Die „Bunyip-Pumpe“ oder „Schwerkraftbalgpumpe“ ist eine wasserbetriebene Pumpe, die nach dem gleichen Prinzip wie ein hydraulischer Druckübersetzer funktioniert. Als Antriebskraft wird ein Wasserfluss mit niedrigem Druck und hohem Volumen verwendet, um den größeren von zwei oder mehr mechanisch verbundenen Kolben anzutreiben. Wenn der Druck auf der Antriebsseite steigt, leitet eine mechanische Verbindung die Antriebskraft in einen Kolben und eine Bohrung mit kleinerem Durchmesser, wodurch ein größerer Druck in einem kleineren Wasservolumen entsteht. Der Druck auf der Antriebsseite wird freigegeben oder umgekehrt, um den Zyklus abzuschließen. Rückschlagventile auf beiden Seiten des/der Ausgangskolben stellen sicher, dass der Durchfluss nur in Richtung des Ausgangsrohrs erfolgt.
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Vergleich mit Ram-Pumpen
Wie eine Rammpumpe kann diese Pumpe mit einem relativ hohen Verhältnis von Ausgangskopfhöhe zu Eingangsantriebshöhe verwendet werden. Praktisch sind Verhältnisse von Leistung zu Antriebshöhe von 1:1 bis 60:1. Je größer jedoch das Verhältnis zwischen Antrieb und Leistung ist, desto geringer ist der volumetrische Wirkungsgrad. Mit anderen Worten: Es muss mehr Wasser durch die Pumpe „verschwendet“ werden, um kleinere Fördermengen zu erzeugen, wenn die Förderhöhe erhöht wird.
Im Gegensatz zu einer Ram-Pumpe ist die Bunyip-Pumpe nicht auf den „Wasserschlageffekt“ angewiesen, der enorme Drücke, Vibrationen und Geräusche erzeugen kann. Echte Ram-Pumpen erfordern sehr starke Materialien in der Pumpe selbst und in der Antriebsleitung sowie sehr stabile Rohrleitungsverbindungen, um diesen wiederholten Druckspitzen standzuhalten. Selbst wenn sie aus sehr stabilen Materialien gefertigt sind, kann der Rammeffekt herkömmliche Rückschlagventile zerstören und Dichtungen aus fast allen Materialien verschleißen.
Außerdem schwingen Ram-Pumpen möglicherweise nur in einem sehr engen Bereich von Antriebs- und Ausgangsdruckbedingungen richtig. Antriebsrohre müssen die richtige Länge, den richtigen Durchmesser und idealerweise den richtigen Winkel haben, um eine Antriebsgeschwindigkeit zu erzeugen, und Abfallrückschlagventile müssen ein geeignetes Gewicht, eine geeignete Rückstellfederspannung oder Elastomereigenschaften haben, sonst erfolgt möglicherweise kein automatischer Betrieb. Dies kann eine Vorbereitung des Ausgangsgegendrucks, eine Abstimmung, Überwachung und Anpassung (bei der Installation und bei sich ändernden Bedingungen) erfordern. Die Bunyip-Pumpe kann jedoch ohne manuelles Eingreifen mit einer größeren Bandbreite an angetriebenen Durchflussraten betrieben werden.
In Reihe geschaltete Ram-Pumpen [1] , die an dasselbe Antriebsrohr oder dasselbe Ausgangsrohr [2] angeschlossen sind, können unter destruktiver Schlussfolgerung leiden, die den Betrieb einer oder beider Pumpen teilweise oder vollständig zunichte macht. Allerdings können zwei Bunyip-Pumpen an die gleiche Antriebsleitung [3] angeschlossen werden , wobei die Pumpleistung im Parallelbetrieb geringer ist als die kombinierte Leistung beider Pumpen im Einzelbetrieb.
Im Handel erhältliche Versionen
Die Bunyip-Pumpe wird in Australien von Porta's Affordable Pumps verkauft. [4]
Portas erschwingliches Pumpendesign
Im aktuellen Entwurf von Brett Porta wird ein Autoreifen als flexibler Balg verwendet, um das Wasser auf der Antriebsseite des Kolbens einzudämmen. Die Ausgangsseite des Kolbens besteht aus einer typischen robusten Metallbohrungshülse und Gummidichtungen rund um den Kolben. Das Ausgangswasser wird aus demselben Becken, in das das Abwasser geleitet wird, in den Ausgangskolben gesaugt und dann zum Antriebsrohr gedrückt, wobei jeder Vorgang über ein eigenes Rückschlagventil erfolgt.
Andere Designs
Bei der Glockemann-Pumpe [5] handelt es sich um eine andere Konstruktion, bei der ein Hybridbalg und ein Stößel zum Antrieb des Kolbens verwendet werden.
Andere Experimentatoren, darunter Joe Malovich [6] , verwenden die Luftblase eines Fahrzeugluftfederungssystems als Balg auf der Antriebsseite, als Balg auf der Abtriebsseite oder als beides. [7]
Bei jedem dieser Designs (Bunyip, Glockermann, Malovich) handelt es sich praktisch um Modifikationen der Schwimmerpumpe, die in Mother Earth News, „How to Build a Float Pump“ von Robert J. Mitchell, zitiert wird; 1. Januar 1977. ( https://www.motherearthnews.com/sustainable-living/renewable-energy/how-to-build-a-float-pump-zmaz77zbon/ )
Mögliche Verbesserungen
Die Effizienz des Designs könnte verbessert werden, wenn ein Teil des Wasserdrucks und der Wassermenge auf der Antriebsseite dem Kolben auf der Ausgangsseite zugeführt würde, anstatt dass die Ausgangsseite eine Ansaugung aus dem Abwasserbecken vornehmen müsste. Dies erfordert möglicherweise eine Zwischenkammer, um den Druck auf der Antriebsseite vorübergehend zu speichern, bis der richtige Teil des Zyklus für die Versorgung der Antriebsseite erreicht ist. Dies würde auch die Sauerstoffanreicherung des Ausgangswassers verringern, die durch das Verspritzen von verschwendetem Antriebswasser in das Abwasserbecken verursacht wird.
Das Design könnte möglicherweise vereinfacht werden, indem die antriebsseitige Kolbendichtung durch ein flexibles Gummi-Rückschlagventil ersetzt wird.
Wenn die Ausgangsseite an einen Akkumulator angeschlossen wäre, wäre der Ausgangsfluss kontinuierlicher und nicht pulsierend.
Verweise
- Intriago Zambrano, JC, Michavila, J., Arenas Pinilla, E., Diehl, JC, & Ertsen, MW (2019). Wasser hebendes Wasser: eine umfassende räumlich-zeitliche Übersicht über die wasserkraftbetriebenen Wasserpumptechnologien. Wasser, 11(8), 1677.