Pokud jste nalezli tuto stránku při fulltextovém
vyhledávání, tímto odkazem se dostanete na
hlavní rozcestí a stránky tématicky související.

Vodní trkač


Ačkoliv nepatří trkač mezi vodní motory, má mezi technikou tohoto druhu své místo, protože umožnuje čerpání vody přímo vodní energií.

Historie:

Trkač vynalezl na sklonku života Joseph Michel Montgolfier z francouzského Lionu. (jeden z bratrů, díky kterým dnes létají horkovzdušné balóny.) Byl v té době veřejností považován za blázna a podivína, když dlouhé měsíce bádal nad tak "banální" maličkostí, jakou je trkací ventil. On však dobře věděl co dělá. První trkač do Českých zemí přivezl v r.1834 z Paříže obchodník Prudent Voizot pro Luise Rohana. Byl určen pro vodovod vedoucí z říčky Mohelky na zámek Sychrov.

Princip:

Trkač pracuje na principu vodního rázu, který vzniká v potrubí s proudící kapalinou při jeho prudkém uzavření. Náhlým nárůstem tlaku je možno dopravovat vodu do výše položeného místa, než je spád, na kterém trkač pracuje.

schéma uspořádání trkače

Funkce:

Voda přitéká k trkači potrubím. Trkací ventil je zatížen závažím o něco více, než je hydrostatický tlak vody v potrubí. Trkací ventil klesne a otevře odtok vody. Voda začíná v potrubí proudit, pozvolna získává na rychlosti. Plochý talířek trkacího ventilu klade jejímu proudění odpor. Tak se stane, že voda při určité rychlosti strhne talířek ventilu sebou a přirazí ho do sedla. Konec potrubí je znenadání uzavřen. Voda v potrubí má však setrvačnost a proudí dál. Před trkacím ventilem značně naroste tlak. V tom okamžiku tlak nadzdvihne výtlačný ventil a voda začne proudit do větrníku, kde stlačuje vzduch. Za okamžik se však setrvačná energie vodního sloupce v přívodním potrubí vyčerpá. Voda přestává proudit do větrníku. Výtlačný ventil se vlastní váhou uzavírá. Stlačený vzduch ve větrníku před sebou žene nashromážděnou vodu do výše položeného vodojemu. Mezitím se voda v přívodním potrubí zcela zastavila, tlakový ráz zanikl. Na uzavřený trkací ventil již nepůsobí rychlost proudící vody. Samotný hydrostatický tlak v potrubí neudrží jeho talířek přitlačený do sedla. Ventil pod váhou závaží klesá a otevírá vodě volný odtok do odpadního kanálu. Voda z klidu začíná opět proudit přívodním potrubím. Zvyšuje rychlost, až pojednou strhne sebou i talířek trkacího ventilu...
Nastává další vodní ráz... Situace se periodicky opakuje.

Značná část vody se obětuje na to, aby sloupec vody v potrubí získal náležitou rychlost. Voda se do větrníku čerpá jen po krátký okamžik, kdy je po prudkém uzavření tlak vodního rázu v potrubí vyšší než tlak ve větrníku.

I přes poměrně malou účinnost patří trkač ke spolehlivým čerpacím zařízením, protože se u něho nevyskytují rotující se části, které by bylo nutné mazat.

Konstrukční detaily:

Výpočet:

Přesný výpočet trkače, coby zařízení pracujícího v extrémním okamžiku je problém, protože záleží na každém konstrukčním detailu. Každý trkač je nakonec nutné doladit přímo na stanovišti za provozu.

Pro předběžnou úvahu, zda je toto zařízení možno použít a kolik vody je nutné k jeho provozu vystačí následující řádky:

Legenda:

Výškový koeficient:

R = H 1 [m] / ( H 1 [m] + h 2 [m] )

Dopravní součinitel K

...se zjistí dle R z tabulky:
R =  0,5 0,33 0,25 0,2 0,167 0,143 0,125 0,11 0,1 0,083 0,071 0,063 0,056 0,05 0,045 0,04
K =  0,42 0,26 0,18 0,14 0,11 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,015 0,012 0,008 0,005

Vytlačené množství:

q 2 [ltr./min.] = Q 1 [ltr./min.] * K

Ztrátové množství:

Q 3 [ltr./min.] = Q 1 [ltr./min.] - q 2 [ltr./min.]

Hmotnost trkacího ventilu:

G [kg] = 0,12 * S [cm 2 ] * H 1 [m]

Potřebná délka potrubí:

L [m] = h 2 / H 1 [m] * T z [sec.] / 0.002

Trkací ventil nutno konstruovat tak, aby čas T z byl co nejkratší - řádově setiny sekundy! Lze toho dosáhnout i tak, že je ventil co nejlehčí a závaží nasunuté na dříku je oboustranně odpruženo pružinami. Ventil při zavírání částečně přemáhá pružinu a nemusí překonávat setrvačnost závaží.

Glockmannova pumpa:

Multiplikátor přijde nainstalovat místo větrníku trkače Načerpat vodu výš, než vytlačí obyčejný trkač dokáže trkač kombinovaný s multiplikační jednotkou. Tak z trkače vznikne tzv. Glockmannova pumpa (dle australského vynálezce Rolfa Glockmanna). Princip multiplikační jednotky spočívá v tom, že v místě původního výtlačného ventilu a větrníku trkače je instalována velká membrána, která je mechanicky spojena s plunžrovým čerpadlem (obrázek ukazuje jedno z mnoha možných technických řešení tohoto uzlu). Spodní část trkače pracuje běžným způsobem, jenže říční voda místo vnikání do větrníku jen v rázech pohybuje membránou nahoru a dolů, protože původní výtlačný ventil trkače chybí. Membrána pak přímo pumpuje plunžrovým nebo pístovým čeradlem. Čerpadlo má svou vlastní nezávislou čerpací komoru a své samostatné ventily. Tím pádem může čerpat vodu i z jiného zdroje, např. z čisté studny. Výsledná dopravní výška je závislá na poměru plochy membrány vůči plunžru. Poměr těchto průměrů může být značně rozdílný a lze dosáhnout tlaku desítek až stovek atmosfér. Dodávané množství je však v takovém případě velmi malé. Statické síly působící na membránu je potřeba vyvážit závažím nebo pružinou tak, aby plunžr za provozu v komoře čerpadla nenarážel na dno. Systém je patentován. Glockmannova pumpa však není samospasitelným řešením použitelným na malém spádu. Může pracovat jen tam, kde by se udržel v chodu i běžný trkač. Na spádech nižších je potřeba sáhnout po samostatném plunžrovém čerpadle a pohánět ho vodním kolem na spodní vodu, např. malým hřebenáčem bez stavidla.


[ vodních motory obecně ] - [ zpět na "jiné systémy" ]