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COSTRUTTORE, PADRONE DI CASA
Ariete idraulico per irrigazione automatica. Suggerimenti per il padrone di casa
Elenco / Costruttore, padrone di casa Un meccanismo semplice e ingegnoso: un pistone idraulico, senza bisogno di fonte di energia e senza motore, solleva l'acqua fino a diverse decine di metri di altezza e può funzionare ininterrottamente per mesi senza supervisione, regolazione o manutenzione, fornendo acqua ad un piccolo villaggio o fattoria. Il funzionamento del pistone idraulico si basa sul cosiddetto colpo d'ariete: un forte aumento della pressione nella tubazione quando il flusso dell'acqua viene immediatamente bloccato da una valvola. Un aumento di pressione può rompere le pareti del tubo e, per evitare ciò, rubinetti e valvole chiudono gradualmente il flusso. Il pistone idraulico funziona come segue (Fig. 1). Dal serbatoio 1, l'acqua scorre attraverso il tubo 2 nel dispositivo e fuoriesce attraverso la valvola deflettore 3. La velocità del flusso aumenta, la sua pressione aumenta e raggiunge un valore superiore al peso della valvola. La valvola blocca immediatamente il flusso e la pressione nella tubazione aumenta bruscamente: si verifica un colpo d'ariete. L'aumento della pressione apre la valvola di pressione 4, attraverso la quale l'acqua entra nel tappo a pressione 5, comprimendo l'aria al suo interno. La pressione nella tubazione diminuisce, la valvola di pressione si chiude, la valvola di pressione si apre e il ciclo si ripete di nuovo. L'aria compressa nella cappa spinge l'acqua attraverso il tubo 6 nel serbatoio superiore 7 fino ad un'altezza di 10-15 metri.
Il primo ariete idraulico fu costruito nella città di Saint-Cloud vicino a Parigi dai fratelli Joseph ed Etienne Montgolfier nel 1796, 13 anni dopo la loro famosa mongolfiera. La teoria dell'ariete idraulico fu creata nel 1908 da Nikolai Egorovich Zhukovsky. Il suo lavoro ha permesso di migliorare la progettazione di questo dispositivo e aumentarne l'efficienza. Il pistone idraulico è così semplice che puoi realizzarlo facilmente da solo, assemblandolo quasi interamente da parti già pronte utilizzate nelle reti di approvvigionamento idrico. Le parti mancanti richiedono una semplice tornitura e saldatura. L'elemento principale del dispositivo (Fig. 2) è un raccordo a T in acciaio o ghisa 1 (o meglio ancora - una connessione incrociata, quindi il quarto foro inferiore è chiuso con un tappo filettato) con una filettatura interna di 1,5-2 pollici . I nippli adattatori (“barili”) 2 con filettature esterne lunghe vengono avvitati nel raccordo a T. Ad un'uscita è collegata una tubazione di alimentazione con un diametro di almeno 50 mm e una lunghezza non superiore a 20 metri. Al secondo, collegare il gomito (angolo) 3 in modo che durante l'installazione del pistone, la sua estremità libera sia orizzontale: su di essa verrà montata una valvola deflettore. Sul terzo nipplo è montato un tappo a pressione con valvola. Prima del montaggio, tutti i collegamenti filettati vengono puliti con una spazzola metallica per rimuovere sporco e ruggine e avvolti in stoppa.
Il tappo a pressione 4 è costituito da un pezzo di tubo di metallo o di plastica con un diametro di 15-20 centimetri. Il suo volume dovrebbe essere approssimativamente uguale al volume della conduttura di fornitura. Le estremità del tubo sono chiuse con un coperchio 5 e una flangia adattatrice 6 con guarnizioni in gomma 7 e 7a (anello). Il tappo è serrato con perni in acciaio 8. La valvola di pressione può essere una valvola di ritegno prodotta per le pompe dell'acqua dall'azienda italiana Bugatti (con una filettatura esterna di 1,5 pollici) e dall'azienda tedesca Zenner (con un diametro da 15 a 40 mm) - vengono vendute nei negozi di attrezzature idrauliche, una valvola fatta in casa: un petalo da un pezzo di foglio di gomma o una valvola di scarico dal serbatoio del WC. Il design della valvola determinerà la dimensione e la forma della flangia dell'adattatore, la posizione e il metodo di collegamento del tubo di pressione da 9 1/2 pollici di diametro. Le opzioni di progettazione sono mostrate nella figura. La valvola di estensione è assemblata da due parti: corpo 10a e serranda 10b. Il corpo è lavorato in acciaio o bronzo. Nella sua parte superiore viene praticato un foro con un diametro di 15 - 20 mm. La cavità interna termina con un cono con un angolo di circa 45°. Il corpo valvola viene avvitato sul raccordo del nipplo 2. La valvola in acciaio o in bronzo ha forma di doppio tronco di cono con diametro di 20-25 mm e peso di 100-150 g.Il cono superiore della valvola deve avere lo stesso angolo della cavità del corpo: solo allora la valvola sarà in grado di interrompere istantaneamente il flusso, creando uno shock idraulico. Tre raggi di centraggio sono avvitati nella parte superiore dell'ammortizzatore in modo che si adattino saldamente, ma senza attrito, al foro superiore dell'alloggiamento. Una vite è avvitata in quella inferiore. Il pistone idraulico viene regolato modificando la massa dell'ammortizzatore. Per fare ciò, posizionare le rondelle di piombo sulla vite inferiore. Per avviare il pistone idraulico, è sufficiente sollevare l'ammortizzatore, consentendo all'acqua di fluire liberamente attraverso la valvola deflettore. L'ingresso della tubazione di alimentazione deve essere dotato di un semplice filtro che protegga il pistone idraulico dallo sporco e di una valvola che chiuda l'acqua per l'inverno. Per scaricare l'acqua dal corpo del pistone e dal tappo, si inserisce un raggio nel foro inferiore, aprendo con esso la valvola di pressione. Il pistone idraulico può essere installato in modo permanente o reso rimovibile prevedendo un canale di drenaggio per l'acqua che scorre dalla valvola dell'interruttore. Le prestazioni di un pistone idraulico possono essere stimate approssimativamente dalla tabella. Essa mette in relazione il rapporto tra la massa d'acqua (m) sollevata dal pistone idraulico e la massa d'acqua (M) proveniente dal serbatoio, e il rapporto tra l'altezza di risalita dell'acqua h e l'altezza H di caduta a il pistone idraulico:
Si supponga, ad esempio, che M = 12 l/min di acqua fluisca al pistone idraulico da un'altezza di H = 1,5 metri. Vediamo quanta acqua riesce a sollevare fino a un'altezza di 9 metri. Il rapporto h/H = 9/1,5 = 6 nella tabella corrisponde al valore m/M=0,1. Ciò significa che il pistone idraulico deve fornire ogni minuto una massa d'acqua m = 9 * M = 0,1 * 0,1 = 12 litri ad un'altezza di 1,2 metri. Non è molto, ma in una giornata l'apparecchio automatico pomperà una tonnellata e mezza d'acqua, una quantità sufficiente ad irrigare un giardino o un orto di una superficie considerevole. letteratura:
Autore: S. Latyshev
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