Par: William G Ovens
Publié: 01/01/1989


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[C]VITA, Inc. 1975

Reprints: mars 1977 juin 1981 janvier 1989

LA TABLE DES MATIČRES

LISTE DE TABLES

LISTE DE CHIFFRES

PARTEZ-EN UN: LA ROUE DE L'EAU

j'Introduction

II Formulation du Problčme

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. Matičres

B. Construction Techniques

C. Entretien

PARTEZ-EN DEUX: LES CANDIDATURES

je pompe ŕ eau

A. Pompe critčres 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 ŕ 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 Diamčtre a Exigé for

Plusieurs Chargements

Présentez des IX Norme Pipe Dimensions pour Usage comme with des Essieux Bearing ŕ 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 ŕ 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 Tętes

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 ŕ Plusieurs Vitesses du Cycle de la Pompe

Présentez du Cheval-vapeur XV Exigé pour at de la pompe ŕ eau Plusieurs vitesses d'écoulement et Tętes

Présentez des Quantités XVI de pompe ŕ 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 ŕ beaucoup d'emplacements éloignés dans le monde de central les générateurs qui utilisent des méthodes de ventilation coutumičres sont l'un ou l'autre économiquement infaisable ou sera beaucoup d'années dans venir. Power oů désirable, volonté par conséquent ayez besoin d'ętre produit locally. Plusieurs machinerie commerciale est vendu, mais la dépense d'établissement exigée ou maintenance/running le coűt est au-delŕ la capacité de beaucoup d'utilisateurs potentiels. que Quelque effort a été consacré ŕ la Papouasie-Nouvelle-Guinée Université de Technologie pour imaginer bas moyens du coűt 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 coűtez la machinerie pour fournir le pouvoir mécanique. Sans se soucier de l'usage définitif ŕ que le pouvoir est mis les sources naturelles d'énergie qui peut ętre 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 coűtez des considérations, un choix de parmi ceux-ci est attirant. De la considération des frais d'établissement le pouvoir hydro peut ętre trčs 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 ŕ 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 ŕ énergie de l'useable est expérimenté avec, avec succčs variable, dans plusieurs parties de le monde.

Quel que soit la forme de la naturellement se produisant énergie, il peut ętre 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 complčtement ici, mais parmi eux est:

1. l'usage ŕ 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 ętre portative ou pas.

FORMULATION II. DU PROBLČME

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'ŕ l'origine force hydraulique disponible enquęter sur les possibilités du dessin pour largement basse machinerie du coűt 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 ŕ 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 ŕ 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 ętre construit de bon marché localement Matičres sans composants spécialisés, chers ou machinerie ont exigé.

2. de que la construction Locale a suggéré le caractčre désirable conçoivent des détails qui exigent seulement construction simple Les techniques .

3. depuis qu'était possible que l'installation fűt éloignée (indiquer une pénurie vraisemblable de commerçants habiles locaux) L'entretien , si en, doit ętre minime et simple.

4. L'appareil devrait ętre tel que réparation, si en, pourrait Que soit emporté sur place avec les parties et les outils nécessaires allument assez ętre porté ŕ 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 enquętant sur la faisabilité d'utiliser le la roue de l'eau, il qui est l'appareil qui a paru optimiser trčs probablement les critčres disposés above. There sont autres types de machines convenable pour créer le pouvoir mécanique de sources hydro, mais aucun, connu ŕ moi, peut ętre 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 ętre construite par presque quelqu'un qui a le désirez ŕ try. However, les subtilités de dessin qui séparé adéquat de modčles inadéquats ce peuvent s'échapper sans suffisant technique training. que Le nombre de projets a abandonné aprčs une relativement courte vie atteste au fait que les designers/builders ont souvent plus de courage que skill. Il paraît désirable d'attaquer le problčme 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 complčtement. qu'Il est porté dans les seaux jusqu'ŕ a déchargé dehors avant d'arriver ŕ 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 ętre encore déchargé alors prčs le fond du wheel. que les valeurs de l'efficacité Typiques varient d'aussi bas que 15% pour l'undershot ŕ bien sur 50% pour l'overshot avec la poitrine la roue intermédiaire.

Nous concentrerons sur la roue de l'overshot comme ętre le trčs probablement choix donner la puissance de sortie maximale par dollar ont coűté, 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 oů l'eau doit ętre guidée ŕ un égal au moins comme loin au-dessus du débouché comme le diamčtre du wheel. que Les undershot tournent, bien sűr, peut ętre 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 mčne de la rivičre 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 trčs bonnes qu'un emplacement convenable employer un les overshot tournent peut ętre trouvé pour la plupart des installations. au cas oů l'installation de l'overshot est impossible, les undershot tournent se chevaucher le canal de la diversion est simple ŕ 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 ŕ ętre 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 ŕ cause de le pas dans vitesse required. Bien que pas un grand problčme d'un point de vue de l'ingénieur, engrenage adéquat ou autre vitesse multiplier les appareils impliquent des complexités croissantes quant ŕ argent, potentiel, les portant problčmes, et entretien.

La vitesse lente est avantageuse quand la roue est utilisée pour conduire certains types de machinerie ont propulsé par déjŕ en usage et actuellement l'hand. Café hullers et hullers du riz sont deux lesquels exigent seulement cheval fractionnaire, bas vitesse que la pompe ŕ eau input. peut ętre accomplie, ŕ 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 déjŕ en usage dans plusieurs les villages opčrent bien ŕ sous 100 cycles par minute et boîte normalement que soit adapté pour usage conjointement avec une roue ŕ vitesse lente. Ce de courez, a été fait pour centaines - peut-ętre 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 ŕ la roue. Comme un exemple, un a reconstruit la roue de la poitrine a installé dans un musée en Amérique de 16 pieds ŕ l'extérieur de le diamčtre et avec profondeur du seau de 12 dans. opérer ŕ 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 ŕ 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 modčle du vide de 1/2 pieds construit par l'auteur est dans le cheval fractionnaire gamme.

Déjŕ mentionné une fois, il vaut de la qui accentue qu'une eau de l'useable la roue peut ętre construite presque n'importe oů 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 dű 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 sičcle a varié dépendre sur la compétence du builder. Ils ont été déterminés empiriquement sur le critčre 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 critčre a aussi exigé des complexités de la construction augmentées. Buckets de forme montré dans une vue de côté, Fig. 1, schématiquement

ont été utilisés pour overshot et poitrine configurations. La ligne droite s'est mis les seaux sont moins effectifs mais plus simples ŕ construct. Le La largeur du fond du seau était 1/4 de la largeur typiquement de la couronne oů 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.-ŕ-d., d'un côté ŕ l'autre; et le La couronne largeur, t, a défini comme t = (diamčtre extérieur - ŕ 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 lŕ sont des limites pratiques au valeurs utiles qui peuvent ętre 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 diamčtre de la roue est considérée trop bas ŕ 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 ŕ 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 ŕ valeurs qui dépassent t/r = 0.25. Dans ce chemin le tournent poids et les composants structurels pour supporter ce poids restent économiquement trčs avantageux pour une puissance de sortie donné. Historically, les roues ont eu tendance ŕ avoir des valeurs du t/r 0.1 ŕ autour 0.15.

les limites Supérieures sur largeur de la roue ont soigné vers approximativement 1/2 l'O.D. ŕ cause de problčmes structurels avec les roues plus larges.

qu'Il peut ętre estimé que les roues de l'overshot opčrent 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 męme comme l'O.D., PIČCE D'IDENTITÉ et largeur du wheel. Le réel pčsent la distribution de l'eau est comme montré dans schématiquement Fig. 2a ŕ cause de renversement des seaux comme ils approchent

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 ętre estimé plus facilement. qu'UN facteur de la correction convenable pourrait ętre 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.

 

 

 

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 ŕ 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 lŕ 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 oů il y a virtuellement un illimité Le entrée service de les eaux, ce calcul donnera une limite supérieure ŕ la puissance de sortie qui peut ętre attendue.

La production du cheval-vapeur par tr/min par pied de largeur est montrée dans Table II.


la Table entrée II approprié ŕ la roue de la dimension les temps ont utilisé le la vitesse réelle dans tr/min chronomčtre 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 tęte et est donné dans Table III pour comparison. que Cette entrée est aussi dans le cheval-vapeur


qui a exigé pour garder les seaux plein et est donné dans Table IV.


par le mur du seau thickness. pour que Cela peut ętre corrigé plus tard si a désiré. que La tęte est supposée ici pour ętre le diamčtre 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 ętre 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 ŕ 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 ŕ l'origine l'effet de l'eau encore dans les seaux en dessous le centerline horizontal. Il reflčte 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 légčrement 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 complčtement comme peut ętre 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 oů Q = débit du volume ([ft.sup.3]/min)

N = vitesse (tr/min)

Le poids d'eau dans le quadrant annulaire ŕ toute vitesse est alors pgV oů

p = densité d'eau

g = accélération gravitationnelle

Avec unités dans les pieds, les livres, et les minutes, le cheval-vapeur ętre attendu de ce couronne travailler est

HP = 2[PI] NT -------- 33,000

oů 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 ŕ [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 męme comme previously. calculé C'est parce que la puissance de sortie est un fonctionnent du diamčtre moyen pour que l'efficacité tombe la couronne large tourne d'un fixe ŕ l'extérieur de diameter. pouvoir Potentiel Production d'un fonctionnement de la roue sous les conditions de courant constant peut ętre estimé par l'équation pour l'eau le plus facilement entrez le pouvoir, qui suppose 50% efficacité maximale et tęte égal ŕ l'extérieur Le diamčtre .

Power sous conditions du courant constantes pour les plusieurs roues du diamčtre est montré dans Table V pour courant accessible possible rates. Les valeurs


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 ŕ approximativement 150 gpm, a donné puissance de sortie d'approximativement .06 hp dans accord raisonnable avec les valeurs prédites dans Table V.

 

Les caractčres espacement sont laissés oů 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 ŕ considérablement plus L'hypothčse . Sur la supposition que ce serait peu économique ŕ construisent une roue de largeur 1 pied plus petit qu'et l'opérer ŕ 25% capacité plus petit que (choix complčtement arbitraire) pour le Les vitesses ont cité dans Table VI que les bornes inférieures utiles peuvent ętre 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 diamčtre extérieur (pied)

3 4 6 8 10 14 20 La couronne TR/MIN Width ŕ 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 ŕ la vitesse ŕ que la roue opérera dépend primarily sur le taux ŕ que la roue lance le qui entre arrosent fermé afin que ce ne soit pas utilized. Cela dépend ŕ l'origine sur la vitesse et rayon de la roue et secondairement sur le portent dans un seau configuration et sa relation ŕ l'eau d'entrée.

que Les chiffres ont cité dans Table que VI sont basés sur la rčgle 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 ętre aussi haute que 8 ft/sec.

Dans résumé, le type de pouvoir contre courbe de la vitesse celui-lŕ peut attendre d'une roue de l'eau est comme suit pour les vitesses d'écoulement fixes: Linéairement qui augmente de zéro vitesse jusqu'ŕ la vitesse ŕ qui les seaux ne peut plus ętre complčtement rempli par le courant dominant, alors, constant jusqu'ŕ la vitesse ŕ 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 ętre que qui produits alimentaires le plus grand moment de rotation sur la roue shaft. La limite supérieure ŕ cette condition est que les seaux remplissent complčtement au sommet, portez le plein arrosent le poids sans renversement au fond et déchargent leurs charges lŕ. 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 oů ils sont remplis, au fond oů ils devraient ętre 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

droit s'est mis seau les limites sur l'angle que le seau fait avec la tangente ŕ l'O.D. ou I.D. (Voyez le Fig. 1) est de tangentiel (0[degrees]) ŕ radial (90[degrees]) . Avec les seaux tangentiels, le remplissage Le processus est lent au sommet ŕ cause de l'angle trčs peu profond avec respectent ŕ l'incoming(nearly horizontal) water. Furthermore le qui vide le processus au fond n'est pas complet jusqu'ŕ aprčs le portent dans un seau des laissez-passer centre. mort inférieur Cela porte de l'eau au-dessus le en arričre côté et par conséquent réduit l'efficiency. Ŕ l'autre les seaux extręmes, 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 dű au seau ŕ 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 ŕ un seau orientent (ŕ la tangente ŕ la PIČCE D'IDENTITÉ) d'approximativement 20[degrees] . Pendant que le montent encore d'eau retenue ŕ 90[degrees] aprčs 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 PIČCE D'IDENTITÉ ŕ O.D. le bord) est plus que 30% plus court que le bucket. tangentiel Avec un 30[degrees] seau, la charge utile du poids ŕ 90[degrees] aprčs que sommet en bas que le centre mort est ŕ approximativement 65% du tangentiel, un chiffre qui est si bas qu'il ne peut pas ętre 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 ŕ la tangente de la PIČCE 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 ŕ grandes proportions du t/r mais le L'entrepreneur doit accepter que la construction est compliquée quelque peu plus que cela du bucket. ŕ 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 arričre 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 hypothčse " cultivée). d'ici qu'ingénieurs, plutôt que charpentier artisans, considéraient le problčme que l'utilité de la roue de l'eau était déjŕ 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 ętre montré pour ętre 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 trčs mince thickness. UN chiffre raisonnable pour concevoir par est cela sur 10% de volume annulaire pas devrait ętre consommé dans portent dans un seau matičre. 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-męme a seulement un frotter ou partie glissante sujet ŕ 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. Complčtement temps - corrigé La balle ou portées du rouleau sont trop chčres et ont compliqué pour satisfaire les critčres initiaux.

Bronze les bagues avec matičre 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 pičces de rechange.

3. coűt 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 espčces de chęne est a utilisé commercialement, mais quand ce ne sont pas natif au pays de a visé l'usage, les remplaçants peuvent ętre found. Parmi bois avec équitablement distribution répandue, autres qui peuvent ętre supposés ętre raisonnablement, satisfaisant est hętre et mangrove. Foręts 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 chęne) ŕ 150 psi (pour vitae du lignum) pour orientations avec la parallčle de la surface de glissement au grain et approximativement 150 ŕ 300 psi respectivement pour usage du grain de la fin. Si le bois utilisé a force et propriétés de la densité comparable ŕ que ce ont mentionné au-dessus, c'est possible que le chargement sűr soit au sujet de que 100 psi placent parallčlement au grain et 200-250 dans grain de la fin usage. Il reste ętre vu ce que la résistance du port ŕ ces pressions veut est, mais structuralement les chiffres donnés peuvent ętre utilisés avec confiance.

La Longueur ŕ proportions du diamčtre de portées dans cette candidature veut Que soit supposé ętre au sujet d'unité raisonnablement et sur cette base le classe selon la grosseur des portées peut ętre estimé pour fonctionnement des roues ŕ La production optimale . Une allocation pour le poids de la roue elle-męme est fait sur la base qui le volume de bois exigé est approximativement égal ŕ le volume d'eau a porté ŕ stalle et que le spécifique La gravité de bois qui opčre 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 sűr que la roue est supportée ŕ 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 dű ŕ la Table que VII évalue pour les besoins de déterminer la dimension de la portée de Table VIII pour le côté de la roue oů la machinerie est a attaché. Dans cet événement les portées auront besoin d'ętre d'apparemment dimensions différentes. Dans entraînement, ŕ moins que les dimensions indiquées soient męmes 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'ętre.

Bearing dans que les diamčtres exigés pour supporter les plusieurs charges sont donnés Table VIII a calculé d'aprčs 100 psi dans useage parallčle et 200 psi pour useage du grain de la fin et L/D = 1. Valeurs sont données ŕ 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 Dű Ŕ la Machinerie Attachée (par pied de largeur de la roue) (livre.)

Le diamčtre 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 Diamčtre 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 ętre 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 ętre a utilisé. Un cylindre en bois est construit sur l'arbre ŕ 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 critčre pour dessin dans que ce cas est que le produit du diamčtre 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 ętre 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 ętre un problčme mineur mais ętre habituellement assez facile vaincre. Ce choix implique l'initiale supplémentaire La dépense et est justifié seulement si l'entretien peut ętre garanti réguličrement et fréquemment.

Les Arbres E.

La Transmission peut ętre en bois ou acier. Le diamčtre est bien sűr dépendant sur que la matičre est utilisée et les dimensions de la roue. Minimum diamčtres de l'arbre admissibles d, peut ętre 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 oů the tournent la paroi latérale attache ŕ l'arbre. Il peut ętre 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'intéręt de garder l'arbre comme petit comme possible, c'est désirable de localiser les portées par conséquent comme prčs 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 ŕ propos de l'usage de Table VIII. qu'Il doit ętre inclus seulement quand la charge machine externe chronomčtre 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 chronomčtre la distance le long de l'arbre de la portée au point oů 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.


(13,000 sont utilisés dans l'exemple dans Appendice 1.)

 

Pour les arbres en bois solides deux équations sont utilisées et le plus grand diamčtre des deux résultats est choisi comme le diamčtre de l'arbre.

[D.SUP.3] = 16T ---- [PI]S

[D.SUP.3] = 32M ---- [PI]B

avant oů S, T et M ont la męme signification comme. Cependant, la valeur de S est 150 ŕ 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 ętre sain et libre de fissures longitudinales.

Pour transmission creuse comme une pipe, l'équation déterminer l'extérieur Le diamčtre est: [D.SUP.3] = 16[SQUARE ROOT][M.SUP.2] + [T.SUP.2] ------------------------------------

[PI]S(1 - [K.SUP.4])

oů K = Proportion d'ŕ l'intérieur d'ŕ diamčtre extérieur.

Les valeurs d'O.D. et la PIČCE 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 ętre 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 ętre données jusqu'ŕ tous les détails ŕ propos des charges dű ŕ la pompe attachée ou machine sont sues. Les valeurs données devraient servir comme un guide seulement et la derničre décision devraient ętre vérifiées contre l'équation pour ętre 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 ŕ 12 avance peu ŕ peu de Bord de la Roue Bearing charge (livre) 100 200 500 1000 2000 5000 10000 Pipe Diamčtre (dans) 1" 1 1/2 " 2 1/2 " 3" 4 " 6 " 8 "

Comparing ces chiffres avec les diamčtres 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'ętre de la construction en haut type quand utiliser en bois Les portées . Une alternative est utiliser un arbre dont la dimension est sélectionnée d'aprčs 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 diamčtre de l'arbre exigé dépassera les exigé habituellement qui porte le diamčtre et d'alors a le choix de réduire l'arbre Diamčtre ŕ l'emplacement de la portée (mais seulement lŕ) ou d'utiliser plus grand Les portées . Dans l'un et l'autre cas l'arbre doit ętre 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 ŕ 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 légčrement. La sortie de la piste d'alimentation devrait mettre de l'eau sur la roue légčrement 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 ŕ peine qui par sa nature męme est comme brut et (par rapport) inefficace comme ceci. Let c'est suffisant que le dessinateur entrepreneur rentre l'eau approximativement tangent ŕ, et au bord supérieur de, la roue.

V. CONSIDÉRATIONS PRATIQUES

Les Matičres A.

La plupart des roues sont bois, bien sűr, pourtant ils n'ont pas besoin d'ętre. Parmi les considérations pour sélection de la matičre adéquate sont le adoucissent de travailler, coűt, disponibilité et durabilité. La moyenne Le charpentier peut faire un choix adéquat sur tout ceux-ci exceptez peut-ętre le dernier. Les départements de foręts dans beaucoup de pays peuvent fournir ceci Information sur les espčces 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 matičre possible. C'est commode de travailler avec mais la qualité varie autour du monde largement. Parce que męme les bons niveaux ont une durabilité douteuse quand opérer dans l'eau de façon continue ŕ moins que a peint, le contre-plaqué devrait ętre choisi seulement quand il peut bien ętre 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 ŕ longue échéance et remplacement probablement que autres matičres. Les espčces ont inscrit pour les portées dans section IV D sont tout assez solide sous conditions constamment mouillées et devrait ętre le premier ętre 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 ŕ l'arbre, si les côtés sont parlé ou solide, peut ętre accompli ŕ bien des égards. Si un arbre de l'acier is a utilisé, une plaque flasque mince peut ętre soudée ŕ l'arbre (si tel Les installations sont disponibles) et cela facilite l'attachement grandement. Avec une plaque latérale solide il n'y a aucun problčme 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 ętre 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 Diamčtre et la rigidité du joint du spoke/wheel. Pour un flexible joignent les exigé une distance serait 1/10 ŕ 1/12 approximativement du diamčtre extérieur de la roue. Par exemple, sur un 12 pied tournent, quand utiliser des rayons radiaux attaché ŕ un bourrelet par 2 verrous et ŕ la roue plaque latérale (bague annulaire) par un, le bourrelet Les verrous devraient ętre au sujet d'un pied sur séparément chaque a parlé.

Alternatively si les rayons sont assez rigides et ont attaché ŕ fermement bague annulaire de la roue comme avec 2 ou plus de verrous, le trou du verrou La séparation peut ętre réduite ŕ 1/20 du diamčtre de la roue ŕ 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 ŕ angles droits faire une forme aimer le morpion ou zéros et emblčme des croix. Les courses de l'axe de la roue ŕ travers le carré central et les extrémités des lignes sont attachés ŕ la couronne de la roue.

Toute colle utilisée devrait ętre plus haute qualité colle imperméable pour évident raisons . La colle de la résorcine est le bon choix probablement.

Bucket l'attachement ŕ la paroi d'une galerie peut ętre fait par l'un ou l'autre rayer la paroi d'une galerie recevoir le bord du seau ou en attachant des bandes ŕ le dans la paroi d'une galerie attacher les seaux ŕ. Il y a un avantagent ŕ la forme de la couronne de paroi d'une galerie dans que le dans le seau est accessible de la PIČCE D'IDENTITÉ Cela part fermeture le dans le seau plus simple parce que les morceaux nécessaires peuvent ętre a inséré ŕ travers la PIČCE 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 ętre plus difficile.

Si une paroi latérale solide est utilisée, les trous devraient ętre forés adjacent ŕ 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 ŕ donner des allusions utiles sur plusieurs techniques construction pour l'entrepreneur vraiment amateur.

L'Entretien C.

Le bois utilisé peut ętre peint ou peut ętre verni pour un revętement protecteur. Cela étendra la vie de la roue évidemment. Périodique repeindre, si a désiré, peut ętre porté dehors. La décision en peignant doit ętre fait sur les raisons purement économiques. Si un bois trčs solide a été utilisé initialement, en peignant est un luxe. Si un quelque peu moins solide L'espčce est utilisée, en peignant est probablement meilleur marché et plus facile que tôt replacement ou réparation de la roue.

que Le seul problčme de l'entretien majeur est dans les portées. Les allocations généreuses ont été faits dans les chiffres dans Table VIII mais la portée s'arrętera 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 complčtement porté ŕ 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 espčces, nous ne pouvons pas faire une telle déclaration plate. En général la portée devrait ętre 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 Ŕ EAU

A. Pump Sélection

Le seul type de pompe qui est raisonnable d'utiliser ŕ 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 ŕ piston, moulin ŕ vent, pompent et parfois égalisent par marque tel que " Fusée " simplement pompent. les Nombreux modčles sont disponibles commercialement et varient dans coűt de quelques dollars pour les petites pompes de la capacité ŕ plusieurs cent pour haute capacité, haute tęte, Unités units. solides, bien fabriquées, peut ętre fabriqué ŕ bas coűt 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 tęte. There est une limite pratique ŕ la vitesse ŕ 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 ętre utilisé, mais ces pompes plus compliquées et mécanismes, en augmentant l'efficacité du pompant processus, enfreignez les critčres de Section II, Partez-en Un pour simplicité et ne veuillez pas Que soit discuté. We discutera seulement pompes trčs simples.

Even avec simple seul ou pompes ŕ double effet il y a certain Les problčmes . qu'une pompe provisoire seule attachée ŕ la roue causera vont vite des mouvements puissants sur la roue ŕ 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 ętre 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 ŕ double effet qui a le męme effet comme 1. mais est construit dans une unité; ou
  3. le mieux de toutes les deux pompes ŕ 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 ętre attachée facilement ŕ une manivelle ŕ 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 ętre mouillé avec une chambre ŕ 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 ętre 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 tęte " 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 ŕ 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 męme comme si lui were. que C'est seulement un raccourci accessible souvent utilisé par les fluides engineers. La tęte que La tęte 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.-ŕ-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

oů f = coefficient de friction procurable de catalogues ou

Table X

L = longueur de pipe

D = diamčtre intérieur de pipe

V = vélocité d'eau dans la pipe g = accélération gravitationnelle

(Note: Les unités pour les dimensions doivent ętre 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 trčs longues pipes, dans petit diamčtre 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 ŕ 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 ętre 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, chronomčtre la région du piston = la vélocité de l'eau dans tuyau de décharge chronomčtre le calibre de la pipe La région .

Comme une rčgle empirique, cette résultant vélocité du tuyau de décharge doit est un maximum de 10 ft/sec. dans les courtes courses, et męme plus petit pour trčs longues pipes. que La tęte maximum a exigé de la pompe sera le additionnent des deux tętes différentes mentionnées, c.-ŕ-d., changement de l'élévation plus tęte de la perte de charge.

La dimension du calibre (région du piston) et tęte maximum qui se produit pendant pomper déterminera la force exigée ŕ 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 ŕ la tringle sont donnés dans Table XII. Non L'allocation est faite pour diamčtre 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 ŕ 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 ŕ piston Exigée pour les Plusieurs Calibres et les Tętes (livre.)

Peak Tęte (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 ŕ la roue, que la longueur du bras de la manivelle chronomčtre l'entrée dans Table XII ne dépasse pas la capacité du moment de rotation de la roue comme donné par Table je.

bien sűr, si leviers ou autres torque/force qui multiplient des appareils sont les calculs usagés, appropriés ŕ la roue peuvent ętre made. La force ŕ la tringle de la pompe reste encore comme donné dans Table XII. La vélocité donné dans Table que XI doit ętre ajusté pour le changement dans arrangement de la manivelle.

Additionally, si la ligne est trčs grande afin qu'une grande masse d'eau doit ętre accéléré sur chaque coup, les forces inertielles peuvent devenir plus grand que la pression forces. que Les forces inertielles peuvent ętre 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 ŕ 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 ŕ son sommet de męme que le piston commence le sien qui pompe le coup. Ŕ 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 ŕ le début du mal du coup est égal ŕ la force dű au Hauteur de refoulement pompage plus le force. inertiel Il devrait ętre 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 tęte, 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 ŕ la pompe sous conditions stables.

Sous les conditions instables d'une pompe ŕ 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 ŕ 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 ŕ une évaluation de la dimension de roue et débit ont exigé ŕ la roue.

Comme mentionné prčs le commencement de cette section, il y aura vont vite des variations dans la roue qui peut ętre prononcée dans plus petit tourne travailler leur capacity. Ceci prčs 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 oů la masse de la roue est telle que qu'une action du volant commence ŕ avoir lieu.

TABLE XV

Le Cheval-vapeur a Exigé pour pompe ŕ eau ŕ Plusieurs vitesses d'écoulement et Tętes (les deux supposé stable)

La Total Tęte (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 légčrement la pompe et avec le calibre et coup sizes. Une annonce publicitaire Le fabricant cite des chiffres qui peuvent ętre prises comme représentatif. que Ceux-ci sont donnés dans Table XVI.

B. Méthode d'attachement de tourner

Dans activer toute pompe ŕ 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 ŕ donnent rarement détails du mechanisms. commun que Les écritures comptables mentionnent cependant, les problčmes 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 problčmes potentiels.

UN glisseur et mécanisme de la manivelle (Voyez le Fig. 3) est attirant comme un simple

Appareil avec l'avantage de n'exiger pas de techniques spéciales ŕ préviennent des moments de flexion sur la pompe le Coup plunger. est réglable facilement en attachant l'épingle de la manivelle ŕ l'arbre de la roue par un bourrelet plaquent avec trous forés ŕ plusieurs distances de l'axe de la rotation, ŕ travers que l'épingle de la manivelle peut ętre fixed. Ŕ 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 (ŕ 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 ętre allégé ŕ 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 męme glisseur qui porte la pression comme avec l'arrangement symétrique si porter pression et la résultant traînée ŕ 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 ętre complčtement protected. Pressure accessoires de la graisse Les qui utilisent une graisse convenablement lavage - résistante peuvent prouver convenable. La boîte ŕ étoupe style lubrification avec le feutre huileux ou les chiffons pourrait aussi est prospčre. que Les deux méthodes comptent sur attention périodique qui pourrait ętre d'un frequency. There intolérable sont aussi l'épingle de la manivelle et clevis épinglent au glisseur pour ętre lubricated. Finally, l'alignement est un potentiellement problčme rusé ŕ 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 ętre arrangé si l'alignement est suffisamment exact, le rapport avec la pipe de la distribution peut ętre rigide.

 

TABLE XVI Quantités de pompe ŕ 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 deuxičme méthode d'attachement est pivoter le corps de la pompe au sujet d'un axe parallčle ŕ l'arbre de la roue (comme sur les tourillons), attachez le pompent la fin de la tringle au męme 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 problčme impliquer

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 ŕ la glande et le portent dans un seau mais sont vaincus par un cadre simple heureusement facilement a attaché ŕ la pompe avec porter glissant entourer la manivelle épinglent qui la fin de la tringle de la pompe (ŕ 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 problčmes avec cette technique sont simpler. UNE objection sérieuse quelque peu ŕ cette méthode de l'installation est la nécessité pour un flexible Rapport de la pompe ŕ 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 ŕ 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

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 sévčres. 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 problčme et éliminer quelque parts. Side charges sur un correctement a conçu le profil serait trčs 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 ŕ schemetically dans Fig. 6. Force pour

le coup du retour peut ętre 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 ŕ tuyauterie de la provision rigide d'ętre attaché directement ŕ la pompe.

 

qu'UNE pompe achetée pręt fait emmanché peut ętre attachée tout ŕ 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 sévčre męme 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 ŕ la pompe est colinear avec la tringle de la pompe. que L'autre fin peut ętre attachée ŕ la manivelle de la roue et le câble fournit flexibilité suffisante qui aucune liaison solide De est exigé. Une alternative ŕ cette approche est lier la roue coudent ŕ 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 lŕ, la fin libre du câble peut ętre 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 ętre fait trčs longtemps pour conduire des pompes localisé ŕ une distance considérable de la roue elle-męme. 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 ŕ un ruisseau quelque distance loin.

La Tuyauterie C.

Pour tout system de la distribution d'eau oů l'eau doit ętre transportée ŕ une élévation supérieure, jouer est required. There habituellement sont des alternatives telles que seaux sur une courroie sans fin, etc., mais cela est ŕ l'extérieur de l'étendue de ce manuel.

Le choix tombera entre polyéthylčne probablement et galvaniser repassent la pipe. There sont avantages et inconvénients ŕ both. je s'efforcera donner de l'information utile pour aider le dessinateur dans faire le bon choix.

La Polyéthylčne pipe est disponible dans long (maintenant autour 200 mčtre) longueurs donc les nombres d'accouplements et joints sont réduits comparé ŕ 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 ŕ bon fonctionnement normal de 300 pieds conduit ŕ conditions. standard La force est température fortement dépendant cependant, et ŕ 120[degrees] F conduisent la capacité est jusqu'ŕ maximum de 185 pieds. Ce n'est pas du feu résistant. Par conséquent dans ouvert Pays qu'il aurait besoin d'ętre buried. probablement Si le sol local est trčs branlant, le processus de l'enterrement doit ętre 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 ętre mise sur la terre avec roc généralement simplement s'entasse pour le supporter ŕ travers bas spots. Il supportera plus que que 1000 pied conduit avec beaucoup de sécurité margin. Pour les tętes pour obtenir qui haut, les system exigés seront sophistiqués plus que peut ętre fait par les techniques détaillées dans ce manuel.

Prices pour les deux types sont compétitifs dans la force supérieure note de polyéthylčne mais pour bas systems de la pression, le polyéthylčne peut est substantiellement meilleur marché.

Le Polyéthylčne 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 " polyéthylčne pčse 60 livre pendant que 2 " fer standard de 100 pieds La pipe pčse 357 livre. Therefore, long transport de la distance ŕ la main ŕ les régions trčs éloignées peuvent influencer la décision pour polyéthylčne męme malgré ses autres défauts.

II. AUTRES CANDIDATURES

Pendant que la pompe ŕ eau est un usage évident pour la roue de l'eau, autre, La machinerie peut ętre adaptée pour utiliser la puissance de sortie mécanique du tournent. Ce n'est pas l'intention de cette section de tenter ŕ énumčrent tout l'applications. Rather possible, j'inclus ceci coupent pour compenser toute impression par qui a pu ętre donnée le La preceeding section que la pompe ŕ eau est la plus importante, ou utilisent peut-ętre seulement ŕ que la roue peut ętre 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 ŕ le fait que ce n'est pas une tâche simple, bon marché pour faire un prospčre 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 rčglement de la vitesse problem. starter moteur aile Simple / Les volant bague équipement ensembles pourraient ętre adéquat pour pas en avant de la vitesse ŕ un coűt 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 ŕ, dites, 60 Ampčres 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 problčmes 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 rčglement tel que la Turbine Banki d'un centrifuge pompent l'existence a forcé ŕ courir comme une turbine.

L'Attachement peut ętre accompli directement ŕ 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 ętre 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 ŕ 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 ętre toléré, non plus un joint de la vélocité constant spécial (comme de l'automobile traction avant) ou deux joints U ordinaires doit ętre 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 ętre cher par conséquent. Virtuellement tout machine stationnaire qui est main - propulsée actuellement pourrait ętre couru par roue de l'eau power. Les moyens d'accomplir le L'attachement varierait de machine pour usiner bien sűr, mais seulement dans le cas d'oů la roue et la machine est séparée par longtemps Les distances devraient ętre tout problčme considérable lŕ.

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 ŕ eau. que Les décisions ont fait devez ętre 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 ŕ obtenir de la roue). Si le besoin d'énergie est plus grand que le pouvoir par qui peut ętre 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 oů le niveau d'eau tombe ŕ travers une distance verticale tout ŕ 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'aprčs 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 ŕ heures de pointe.

2. Besoin d'énergie rencontrer ce pompant taux de Table XV. 250 gal/hour ŕ 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'ętre conçu pour 2 1/2 fois qui pour une pompe provisoire seule, 2 fois qui pour pompe ŕ double effet ou 1 1/2 fois qui pour 2 La pompe ŕ 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 diamčtre 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 ŕ 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

Ŕ 1800 gal/min nous devrions ętre capables de produire 2 h.p. au moins d'un 8 pieds tournent (Table V) ou légčrement 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. Ŕ un a estimé 12 tr/min et largeur de 4 pieds (le maximum a utilisé habituellement est demi le diamčtre) 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 diamčtre 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 ętre entre 3 dans. et 12 dans.

qu'Il est maintenant établi complčtement qu'une eau du diamčtre de 8 pieds tournent dans cet emplacement fera le travail exigé.

6. Si la roue opčre ŕ 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 ŕ 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 ŕ la vélocité du piston maximum et la dimension de la pompe. De Table XI la vélocité du piston maximum ŕ 12 " coup 12 tr/min est .624 ft/sec. La croix du tuyau de décharge coupent la région doit ętre 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 diamčtre nominale.

8. que La pipe aurait besoin d'ętre galvanisé du fer pour supporter la pression de tętes 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 tęte 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 diamčtre 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 coűt de doubler la dimension de la pipe peut ętre 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 ŕ 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 ętre localisées équitablement prčs 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 d = 1.65 dans

Any arbre de l'acier solide plus grand que ce sera satisfaisant.

L'APPENDICE II

Une pompe ŕ piston Facilement Construite

 

par R. Burton

Cette pompe a été conçue par P. Brown (de l'Atelier de la mécanique ŕ la Papouasie-Nouvelle-Guinée Université de Technologie) avec une vue ŕ fabriquez dans Papouasie Nouveau Guinea. Par conséquent la pompe peut ętre développée utiliser un minimum d'atelier equipment. La plupart des parties est pipe standarde les accessoires disponible ŕ tous fournisseurs de la plomberie.

Éviter d'avoir ŕ 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 ętre vu du diagramme en colčre 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 ętre 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 ŕ 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 ętre 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 ętre fil coupé ŕ ses fins qui utilisent un dé.

Un mamelon galvanisé est argent soudé au réducteur du cuivre du sommet du pompez pour permettre ŕ le tuyau de refoulement d'ętre 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 ętre retenu de se lever le calibre de la pompe par trois cuivre les chevilles sont allées parfaitement dans ŕ travers la paroi d'une galerie de la pompe au-dessus de la plaque de la valve. Ces chevilles doivent ętre 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 " ŕ 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 ŕ main

1/2 " dé Whitworth 1/2 " robinet Whitworth La Scie ŕ métaux

Hammer

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