U tohoto článku nebylo technicky možné zajistit fotografie a obrázky.
ČERPÁNÍ VODY vodní silou
Kategorie: Voda v zahradě – speciál | Autor: Viktor Laika
Určitě každý, kdo má pozemek nedaleko potůčku či říčky, využívá občas jejich vodu k zalévání. Nebudeme asi daleko od pravdy, řekneme-li, že český kutil po desáté konvi začne přemýšlet, jak si ulehčit práci.
Od volby elektrického nebo benzinového čerpadla nás může odradit jejich cena která není zanedbatelná, a také představa, že musíme drahý agregát kvůli zlodějům odvážet po víkendu domů. Do všech míst také není elektřina zavedena. Přitom stačí málo a voda “se” dokáže doslova čerpat sama, zadarmo a stále.
Jednou z možností je instalace vodního trkače. Ta ale vyžaduje určitý spád. Často sice máme v blízkosti potok či říčku s dostatkem vody, ale s mělkým korytem, po jehož přehrazení získáte největší rozdíl hladin sotva 10 či
20 cm. To je pro trkač opravdu málo. Pro malé lopatkové kolo to ale stačí. Podaří-li se nám do potůčku umístit dřevěné nebo plechové vodní kolo tak, aby se spolehlivě otáčelo, máme vyhráno. Pak už stačí na jeho osu napojit čerpací spirálu nebo kliku plunžrové pumpy a o dodávku vody je postaráno.
Čerpací spirála
Toto mimořádně jednoduché a málo známé zařízení původně vzniklo pro dopravu a stlačování svítiplynu. Ale jak už to u mnoha vynálezů bývá, našlo si své použití jinde. Hodí se na čerpání většího množství vody do malé výšky.
Čerpací spirála je obyčejná kovová nebo plastová trubka, stočená v několika závitech do soustředné spirály či šroubovice. Jeden její konec je otevřený, druhý ústí do dutého hřídele, na kterém se otáčí. Samotná spirála je asi jednou třetinou ponořená do vody. Jak se otáčí, její volný konec střídavě mizí pod hladinu a opět se vynořuje na vzduch. Tak se dovnitř nabírá vždy část vody a pak vzduchu. V každém závitu trubky zůstává uzavřený samostatný sloupec vody a nad ním sloupec vzduchu. Jak se spirála otáčí, postupují tyto sloupce jednotlivými závity ke konci spirály. Tam jsou tlačeny do dutého hřídele. Přes těsnicí element je na hřídel napojeno potrubí nebo hadice, které vedou čerpanou směs vzduchu a vody šikmo vzhůru nad hladinu zásobníku (sudu či bazénu). Ta může být o dva až tři metry nad hladinou potoka. Na čerpání se podílí všechny sloupce v jednotlivých závitech, a proto spirála vytlačí vodu několikrát výš, než jaký má sama průměr. Pro praktickou představu – spirála ze šesti závitů trubky DN 20 mm, o o/ 1 m, zanořená 30 cm pod hladinu, vytlačí vodu do výše 3 m a při 6 otáčkách za minutu načerpá za 24 hodin víc než 3000 litrů. Výstup otáčejícího se hřídele je nejvhodnější utěsnit lojovou šnůrou, používanou pro odstředivá čerpadla, umístěnou v soustruženém tělese, které současně tvoří kluzné ložisko. Gufero, po kterém řada kutilů sáhne, má životnost menší. Překvapivé je zjištění, že jednu sezonu vydrží obstojně pracovat i obyčejná plastová hadicová rychlospojka. Otevřený konec spirály je vhodné chránit před ucpáním drátěným košíkem ve tvaru jehlanu.
Plunžrové čerpadlo
Občas se můžeme setkat s případem, kdy je potřeba vytlačit malé množství vody do veliké výšky. Např. k chalupě vysoko ve stráni nad hlubokým údolím. I když potůček v údolí má dobrý spád, bývá nad možnosti vodního trkače poskytnout dostatečný tlak a vodu do příkré stráně vytlačit. Tehdy lze použít plunžrové čerpadlo, které si hravě poradí s 60 nebo i 100 metrovou dopravní výškou. Navíc takto můžeme dopravovat i pitnou studniční vodu, nikoliv jen vodu potoční (jako u trkače či spirály). Ač je ze všech popsaných zařízení nejsložitější, zručnému kutilovi nebude jeho výroba z běžně dostupných dílů dělat problémy. Hlavní část čerpadla tvoří vysoustružená, vodou naplněná komora, napojená přes armaturu na ventily. Do komory zajíždí přes těsnicí ucpávku dlouhý a tenký píst – “plunžr”, který se však nedotýká stěn. Jakmile vnikne plunžr do komory, vznikne přetlak, a tak část vody uniká z komory přes výtlačný ventil ven. Při zpětném pohybu plunžru se do komory přes sací ventil nasaje nová voda. Protože má plunžr malý průměr, stačí malá síla na to, aby vznikl velmi vysoký tlak. Čerpané vody je však na jeden zdvih plunžru poměrně málo, a tak je třeba mnoha tisíců zdvihů, než se potřebné množství vody načerpá. Jak již bylo řečeno, plunžr se nedotýká stěn. Je pouze veden a současně těsněn pěti až osmi kroužky z lojové těsnicí šňůry stlačené přírubou v hrdle tělesa. Tato šňůra je také jediná věc, která se při delším provozu opotřebovává. Můžeme ji však snadno a rychle vyměnit.
Při stavbě soustředíme svou pozornost na výběr kvalitních ventilů. Obloukem se vyhneme lesklým mosazným výrobkům s plastovým těsnicím talířkem. Vybereme si raději starší, ale osvědčené typy s mosaznou kuželkou. Jako výtlačný ventil můžeme v nouzi použít i starší pojistný z bojleru. Ten obsahuje zpětný ventil
a jeho přetlaková část ochrání pumpu před extrémním namáháním, kdyby došlo k ucpání či nechtěnému uzavření výtlačného potrubí. Za výtlačným ventilem by měl být větrník (malá tlaková nádoba se vzduchem), aby nevznikaly ve výtlačném potrubí rázy. Stejný větrník můžeme zařadit i před ventil sací. Bude-li čerpadlo pracovat pomalu a bude-li připojeno hadicí, můžeme větrníky vynechat. Plunžrem pohybuje klika přes ojnici. Ojnice by měla být co nejdelší, aby kývala do stran málo a plunžr se zbytečně v ucpávce nevyvracel. Zdvih plunžru by měl být přibližně dvojnásobný, než je jeho průměr. Má-li být chod čerpadla klidný, pak by otáčky klikového hřídele neměly překročit 120 ot./min. Pro praktickou představu – čerpadlo s plunžrem o průměru 2 cm a zdvihu 5 cm načerpá za den zhruba 800 litrů při otáčkách 45 ot./min, bez ohledu na dopravní výšku. Je vhodné, můžeme-li zdvih kliky měnit (např. nasadit čep kliky do otvorů klikového kotouče různě vzdálených od osy hřídele). Můžeme tím snížit čerpané množství při zachování tlaku. To umožní provozovat čerpadlo i v suchém létě, když má hnací vodní kolo malou sílu.
Jak postavit vodní kolo
Na pohon obou čerpadel budeme potřebovat zdroj hnací síly. Na malých spádech můžeme zvolit vodní kolo na spodní vodu – ať už primitivní střikový hřebenáč z několika dřevených desek či dokonalejší kolo Ponceletovo nebo Zuppingerovo svařené z plechu. Obecný návod neexistuje, záleží na konkrétní říčce a jejím spádu. Pro náš případ je však lepší udělat kolo menšího průměru a hodně široké, připomínající válcový buben, aby mělo i při malém spádu dostatečnou sílu. Pro metrovou čerpací spirálu, která má být hodně ponořená (točí se ve vykopané prohlubni), by úplně stačilo lopatkové kolo o průměru asi 50 cm. Totéž bude vyhovovat i u plunžrového čerpadla, kde díky malému průměru poskytne větší počet otáček. Vodu ke kolu přivedeme po dřevěném skluzu nebo korytem.
Nemá význam lámat si hlavu se speciálními ložisky a jejich mazáním. Stačí obyčejné kostky z kvalitního dubového dřeva, do kterých vyvrtáme otvor pro hřídel. Životnost je v praxi často větší než u speciálních “samomazných” materiálů. Pro plunžrové čerpadlo potřebujeme kolo těžké, slouží i jako setrvačník. Na počtu lopatek se nevyplatí šetřit. Kolo by jich mělo mít 12 až 20. Budou-li rovné, pak by měly být mírně skloněné proti vodě. Samozřejmě oba popsané čerpací stroje můžeme pohánět i jiným způsobem – například větrem.
Popisy k obrázkům
Vertikální plunžrové čerpadlo
Schéma plunžrového čerpadla
Schéma čerpací spirály
Ventily pro plunžrové čerpadlo
Autor fotografií: Foto a kresby autor
