla instabile alla via di asta di ruota una flangia
placca con buchi si esercitati a distanze varie dall'asse di rotazione,
attraverso il quale la spilla instabile può essere fixed. A meno che una recitazione duplice
La pompa di è usata, il colpo che pompa e ritorna colpo avrà diverso
costringe sulla spilla instabile che dà luogo a rotational di ruota di non-uniforme
va a tutta velocita' (a meno che compensò per da altro vuole dire - come legando
pompe di recitazione singole funzionamento 180[degrees] fuori di fase) . Questa non-uniforme
Il moto di può essere alleviato ad un'estensione legando lo slider
(asse di pompa) compensi poi dalla ruota axis. del quale diviene una forma
meccanismo di ritorno rapido.
Comunque, Questo aumenta il carico di lato su
lo slider durante il colpo di ritorno che rende necessario muovendosi il
Portante di slider di separatamente (aumentando la lunghezza di slider) mantenere
lo slider stesso pressione che porta come con la sistemazione simmetrica
se pressione che porta e la diligenza frizionale e risultante sullo slider
diviene grande abbastanza per provocare una Lubrificazione di problem. dello slider
che sopporta presenti un problem. Anche se precauzioni possono limitare piuttosto
l'esposizione per annaffiare nel portante, è improbabile che il
nascere possono essere completamente protected. Pressione grasso apparecchiature
È probabile che che usa un grasso adeguatamente lavare-resistente si dimostri appropriato.
Packing lubrificazione di stile di scatola con feltro oleoso o stracci poteva anche
ha successo.
che Ambo i metodi confidano su attenzione periodica che potrebbe essere
di un frequency. There intollerabile sono anche la spilla instabile e clevis
unisce allo slider per essere lubricated. Finally, allineamento è un potenzialmente
problema ingannevole a causa della tolleranza stretta ammissibile su
Parallelismo di dell'asta di ruota e spilla instabile e su perpendicularity
dell'aereo del meccanismo di manovella di slider con l'asta di ruota.
che Un vantaggio notevole ha comparato col metodo prossimo discusso è quello
da quando il corpo di pompa può essere riparato se l'allineamento sufficientemente è
accurato, il collegamento col tubo di distribuzione può essere rigido.
TABLE XVI
Le Quantità di di Acqua Pomparono per Colpo per Finzione Pumps Singola di Foro Vario e Lisciano Taglie
(Galloni Imperiali)
Stroke (in.)
Foro (in. ) 2 1/4 4 6 8 10 12
1 1/4 .009 .016 .023 .032 .040 .049
1 1/2 .013 .023 .035 .045 .057 .069
2 .023 .040 .062 .082 .102 .122
2 1/2 .035 .064 .095 .127 .159 .191
3 .052 .092 .139 .184 .230 .278
3 1/2 .070 .125 .187 .248 .312 .276
4 .092 .163 .245 .227 .410 .489
5 .143 .255 .382 .510 .638 .765
Un secondo metodo dell'affetto è imperniarsi il corpo di pompa circa un
Parallelo di asse di all'asta di ruota (come su trunnions), leghi il
pompa fine di verga al genere stesso di piegi a gomito prima spilla come e lasci il
pompa oscilli lato per parteggiare come il pistone sale e down. (Veda
Fig. 4).
Questo allevia la difficoltà dell'allineamento problema coinvolgere
dmf4x56.gif (600x600)
l'aereo del meccanismo instabile prima discusse ma
presenta complications. nuovo La verga di pompa è sottoposta per parteggiare
carica.
Questo è intollerabile alla ghiandola ordinariamente ed il
porta in secchi ma è superato fortunatamente facilmente da una cornice semplice
legò alla pompa con nascendo scorrevole circondando la manovella
unisce che la fine di verga di pompa (alla spilla instabile) poi scivola in. Il
I portante di assorbono tutto il lato carica richiesto per provocare l'oscillazione,
che lascia la verga di pompa caricò linearmente only. Side carichi su
che questi portante di slider sarebbero più piccolo che il lato carica sul
Slider di nello slider salita instabile così che il portante scorrevole
I problemi di con questa tecnica sono piuttosto simpler. Un'obiezione seria
a questo metodo di salita è la necessità per un flessibile
Il collegamento di dalla pompa alla distribuzione pipe. Se il lettore
intende di costruire pompa suo propria che sarebbe probabile se considerando
questa sistemazione particolare, progetti di avere lo sbocco del
pompa colinear col trunnion axis. In così un sigillo semplice
per permettere il tubo di uscita di pompa di oscillare nella volontà di tubo di consegna
basta.
Questo metodo del collegamento flessibile probabilmente sarà il
più durevole.
Il meccanismo di barzelletta di cuneo (Veda Fig. 5) è semplice e dirige ma può
dmf5x57.gif (600x600)
richiede lavorazione a macchina più sofisticata che la volontà di attrezzatura disponibile
permette.
Furthermore, c'è il pericolo potenziale di eccessivo
porta e la vita corta se la lubrificazione è insufficient. Questo non è
generalmente un meccanismo appropriato per uso solo in condizioni aspre.
che Una camma ha attivato verga di pompa è un alternative. attraente Esso
elimina il bisogno per alcun collegamento, mentre semplificando l'allineamento
Problema di ed eliminando del parts. Side carichi su un propriamente
disegnò profilo sarebbe molto piccolo ed un portante scorrevole su
la fine esterna della verga di pompa assorbirebbe facilmente it. Un
che profilo di camma appropriato è dato a schemetically in Fig. 6. Forza per
dmf6x59.gif (600x600)
il colpo di ritorno può essere approvvigionato facilmente da un propriamente si appesantì
pompa verga e l'ubicazione più semplice per tale peso sarebbe
immediatamente sopra del seguace plate. salita Solida della pompa
in questo caso permette che tubatura di approvvigionamento rigida sia legata direttamente
alla pompa.
che Una pompa comprata pronto fatta con un manico può essere legata piuttosto semplicemente
da una verga allineata adeguatamente tra una manovella sulla ruota ed il libero
finisce del manico di pompa.
Then che forza ed i calcoli di velocità devono
sia cambiato.
collegamenti di moto di linea diritti e Vari sono facilmente constructed. Loro
ha il vantaggio della semplicità e la durabilità aspro addirittura sotto
che lavora le condizioni.
Molti su che tali collegamenti sono discussi in libri
Teoria di di Macchine e Disegno di Macchina.
Una tecnica semplice per realizzare moto di linea diritto visto raramente
in testi su disegno di macchina è correre su un cavo una puleggia così
che la fine del cavo ha legato alla pompa è colinear con
la verga di pompa.
che La fine altra può essere legata alla manovella di ruota
ed il cavo provvede la flessibilità sufficiente che niente collegamento solido
Di è avuto bisogno.
Un'alternativa a questo approccio è collegare la ruota
piega a gomito ad un settore di un sheave della puleggia in tale modo che lo sheave
oscilla come il rotates. instabile Col cavo avvolto lontano abbastanza
circa il settore così che il cavo rimane tangente a sempre il
Settore di e riparò là, la fine gratis del cavo può essere legata
Il colinear di con la verga di pompa per provvedere motion. linea diritta Questo
è il meccanismo usato su petrolio che si esercita attrezzature.
che Il cavo, come una parte del meccanismo di passeggiata può essere fatto molto lungo
per guidare pompe localizzate ad una distanza considerevole da
la ruota stessa.
che tale tecnica provvede i mezzi di motorizzare,
per esempio, una pompa di foro poco profonda nel medio di un villaggio usare
Il potere di generò via ad un ruscello della distanza.
Tubatura di C.
Per alcun sistema di distribuzione di acqua dove l'acqua deve essere trasportata
ad un'elevazione più alta, suonare il piffero è required. There di solito
è alternative come secchi su una cintura senza fine, ecc. ma quello
è fuori dello scopo di questo manuale.
La scelta probabilmente cadrà tra polythene e galvanizzerà
stira tubo.
There sono vantaggi e svantaggi a both. io
si sforzerà di dare delle informazioni utili per aiutare il disegnatore
nel fare la scelta migliore.
il tubo di Polythene è disponibile in lungo (ora circa 200 metro) le lunghezze
così numeri di accoppiamenti e giunture sono ridotti grandemente comparato a
il tubo di ferro che entra in lunghezze corte (21 1/2 ft tipicamente).
è flessibile (più molle, più debole e più elastico in ingegneria severa
Terminologia di ) e per questa ragione più susceptable è danneggiare
da cespuglio coltelli, pietre, zoccoli di maiale, etc. che la Sua forza è limitata
tale che è tassato per sostenere al lavorando normale di 300 piede migliore
capeggia a conditions. standard La forza è fortemente temperatura
dipendente comunque, ed a 120[degrees] F capeggia capacità è in giù a
185 massimo di ft.
non è fuoco resistente.
Consequently in apra
Paese di avrebbe bisogno di probabilmente essere buried. Se il suolo locale
è molto roccioso, il processo che seppellisce deve essere fatto con cura grande
per non permettere al tubo di soffrire pietra (la penetrazione) Sabbia di damage.
è usato come un letto e coperta di solito.
Iron che tubo generalmente può essere posato semplicemente sulla terra con pietra
conficca pali in sostenerlo attraverso spots. basso Esso sosterrà più che
che 1000 ft capeggia con molta sicurezza margin. Per teste ottenere
che alto, il sistema richiesto sarà sofisticato più che
può essere fatto dalle tecniche dettagliate in questo manuale.
Prices per i due tipi sono competitivi nella forza più alta
classifica di polythene ma per sistemi di pressione bassi, polythene possono,
è sostanzialmente più conveniente.
Polythene ha un foro più liscio così che perdite di attrito sono meno che
con tubo di ferro, anche se questo non sarebbe probabilmente un significativo
Fattore di .
diviene più importante in sistemi di alimentazione di gravità lunghi.
Weight di una lunghezza determinata è vastamente different. 100 ft di alto
Forza di 2 " polythene pesa 60 lb mentre 100 ft 2 " ferro standard
suona il piffero pesa 357 lb.
Therefore, trasporto di distanza lungo da mano a
è probabile che aree molto remote influenzino anche la decisione per polythene
nonostante le sue deficienze altre.
II. DOMANDE ALTRE
Mentre acqua pompare è un uso ovvio per la ruota di acqua, altro
L'apparato di può essere adattato per usare la produzione di potere meccanica del
fa girare.
non è l'intenzione di questa sezione di tentare a
enumera tutto l'applications. Rather possibile, io includo questo
seziona compensare alcuna impressione dalla quale è potuta essere data il
Sezione di preceeding di che acqua pompare è il più importante, o
forse solamente uso al quale può essere messa la ruota.
La Generazione di dell'elettricità è una possibilità che probabilmente vuole
salta alle menti di persone più che leggono questo manual. There
è ruota guidata generatori elettrici in operazione in Papua New
Ghinea di oggi ma il numero di tentativi e fallimenti testimonia
il fatto che non è un compito semplice, conveniente da fare un riuscito
rig. Le difficoltà principali sono la velocità passo-su richiese
per generatori e la velocità regulation. tensione Bassa la generazione di D.C.
che usa prontamente parti disponibili (generatori automobilistici e vecchi o alternatori)
evita la regolamentazione di velocità problem. iniziatore-motore-pignone Semplice /
Set di flywheel-anello-cambio di potrebbero essere adeguati per la velocità passo-su ad un
costo ragionevole.
set di cambio di anello Tipici hanno un limite più basso di 10
Il diametral di impeciano denti di taglia che danno una stima di potere di 10 R.P.M.
di approssimativamente 1/2 h.p.
che è, perciò marginale aspettarsi produrre
produzione continua da un il generatore di automobile di 12 volt a, dica, 60
Ampere di per periodi lunghi di tempo senza cambio problems. Il piccolo
ammonta di potere generato, il bisogno per 12 volt si gonfia a forma di bulbo, resistenza
Le perdite di in sistemi di distribuzione lunghi e problemi altri mitigano anche
contro questo che è un utile freccia-su generazione di Elettricità di accessory.
è andato via meglio alle apparecchiature di velocità più alte che sono più assoggettabili
per andare a tutta velocita' regolamentazione come la Turbina di Banki di un centrifugo
pompa essere costrinse a correre come una turbina.
L'Affetto di può essere portato a termine direttamente ad apparato meccanico ed altro
da una varietà di accoppiare apparecchiature descritta in vario
macchina disegno libri.
è probabili che Due circostanze accadano:
1.
la macchina per essere guidato sarà ne localizzata
distanzia dalla ruota; e
2.
l'asta di contributo della macchina non vuole facilmente
sia allineato con l'asta di ruota.
Le difficoltà di Allineamento di sono superate semplicemente ed a buon mercato con vecchio
automobile passeggiata aste e le loro giunture universali ed attaccate.
Nota di che l'uso di una giuntura universale non darà costante
va a tutta velocita' su ambo i lati.
Per una velocità di contributo continua, la produzione è
alternativamente più veloce e più lento che il contributo che dipende sul
Angolo di tra i due shafts. Le variazioni di velocità sono piccole e
non sarà di alcun consequence. generalmente Se le variazioni di velocità
non può essere tollerato, o una giuntura di velocità continua e speciale (come
dall'automobile di passeggiata di ruota anteriore) o due giunture di U all'ordine del giorno
deve essere usato, ognuno per compensare per il moto di non-uniforme del
altro.
aste Flessibili sono commercialmente disponibili ma sono di limitato
Collana metallica di che porta capacità.
aste Solide possono emettere collana metallica su distanza considerevole ma
richiede portante per appoggio e può essere perciò costoso.
Virtualmente alcuna macchina stazionaria che è mano-motorizzata attualmente
potrebbe essere amministrato da ruota di acqua power. I mezzi di portare a termine il
L'affetto di varierebbe chiaramente da macchina a macchina, ma solamente
nel caso di dove la ruota e la macchina sono separate da lungo
Le distanze di dovrebbero essere alcun problema significativo là.
APPENDICE IO
Sample il Calcolo per set di Ruota-pompa
Il seguente è un esempio dell'uso di questo manuale per prendere decisioni
relativo a ruota di acqua per uso nell'acqua pompare.
che Le decisioni hanno fatto
debba essere costante coi confini messi sul sistema dal villaggio
necessità (quanto potere è richiesto) e la geografia e taglia del
provveda ruscello (quanto potere noi possiamo aspettarci ottenere dalla ruota).
Se
il potere richiesto è più grande del potere che può essere generato da
la ruota, poi il sistema non inscatola work. dal quale Questo esempio è preso
i calcoli costituirono il villaggio di Ilauru, verso il sud di 15 miglia di
Wau, Guinea. Uno Nuovo delle ubicazioni possibili per una ruota è in un ruscello
approssimativamente 350 piedi sotto il livello del villaggio.
che La collina è bagnano completamente
e richiederebbe approssimativamente 750 piedi di tubo.
There è un luogo nel ruscello
dove il livello di acqua lascia cadere piuttosto rapidamente attraverso una distanza verticale
di 8 o 10 ft. Il ruscello è approssimativamente 10 piedi largo, fa la media di 6 o 9 pollici
profondità e flussi circa tra il 1 ed il 2 piedi per secondo (valutò misurando
il tempo per una foglia per viaggiare una distanza fissa).
Che la descrizione
stabilisce le condizioni per determinare la taglia di ruota di massimo.
Il villaggio ora ha approssimativamente 300 people. Ogni persona consuma meno che
2 galloni di acqua al giorno nel villaggio secondo una stima grezza.
Se l'acqua fosse pompata nel villaggio, esperimenti in paesi altri
show che il consumo aumenterebbe.
Un minimo di 10 galloni per
giorno per persona è citato come un schema vitale e minimo qualche volta.
Let noi
calcoli due volte per che permettere espansione di popolazione o del consumo.
1.
Total requisito di acqua in galloni per ora
il x di 20 gal/person-giorno 300 people x hr di day/24 di = 250 gal/hour
installazioni di deposito presuntuosi al villaggio per permettere più grande
disegna ad ore di picco.
2.
Power costrinse a soddisfare questa percentuale che pompa da Tavola XV.
250 gal/hour ad approx.
400 piedi la testa (350 attuale piedi l'aumento +
delle perdite come ancora uncalculated) richiede approssimativamente 1/2 h.p.
sotto
consolida le condizioni.
3.
Depending sul tipo di sistemazione di pompa usato, la volontà di ruota
ha bisogno di essere disegnato per 2 1/2 volte che per una pompa di recitazione singola,
2 volte che per pompa di recitazione duplice o 1 1/2 volte che per 2
raddoppia pompa di recitazione.
Assuming il caso più semplice di 1 singolo
che agisce pompa noi abbiamo bisogno di una ruota di 1 1/4 h.p.
potenziale.
4.
Può noi otteniamo che molto potere da una ruota di acqua sotto il determinato
condiziona al ruscello?
Il diametro più grande possibile è
limitò dalla goccia nel ruscello in una distanza di useable--circa
8 piedi.
Un 8 piedi ruota opererà ad approssimativamente 12 rpm o meno
(la Tavola VI).
Il ruscello ha almeno una percentuale di flusso di
10 FT X 1/2 FT X 1 FT = 5 [FT.SUP.3]
----- ---------
Secondo di sec di
o
5 [ft.sup.3] x 6 1/4 ragazza x il = di 60 secondo 1800 ragazza
---------- ---------- ------ --------- --------
Sec di [piedi /sup.3] min di min di
A 1800 gal/min noi dovremmo essere capaci di produrre 2 h.p.
almeno
da un 8 piedi la ruota (V di Tavola) o lievemente meno dipendendo su
il t/r esatto finalmente valuta eletto.
Therefore che noi concludiamo che il lavoro, in teoria è possibile.
Aveva la percentuale di flusso stato, per esempio, solamente 500 galloni per
cronometra, il compito di pompare 250 ragazza per ora al villaggio
probabilmente sarebbe stato impossibile.
5.
Ad un valutò 12 rpm e 4 piedi l'ampiezza (massimo di solito usava
è mezzo il diametro) noi possiamo valutare l'ampiezza di annulus necessario
(la Tavola II).
1 1/4 H.P. avuto bisogno
------------------ = 0.025 H.P.
per rpm per ft di ampiezza
12 rpm x 4 ft largo
Nell'entrata sotto 8 piedi diametro fa girare noi vediamo che ogni annulus
Ampiezze di elencate provvedranno almeno che molto power. Noi
ora sa che noi possiamo fabbricare meno la ruota che 4 piedi largo se desiderò
e l'ampiezza di annulus possono essere tra 3 in.
e 12 in.
che ora è stabilito completamente che un 8 piedi acqua di diametro
fa girare in questa ubicazione farà il lavoro richiesto.
6.
Se la ruota opera a 12 rpm e la pompa è direttamente
accoppiò così che c'è uno rema per rpm senza aggiunse
Sistema di leve di (per esempio, come col collegamento di filo suggerito
in Parte Due, Sezione IB), ci sarà uno rema per rivoluzione.
per portare a termine 250 gal/hr noi abbiamo bisogno:
250 ragazza min di hr di
--- X------X----------= .35 GAL/STROKE
HR DI 60 MIN 12 STROKES
Da Tavola XVI che questo vuole dire noi abbiamo bisogno di 3 1/2 pompa con 12 " colpo
o 4 " pompa con 9 " colpo ecc.
7.
Se noi limitiamo poi la velocità nel tubo a 10 ft/sec il
suona il piffero taglia con la 1/2 " del 3 pompa (eletto perché è più conveniente
che la pompa del 4 ") è riferito alla velocità di pistone di picco e
la taglia di pompa.
Da Tavola XI la velocità di pistone di picco a
12 " colpo 12 rpm è .624 ft/sec. Il tubo di consegna croce
seziona area deve essere approssimativamente
.624 X 11 [(3 1/2) .SUP.2] 1
--------------- x-- = area di Tubo = .64 [in.sup.2]
4 10
Questo richiederebbe un tubo di diametro nominale del 1 ".
8.
Il tubo avrebbe bisogno di essere galvanizzato ferro per resistere la pressione
di teste che eccedono 350 ft. Se un tubo nominale del 1 " è usato,
la velocità di picco attuale è approssimativamente 7 ft/sec.
La perdita di testa di attrito sarebbe (la Tavola X)
Perdita di attrito di = 0.022 x 750 [7.sup.2]
----X--------- = 150 FT
1/12 2 X 32.2
Thus la testa di picco totale che provoca forze sulla verga di pompa
sarebbe 350 (elevazione) + 150 (la perdita) = 500 piedi
Pubblicità di 31/2 m. pompe sono andate bene con 2 in.
suoni il piffero sbocco
buca e se 2 in. tubo è usato la perdita è molta meno
perché la velocità è meno ed il diametro è più grande.
Perdita di attrito di = 0.028 x 750 [2.sup.2]
----X--------- = 8 FT
2/12 2 X 32.2
Il risparmio è evidentemente sostanziale ma il costo di raddoppiare
la taglia di tubo può essere poco attraente.
9.
Assuming noi usiamo il tubo del 1 " noi troviamo la verga di pompa richiesta
costringe da Tavola XII sono approssimativamente 1850 lb. Per un colpo del 12 " un
piega a gomito lunghezza di 6 " è richiesta e così la collana metallica di picco su
la macchina è 925 ft/lb.
Da Tavola 1 noi vediamo che questo è bene all'interno della capacità
della ruota se è 4 piedi largo.
10.
per permettere espansione futura e ragionevole delle necessità senza
che aggiunge peso non necessario alla ruota io selezionerei un 4 "
ANNULUS DI .
che ha fatto che, i carichi che porta sono (la Tavola VII)
approssimativamente 500 lb. ognuno.
Assuming che i portante possono essere localizzati
abbastanza vicino alla ruota, dica via 6 ", l'acciaio solido
tratta male taglia richiesta è trovata da:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][(6 X 500) .SUP.-2] + [(925 X 12) .SUP.2]
-------------------------------------------------------
[la pi] (13,000)
d = 1.65 in
Any asta di acciaio solida più grande che questo sarà soddisfacente.
APPENDICE DI II
Una Pompa di Pistone Facilmente Costruita
dmfspx71.gif (600x600)
di R. Burton
Questa pompa fu disegnata da P. Brown (dell'Officina di Ingegneria Meccanica
al Papua Ghinea Nuova l'Università di Tecnologia) con una vista a
fabbrichi in Papua Guinea. Consequently Nuovo che la pompa può essere costruita su
usare un minimo di officina equipment. parti Più è tubo standard
apparecchiature disponibile ad alcuni fornitori di piombatura.
Evitare avere ad annoiò e leviga un cilindro di pompa, una lunghezza di rame
tubo è used. Provided cura si è presa selezionare una lunghezza indenne e
vedere che la lunghezza non è danneggiata durante costruzione questo sistema
ha si dimostrò piuttosto soddisfacente.
Come può essere visto dal diagramma croce-settoriale, le fini della pompa
corpo consiste di rame tubo riduttori argento brasato sopra la pompa
cylinder. che Questo rende smontaggio della pompa difficile, ma evita
l'uso di una falegnameria.
Se una falegnameria è disponibile, una fine avvitata potrebbe essere argento brasato al
fine superiore della pompa per permettere smontaggio semplice.
Il pistone della pompa consiste di un spesso del 1/2 " P.V.C. flangia con buchi
si esercitato attraverso lui (veda diagramma) . che Un secchio di cuoio è legato sopra
il pistone ed insieme coi servizi di buchi come una valvola di non-ritorno.
In questo tipo di pompa il secchio deve essere fatto di cuoio abbastanza molle,
un secchio di cuoio commerciale non è appropriato.
che sbarra di acciaio Brillante è
usato come la verga di passeggiata e deve essere infilato tagliato alle sue fini che usano un dado.
Un capezzolo galvanizzato è argento brasato al riduttore di rame di cima del
pompi permettere che il tubo di scarico essere legato.
Un `O ' sigillo di anello del tipo congiungeva P.V.C. tubo è usato come un
sigilli per il piede valvola. Questo sigillo non richiede fissazione da allora
spinge va bene nel riduttore di tubo di rame più basso. Un'avvitata del 1/2 " flangia
con una spina elettrica nelle sue forme centriste il piatto per il piede la valvola. Questo piatto
deve essere contenutsi dal sorgere sul foro della pompa da tre ottone
pioli andarono bene in attraverso il muro di lato della pompa sopra del piatto di valvola.
Questi pioli devono essere argento brasato in per prevenire perdita o movimento.
Un elenco di parti per un foro del 4 " x sotto il quale 9 " pompa di colpo è messa insieme fuori
con un elenco di attrezzo.
Parti
1 solamente 12 " x 4 " dia.
tubo di rame
2 solamente 4 " a 1 1/2 " riduttori di tubo di rame
1 solamente 1 1/2 " capezzolo galvanizzato
1 solamente 1/2 " flangia avvitata
1 solamente 1/2 " spina elettrica
1 solamente 1/2 " P.V.C.
flangia
1 Ricoprono di gomma solamente `O ' l'anello 4 " dia.
1 solamente pezzo di 4 1/2 " dia.
cuoio
1 solamente 15 " x 1/2 " dia.
sbarra di acciaio brillante
1/8 " DIA.
verga che ottona
Attrezzi
Handi gassa equipaggiamento
Silver la lega per saldatore
Hand il trapano
1/2 " dado di Whitworth
1/2 " rubinetto di Whitworth
HACKSAW
Hammer
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