Hidraulični ovan

Sa Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigacija, traži
Bih-usa.svg Ovaj članak nije preveden ili je djelimično preveden.
Ako smatrate da ste sposobni da ga prevedete, kliknite na link uredi i prevedite ga vodeći računa o enciklopedijskom stilu pisanja i pravopisu bosanskog jezika.
Preferences-system.svg Ovom članku je potrebna jezička standardizacija, preuređivanje ili reorganizacija.
Pogledajte kako poboljšati članak, kliknite na link uredi i doradite članak vodeći računa o standardima Wikipedije.

Hidraulični ovan (engl. hydraulic ram) je vrsta pumpe koja radi na vodeni pogon. Princip rada se zasniva na promjenama pritiska vode koje nastaju prilikom zatvaranja dotoka.

Historija[uredi | uredi izvor]

hidraulični ovan u Vognu Danska

John Whitehurst (Džon Wajtharst) je 1772 konstruisao Pulsation Engine kod kojeg se nivo dizao kroz oscilacije koje nastaju prilikom zatvaranja dotoka vode u rezervoaru. Kod njegovog izuma dotok vode se zatvarao ručno odnosno uz pomoć ljudske snage. [1]

Francuz Joseph Michel Montgolfier (Žozef Mišel Mongolfjer) je 1796 koji je dodao još jedan ventil čime je i rad ove pumpe automatizovan . [2]

Hidraulični ovan se po prvi put spominje 14 jula 1797 u bilješkama Académie des sciences. Montgolfier je držao predavanje na temu:

'Sur un moyen très simple d’élever l’eau des fleuves („Jednostavan način pumpanja vode rijeka na visinu“). Patent na ovaj izum je dodijeljen u Francuskoj novembra 1797. U Engleskoj je 13 decembra 1797 također priznat patent pod brojem 2207 koji je kao zastupnik Motgolfijera podnio pionir i istraživač parne mašine Mathew Bulton (Metju Bulton). [3] [4]

U Njemačkoj je hidraulični ovan prvi put upotrijebio naučnik Joseph von Baader (Jozef fon Bader) između 1793-1835 za napajanje posjeda grofa Montgelasa u Bogenhauzenu blizu Minhena. [5]

Prvi patent koji je 1809 u SAD-u izdat glasio je na imena J.Cerneau i S.S. Hallet. U SAD-u je tada bilo visoko interesovanje preduzeća za ovu vrstu pumpi.

U Švicarskoj je 1885 Johan Georg Schlumpf (Johan Georg Šlumpf) [6] prodao prvog hidrauličnog ovna. On je usavršio funkciju dodavši mogućnost da se rezervoar sam nadopunjava vazduhom čime je bilo moguće pokretati ovu pumpu godinama bez nadzora.

Tek polovinom 20. vijeka dolaskom elektriciteta hidraulični ovnovi se potiskuju električnim pumpama i time se smanjuje i njihov značaj.


Primjena u praksi[uredi | uredi izvor]

Za pogon hidruličnog ovna potrebne su tekuće vode kao: potoci, rijeke ili vještački kanali.

Za poljoprivredu za štale, lovačke kuće i vikendice ova pumpa se može koristiti ukoliko je u blizini tekuća voda. Posebno je značajno ukoliko se radi o odsječenim i teže dostupnim predjelima koji nemaju pristup komunalnom napajanju s vodom. Isto tako se ne isplati dovoditi struju za pogon pumpi ukoliko se isti objekti povremeno koriste, npr. vikendom.


U novije vrijeme hidraulični ovan se koristi u zemljama u razvoju. U Kini ove pumpe za napajanje njiva s vodom koriste seljaci i maloposjednici [7]


Princip rada[uredi | uredi izvor]

U principu se sastoji od sljedećih dijelova:

  • Rezervoar za vodu koji se nalazi na višem nivou
  • Cijev pod pritiskom
  • Propusni ventil
  • vazdušna flaša u kojoj se sabija vazduh
  • Ventil za punjenje vazdušne flaše
  • Potrošačka cijev koja prenosi vodu na veću visinu za upotrebu.

Ovi dijelovi čine jedan oscilacijski sistem , koji kada se jednom pokrene, automatski radi dokle god ima dovoljno vode.

Pošto ovaj sistem ima relativno mali broj dijelova a ventili su jedini koji se habaju održavanje je lako. Ovi dijelovi su jednostavni i dostupni u većini zemalja svijeta.

Rezervoara s vodom se napaja npr. iz rijeke, voda teče kroz cijev pod pritiskom i prolazi kroz propusni ventil. Propusni ventil se drži otvorenim posredstvom Zemljine teže ili uz pomoć opruge sve dotle dok brzina vode ne bude dovoljno velika da se on brzo zatvari. Čim se propusni ventil zatvori, voda počinje da oscilira u cijevi pod pritiskom. Vrijeme u kojem se zatvori propusni ventil se može izračunati na sljedeći način:


\Delta p= \rho \cdot \Delta v \cdot \frac{2 L}{T_s}
prema tome:
\rho = gustina vode [kg/m3];
\Delta v = brzina toka vode [m/s];
T_s = vrijeme zatvaranja propusnog ventila [s];
\ L = dužina cijevi pod pritiskom u [m] .

Primjer:

Voda teče brzinom 3 m/s kroz pogonsku cijev dužine 5 m prilikom čega se ventil na kraju cijevi zatvara u roku od 5 ms. Pritisak koji nastaje iznosi 60 bara. Ovaj nagli porast pritiska daje dva rezultata:


  • Propusni ventil se otvara, voda puni vazdušnu flašu i sabija vazduh u njemu.
  • Udar vode oscilira napred-nazad brzinom oko 1000 m/s (manja od brzine zvuka u vodi) prilikom čega i voda u vazdušnoj

flaši oscilira gore-dolje. Ovakve oscilacije nastaju i u čvrstim kao i u gasovitim materijalima.Budući da pritisak vazduha također u rezervaoaru nastaje za kratko vrijeme gubitak pritiska ( u šemi označeno s plavom bojom ) prilikom čega se ventil zatvara, ovaj proces je veoma bitan za automatsko funkcionisanje. Tokom vode u potrošačkoj cijevi gubi se vazduh vazdušnoj flaši. Ovaj gubitak vazduha se nadoknađuje bušenjem fine rupe kroz koju postepeno ulazi vazduh iz atmosfere.


Udar ventila se pojavljuje samo kada je vrijeme zatvaranja propusnog ventila kraće od vremena koje je potrebno da voda napravi jednu oscilaciju unutar cijevi. Ovo vrijeme se naziva i refleksiono vrijeme.

tR Pritisak vala.

T=\dfrac{2 \cdot L}{a} \ \ \mathrm{ \lbrack s \rbrack}

prilikom čega je: a = brzina udarnog vala u vodi [m/s] ;

Sa podacima gornjeg primjera vrijeme iznosi T = 10 ms. Ovaj kratki period može se izmjeriti samo uz pomoć instrumenata.

Voda puni vazdušnu flašu sve dotle dok protiv-pritisak sam ne zatvori ventil u rezervoaru.Pri tome se jedan dio vode iz cijevi pod pritiskom posredstvom unutrašnjeg pritiska u vazdušnoj flaši zadržava. Posredstvom trenja voda u cijevima se usporavaju i zaustavljaju oscilacije. Propusni ventil se otvara i cijeli proces počinje iznova.

Za vanjskog posmatrača hidraulični ovan se može vidjeti prosto kao jedan vodeni stub koji oscilira. Potencijalna energija iz rezervoara se pretvara u kinetičku koja stavlja cijev pod veliki pritisak. Taj pritisak se opet u vazdušnoj flaši pretvara u potencijalnu energiju.

U gornjem primjeru gdje pritisak iznosi 60 bara može se voda pumpati na visinu do 300 m. U praksi se pokazalo da odnos visine rezevoara i dužine cijevi može iznositi od 1:3 do 1:12. Vrijeme jednog ciklusa, odnosno jedno punjenje vazdušne flaše,iznosi oko 2 sekunde.


Moguće je i nekoliko hidrauličnih ovnova povezati serijski čime se voda može pumpati i na veću visinu. No međutim s povećanjem broja pumpi smanjuje se i količina vode koja se pumpa na visinu. U praksi je moguće samo oko 10 % vode koja dolazi iz rezervoara ispumpati na visinu. Ostatak odnosno većina vode se gubi kroz propusni ventil.

Membranska pumpa[uredi | uredi izvor]

Postoji poseban tip tzv. "divljeg ovna" koji koristi vodu iz dva različita izvora. Voda u rezervoaru može biti otpadna voda iz kanalizacije dok voda u vazdušnoj flaši može biti čista i pogodna za upotrebu. U cijevi pod pritiskom je ugrađena membrana koja spriječava miješanje voda. Na sličan način rade membranske pumpe.


Problemi u praksi[uredi | uredi izvor]

Tipični problemi s kojima se ova vrsta pumpe susreće su: smrzavanje vode u rezervoaru u zimskom periodu, blokiranje ventila posredstvom prljavštine i prisustvo vazduha u cijevima.

Jedino u vazdušnoj flaši je neophodan vazduh koji se dovodi kroz probušenu rupu prečnika 2 mm.


Izbor mjesta u Evropi gdje su hidraulični ovnovi danas u upotrebi[uredi | uredi izvor]

Njemačka[uredi | uredi izvor]


Austrija[uredi | uredi izvor]

  • U Radekalmu u Dolini Anlauf kod Bad Gaštajna (pokrajina Zalcburg) vodeni ovan služi za napajanje kolibe s vodom


Švicarska[uredi | uredi izvor]

  • U hotelu Faulhorn kad Grindelvalda u kantonu Bern


Poljska[uredi | uredi izvor]

  • U Kajnenu, malom mjestu kod Brasvalda u Istočnoj Pruskoj. [9]

Slovenija[uredi | uredi izvor]


Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Literatura[uredi | uredi izvor]

  • Christian Mähr: Der Hydraulischer Widder in: Vergessene Erfindungen. Warum fährt die Natronlok nicht mehr? Neuausgabe,

Dumont, Köln 2005 (Erstausgabe 2002), ISBN 978-3-8321-7744-7, S. 65-80 (auch bei Weltbild 2005 als ISBN 978-3-8289-5398-7).

  • Iversen, H.W. (June 1975). "An analysis of the hydraulic ram". Journal of Fluids Engineering: 191–196.


Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Descriptions of Whitehurst's and Montgolfier's pumps appear in: James Ferguson and David Brewster, Lectures on Select Subjects … , 3rd ed. (Edinburgh, Scotland: Stirling & Slade, etc., 1823), vol. 2, [http://books.google.com/books? id=NrYEAAAAYAAJ&pg=PA287#v=onepage&q&f=false pages 287-292]; plates, p. 421.
  2. ^ http://www.theramcompany.com/history.html
  3. ^ Note sur le bélier hydraulique, et sur la manière d’en calculer les effets" (Note on the hydraulic ram, and on the method of calculating its effects) (PDF).
  4. ^ See, for example: [http://books.google.com/books? id=dGQ7AQAAIAAJ&pg=PA405#v=onepage&q&f=false "New Patents: Pierre François Montgolfier,"] The Annals of Philosophy, 7 (41) : 405 (May 1816).
  5. ^ http://www.hansgruener.de/docs_d/kanal/geschichte_baader.htm
  6. ^ http://www.seebutz.ch/images/Wie%20Wasser04.pdf
  7. ^ atmosfair.de
  8. ^ swr.de
  9. ^ ostpreussen-info.de


Vanjski linkovi[uredi | uredi izvor]

Commons logo
U Wikimedijinom spremniku se nalazi još materijala vezanih uz: