UN Manuel du Dessin
pour les Roues de l'Eau
avec détails pour les candidatures à
qui pompe de l'eau pour usage de village et
qui conduit la petite machinerie
WILLIAM G. OVENS
VITA
1600 Wilson Boulevard, Suite 500,
ARLINGTON, VIRGNIA 22209 USA
TEL:
703/276-1800. La télécopie: 703/243-1865
Internet:
pr - info@vita.org
[C]VITA, Inc.
1975
Reprints:
mars 1977
juin 1981
janvier 1989
LA TABLE DES MATIÈRES
LISTE DE TABLES
LISTE DE CHIFFRES
PARTEZ-EN UN: LA ROUE DE L'EAU
j'Introduction
II Formulation du Problème
III Dessin Limitations - Avantages et Disadvantages
IV Considérations Théoriques pour Dessin
A. Stalle moment de rotation
B. puissance de sortie contre Vitesse; a Exigé des vitesses d'écoulement
C. Seau Dessin
D. Bearing Dessin
E. Arbres
F. Considérations Mineures
V Considérations Pratiques pour Dessin
A. Matières
B. Construction Techniques
C. Entretien
PARTEZ-EN DEUX: LES CANDIDATURES
je pompe à eau
A. Pompe critères de sélection
B. Attachement Tourner
C. Piping
II Autres Candidatures
L'APPENDICE I Échantillon Calcul
L'APPENDICE II Un Piston Facilement Construit Pump:
par Richard Burton
LA BIBLIOGRAPHIE
LIST DE TABLES
La table I Stalle moment de rotation par Pied de Width
Présentez l'II Cheval-vapeur production pour un Torque Constant
Wheel par TR/MIN par Pied de Largeur
Présentez la force hydraulique III a Entré pour Tourner par TR/MIN per
Foot de Largeur Maintenir le moment de rotation Constant (hp.)
Présentez le débit IV dans les Gallons Impériaux par RPM
par Pied de Largeur de Roue Exigé à
Maintain moment de rotation Constant
La table V Estimated for du Cheval-vapeur de la production optimale
La Constante Entrée Eau débit Condition
Présentez VI Limites Supérieures sur Useable vitesses d'écoulement for
Plusieurs Roues de la Dimension
La table VII Poids Approximatif Camionné par Chaque Bearing
Présentez le VIII Maximum Portée Diamètre a Exigé for
Plusieurs Chargements
Présentez des IX Norme Pipe Dimensions pour Usage comme with des Essieux
Bearing à 12 pouces de Bord de la Roue
La table X Estimated Frottement Factors
La table XI Sommet Pompe Piston Vélocités pour Tringle de la Pompe Attachée à une Manivelle sur la Roue Directement
La table XII Sommet Force sur la Tringle de la Pompe d'un Piston
Pump pour les Plusieurs Calibres et les Têtes
Présentez Volume XIII d'Eau dans Plusieurs Delivery De taille
Pipes ([ft.sup.3])
Présentez XIV Force Inertielle par Pouce de Coup pour Various
Volumes d'Eau à Plusieurs Vitesses du Cycle de la Pompe
Présentez du Cheval-vapeur XV Exigé pour at de la pompe à eau
Plusieurs vitesses d'écoulement et Têtes
Présentez des Quantités XVI de pompe à eau par for du Coup
Plusieurs Calibre et Dimensions du Coup
LIST DE CHIFFRES
Représentez 1 Vue Side Schématique de Forme du Seau
Représentez 2 Vue Schématique de distribution d'eau sur Wheel
Représentez 3 Vue Schématique d'une Slider - Crank Mechanism
Représentez 4 Vue Schématique d'un Pump Tourillon - Monté
et Manivelle
Représentez 5 Vue Schématique d'un Joug écossais Mechanism
Représentez 6 Vues Schématiques d'un Cam - Activated Convenable
Pump Tringle
PART UN:
LA ROUE DE L'EAU
L'INTRODUCTION I.
Supplying pouvoir à beaucoup d'emplacements éloignés dans le monde de central
les générateurs qui utilisent des méthodes de ventilation coutumières sont l'un ou l'autre économiquement
infaisable ou sera beaucoup d'années dans venir.
Power où désirable, volonté
par conséquent ayez besoin d'être produit locally. Plusieurs machinerie commerciale
est vendu, mais la dépense d'établissement exigée ou maintenance/running
le coût est au-delà la capacité de beaucoup d'utilisateurs potentiels.
que Quelque effort a
été consacré à la Papouasie-Nouvelle-Guinée Université de Technologie pour imaginer
bas moyens du coût de produire des montants modestes de pouvoir dans les emplacements éloignés.
Ce papier fait un rapport sur un tel projet qui implique le développement de bas
coûtez la machinerie pour fournir le pouvoir mécanique.
Sans se soucier de l'usage définitif à que le pouvoir est mis les sources naturelles
d'énergie qui peut être utilisée est catégorisé équitablement aisément.
Parmi
ils:
1.
eau Tombante
2.
ANIMALS
3.
Le Soleil
4.
Wind
5.
Les combustibles fossiles
6.
combustibles Nucléaires
7.
gaspillage Organique
Le soleil, vent et eau sont libres et renouvelables dans le sens qui en utilisant
ils nous ne changeons pas leur future utilité.
D'opérer continuellement
coûtez des considérations, un choix de parmi ceux-ci est attirant.
De
la considération des frais d'établissement le pouvoir hydro peut être très peu attrayant.
Le Soleil
et le vent a des limitations naturelles évidentes basées sur temps local
conditions. Furthermore, pour les raisons technologiques et économiques, solaire
l'usage du pouvoir est limité à candidatures qui utilisent l'énergie pour l'instant
directement comme partie d'une chaleur les Animaux cycle. exigent le soin spécialisé et
la nourriture continue Conversion sources. de gaspillage organique à énergie de l'useable
est expérimenté avec, avec succès variable, dans plusieurs parties de
le monde.
Quel que soit la forme de la naturellement se produisant énergie, il peut être transformé,
si nécessaire, dans useable propulsez dans une variété large de chemins.
Le choix de méthode dépend d'une interaction complexe de trop de considérations
énumérer complètement ici, mais parmi eux est:
1.
l'usage à que le pouvoir sera mis;
2.
la forme dans qu'il sera utilisé.
Ce
généralement, mais pas exclusivement, chutes dans le
catégories générales de mécanique et électrique;
3.
l'économique et ressources naturelles disponible;
4.
Disponibilité d'installations de l'entretien convenables;
5.
si la machinerie doit être portative ou pas.
FORMULATION II. DU PROBLÈME
Dans l'absence d'une demande spécifique de gouvernement ou tout extérieur
le corps, la décision a été prise basé sur l'abondance évidente d'à l'origine
force hydraulique disponible enquêter sur les possibilités du dessin pour largement
basse machinerie du coût produire des petites quantités de pouvoir mécanique.
Un
immédiatement la candidature potentielle évidente est la génération d'électrique
propulsez, mais car les raisons ont mentionné sous " Autres Candidatures " Deux en partie
cela n'a pas été pursued. However, dans beaucoup de places, que les villages sont
localisé à quelque distance de la source traditionnelle d'eau potable.
Le principal usage projeté pour le pouvoir produit par la machine discutée
dans ce manuel a été le pomper d'eau potable pour distribution
à un village. Le projet, donc, a inclus la construction
d'un attachement de la pompe simple also. que Plusieurs autres usages de la possibilité sont
discuté plus tard.
Les limites sur l'étendue du projet ont été décidées basé sur nombreux
les considérations:
1.
Le Minimum de dépense d'établissement a indiqué un appareil
qui pourrait être construit de bon marché localement
Matières sans composants spécialisés, chers
ou machinerie ont exigé.
2.
de que la construction Locale a suggéré le caractère désirable
conçoivent des détails qui exigent seulement construction simple
Les techniques .
3.
depuis qu'était possible que l'installation fût éloignée (indiquer
une pénurie vraisemblable de commerçants habiles locaux)
L'entretien , si en, doit être minime et
simple.
4.
L'appareil devrait être tel que réparation, si en, pourrait
Que soit emporté sur place avec les parties et les outils nécessaires
allument assez être porté à l'emplacement facilement.
5.
Les considérations habituelles de sécurité doivent appliquer avec le
La connaissance que les enfants de village pourraient not/would pas
be est resté loin de l'appareil.
J'ai décidé de concentrer en enquêtant sur la faisabilité d'utiliser le
la roue de l'eau, il qui est l'appareil qui a paru optimiser très probablement
les critères disposés above. There sont autres types de machines convenable
pour créer le pouvoir mécanique de sources hydro, mais aucun, connu à moi,
peut être construit avec telles techniques simples qui exigent si bas un niveau
de compétences du commerce comme la roue de l'eau en bois.
Les roues de l'eau sont maintenant dans plusieurs parties du monde en usage.
Beaucoup a
été construit sur une base ad hoc et varie dans complexité, efficacité,
et ingéniosité de dessin et construction.
L'appareil de base est si simple
qu'une roue réalisable peut être construite par presque quelqu'un qui a le
désirez à try. However, les subtilités de dessin qui séparé adéquat
de modèles inadéquats ce peuvent s'échapper sans suffisant technique
training. que Le nombre de projets a abandonné après une relativement courte vie
atteste au fait que les designers/builders ont souvent plus de courage que
skill. Il paraît désirable d'attaquer le problème dans une mode systématique
avec un objectif d'établir un dessin manuel pour la sélection de
les dimensions adéquates ont exigé satisfaire un besoin spécifique et disposer le dessin
les traits ont basé sur les principes de l'ingénieur sains.
que j'offre au suivre
comme une tentative rencontrer cet objectif.
La roue consiste en seaux pour tenir l'eau - arrangé dans un cadre et
arrangé afin que seaux et encadre ensemble tournez au sujet d'un axe central
lequel est orienté perpendiculaire au courant de l'eau de l'entrée.
Traditional
les dessins emploient les undershot, overshot ou configurations de la poitrine.
Dans le
les undershot tournent, les courants de l'eau de l'entrée tangent au bord inférieur du
wheel. Dans l'overshot tournent, l'eau est apportée dans tangente au sommet
bord de la roue, remplir le seau partiellement ou complètement.
qu'Il est porté
dans les seaux jusqu'à a déchargé dehors avant d'arriver à le plus bas point quelque peu
sur le wheel. La roue de la poitrine a l'entrée de l'eau la roue plus ou
les prés radialement, remplir les seaux et être encore déchargé alors près le
fond du wheel. que les valeurs de l'efficacité Typiques varient d'aussi bas que 15%
pour l'undershot à bien sur 50% pour l'overshot avec la poitrine
la roue intermédiaire.
Nous concentrerons sur la roue de l'overshot comme être le très probablement choix
donner la puissance de sortie maximale par dollar ont coûté, ou par livre de machine, ou
par manhour de base de temps de la construction sur efficiences attendu.
Atténuer
contre ce choix le besoin est pour un terrassements plus complexes
et chemin de la course avec la roue de l'overshot dans où l'eau doit être guidée
à un égal au moins comme loin au-dessus du débouché comme le diamètre du
wheel. que Les undershot tournent, bien sûr, peut être mis sur sommet de simplement
le ruisseau avec virtuellement aucune préparation de piste d'alimentation nécessaire.
Mais dans
beaucoup ruisselle la montée et chute avec chute de pluie locale lourde est spectaculaire,
donc la protection de l'inondation serait une considération majeure pour tout type d'appareil.
La protection de l'inondation la plus simple est un canal qui mène de la rivière au
l'installation, avec entrée au canal contrôlé garder de l'eau de l'inondation
dans le principal stream. depuis qu'un canal de la diversion serait exigé probablement
en tout cas, les chances sont très bonnes qu'un emplacement convenable employer un
les overshot tournent peut être trouvé pour la plupart des installations.
au cas où
l'installation de l'overshot est impossible, les undershot tournent se chevaucher
le canal de la diversion est simple à usage.
Une autre considération qui fait l'overshot tourne attirant est le
adoucissez avec qu'il peut manier les ordures dans le ruisseau.
First, l'eau,
pousses sur la roue et donc les ordures ont tendance à être lancé fermé dans la queue course
sans attraper dans un bucket. Secondly, il n'y a pas habituellement le
espaces serrés entre course et tourne dans qui confiture de la poubelle.
Somewhat
les arrangements appropriés plus proches sont exigés avec poitrine et undershot
roues obtenir la bonne efficacité.
LES LIMITATIONS III. - AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS
que La roue est un appareil de la vitesse lent a limité pour entretenir entre en gros
5 et 30 rpm. Par conséquent cela limite son utilité comme une source du pouvoir
pour génération de l'électricité ou toute autre opération de la grande vitesse à cause de
le pas dans vitesse required. Bien que pas un grand problème d'un
point de vue de l'ingénieur, engrenage adéquat ou autre vitesse multiplier
les appareils impliquent des complexités croissantes quant à argent, potentiel,
les portant problèmes, et entretien.
La vitesse lente est avantageuse quand la roue est utilisée pour conduire
certains types de machinerie ont propulsé par déjà en usage et actuellement
l'hand. Café hullers et hullers du riz sont deux lesquels exigent seulement
cheval fractionnaire, bas vitesse que la pompe à eau input. peut être accomplie,
à virtuellement tout speed. la production de la vitesse Lente d'une roue ne peut pas de
courez, directement propulsez une pompe centrifuge ou axiale.
Le déplacement positif
pompe " du " seau ou pompe de l'ascenseur de la succion déjà en usage dans plusieurs
les villages opèrent bien à sous 100 cycles par minute et boîte normalement
que soit adapté pour usage conjointement avec une roue à vitesse lente.
Ce de
courez, a été fait pour centaines - peut-être milliers - d'années ailleurs.
Les Appareils de ce type ont la relativement basse capacité de la puissance de sortie.
Le
la puissance de sortie dépend des dimensions de la roue, la vitesse et
le débit de l'useable d'eau à la roue.
Comme un exemple, un a reconstruit
la roue de la poitrine a installé dans un musée en Amérique de 16 pieds à l'extérieur de
le diamètre et avec profondeur du seau de 12 dans. opérer à 7 tr/min, avec
débit de 28 pieds cubiques d'eau par seconde avait un pouvoir estimé
production de 18.5 hp (14 kw) (calculé à une efficacité de 100%).
Actual
la production sur cette roue n'a pas été mesurée mais serait des 10 hp plus petit que
(7.5 kw) . UN OD de 3 pieds, 1 modèle du vide de 1/2 pieds construit par l'auteur est
dans le cheval fractionnaire gamme.
Déjà mentionné une fois, il vaut de la qui accentue qu'une eau de l'useable
la roue peut être construite presque n'importe où qu'un ruisseau permettra, avec le
plus brut d'outils et compétences de la charpenterie élémentaires.
IV. CONSIDÉRATIONS THÉORIQUES
A. Stall moment de rotation
La capacité du moment de rotation de la stalle de la machine, ignorer la vélocité,
effectuent de l'eau qui s'heurte sur les seaux calés, est facilement
a calculé par une addition simple de moments au sujet de l'arbre dû
au poids d'eau dans chacun rempli ou partiellement a rempli le seau.
Obviously que cela dépendra du montant de renversement en partie
du seau qui dans tour dépend de seau Seau design.
configurations a utilisé dans le 18e et 19e siècle a varié dépendre
sur la compétence du builder. Ils ont été déterminés empiriquement
sur le critère de maximiser le moment de rotation en maximisant rétention de l'eau
dans les seaux en reconnaissant ce dessin de l'optimum sur ceci
Le critère a aussi exigé des complexités de la construction augmentées.
Buckets de forme montré dans une vue de côté, Fig. 1, schématiquement
dmf1x9.gif (600x600)
ont été utilisés pour overshot et poitrine configurations. La ligne droite
s'est mis les seaux sont moins effectifs mais plus simples à construct. Le
La largeur du fond du seau était 1/4 de la largeur typiquement
de la couronne où cette configuration était chosen. Purely
que les seaux radiaux ont été utilisés dans les roues de l'undershot.
C'est commode d'utiliser trois des dimensions de la roue pour
Calcul de la capacité du moment de rotation de la roue:
l'extérieur
Le rayon , r; la largeur de la roue, w, c.-à-d., d'un côté à l'autre; et le
La couronne largeur, t, a défini comme t = (diamètre extérieur - à l'intérieur de
DIAMETER)/2 . Voyez le Fig. 1.
La proportion de la largeur de la couronne, t, au rayon extérieur, r, est
important tourner le dessin comme là sont des limites pratiques au
valeurs utiles qui peuvent être employed. Dans ce papier seulement proportions
0.05 t/r <0.25 sont considered. Pour plus petites proportions, la possibilité,
La production par pied de diamètre de la roue est considérée trop bas à
est pratique.
Pour les plus grandes valeurs, les seaux deviennent cela si profondément
il y a le temps insuffisant pour remplir chacun comme il passe sous le
courent sortie.
Also, depuis le moment de rotation et le pouvoir dépend d'avoir
le poids d'eau à la plus grande distance possible du
tournent l'axe, augmentations des profondeurs de la couronne croissantes poids de la roue total
plus rapide qu'il augmente le pouvoir output. que Le résultat est que si plus
De pouvoir est exigé c'est meilleur d'augmenter l'O.D.
qu'augmenter
la largeur de la couronne à valeurs qui dépassent t/r = 0.25. Dans ce chemin le
tournent poids et les composants structurels pour supporter ce poids
restent économiquement très avantageux pour une puissance de sortie donné.
Historically, les roues ont eu tendance à avoir des valeurs du t/r 0.1 à autour
0.15.
les limites Supérieures sur largeur de la roue ont soigné vers approximativement 1/2
l'O.D. à cause de problèmes structurels avec les roues plus larges.
qu'Il peut être estimé que les roues de l'overshot opèrent avec le
équivalent d'approximativement 1/4 des seaux full. Qui est, le
additionnent le poids d'eau qui fait travail utile sur la roue est 1/4 de
le total dans qui serait contenu un annulaire solide de dimensions
le même comme l'O.D., PIÈCE D'IDENTITÉ et largeur du wheel. Le réel
pèsent la distribution de l'eau est comme montré dans schématiquement
Fig. 2a à cause de renversement des seaux comme ils approchent
dmf2x11.gif (600x600)
le canal de fuite.
Si nous supposons l'eau a concentré dans le
quadrant annulaire montré dans Fig. 2b, le moment de rotation de la stalle peut être estimé
plus facilement.
qu'UN facteur de la correction convenable pourrait être appliqué
expliquer le dessin du seau réel, si cet affinage avait été considéré
nécessaire.
Results pour roues de plusieurs dimensions sont donnés dans Table 1.
dmft1120.gif (600x600)
L'Expérience a montré que beaucoup de non utilisateurs techniquement compétents de
cette information sera plus confiante de leur capacité d'utiliser
Données cédée disposé en table que dans form. graphique Les deux seront présentés
ici quand à propos.
La puissance de sortie B.
La puissance de sortie est le produit du moment de rotation sur l'arbre de la production et
la vitesse de rotation du shaft. Sur la supposition qui là
est courant de l'eau de l'entrée suffisant garder les seaux plein, de cette façon,
qui garde la constante du moment de rotation, la puissance de sortie augmente linéairement
avec vitesse.
Dans un emplacement où il y a virtuellement un illimité
Le entrée service de les eaux, ce calcul donnera une limite supérieure à
la puissance de sortie qui peut être attendue.
La production du cheval-vapeur par tr/min par pied de largeur est montrée dans Table II.
dmft2150.gif (600x600)
la Table entrée II approprié à la roue de la dimension les temps ont utilisé le
la vitesse réelle dans tr/min chronomètre la Largeur De la roue dans les pieds.
L'entrée de la force hydraulique est le pouvoir maximal que la roue pourrait
accomplissent si c'était 100% efficient. Il est calculé comme le produit
du poids spécifique de l'eau, le débit du volume, et tête et
est donné dans Table III pour comparison. que Cette entrée est aussi dans le cheval-vapeur
dmft3170.gif (600x600)
qui a exigé pour garder les seaux plein et est donné dans Table IV.
dmft4190.gif (600x600)
par le mur du seau thickness. pour que Cela peut être corrigé plus tard si
a désiré.
que La tête est supposée ici pour être le diamètre de la roue.
Le bord inférieur de la roue est la plus haute autorisation de l'élévation pour
Les tailrace arrosent sans perturber avec la roue et sont un logique
La donnée .
Les Entrée pistes d'alimentation sont rarement trouvées avec une inclinaison considérable donc
Les que la vélocité effectue d'eau de la piste d'alimentation sont des small. qu'Il paraît suffisamment
exact estimer l'élévation d'entrée comme le sommet du
tournent.
que Toute erreur de cette façon introduite sera sur le conservateur
se mettent en tout cas.
que l'efficacité Théorique évalue pour la roue qui utilise les suppositions
a adopté si loin peut être trouvé en prenant la proportion de la puissance de sortie
de Table II et le pouvoir correspondant ont entré de Table III. Ceux-ci
évalue, pour la distribution du poids de l'eau supposée auparavant, est au sujet de
50% pour les roues de la couronne étroites et laisse tomber à seulement sous 45% pour
la couronne plus large wheels. Comme mentionné précédemment, un bien a conçu
et a construit la roue donnera les efficacités améliorent que this. Ce
la valeur comparativement modeste est le résultat de ne considérer pas à l'origine
l'effet de l'eau encore dans les seaux en dessous le
centerline horizontal.
Il reflète le fait que le simplifier
La supposition que les seaux restent chemin demi plein en bas la roue
et soudainement décharge toute leur eau n'est pas accurate. Qui inexactitude
est tolérable parce que 1) il rend l'analyse si simple
et 2) il donne des chiffres légèrement conservateurs pour pouvoir afin que
que presque chaque lecteur sera assuré d'obtenir le pouvoir suffisant
égalisent de roues de construction relativement d'amateur.
Quand le courant de l'eau est plus petit que les exigé pour remplir chaque seau
complètement comme peut être le cas pour un ruisseau de dimension limitée, le
propulsent les caractéristiques sont changées dans que le moment de rotation est maintenant un
fonctionnent de vitesse.
Using la supposition d'un quadrant annulaire
travailler, mais pas plein, le volume d'eau, V, dans le quadrant est
V = Q/4N
où Q = débit du volume ([ft.sup.3]/min)
N = vitesse (tr/min)
Le poids d'eau dans le quadrant annulaire à toute vitesse est alors
pgV où
p = densité d'eau
g = accélération gravitationnelle
Avec unités dans les pieds, les livres, et les minutes, le cheval-vapeur être attendu
de ce couronne travailler est
HP = 2[PI] NT
--------
33,000
où T = pgV[bar]x = pgQ[bar]x
---------
4N
[le bar]x est la distance au centroid du quadrant annulaire du
la rotation axis. C'est diameter. moyen égal à [D.sub.av], de la couronne
divisé par [pi].
Par conséquent
HP = 2[PI]NPGQ[D.SUB.AV] = PGQ[D.SUB.AV]
------------------ -------------
4[PI]NX33,000 66,000
Le pouvoir est indépendant du speed. L'efficacité est le même
comme previously. calculé C'est parce que la puissance de sortie est un
fonctionnent du diamètre moyen pour que l'efficacité tombe
la couronne large tourne d'un fixe à l'extérieur de diameter. pouvoir Potentiel
Production d'un fonctionnement de la roue sous les conditions de courant constant
peut être estimé par l'équation pour l'eau le plus facilement entrez le pouvoir,
qui suppose 50% efficacité maximale et tête égal à l'extérieur
Le diamètre .
Power sous conditions du courant constantes pour les plusieurs roues du diamètre
est montré dans Table V pour courant accessible possible rates. Les valeurs
dmft5230.gif (600x600)
Entrées par les facteurs comme montré au fond de la table pour plusieurs
valeurs du t/r pratiques.
le prototype de L'auteur avec t/r = .17 ont testé
à approximativement 150 gpm, a donné puissance de sortie d'approximativement .06 hp
dans accord raisonnable avec les valeurs prédites dans Table V.
Les caractères espacement sont laissés où les vitesses d'écoulement sont irréalistes pour le
tournent dimension donnée.
Limites supérieur aux vitesses d'écoulement pratiques pour plusieurs
tournent les dimensions sont trouvées en multipliant l'entrée de Table 1 par le
limite supérieure pratique de vitesse et largeur pour l'O.D.
et est
montré dans Table VI.
Les bornes inférieures sont soumises à considérablement plus
L'hypothèse .
Sur la supposition que ce serait peu économique à
construisent une roue de largeur 1 pied plus petit qu'et l'opérer à
25% capacité plus petit que (choix complètement arbitraire) pour le
Les vitesses ont cité dans Table VI que les bornes inférieures utiles peuvent être estimées.
Ceux-ci sont indiqués par espace sous les 100 gpm et
200 colonnes du gpm dans Table V.
TABLE VI
Limites supérieures sur vitesses d'écoulement Useable pour Plusieurs Roues de la Dimension dans Gallons Impériaux Par minute (supposer
tournent la largeur = 1/2 (O.D.)
et la vélocité périphérique est 5 ft/sec.)
Le diamètre extérieur (pied)
3 4 6 8 10 14 20
La couronne
TR/MIN Width à 5 ft/sec vélocité périphérique
+(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
La limite supérieure à la vitesse à que la roue opérera dépend
primarily sur le taux à que la roue lance le qui entre
arrosent fermé afin que ce ne soit pas utilized. Cela dépend à l'origine
sur la vitesse et rayon de la roue et secondairement sur le
portent dans un seau configuration et sa relation à l'eau d'entrée.
que Les chiffres ont cité dans Table que VI sont basés sur la règle empirique
vélocité périphérique de 5 ft/sec. Avec plus petit tourne c'est un
a mordu haut, basé sur prototype tests. Avec les plus grandes roues le
la vélocité périphérique peut être aussi haute que 8 ft/sec.
Dans résumé, le type de pouvoir contre courbe de la vitesse celui-là peut attendre
d'une roue de l'eau est comme suit pour les vitesses d'écoulement fixes:
Linéairement
qui augmente de zéro vitesse jusqu'à la vitesse à qui les seaux
ne peut plus être complètement rempli par le courant dominant, alors,
constant jusqu'à la vitesse à que les montants significatifs d'eau sont
a repoussé de la roue en lançant l'action, en diminuant par la suite
dans proportion (en gros) au carré de la vitesse.
C. Bucket Dessin
Le dessin du seau optimum est pris pour être que qui produits alimentaires le
plus grand moment de rotation sur la roue shaft. La limite supérieure à cette condition
est que les seaux remplissent complètement au sommet, portez le plein
arrosent le poids sans renversement au fond et déchargent leurs charges
là.
There n'est pas une méthode pratique d'accomplir ce maximum.
Avec les seaux fixes, le bon nous pouvons faire est minimiser le renversement de
les seaux comme ils voyagent du sommet où ils sont remplis,
au fond où ils devraient être vides (donc comme limiter des pertes
s'est attiré en portant de l'eau en haut le côté du dos de la roue).
There sont deux styles de seau largement comme montré dans Fig. 1. Dans le
dmf1x9.gif (600x600)
droit s'est mis seau les limites sur l'angle que le seau fait
avec la tangente à l'O.D.
ou I.D. (Voyez le Fig. 1) est de tangentiel
(0[degrees]) à radial (90[degrees]) . Avec les seaux tangentiels, le remplissage
Le processus est lent au sommet à cause de l'angle très peu profond avec
respectent à l'incoming(nearly horizontal) water. Furthermore le
qui vide le processus au fond n'est pas complet jusqu'à après le
portent dans un seau des laissez-passer centre. mort inférieur Cela porte de l'eau au-dessus le
en arrière côté et par conséquent réduit l'efficiency. À l'autre
les seaux extrêmes, radiaux sont presque vides d'ici qu'ils soient allés
1/4 tour du sommet parce que le mur du seau est horizontal alors.
Nous pouvons estimer l'angle optimum en supposant que le plus grand
effectuent sera dû au seau à dont le poids agit le
plus grande distance du shaft. En tirant des seaux de plusieurs
oriente nous pouvons estimer, graphiquement, l'optimum. Pendant que le
le seau tangentiel porte le plus grand montant d'eau, son centroid,
La distance n'est pas un maximum que Le maximum a lieu à un seau
orientent (à la tangente à la PIÈCE D'IDENTITÉ) d'approximativement 20[degrees] . Pendant que le
montent encore d'eau retenue à 90[degrees] après sommet centre mort par
cette forme du seau est 20% plus petit que pour le seau tangentiel approximativement, le
La perte est dédommagée pour dans le tôt remplissage et vider tôt.
Especially en vidant, les 20[degrees] l'inclination est un facteur majeur
depuis la longueur du seau (distance de bord de la PIÈCE D'IDENTITÉ à O.D.
le bord) est
plus que 30% plus court que le bucket. tangentiel Avec un 30[degrees] seau,
la charge utile du poids à 90[degrees] après que sommet en bas que le centre mort est
à approximativement 65% du tangentiel, un chiffre qui est si bas qu'il
ne peut pas être dédommagé pour par les effets secondaires sur efficacité
tel que remplir et emptying. Cette technique graphique, pendant que de
aucune valeur supplémentaire dans concevoir toute roue individuelle, aussi spectacles
qui la supposition de la distribution d'eau sur un supérieur
Le quadrant est un raisonnable pour estimer le moment de rotation.
je recommande l'angle du mur du seau soit resté entre 200 et 250 à
la tangente de la PIÈCE D'IDENTITÉ.
L'usage de seaux profonds plats ne change pas considérablement le
arrosent la charge utile pour mur oriente de 20[degrees] . que Le but est
diminuer la distance l'eau doit voyager pour vider le seau.
Son usage est de plus en plus salutaire à grandes proportions du t/r mais le
L'entrepreneur doit accepter que la construction est compliquée quelque peu plus
que cela du bucket. à cotés droit les largeurs Inférieures doivent
est approximativement 1/4 de la largeur de la couronne, t. Cette volonté a coupé 25%
fermé la largeur latérale avec le serviteur qui sauve dans distance du travelling
vider le seau.
que La signification de ceci est que moins d'eau est
a porté en haut le côté du dos du wheel. Toute eau portée au-dessus le
en arrière le côté baisse l'efficiency. je ne peux pas donner de chiffres pour le
L'amélioration d'efficacité qui utilise l'appartement a touché le fond seaux mais il paraît
dur imaginer autant que dix points du pourcentage.
Historically, les formes du seau ont varié considerably. qu'Ils étaient,
aussi loin que je peux déterminer, emperically. choisi (Dans un historique
sentent c'est un euphémisme pour " arbitrairement " ou " par hypothèse " cultivée).
d'ici qu'ingénieurs, plutôt que charpentier artisans,
considéraient le problème que l'utilité de la roue de l'eau était
déjà sur le déclin).
Even dans les manuels relativement récents pour
Construction , vers 1850, pendant que les roues étaient encore dans usage général
dans les Etats-Unis, seau angles latéraux de 45[degrees] a été recommandé - un choix
qui peut être montré pour être moins effectif que plus petits angles facilement.
Les 20[degrees] - 25[degrees] le chiffre est, cependant, dans accord proche avec le
conçoivent de deux roues qui je sais sont encore en usage dans les Etats-Unis
Le nombre de seaux utiliser dépend du volume consommé par
le mur du seau material. que La roue idéale a espacé attentivement
porte dans un seau de mur très mince thickness. UN chiffre raisonnable pour concevoir
par est cela sur 10% de volume annulaire pas devrait être consommé dans
portent dans un seau matière.
les valeurs Typiques pour les roues de la dimension ont discuté ici
serait 25 - 30 - 1/4 dans.
seaux épais sur une roue de 3 pieds et
50 - 1-1/4 dans. seaux épais sur une roue de 14 pieds.
D. Bearing Dessin
La roue elle-même a seulement un frotter ou partie glissante sujet à
portent, viz.
les portées sur que l'essieu est Norme supported.
qui porte le dessin est couvert dans presque tout dessin de la machine text. Dans
the fabriquent d'un tel appareil comme est discuté ici, la valeur,
de tel les portées standardes " sont questionable. Complètement temps - corrigé
La balle ou portées du rouleau sont trop chères et ont compliqué pour satisfaire
les critères initiaux.
Bronze les bagues avec matière de l'arbre convenable seraient satisfaisantes
mais lubrification et remplacement les deux présent problems. L'usage de
les portées en bois sont, je pense, la bonne alternative pour plusieurs raisons:
1.
Simplicité de fabrication avec les compétences locales.
2.
Disponibilité de pièces de rechange.
3.
coût Négligeable.
que les portées En bois sont utilisées pour les telles candidatures comme laver commercialement
usinent des portées de l'essoreuse sous conditions qui simulent ceci proposées pour
la roue.
Rock qu'érable, vitae du lignum, et plusieurs espèces de chêne est
a utilisé commercialement, mais quand ce ne sont pas natif au pays de
a visé l'usage, les remplaçants peuvent être found. Parmi bois avec équitablement
distribution répandue, autres qui peuvent être supposés être raisonnablement,
satisfaisant est hêtre et mangrove. Forêts départements rouges, quand
Les qu'ils existent dans un pays sont dans une place pour faire utile généralement
Les suggestions .
Dans l'absence de toute connaissance spécifique, la disposition général est " le
plus dur, le meilleur ".
avec qu'Une évaluation de chargement admissible a basé sur expérience commercialement
les portées en bois disponibles seraient 75 psi autour (pour le chêne) à 150 psi
(pour vitae du lignum) pour orientations avec la parallèle de la surface de glissement
au grain et approximativement 150 à 300 psi respectivement pour usage du grain de la fin.
Si le bois utilisé a force et propriétés de la densité comparable à
que ce ont mentionné au-dessus, c'est possible que le chargement sûr soit au sujet de
que 100 psi placent parallèlement au grain et 200-250 dans grain de la fin usage. Il
reste être vu ce que la résistance du port à ces pressions veut
est, mais structuralement les chiffres donnés peuvent être utilisés avec confiance.
La Longueur à proportions du diamètre de portées dans cette candidature veut
Que soit supposé être au sujet d'unité raisonnablement et sur cette base le
classe selon la grosseur des portées peut être estimé pour fonctionnement des roues à
La production optimale .
Une allocation pour le poids de la roue elle-même
est fait sur la base qui le volume de bois exigé est approximativement
égal à le volume d'eau a porté à stalle et que le spécifique
La gravité de bois qui opère dans l'eau constamment est au sujet d'unité.
Table que VII montre au poids approximatif sur chaque portée par pied de
Largeur de roue.
Total que le poids a continué chaque portée est alors le
Produit de l'entrée de table et la largeur de la roue dans feet. Ce
suppose bien sûr que la roue est supportée à chaque fin de simplement
l'arbre et ne tient pas compte de charges supplémentaires imposées par le
a attaché la machinerie.
C'est important que charges considérables dû à
la Table que VII évalue pour les besoins de déterminer la dimension de la portée
de Table VIII pour le côté de la roue où la machinerie est
a attaché.
Dans cet événement les portées auront besoin d'être d'apparemment
dimensions différentes.
Dans entraînement, à moins que les dimensions indiquées soient mêmes
différent, nous faisons les deux la dimension indiquée par la plus grande charge habituellement.
Donc on est vraiment plus long qu'il a besoin d'être.
Bearing dans que les diamètres exigés pour supporter les plusieurs charges sont donnés
Table VIII a calculé d'après 100 psi dans useage parallèle et
200 psi pour useage du grain de la fin et L/D = 1. Valeurs sont données à
20,000 livre. tenir compte des plus grandes charges de la portée raisonnables.
TABLE VII
Poids approximatif Porté par Chaque Portée qui Exclut des Charges Dû À la Machinerie Attachée
(par pied de largeur de la roue) (livre.)
Le diamètre extérieur (pied)
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
Le Minimum Portée Diamètre a Exigé pour les Plusieurs Chargements (dans.)
Load (livre.)
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 Grain Useage 1/2 1 1-3/4 2-1/4 3-1/4 5 7 10
Ces portées sont supposées pour être de l'acier sur le bois.
Dans l'événement possible
qui, surtout dans les plus grandes dimensions, la portée est considérablement plus grande
que la dimension de l'arbre exigée, un " a développé et la portée rubanée " peut être
a utilisé. Un cylindre en bois est construit sur l'arbre à l'emplacement de la portée
tel qui le cylindre O.D.
est la dimension nécessaire. Alors bandes de l'acier
sont courbés et ont attaché au cylindre.
Le critère pour dessin dans
que ce cas est que le produit du diamètre et la largeur totale (somme
des largeurs individuelles) des égaux des bandes ou dépasse le carré
de l'entrée dans Table VIII pour la charge correspondante et grain
Les orientations .
Si c'est possible arranger pour et être certain de, entretien convenable,
un arbre de l'acier dans bagues de bronze montées dans annonce publicitaire
Le plummer bloque (disponible de fournisseurs de l'hardward) est probablement le
bon choix. L'alignement adéquat peut être un problème mineur mais être habituellement
assez facile vaincre. Ce choix implique l'initiale supplémentaire
La dépense et est justifié seulement si l'entretien peut être garanti
régulièrement et fréquemment.
Les Arbres E.
La Transmission peut être en bois ou acier.
Le diamètre est bien sûr dépendant
sur que la matière est utilisée et les dimensions de la roue.
Minimum
diamètres de l'arbre admissibles d, peut être estimé de l'équation
pour stress pour transmission du métal solide
[d.sup.3] = 16 [root][M.sup.2 carré] + [T.sup.2]
-------------------------------------
[PI]S
Dans cette équation M est l'occuring du moment fléchissant maximal où
the tournent la paroi latérale attache à l'arbre.
Il peut être estimé comme
le produit de la charge de la portée (entrée dans Table VII pour l'approprié
tournent) et la distance de la paroi d'une galerie de la roue au
centrent de la portée. Dans l'intérêt de garder l'arbre comme
petit comme possible, c'est désirable de localiser les portées par conséquent
comme près du côté de la roue comme possible.
(Note cela dans le plus
emballe, ce n'est pas critique d'inclure la charge machine supplémentaire
sur la portée, a discuté à propos de l'usage de Table VIII.
qu'Il doit être inclus seulement quand la charge machine externe chronomètre le
distancent le long de l'arbre du point d'appui de la charge
est plus grand que la charge de la portée de Table VII chronomètre la distance
le long de l'arbre de la portée au point où la roue est
a attaché.)
T est le moment de rotation qui agit sur l'arbre et une évaluation conservatrice
est trouvé de Table je. S est la tension de cisaillement admissible du métal.
dmft1120.gif (600x600)
(13,000 sont utilisés dans l'exemple dans Appendice 1.)
Pour les arbres en bois solides deux équations sont utilisées et le plus grand diamètre
des deux résultats est choisi comme le diamètre de l'arbre.
[D.SUP.3] = 16T
----
[PI]S
[D.SUP.3] = 32M
----
[PI]B
avant où S, T et M ont la même signification comme.
Cependant, la valeur
de S est 150 à 300 psi pour les bois durs typiquement.
B est l'admissible
L'effort de flexion et a une valeur d'approximativement 1500 psi pour les bois durs typiques.
Si le bois est utilisé ce doit être sain et libre de fissures longitudinales.
Pour transmission creuse comme une pipe, l'équation déterminer l'extérieur
Le diamètre est:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][M.SUP.2] + [T.SUP.2]
------------------------------------
[PI]S(1 - [K.SUP.4])
où K = Proportion d'à l'intérieur d'à diamètre extérieur.
Les valeurs d'O.D. et la PIÈCE D'IDENTITÉ est standardisée pour les pipes.
Pour porter
Les charges ont disposé en tableau dans Table VIII, sur la supposition qui le centre de
la portée est 1 pied du bord de la roue, la pipe standarde,
classe selon la grosseur montré dans Table IX devrait être satisfaisant.
Présentez IX automatiquement
tient compte de moment de rotation qui serait raisonnable d'attendre d'une roue de
une telle dimension que la charge de la portée serait donnée dans Table VIII.
Les valeurs sont approximatives seulement depuis que les valeurs exactes ne peuvent pas être données
jusqu'à tous les détails à propos des charges dû à la pompe attachée
ou machine sont sues. Les valeurs données devraient servir comme un guide seulement
et la dernière décision devraient être vérifiées contre l'équation pour être
assurément. Quand faire des substitutions, dans assemblée, d'une dimension de la pipe pour
un autre, c'est permissable pour utiliser la plus grande pipe que montré dans Table IX
mais pas plus petite pipe.
TABLE IX
Dimensions de la Pipe de la Norme Minimums pour Usage comme Essieux avec Portées à 12
avance peu à peu de Bord de la Roue
Bearing charge (livre) 100 200 500 1000 2000 5000 10000
Pipe Diamètre (dans) 1" 1 1/2 " 2 1/2 " 3" 4 " 6 " 8 "
Comparing ces chiffres avec les diamètres de la portée exigés de Table VIII,
c'est évident que quand utiliser pipe ou arbre de l'acier solide, le
Les porter aura besoin d'être de la construction en haut type quand utiliser en bois
Les portées . Une alternative est utiliser un arbre dont la dimension est sélectionnée
d'après les besoins de la dimension de la portée.
Ce sera plus fort beaucoup
(et plus lourd) que nécessaire mais peut sauver quelque travail.
Avec en bois
Les arbres , le diamètre de l'arbre exigé dépassera les exigé habituellement
qui porte le diamètre et d'alors a le choix de réduire l'arbre
Diamètre à l'emplacement de la portée (mais seulement là) ou d'utiliser plus grand
Les portées . Dans l'un et l'autre cas l'arbre doit être rayé avec acier, sleeved,
avec un morceau de pipe ou donné quelque semblable protection contre port
dans la portée.
F. Considérations Mineures
Nous avons considéré tous les aspects théoriques majeurs de sélection de
classe selon la grosseur pour satisfaire à exigences spécifiques etc..
Tout ont été basés sur un
a supposé efficacité de 50% - un chiffre dans qui est réalisable aisément
pratiquent avec une roue de l'overshot.
Il y a une considération mineure
sur que le design/builder a contrôle qui peut affecter le
Effiency légèrement. La sortie de la piste d'alimentation devrait mettre de l'eau sur la roue
légèrement avant sommet centre mort.
L'emplacement exact est une fonction de
1.
Débit et inclination de la piste d'alimentation qui affectent
la vélocité de l'eau de l'entrée; et
2.
le seau angle latéral et vélocité périphérique
qui affecte comment doucement l'eau d'entrée vient
onto la roue.
les calculs Exacts paraissent justifiables pour une machine à peine qui par
sa nature même est comme brut et (par rapport) inefficace comme ceci.
Let c'est suffisant que le dessinateur entrepreneur rentre l'eau
approximativement tangent à, et au bord supérieur de, la roue.
V. CONSIDÉRATIONS PRATIQUES
Les Matières A.
La plupart des roues sont bois, bien sûr, pourtant ils n'ont pas besoin d'être.
Parmi
les considérations pour sélection de la matière adéquate sont le
adoucissent de travailler, coût, disponibilité et durabilité.
La moyenne
Le charpentier peut faire un choix adéquat sur tout ceux-ci exceptez peut-être le
dernier. Les départements de forêts dans beaucoup de pays peuvent fournir ceci
Information sur les espèces potentiellement utiles.
Autres qui veulent
est convenable probablement est mentionné dans la section en portant le dessin.
Les Entrepreneurs de roues de l'eau peuvent considérer un " contre-plaqué marin " naturellement
comme une matière possible. C'est commode de travailler avec mais la qualité
varie autour du monde largement.
Parce que même les bons niveaux ont
une durabilité douteuse quand opérer dans l'eau de façon continue à moins que
a peint, le contre-plaqué devrait être choisi seulement quand il peut bien être se soucié pour
ou quand une relativement courte vie est anticipée
Concernant la structure monter la roue sur, le bambou peut paraître un
Choix logique dans beaucoup de pays mais la durabilité est telle que
il exigerait soin plus à longue échéance et remplacement probablement que
autres matières. Les espèces ont inscrit pour les portées dans section
IV D sont tout assez solide sous conditions constamment mouillées et
devrait être le premier être considéré.
Les B. Construction Techniques
Toute personne suffisamment habile construire une roue de l'eau veulent probablement
est aussi suffisamment bien informé pour résoudre la plupart de la construction
détaille. Ce manuel est projeté de donner le fondement de l'ingénieur
nécessaire sélectionner la dimension totale adéquate de roue pour rencontrer un donné
ont besoin et s'assurer ces services de les eaux dominants sont, en fait,
adéquat. Cependant, quelques suggestions générales peuvent aider le lecteur
évitent des trappes.
L'Attachement de la roue se met à l'arbre, si les côtés sont
parlé ou solide, peut être accompli à bien des égards.
Si un arbre de l'acier
is a utilisé, une plaque flasque mince peut être soudée à l'arbre (si tel
Les installations sont disponibles) et cela facilite l'attachement grandement.
Avec une plaque latérale solide il n'y a aucun problème supplémentaire mais si
que les rayons sont utilisés, le cintrage dans les rayons au bourrelet faut
n'est pas si grand comme pour casser les rayons.
Les rayons devraient être
a attaché au bourrelet avec deux ou plus de verrous et la distance
a exigé entre les trous du verrou pour supporter le cintrage varie avec roue
Diamètre et la rigidité du joint du spoke/wheel.
Pour un flexible
joignent les exigé une distance serait 1/10 à 1/12 approximativement
du diamètre extérieur de la roue.
Par exemple, sur un 12 pied
tournent, quand utiliser des rayons radiaux attaché à un bourrelet par 2 verrous
et à la roue plaque latérale (bague annulaire) par un, le bourrelet
Les verrous devraient être au sujet d'un pied sur séparément chaque a parlé.
Alternatively si les rayons sont assez rigides et ont attaché à fermement
bague annulaire de la roue comme avec 2 ou plus de verrous, le trou du verrou
La séparation peut être réduite à 1/20 du diamètre de la roue à
le bourrelet.
UN arrangement du rayon simple utiliser est paires de rayons, (on a parlé
de chaque paire sur chaque latéral de l'arbre) traverser à angles droits
faire une forme aimer le morpion ou zéros et emblème des croix.
Les courses de l'axe de la roue à travers le carré central et les extrémités
des lignes sont attachés à la couronne de la roue.
Toute colle utilisée devrait être plus haute qualité colle imperméable pour évident
raisons .
La colle de la résorcine est le bon choix probablement.
Bucket l'attachement à la paroi d'une galerie peut être fait par l'un ou l'autre rayer
la paroi d'une galerie recevoir le bord du seau ou en attachant des bandes à
le dans la paroi d'une galerie attacher les seaux à.
Il y a un
avantagent à la forme de la couronne de paroi d'une galerie dans que le dans
le seau est accessible de la PIÈCE D'IDENTITÉ Cela part fermeture le
dans le seau plus simple parce que les morceaux nécessaires peuvent être
a inséré à travers la PIÈCE D'IDENTITÉ Avec les parois latérales solides, les seaux
Que soit rendu complet et le non - ayant une fuite avant la paroi latérale est attaché.
C'est par aucuns moyens impossible mais peut être plus difficile.
Si une paroi latérale solide est utilisée, les trous devraient être forés adjacent à
le fond du seau dans l'espace entre le seau et la manche
laisser sortir toute eau provenant de fuites.
Une paroi d'une galerie solide ne veut pas communément
Que soit utilisé. Les rayons offrent plusieurs avantages.
les Nombreux écritures comptables sont disponibles à donner des allusions utiles sur plusieurs
techniques construction pour l'entrepreneur vraiment amateur.
L'Entretien C.
Le bois utilisé peut être peint ou peut être verni pour un revêtement protecteur.
Cela étendra la vie de la roue évidemment.
Périodique repeindre,
si a désiré, peut être porté dehors.
La décision en peignant
doit être fait sur les raisons purement économiques.
Si un bois très solide a
été utilisé initialement, en peignant est un luxe.
Si un quelque peu moins solide
L'espèce est utilisée, en peignant est probablement meilleur marché et plus facile que tôt
replacement ou réparation de la roue.
que Le seul problème de l'entretien majeur est dans les portées.
Les allocations généreuses
ont été faits dans les chiffres dans Table VIII mais la portée
s'arrêtera l'oreille. Cela tombera la roue de sa place originale.
Shimming sous le bloc de la portée dédommagera pour ceci.
Porter
Le remplacement , quand le bloc est complètement porté à travers est un simple
importent.
La Lubrification est totalement inutile avec vitae du lignum ou commercialement
a traité l'érable, si disponible.
Avec les autres espèces, nous ne pouvons pas faire
une telle déclaration plate.
En général la portée devrait être faite
du bois le plus dur disponible et lubrifié comme eu besoin.
Les huiles et
graissent dans les petites quantités ne fera aucun mal probablement et peut ralentir le port
estiment. La graisse du cochon et suif seraient certainement inoffensifs et peuvent aider.
PART DEUX:
LES CANDIDATURES
JE. LA POMPE À EAU
A. Pump Sélection
Le seul type de pompe qui est raisonnable d'utiliser à la vitesse lente
de la roue est un déplacement positif pump. par qu'Ils sont appelés
plusieurs noms tels que pompe du seau, pompe de l'ascenseur, pompe à piston, moulin à vent,
pompent et parfois égalisent par marque tel que " Fusée " simplement
pompent.
les Nombreux modèles sont disponibles commercialement et varient dans coût
de quelques dollars pour les petites pompes de la capacité à plusieurs cent pour
haute capacité, haute tête, Unités units. solides, bien fabriquées,
peut être fabriqué à bas coût dans le plus simple d'ateliers.
Les Détails sont donnés dans Appendice II.
que les Telles pompes peuvent varier dans dimension du calibre, longueur du coup et capacité de la tête.
There est une limite pratique à la vitesse à qu'ils peuvent opérer.
C'est habituellement précité la fréquence du plus rapide de wheels. UN
Fréquence de multiplicateur de la vitesse telle qu'une came multi - lobed ou un équipement
L'ensemble peut être utilisé, mais ces pompes plus compliquées et mécanismes,
en augmentant l'efficacité du pompant processus, enfreignez
les critères de Section II, Partez-en Un pour simplicité et ne veuillez pas
Que soit discuté.
We discutera seulement pompes très simples.
Even avec simple seul ou pompes à double effet il y a certain
Les problèmes .
qu'une pompe provisoire seule attachée à la roue causera
vont vite des mouvements puissants sur la roue à cause du fait que pomper réel
prend placez seulement demi le time. L'autre demi est dépensé rassasiant
le cylindre.
Pendant cette étape rassasiante considérablement moins de roue
Le moment de rotation est exigé que quand réellement pumping. Le mouvement puissant de la vitesse
peut être vaincu en utilisant partiellement
1. deux seul provisoire en pompe 180[degrees] hors de phase afin qu'un
des pompes fait toujours travail utile;
2. une pompe à double effet qui a le même effet comme 1.
mais est construit dans une unité; ou
3. le mieux de toutes les deux pompes à double effet 90[degrees] hors de phase.
le Tel usage de multiples pompes simples améliorera aussi le total
Efficacité du system.
(Dans général une unité peut être attachée
facilement à une manivelle à chaque fin de l'arbre de la roue).
There sont des variations de la pression dans la distribution réglez qui dépend
sur plusieurs facteurs.
aussi long que les pressions maximum ne dépassent pas
la capacité de la pompe et mécanisme apparenté, ni cale le
tournent, les telles variations ne causeront aucun harm. Les sommets de la pression
peut être mouillé avec une chambre à air dans la distribution réglez ou a lissé
en utilisant deux ou pompes plus simples comme mentionné dans le preceeding
divisent en paragraphes.
Les possibilités sont si nombreuses et les détails
suffisamment complexe qu'ils ne conservent pas tout soit inclus here. UN
pompent l'expert ou manuel du dessin de la pompe devraient être consultés si le dessin
Les idées données ici paraissent insuffisantes pour les besoins de l'utilisateur.
Dans général le sommet de la pression sera une fonction du piston maximum
La vélocité , la pompe a ennuyé dimension, la dimension du tuyau de décharge, la longueur,
du tuyau de décharge et le type de pipe used. Quand parler de
pompent performance et exigences du dessin, la tête " du terme " est
a souvent rencontré.
C'est un moyen pour visualiser les pressions fluides
a impliqué dans la pompe ou a attaché pipes. Il veut dire la hauteur
d'eau dans une pipe verticale nécessaire à produits alimentaires, au fond,
de la pipe, l'existence de la pression a fait référence to. La pression est un
Que que les system réels ne veulent pas, dans général, soit produit par une électricité statique juste
Colonne d'eau mais ce sera le même comme si lui were. que C'est
seulement un raccourci accessible souvent utilisé par les fluides engineers. La tête
que La tête exigée au débouché de la pompe sera composée de deux principal
Les composants :
1. le changement réel dans élévation au tuyau de décharge
sortent, c.-à-d. le (vertical) hauteur de la colline; et
2. perte de charge dans la pipe par qui est donnée le
L'équation :
L V
La perte de charge = f - -
D 2G
où f = coefficient de friction procurable de catalogues ou
Table X
L = longueur de pipe
D = diamètre intérieur de pipe
V = vélocité d'eau dans la pipe
g = accélération gravitationnelle
(Note: Les unités pour les dimensions doivent être logiques.
Voyez l'Appendice je
pour un exemple de l'usage de cette équation).
TABLE X
Estimated coefficients de friction pour l'Eau Fraîche
Water Velocity (ft/sec.)
1 5 10
Vieille Pipe du Fer .045 .040 .038
Nouvelle Pipe du Fer .030 .023 .021
La Plastique Pipe .025 .017 .015
C'est évident que cela devient un facteur majeur dans les très longues pipes,
dans petit diamètre joue, ou avec haut velocities. La vélocité de l'eau
dans le tuyau de décharge est une fonction du piston de la pompe maximum
Vélocité et la proportion de la pompe ont ennuyé dimension et le tuyau de décharge
classent selon la grosseur.
Peak vélocité du piston pour pompes attachées à directement le
La roue est donnée dans Table XI pour les plusieurs coups et les vitesses de la roue.
De Table XI, les vélocités de la ligne de la distribution peuvent être estimées
simplement en multipliant la Table entrée XI par la proportion de la pompe
a ennuyé région et le tuyau de décharge area. Qui est, vélocité du piston,
chronomètre la région du piston = la vélocité de l'eau dans tuyau de décharge chronomètre le calibre de la pipe
La région .
Comme une règle empirique, cette résultant vélocité du tuyau de décharge doit
est un maximum de 10 ft/sec. dans les courtes courses, et même plus petit pour
très longues pipes.
que La tête maximum a exigé de la pompe sera le
additionnent des deux têtes différentes mentionnées, c.-à-d., changement de l'élévation
plus tête de la perte de charge.
La dimension du calibre (région du piston) et tête maximum qui se produit pendant pomper
déterminera la force exigée à la tringle de la pompe depuis force sur un
La région est le produit de la région et la pression qui agissent sur cela
La région .
Figures pour force à la tringle sont donnés dans Table XII.
Non
L'allocation est faite pour diamètre de la tringle donc les chiffres donnés sont conservateurs.
Bore les dimensions citées sont commercialement disponibles.
TABLE XI
La Vélocité du Piston de la Pompe maximum (ft/see) pour une Tringle de la Pompe Attachée à une Manivelle sur la Roue Directement
La roue Speed Stroke (dans.)
(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
Force maximum sur la Tringle de la Pompe d'une pompe à piston Exigée pour les Plusieurs Calibres et les Têtes (livre.)
Peak Tête (pied) changement dans élévation et perte de charge
Le Calibre de la pompe (dans. ) 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
Ces chiffres sont exigés pour concevoir tel part comme épingles du clevis
(si usagé) et déterminer que, si la tringle de la pompe est attachée directement
à la roue, que la longueur du bras de la manivelle chronomètre l'entrée dans Table XII
ne dépasse pas la capacité du moment de rotation de la roue comme donné par
Table je.
bien sûr, si leviers ou autres torque/force qui multiplient des appareils sont
les calculs usagés, appropriés à la roue peuvent être made. La force
à la tringle de la pompe reste encore comme donné dans Table XII. La vélocité
donné dans Table que XI doit être ajusté pour le changement dans arrangement de la manivelle.
Additionally, si la ligne est très grande afin qu'une grande masse d'eau
doit être accéléré sur chaque coup, les forces inertielles peuvent devenir
plus grand que la pression forces. que Les forces inertielles peuvent être
a estimé avec l'aide de Tables XIII et XIV.
TABLE XIII
Volume de fluide dans les plusieurs tuyaux de décharge de taille ([ft.sup.3])
Pipe length (pied)
dimension de la pipe 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
force Inertielle (livre.) par pouce de coup pour plusieurs volumes de fluide à plusieurs vitesses des cycles de la pompe
Pump Cycles par
Volume Tout petit de Fluide dans distribution pipe([ft.sup.3])
.5 1 2 5 10 50 100
5 .133 .266 .533 1.33 2.66 13.3 26.6
10 .577 1.14 2.29 5.77 11.4 57.7 114
15 1.20 2.40 4.80 12.0 24.0 120 240
20 2.14 4.27 8.33 21.4 42.7 214 427
25 3.31 6.61 13.2 33.1 66.1 331 661
30 4.78 9.65 19.1 47.8 96.5 478 965
que Cette force inertielle est à son sommet de même que le piston commence le sien
qui pompe le coup.
À ce temps la perte de charge est zéro parce que
la vélocité du tuyau de décharge est zero. Hence la force de la tringle totale à
le début du mal du coup est égal à la force dû au
Hauteur de refoulement pompage plus le force. inertiel Il devrait être comparé avec
la force de la tringle quand la perte de charge est un maximum et les composants
a conçu pour supporter le plus grand des deux.
Nous pouvons calculer le besoin d'énergie pour accomplir pomper sous
plusieurs conditions de tête, débit et pompe type. Ces chiffres
sont donnés dans Table XV pour flux stationnaire et sont ajustés pour instable
Le courant a expliqué dessous.
C'est l'entrée du pouvoir minimum théorique exigée à la pompe
sous conditions stables.
Sous les conditions instables d'une pompe à piston, estimer le
arrosent capacité du pouvoir de la roue exigée, multipliez l'entrée de table par
2 1/2 pour une pompe provisoire seule, par 2 pour une pompe à double effet,
ou deux seul provisoire en pompe 180[degrees] séparément ou par 1.5 pour 2 intérimaire double
en pompe 90[degrees] séparément.
que Cela donnera à une évaluation de la dimension de roue
et débit ont exigé à la roue.
Comme mentionné près le commencement de cette section, il y aura
vont vite des variations dans la roue qui peut être prononcée dans plus petit
tourne travailler leur capacity. Ceci près n'est pas aucun inconvénient particulier
si long comme la capacité du moment de rotation de la stalle de la roue dépasse
le moment de rotation minimum nécessaire garder la pompe moving. La magnitude
des variations diminue avec intérimaire du double ou multiple
installations pumps et où la masse de la roue est telle que
qu'une action du volant commence à avoir lieu.
TABLE XV
Le Cheval-vapeur a Exigé pour pompe à eau à Plusieurs vitesses d'écoulement et Têtes (les deux supposé stable)
La Total Tête (pied)
Le débit
(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 le texte pour correction compte pour plusieurs types d'ensembles " de la pompe.
de que Le volume pompé par coup varie avec le dessin légèrement
la pompe et avec le calibre et coup sizes. Une annonce publicitaire
Le fabricant cite des chiffres qui peuvent être prises comme représentatif.
que Ceux-ci sont donnés dans Table XVI.
B. Méthode d'attachement de tourner
Dans activer toute pompe à piston, il est fait idéalement, tel qui
Les straightline font signe de la tringle du piston est achieved. Tout cintrage
dans la tringle met des charges du côté indues sur la pression d'eau scellez et
sur le seau du piston.
Straightline font signe les mécanismes sont décrits
et a discuté dans les manuels scolaires, donc je ne m'efforcerai pas à
donnent rarement détails du mechanisms. commun que Les écritures comptables mentionnent
cependant, les problèmes pratiques qui surviennent quand essayer d'utiliser
tels mécanismes.
Ni ils comparent des avantages et des inconvénients habituellement.
je mentionnerai des mécanismes possibles avec
les avantages et problèmes potentiels.
UN glisseur et mécanisme de la manivelle (Voyez le Fig. 3) est attirant comme un simple
dmf3x53.gif (600x600)
Appareil avec l'avantage de n'exiger pas de techniques spéciales à
préviennent des moments de flexion sur la pompe le Coup plunger. est réglable facilement
en attachant l'épingle de la manivelle à l'arbre de la roue par un bourrelet
plaquent avec trous forés à plusieurs distances de l'axe de la rotation,
à travers que l'épingle de la manivelle peut être fixed. À moins qu'un intérimaire double
La pompe est utilisée, le pompant coup et coup du retour auront différent
force sur l'épingle de la manivelle qui résulte en roue non - constante rotationnel
s'hâtent (à moins qu'ait dédommagé pour par les autres moyens - tel qu'attacher
pompes provisoires seules fonctionnement 180[degrees] hors de phase) . Ce non - uniforme
font signe peut être allégé à une ampleur en attachant le glisseur
(axe de la pompe) compensation de la roue axis. Il devient une forme d'alors
mécanisme du retour rapide.
Cependant, Cela augmente la charge latérale sur
le glisseur pendant le coup du retour qui nécessite déplacer le
Les glisseur portées séparément (augmenter la longueur du glisseur) maintenir
le même glisseur qui porte la pression comme avec l'arrangement symétrique
si porter pression et la résultant traînée à friction sur le glisseur
deviennent grand assez pour causer une Lubrification problem. du glisseur
qui porte des présents un problem. Bien que les précautions puissent limiter quelque peu
l'exposition arroser dans la portée, c'est improbable que le
Les porter peut être complètement protected. Pressure accessoires de la graisse
Les qui utilisent une graisse convenablement lavage - résistante peuvent prouver convenable.
La boîte à étoupe style lubrification avec le feutre huileux ou les chiffons pourrait aussi
est prospère.
que Les deux méthodes comptent sur attention périodique qui pourrait être
d'un frequency. There intolérable sont aussi l'épingle de la manivelle et clevis
épinglent au glisseur pour être lubricated. Finally, l'alignement est un potentiellement
problème rusé à cause de la tolérance étroite admissible sur
Parallélisme de l'arbre de la roue et épingle de la manivelle et sur perpendicularity
de l'avion du mécanisme de la manivelle du glisseur avec l'arbre de la roue.
qu'Un avantage majeur a comparé avec la méthode prochaine discutée est cela
depuis que le corps de la pompe peut être arrangé si l'alignement est suffisamment
exact, le rapport avec la pipe de la distribution peut être rigide.
TABLE XVI
Quantités de pompe à eau par Coup pour Pompes Provisoires Seules de Plusieurs Calibre et Dimensions du Coup
(Gallons Impériaux)
Stroke (dans.)
Le calibre (dans. ) 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
UNE deuxième méthode d'attachement est pivoter le corps de la pompe au sujet d'un
axe parallèle à l'arbre de la roue (comme sur les tourillons), attachez le
pompent la fin de la tringle au même genre d'épingle de la manivelle comme auparavant et ont laissé le
pompent oscillez le côté pour se mettre comme le piston monte et down. (Voyez
Fig. 4).
Cela adoucit la difficulté de l'alignement problème impliquer
dmf4x56.gif (600x600)
l'avion du mécanisme de la manivelle a discuté précédemment mais
introduit nouveau complications. La tringle de la pompe est soumise pour se mettre
charge.
C'est ordinairement intolérable à la glande et le
portent dans un seau mais sont vaincus par un cadre simple heureusement facilement
a attaché à la pompe avec porter glissant entourer la manivelle
épinglent qui la fin de la tringle de la pompe (à l'épingle de la manivelle) alors glisse in. Le
Les portées absorbent toutes les charges latérales ont exigé pour causer l'oscillation,
qui laisse la tringle de la pompe a chargé only. Side charges sur linéairement
ceux-ci les portées du glisseur seraient plus petites que les charges latérales sur le
Glisseur dans l'installation de la manivelle du glisseur afin que la portée glissante
Les problèmes avec cette technique sont simpler. UNE objection sérieuse quelque peu
à cette méthode de l'installation est la nécessité pour un flexible
Rapport de la pompe à la distribution pipe. Si le lecteur
projette de construire sa propre pompe qui serait possible si considérer
cet arrangement particulier, projetez d'avoir le débouché du
pompent colinear avec le tourillon axis. Dans ce chemin un cachet simple
permettre à la pipe de la sortie de la pompe d'osciller dans la volonté du tuyau de décharge
suffisent.
Cette méthode de rapport flexible sera probablement le
plus solide.
L'étouffez le mécanisme du joug (Voyez le Fig. 5) est simple et dirige mais peut
dmf5x57.gif (600x600)
exigent l'usinage plus sophistiqué que le matériel disponible veut
permettent.
Furthermore, il y a le danger potentiel d'excessif
portent et courte vie si la lubrification est insufficient. Ce n'est pas
généralement un mécanisme convenable pour usage sans surveillance en les conditions sévères.
qu'UNE came a activé la tringle de la pompe est un alternative. attirant Il
élimine le besoin pour toute liaison, en simplifiant l'alignement
Le problème et éliminer quelque parts. Side charges sur un correctement
a conçu le profil serait très petit et une portée glissante sur
la fin extérieure de la tringle de la pompe absorberait it. facilement UN
que le profil de la came convenable est donné à schemetically dans Fig. 6. Force pour
dmf6x59.gif (600x600)
le coup du retour peut être fourni par facilement un a pesé correctement
pompent tringle et l'emplacement le plus simple pour tel poids serait
immédiatement au-dessus du partisan plate. installation Solide de la pompe
dans ce cas permet à tuyauterie de la provision rigide d'être attaché directement
à la pompe.
qu'UNE pompe achetée prêt fait emmanché peut être attachée tout à fait simplement
par une tringle alignée entre une manivelle sur la roue convenablement et le libre
terminent du manche de la pompe.
Then que la force et calculs de la vélocité
Que soit modifié.
les Plusieurs liaisons du mouvement de la ligne droit sont constructed. facilement Ils
ont l'avantage de simplicité et durabilité sous sévère même
Les régimes de le travail .
sur que Beaucoup de telles liaisons sont discutées dans les livres
Théorie de Machines et Dessin de la Machine.
Une technique simple accomplir rarement mouvement de la ligne droit vu
dans textes sur dessin de la machine est écraser un câble une poulie tel
que la fin du câble a attaché à la pompe est colinear avec
la tringle de la pompe.
que L'autre fin peut être attachée à la manivelle de la roue
et le câble fournit flexibilité suffisante qui aucune liaison solide
De est exigé.
Une alternative à cette approche est lier la roue
coudent à un secteur d'une mouflée de la poulie dans un tel chemin qui la mouflée
oscille comme la manivelle rotates. Avec le câble enveloppé assez lointain
autour du secteur afin que le câble reste toujours tangent au
Le secteur et a arrangé là, la fin libre du câble peut être attachée
Colinear avec la tringle de la pompe fournir la ligne droit motion. Ceci
est le mécanisme utilisé sur les gréements du forage de l'huile.
que Le câble, comme une partie du mécanisme d'entraînement, peut être fait très longtemps
pour conduire des pompes localisé à une distance considérable de
la roue elle-même.
une Telle technique fournit les moyens de propulser,
par exemple, une pompe du calibre peu profonde dans le milieu d'un village utiliser
Le pouvoir a produit à un ruisseau quelque distance loin.
La Tuyauterie C.
Pour tout system de la distribution d'eau où l'eau doit être transportée
à une élévation supérieure, jouer est required. There habituellement
sont des alternatives telles que seaux sur une courroie sans fin, etc., mais cela
est à l'extérieur de l'étendue de ce manuel.
Le choix tombera entre polyéthylène probablement et galvaniser
repassent la pipe.
There sont avantages et inconvénients à both. je
s'efforcera donner de l'information utile pour aider le dessinateur
dans faire le bon choix.
La Polyéthylène pipe est disponible dans long (maintenant autour 200 mètre) longueurs
donc les nombres d'accouplements et joints sont réduits comparé à grandement
la pipe du fer qui entre dans les courtes longueurs (21 1/2 pieds typiquement).
C'est flexible (plus doux, plus faible et plus élastique dans génie strict
La terminologie ) et pour cette raison plus de susceptable est endommager
de couteaux du buisson, rocs, sabots du cochon, etc. que Sa force est limitée,
tel qu'il est estimé pour supporter à bon fonctionnement normal de 300 pieds
conduit à conditions. standard La force est température fortement
dépendant cependant, et à 120[degrees] F conduisent la capacité est jusqu'à
maximum de 185 pieds.
Ce n'est pas du feu résistant.
Par conséquent dans ouvert
Pays qu'il aurait besoin d'être buried. probablement Si le sol local
est très branlant, le processus de l'enterrement doit être fait avec grand soin
garder la pipe de roc souffrant (pénétration) Sable damage.
est utilisé comme un lit et abri habituellement.
Iron que la pipe peut être mise sur la terre avec roc généralement simplement
s'entasse pour le supporter à travers bas spots. Il supportera plus que
que 1000 pied conduit avec beaucoup de sécurité margin. Pour les têtes pour obtenir
qui haut, les system exigés seront sophistiqués plus que
peut être fait par les techniques détaillées dans ce manuel.
Prices pour les deux types sont compétitifs dans la force supérieure
note de polyéthylène mais pour bas systems de la pression, le polyéthylène peut
est substantiellement meilleur marché.
Le Polyéthylène a un calibre plus lisse afin que les pertes de charge soient plus petit que
avec pipe du fer, bien que ce ne soit pas vraisemblablement un considérable
comptent.
Il devient plus important dans long systems de l'alimentation par gravité.
Weight d'une longueur donné est different. 100 pieds de haut vastement
La force 2 " polyéthylène pèse 60 livre pendant que 2 " fer standard de 100 pieds
La pipe pèse 357 livre.
Therefore, long transport de la distance à la main à
les régions très éloignées peuvent influencer la décision pour polyéthylène même
malgré ses autres défauts.
II. AUTRES CANDIDATURES
Pendant que la pompe à eau est un usage évident pour la roue de l'eau, autre,
La machinerie peut être adaptée pour utiliser la puissance de sortie mécanique du
tournent.
Ce n'est pas l'intention de cette section de tenter à
énumèrent tout l'applications. Rather possible, j'inclus ceci
coupent pour compenser toute impression par qui a pu être donnée le
La preceeding section que la pompe à eau est la plus importante, ou
utilisent peut-être seulement à que la roue peut être mise.
La Génération d'électricité est une possibilité qui veut probablement
sautent aux esprits de la plupart des gens qui lisent ce manual. There
sont roue conduite des générateurs électriques dans opération dans Papouasie New
Guinée aujourd'hui mais le nombre de tentatives et échecs témoignent à
le fait que ce n'est pas une tâche simple, bon marché pour faire un prospère
rig. Les principales difficultés sont le pas en avant de la vitesse exigé
pour générateurs et vitesse regulation. Basse génération du D.C. du voltage
qui utilise des parties disponibles aisément (vieux générateurs automobiles ou alternateurs)
évite le règlement de la vitesse problem. starter moteur aile Simple /
Les volant bague équipement ensembles pourraient être adéquat pour pas en avant de la vitesse à un
coût raisonnable.
les ensembles de la couronne dentée de le volant Typiques ont une limite inférieure de 10
Les diametral montent des dents de la dimension qui donnent une estimation du pouvoir de 10 R.P.M.
d'approximativement 1/2 h.p.
que C'est, par conséquent, marginal attendre produire
production continue d'un générateur d'automobile de 12 volts à, dites, 60
Ampères pour longues périodes de temps sans équipement problems. Le petit
montent de pouvoir produit, le besoin pour les ampoules de 12 volts, résistance
Les pertes dans les longs systems de la distribution et les autres problèmes atténuent aussi
contre ceci qui est un verrou utile sur accessory. Électricité génération
est laissé aux appareils de la vitesse supérieurs qui sont plus responsables mieux
aller vite le règlement tel que la Turbine Banki d'un centrifuge
pompent l'existence a forcé à courir comme une turbine.
L'Attachement peut être accompli directement à l'autre machinerie mécanique
par une variété d'associer des appareils décrite dans plusieurs
usinent des livres du dessin.
il est possible que Deux circonstances se produisent:
1.
la machine être conduit en sera localisée quelques-uns
distancent de la roue; et
2.
que l'arbre de l'entrée de la machine ne veut pas facilement
Que soit aligné avec l'arbre de la roue.
Les Alignement difficultés sont vaincues avec vieux simplement et à bon marché
automobile arbres de commande et leurs joints universels attachés.
La Note que l'usage d'un joint universel ne donnera pas constante
s'hâtent sur les deux côtés.
Pour une vitesse d'introduction constante, la production est
alternativement plus rapide et plus lentement que l'entrée qui dépend sur le
orientent entre les deux shafts. Les variations de vitesse sont petites et
ne sera pas de tout consequence. généralement Si les variations de vitesse
ne peut pas être toléré, non plus un joint de la vélocité constant spécial (comme
de l'automobile traction avant) ou deux joints U ordinaires
doit être utilisé, chacun dédommager pour le mouvement non - constant du
autre.
Les arbres flexibles sont commercialement disponibles mais sont de limité
La moment de rotation charge utile.
les arbres Solides peuvent transmettre le moment de rotation sur distance considérable mais
exigent des portées pour support et peuvent être cher par conséquent.
Virtuellement tout machine stationnaire qui est main - propulsée actuellement
pourrait être couru par roue de l'eau power. Les moyens d'accomplir le
L'attachement varierait de machine pour usiner bien sûr, mais seulement
dans le cas d'où la roue et la machine est séparée par longtemps
Les distances devraient être tout problème considérable là.
LE APPENDICE JE
Sample Calcul pour ensemble de la Roue - Pompe
Le suivre est un exemple de l'usage de ce manuel pour prendre des décisions
concernant roue de l'eau pour usage dans pompe à eau.
que Les décisions ont fait
devez être logique avec les liens placés sur le system par le village
les besoins (combien de pouvoir est exigé) et la géographie et dimension du
le ruisseau de la provision (combien de pouvoir nous pouvons nous attendre à obtenir de la roue).
Si
le besoin d'énergie est plus grand que le pouvoir par qui peut être produit
la roue, alors les system ne conservent pas work. de que Cet exemple est pris
les calculs ont fait pour village Ilauru, approximativement sud de 15 milles de
Wau, Nouveau Guinea. Un des emplacements possibles pour une roue est dans un ruisseau
approximativement 350 pieds en dessous le niveau du village.
La colline est assez escarpée
et exigerait approximativement 750 pieds de pipe.
There est une place dans le ruisseau
où le niveau d'eau tombe à travers une distance verticale tout à fait rapidement
de 8 ou 10 ft. Le ruisseau est au sujet de 10 pied large, fait la moyenne 6 ou 9 pouces
profondeur et courants au sujet d'entre 1 et 2 pieds par seconde (a estimé en mesurant
le temps pour une feuille voyager une distance fixe).
Qui description
établit les conditions pour déterminer la dimension de la roue maximale.
Le village a maintenant approximativement 300 people. que Chaque personne consomme plus petit que
2 gallons d'eau par jour dans le village d'après un devis approximatif.
Si l'eau avait été pompée dans le village, éprouvez dans les autres pays
montre que la consommation augmenterait.
UN minimum de 10 gallons par
le jour par personne est cité comme un plan viable minimum quelquefois.
Let nous
calculez pour deux fois que tenir compte d'expansion de population ou de consommation.
1.
Total exigence de l'eau dans gallons par heure
jour de 20 gal/person x 300 people x day/24 hr = 250 gal/hour
installations du stockage prétentieuses au village permettre plus grand
tirent à heures de pointe.
2.
Besoin d'énergie rencontrer ce pompant taux de Table XV.
250 gal/hour à env. 400 pieds conduisent (350 pieds réels augmentent +
quelques pertes comme toujours uncalculated) exige approximativement 1/2 h.p.
sous
conditions stables.
3.
selon le type d'arrangement de la pompe utilisé, la roue veut
ont besoin d'être conçu pour 2 1/2 fois qui pour une pompe provisoire seule,
2 fois qui pour pompe à double effet ou 1 1/2 fois qui pour 2
La pompe à double effet .
Assuming le cas le plus simple de 1 seul
qui joue la pompe nous avons besoin d'une roue de 1 1/4 h.p.
potentiel.
4.
Peut nous obtenons que beaucoup propulse d'une roue de l'eau sous l'énoncé
Est-ce que conditionne au ruisseau?
Le plus grand diamètre possible est
a limité par la goutte dans le ruisseau dans une distance de l'useable--au sujet de
8 pieds.
Une roue de 8 pieds opérera à approximativement 12 tr/min ou plus peu
(Table VI).
Le ruisseau a un débit d'au moins
x de 10 pieds x de 1/2 pieds 1 pied = 5 [ft.sup.3]
---- ---------
SEC SEC
ou
5 [ft.sup.3] x 6 1/4 fille x 60 sec = 1800 fille
---------- ---------- ------ -------- --------
Sec [pied /sup.3] min min
À 1800 gal/min nous devrions être capables de produire 2 h.p.
au moins
d'un 8 pieds tournent (Table V) ou légèrement peu dépendant sur
que le t/r exact évalue choisi finalement.
Therefore que nous concluons que le travail, en théorie, est possible.
Par exemple, Avait le débit été seulement 500 gallons par
Minute , la tâche de pomper 250 fille par heure au village,
aurait été impossible probablement.
5.
À un a estimé 12 tr/min et largeur de 4 pieds (le maximum a utilisé habituellement
est demi le diamètre) nous pouvons estimer la largeur de la couronne nécessaire
(Table II).
1 1/4 H.P. eu besoin
------------------ = 0.025 H.P.
par tr/min par pied de largeur
x de 12 tr/mins 4 pied large
Dans l'entrée sous diamètre de 8 pieds tourne nous voyons que toute la couronne
Les largeurs inscrites fourniront au moins que beaucoup de power. Nous
savent maintenant que nous pouvons rendre la roue 4 pied moins large si a désiré
et la largeur de la couronne peuvent être entre 3 dans.
et 12 dans.
qu'Il est maintenant établi complètement qu'une eau du diamètre de 8 pieds
tournent dans cet emplacement fera le travail exigé.
6.
Si la roue opère à 12 tr/min et la pompe est directement
a associé afin qu'il y ait un coup par tr/min sans a ajouté
influencent (par exemple, comme avec le rapport du fil suggéré
en partie Deux, Section IB), il y aura un coup par révolution.
accomplir 250 gal/hr nous avons besoin:
250 fille hr min
--- X------X----------= .35 GAL/STROKE
HR 60 MIN 12 STROKES
De Table XVI qui veut dire nous avons besoin de 3 1/2 pompe avec 12 " coup
ou 4 " pompe avec 9 " coup etc.
7.
Si nous limitons la vélocité dans la pipe à 10 ft/sec alors le
jouent la dimension avec la 3 1/2 " pompe (choisi parce que c'est meilleur marché
que la 4 " pompe) est relatif à la vélocité du piston maximum et
la dimension de la pompe.
De Table XI la vélocité du piston maximum à
12 " coup 12 tr/min est .624 ft/sec. La croix du tuyau de décharge
coupent la région doit être approximativement
.624 X 11 [(3 1/2) .SUP.2] 1
--------------- x-- = région de la Pipe = .64 [in.sup.2]
4 10
Cela exigerait une 1 " pipe du diamètre nominale.
8.
que La pipe aurait besoin d'être galvanisé du fer pour supporter la pression
de têtes qui dépassent 350 ft. Si une 1 " pipe nominale est utilisée,
la vélocité maximum réelle est approximativement 7 ft/sec.
La perte de la perte de charge par la friction serait (Table X)
La perte de charge = 0.022 x 750 [7.sup.2]
----x--------- = 150 pieds
1/12 2 X 32.2
Donc la tête maximum totale qui cause des forces sur la tringle de la pompe
serait 350 (élévation) + 150 (perte) = 500 pieds
L'Annonce publicitaire 31/2 m. les pompes sont allées parfaitement avec 2 dans.
jouez le débouché
Les trous et si 2 dans. la pipe est utilisée la perte est beaucoup moins
parce que la vélocité est moins et le diamètre est plus grand.
La perte de charge = 0.028 x 750 [2.sup.2]
----x--------- = 8 pieds
2/12 2 X 32.2
Le sauver est substantiel évidemment mais le coût de doubler
la dimension de la pipe peut être peu attrayant.
9.
Assuming nous utilisons la 1 " pipe nous trouvons la tringle de la pompe exigée
forcent de Table XII est approximativement 1850 lb. Pour un 12 " coup un
coudent la longueur de 6 " est exigée et donc le moment de rotation maximum sur
la machine est 925 ft/lb.
De Table 1 nous voyons que c'est bien dans la capacité
de la roue si c'est 4 pied large.
10.
tenir compte de future expansion raisonnable de besoins sans
qui ajoute le poids inutile à la roue je sélectionnerais un 4 "
La couronne .
qui a fait que, les charges de la portée sont (Table VII)
approximativement 500 livre. chacun.
Assuming que les portées peuvent être localisées
équitablement près de la roue, dites 6 ", l'acier solide, loin
La arbre dimension exigée est trouvée de:
[D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][(6 X 500) .SUP.-2] + [(925 X 12) .SUP.2]
-------------------------------------------------------
[pi] (13,000)
d = 1.65 dans
Any arbre de l'acier solide plus grand que ce sera satisfaisant.
L'APPENDICE II
Une pompe à piston Facilement Construite
dmfspx71.gif (600x600)
par R. Burton
Cette pompe a été conçue par P. Brown (de l'Atelier de la mécanique
à la Papouasie-Nouvelle-Guinée Université de Technologie) avec une vue à
fabriquez dans Papouasie Nouveau Guinea. Par conséquent la pompe peut être développée
utiliser un minimum d'atelier equipment. La plupart des parties est pipe standarde
les accessoires disponible à tous fournisseurs de la plomberie.
Éviter d'avoir à ont percé et aiguisent un cylindre de la pompe, une longueur de cuivre,
la pipe est used. Provided le soin est pris pour sélectionner une longueur en bon état et
voir que la longueur n'est pas endommagée pendant construction ce system
a prouvé assez satisfaisant.
Comme peut être vu du diagramme en colère d'un groupe, les fins de la pompe,
le corps consiste en argent des réducteurs de la pipe du cuivre soudé sur la pompe
cylinder. Cela rend démontage de la pompe difficile, mais évite
l'usage d'une tour.
Si une tour est disponible, une fin ivre pourrait être argent soudé au
fin supérieure de la pompe tenir compte de démontage simple.
Le piston de la pompe consiste en un 1/2 " P.V.C épais. bourrelet avec les trous
foré à travers lui (voyez le diagramme) . qu'UN seau en cuir est attaché au-dessus
le piston et avec les services des trous comme une valve du non - retour.
Dans ce type de pompe le seau doit être fait de cuir assez doux,
un seau en cuir commercial n'est pas convenable.
que la barre d'acier Claire est
utilisé comme la tringle de la promenade et doit être fil coupé à ses fins qui utilisent un dé.
Un mamelon galvanisé est argent soudé au réducteur du cuivre du sommet du
pompez pour permettre à le tuyau de refoulement d'être attaché.
Un `O ' le cachet de la bague du type joignait P.V.C. la pipe est utilisée comme un
scellez pour le pied valve. Ce cachet n'exige pas toute fixation depuis
il crises de la poussée dans le réducteur de la pipe du cuivre inférieur. Un 1/2 " bourrelet ivre
avec un bouchon dans ses formes de centre la plaque pour le pied valve. Cette plaque
doit être retenu de se lever le calibre de la pompe par trois cuivre
les chevilles sont allées parfaitement dans à travers la paroi d'une galerie de la pompe au-dessus de la plaque de la valve.
Ces chevilles doivent être argent soudé dans pour prévenir fuite ou mouvement.
Une liste des parties pour un 4 " calibre x en dessous que 9 " pompe du coup est disposée ensemble
avec une liste de l'outil.
Les parties
1 seulement 12 " x 4 " dia.
le tube du cuivre
2 seulement 4 " à 1 1/2 " réducteurs du tube du cuivre
1 seulement 1 1/2 " mamelon galvanisé
1 seulement 1/2 " bourrelet ivre
1 seulement 1/2 " bouchon
1 seulement 1/2 " P.V.C.
le bourrelet
1 seulement Caoutchouc `O ' bague 4 " dia.
1 seulement morceau de 4 1/2 " dia.
le cuir
1 seulement 15 " x 1/2 " dia.
la barre d'acier claire
1/8 " DIA.
la brasant tringle
Les outils
Handi asphyxient l'équipement
Silver soudure
La perceuse à main
1/2 " dé Whitworth
1/2 " robinet Whitworth
La Scie à métaux
Hammer
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