Násoskový regulátor hladiny

pro neregulovatelné turbíny

Násoska je zahnutá roura vedoucí z akumulační nádrže k turbíně. Je to nejjednodužší systém, jak lze zabezpečit cyklické spouštění a zastavování neregulovaného vodního motoru. Je jednoduchá, spolehlivá. Má však dvě základní nevýhody: Funkce:
Představte si situaci, kdy je v akumulační nádrži nízká hladina:
Násoska je celá vynořená, plná vzduchu, stejně jako turbína. Nádrž se pozvolna plní vodou. Hladina zvolna stoupá. Stoupá i v násosce. Tím se vzduch v potrubí a turbíně nepatrně stlačí a vybublává ze savky pod turbínou. Hladina stoupá dál.
násoska před spuštěním
Tak dlouho, až se voda uvnitř násosky dostane do jejího kolena a začne tudy tenkým proudem přepadávat do turbíny. Mimo tento tenký pramínek vody je potrubí plné vzduchu. Prudce padající čůrek vody sice nedokáže turbnínou otáčet, ale na své cestě postupně strhává vzduch a v podobě bublin ho vynáší savkou z turbíny ven. Tak vzduchu v potrubí ubývá a jeho místo pozvolna zaujímá voda. Vodní proud uvnitř roury sílí a strhává další a další vzduch. Pak už se vše odehrává jako lavina. Poslední zbytky vzduchu byly vodou přes turbínu vyplaveny. Voda proudí rourou plným průřezem. Turbína se rozbíhá plným výkonem a spotřebovává vodu z akumulační nádrže. Přítok do nádrže nedostačuje a hladina v ní pozvolna klesá.
Plný stav akumulační nádrže se snižuje:
Hladina v nádrži klesá. Voda však násoskou nerušeně proudí, protože se do vodního spoupce nemůže dostat vzduch, vůbec nevadí, že je koleno násosky nad hladinou nádrže.
násoska před zavzdušněním
Voda v tomto případě reaguje stejně, jako když stáčíte hadičkou víno z demižónu (my na Moravě víme o čem mluvíme). Když hladina vody v nádrži klesne až k okraji násosky, dojde k nasátí vzduchu do násosky. Sloupec proudící vody se ve vynořeném kolenu nasátým vzduchem přeruší. Část vody se vrátí zpět do nádrže. Druhá část vyteče turbínou. Potom se soustrojí zastaví. Nádrž se pak zase pozvolna plní, dokud se hladina nevyšplhá opět až k okraji násoskového kolena.
Praktické řešení nemá zákeřná úskalí. Koleno by mělo mít velký poloměr, aby ztráty proudění byly malé. Potrubí i vnitřní prostor turbíny (pozor na hřídel) musí být absolutně těsný. Jakýkoliv falešný vzduch poruší podtlak nutný ke zdárnému startu. Vstup vody do násosky je na odstranění kontrakce kuželovitý. Ústí násosky nesmí být blízko dna. Koleno může mít průřez kruhový, ale výhodnější je oválný nebo i obdélníkový, aby přepadová hrana byla široká. Je však potřeba dbát, aby potrubí za násoskou bylo co nejstrmější a s co největším spádem (turbína těsně nad vodou).

Násoska nemusí být jenom regulátor. Když její koleno bude opisovat oblouk až nad nejvyšší hladinou, lze ji použít jako hlavní uzávěr při odběru vody na jezu (např. u malých mobilních strojů bez zásahu do toku). Podtlak pro její zahlcení vodou je pak nutno zajistit například vývěvou (ruční-pístová nebo vodní-proudová).

Také může být turbína nahoře a násosku bude tvořit její dlouhá savka za oběžným kolem. (násoskové turbíny Metaz):

násosková vrtulová turbína Metaz

Soustrojí se pak spouští motorickým roztočením ponořené turbíny. Ta pracuje chvíli jako čerpadlo a zavodní násosku. Když začne voda proudit samospádem, přejde plynule do turbínového provozu. Zastavení zajišťuje vzduchový ventil na vrcholu násosky. Ten vpustí dovnitř vzduch a vodní sloupec se přeruší.


zpět na "regulace - obecně"