Practical Action/Hydraulic ram pumps/th

นี่คือหน้าหัวข้อ Appropedia มุ่งเน้นไปที่การวิจัยดั้งเดิมแต่หน้านี้ให้บริบทที่มีประโยชน์และช่วยในการนำทางไซต์ คุณสามารถช่วย Appropedia ได้โดยการปรับปรุงหน้านี้อ่านเพิ่มเติม...

ปั๊มไฮดรอลิกแบบลูกสูบหรือ ไฮดราม หรือเรียกสั้นๆ ว่าปั๊มลูกสูบเป็นอุปกรณ์สูบน้ำอัตโนมัติที่สามารถสูบน้ำขึ้นสูงจากแหล่งเดิมได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าหรือแหล่งพลังงานใดๆ ใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเพียง 2 ชิ้นเท่านั้น จึงทำให้มีกลไกที่ง่ายมาก ทำให้มีความน่าเชื่อถือสูงมาก ความต้องการในการบำรุงรักษาต่ำ และมีอายุการใช้งานยาวนาน

ปั๊มไฮดรอลิกแบบลูกสูบ ไฮดราม หรือเรียกสั้นๆ ว่าปั๊มลูกสูบ คือปั๊มที่ใช้เอฟเฟกต์ค้อนน้ำที่^เกิดจากแรงดันน้ำที่สร้างขึ้น โดยใช้แรงดันที่สร้างขึ้นจากแหล่งน้ำเหนือปั๊ม ปั๊มจึงสามารถยกน้ำขึ้นให้สูงกว่าปั๊มได้ โดยใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเพียงสองชิ้น กลศาสตร์ของไหลแบบง่ายๆ และพลังงานภายในน้ำ ปั๊มไฮดรอลิกแบบลูกสูบจึงสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าหรือแหล่งพลังงานอื่นๆ

ข้อดี

มีข้อดีบางประการดังนี้:

• ไม่มีไฟฟ้าหรือแหล่งพลังงานภายนอก
• การดำเนินงานอย่างต่อเนื่อง
• ง่ายต่อการดูแลรักษา
• อายุยืนยาว
• เชื่อถือได้

ข้อเสีย

มีข้อเสียบางประการดังนี้:

• เหมาะสำหรับบางเว็บไซต์เท่านั้น
• ปริมาณน้ำไหลออกมากเกินไป (โดยปกติแล้วน้ำจะไหลผ่านท่อหรือท่อส่งกลับไปยังแหล่งน้ำ)
• โดยทั่วไปอัตราการไหลออกต่อปั๊มจะต่ำ
• อาจต้องแก้ไขปัญหาการตกตะกอน

ประวัติความเป็นมา

John Whitehurst ได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้คิดค้นเครื่อง Hydraulic Ram ในปี 1772 แม้ว่ามันจะไม่ได้กลายเป็นเครื่องจักรที่ใช้งานได้จริงจนกระทั่ง Joseph Montgolfier นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศสได้ประดิษฐ์เครื่อง RAM อัตโนมัติในปี 1796 James Easton ซื้อสิทธิบัตรของ Montgolfier และธุรกิจเครื่อง Hydraulic RAM ของ Whitehurst ในช่วงปี 1800 และนำเครื่องจักรนี้เข้าสู่ประเทศอังกฤษ ในปี 1929 Green & Carter ได้ซื้อสิทธิบัตรและธุรกิจของ Easton และได้ผลิตและติดตั้งเครื่อง Vulcan และ Vacher RAMS มาตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา^{[ 1 ]} (พี่น้อง Mongolfier แห่งฝรั่งเศสในปี 1796 เป็นที่จดจำมากขึ้นสำหรับงานบุกเบิกของพวกเขาด้วยบอลลูนลมร้อน) ^{[ 1 ]}

ในปี พ.ศ. 2539 วิศวกรชาวอังกฤษ Frederick Philip Selwyn ได้จดสิทธิบัตร 'เครื่องขยายแรงดันของไหล' ซึ่งมีความแตกต่างจากเทคโนโลยีแรมในปัจจุบันหลายประการด้วยการพัฒนาวาล์วระบายของเสียแบบ^{เวน ทูรีเอฟเฟกต์ [ 2 ]}

จากปั้มป๊าป๊าแรม

ปั๊มลูกสูบ Papa เป็น ปั๊มลูกสูบไฮดรอลิกแบบดั้งเดิมเวอร์ชันศตวรรษที่ 21 ( ปั๊มน้ำที่ขับเคลื่อนด้วยน้ำเพียงเท่านั้น) โดยมีขนาดเล็กลง เบากว่า ราคาถูกกว่า และมีประสิทธิภาพมากกว่า

ปั๊มPapa ramใช้แรงดันต่ำที่เกิดจากการไหลของน้ำด้วยความเร็วสูงรอบๆ วาล์ว ^W ที่ทำจากยางยืดหยุ่นรูปโค้ง (พร้อมการสูญเสียแรงดันต่ำ) เพื่อให้สามารถออกแบบวาล์วให้ปิดได้อย่างรวดเร็ว โดยมีพื้นที่หน้าตัดค่อนข้างเล็กและน้ำหนักเบา วาล์วเวนทูรีนี้ถูกกำหนดค่าให้เป็นส่วนวงแหวนที่วางไว้รอบทางเข้าของปั๊ม โดยทางออกของปั๊มจะอยู่ตรงแนวเดียวกัน ซึ่งทำให้โครงสร้างปั๊มอยู่กึ่งกลาง ดังนั้นจึงแข็งแรงโดยธรรมชาติ และเมื่อปิดวาล์วแล้ว ก็สามารถส่งน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยทำหน้าที่ในแนวเดียวกับแหล่งจ่ายผ่านวาล์วกันกลับแบบเวนทูรีที่มีขนาดเล็กกว่าอีกตัวหนึ่ง วัสดุยางยืดหยุ่นและการทำงานของวาล์วเหล่านี้ยังช่วยให้วาล์วสามารถคืนตัวได้เองโดยไม่ต้องใช้น้ำหนักหรือสปริงช่วยรองรับ

ภาชนะรับแรงดัน^Wที่ติดตั้งบนตัวทีที่เชื่อมต่อกับพอร์ตส่งของปั๊มจะทำหน้าที่สะสมการไหลแบบพัลส์ เทคโนโลยีและการออกแบบที่เป็นเอกลักษณ์นี้ช่วยลดน้ำหนัก ต้นทุนการผลิต และจำนวนส่วนประกอบที่จำเป็นได้อย่างมาก รวมถึงยังช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมอีกด้วย บริษัท Papa Ltd และ Water Powered Technologies Ltd ^{[ 3 ]}ของสหราชอาณาจักรในเมือง Bude ^Wคอร์นวอลล์ ได้รับการพัฒนาสิทธิบัตรเพิ่มเติมที่มอบให้กับ Selwyn โดยปรับปรุงเทคโนโลยีให้ดียิ่งขึ้นไปอีกโดยรวมถึง ปั๊ม ^Wที่ฉีดขึ้นรูป ด้วยวัสดุคอมโพสิต ^Wซึ่งช่วยให้ผลิตจำนวนมากได้ในต้นทุนที่ค่อนข้างต่ำ^Wในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และประสิทธิภาพสูงที่ก่อนหน้านี้ทำได้ด้วยหน่วยโลหะเท่านั้น

การพัฒนาแปลกใหม่อื่น ๆ ได้แก่:

• วาล์วควบคุมอัตโนมัติที่สามารถติดตั้งเข้ากับปั๊มได้อย่างง่ายดาย เพื่อให้ใช้น้ำจากแหล่งน้ำที่มีปริมาณน้อยหรือมีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลได้อย่างคุ้มค่าที่สุด โดยไม่จำเป็นต้องปรับปั๊มด้วยตนเอง
• ปั๊มรุ่นใหญ่ที่มีทางเข้าขนาด 500 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 เมตร สำหรับการใช้งานในแม่น้ำขนาดใหญ่ น้ำทะเลขึ้นลง และน้ำท่วม

ระบบยังได้รับการพัฒนาและนำมาใช้สำหรับการเก็บน้ำฝนการบำบัดน้ำและการใช้ระบบ^{สาธารณูปโภค ด้านน้ำอื่นๆ}

^{เทคโนโลยี W}ที่ปรับขนาดใหม่กระบวนการและวัสดุการผลิต และความสามารถในการบูรณาการกับระบบอื่นๆ ควรจะช่วยให้ปั๊มลูกสูบศตวรรษที่ 21 ได้รับการยอมรับอีกครั้งในฐานะผู้นำระดับโลกด้านการจ่ายน้ำที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน รวมถึงบทบาทใหม่ในการผลิตพลังงาน การชลประทาน และเครือข่ายรองรับน้ำท่วม

ทฤษฎี

มันทำงานยังไง?

ในการสร้างไฮดราม จำเป็นต้องมีแหล่งน้ำที่อุดมสมบูรณ์ เช่น ลำธารหรือน้ำพุ (ปั๊มมักจะสูญเสียน้ำไป 90% แต่ในกรณีที่มีแหล่งน้ำไหล มักจะสามารถส่งน้ำส่วนเกินกลับไปยังแหล่งน้ำได้) ปั๊มจะต้องตั้งอยู่ในระดับความสูงที่ต่ำกว่าแหล่งน้ำ พลังงานจลน์ของน้ำที่ไหลลงเนินผ่านท่อส่งจะสร้างแรงดันและใช้เอฟเฟกต์ค้อนน้ำ^Wจากแรงดันน้ำที่สร้างขึ้น จากนั้นปั๊มจะสามารถใช้แรงดันที่สร้างขึ้นนี้เพื่อสูบน้ำผ่านท่อส่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าในระยะทางที่ไกลขึ้นหรือในระดับความสูงที่สูงกว่าแหล่งน้ำเดิม พลังงานมากกว่า 50% ของการไหลขับเคลื่อนสามารถถ่ายโอนไปยังการไหลส่งมอบได้

• 
  รูปที่ 1A: ปั๊มลูกสูบไฮดรอลิก
• 
  รูปที่ 1B: ปั๊มลูกสูบไฮดรอลิก
• 
  รูปที่ 1C: ปั๊มลูกสูบไฮดรอลิก
• 
  รูปที่ 1D: ปั๊มลูกสูบไฮดรอลิก

รูปที่ 1 แสดงลูกสูบไฮดรอลิก ในตอนแรกวาล์วแรงดัน (หรือวาล์วน้ำเสียเนื่องจากเป็นทางออกของน้ำที่ไม่มีการสูบ) จะเปิดขึ้นภายใต้แรงโน้มถ่วง (หรือในบางการออกแบบ วาล์วจะถูกยึดให้เปิดอยู่โดยสปริงเบา) จากนั้นน้ำจะไหลลงท่อส่ง (ผ่านตะแกรง) จากแหล่งน้ำ เมื่อการไหลเร่งขึ้น แรงดันไฮดรอลิกภายใต้วาล์วแรงดันและแรงดันสถิตภายในตัวไฮดรามจะเพิ่มขึ้น (รูปที่ 1B) จนกระทั่งแรงที่เกิดขึ้นเอาชนะน้ำหนักของวาล์วแรงดันและเริ่มปิดวาล์ว ทันทีที่รูวาล์วลดลง แรงดันน้ำภายในตัวไฮดรามจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและปิดวาล์วแรงดัน คอลัมน์น้ำที่เคลื่อนที่ในท่อส่งไม่สามารถออกผ่านวาล์วแรงดันได้อีกต่อไป ดังนั้นความเร็วของน้ำจะต้องลดลงอย่างกะทันหัน สิ่งนี้ยังคงทำให้แรงดันเพิ่มขึ้นอย่างมาก ซึ่งจะบังคับให้วาล์วส่งไปยังห้องอากาศเปิดออก

เมื่อแรงดันเกินหัวจ่ายคงที่ น้ำจะถูกบังคับให้ไหลขึ้นในท่อจ่าย อากาศที่ติดอยู่ในห้องอากาศจะถูกอัดให้มีแรงดันเกินหัวจ่ายพร้อมกัน ในที่สุด คอลัมน์น้ำในท่อส่งจะหยุดลง และแรงดันคงที่ในปลอกหุ้มจะลดลงจนใกล้เคียงกับแรงดันหัวจ่าย จากนั้นวาล์วจ่ายจะปิดเมื่อแรงดันในห้องอากาศเกินแรงดันในปลอกหุ้ม น้ำจะยังคงถูกส่งต่อไปหลังจากวาล์วจ่ายปิดลง จนกว่าอากาศอัดในห้องอากาศจะขยายตัวจนมีแรงดันเท่ากับหัวจ่าย วาล์วตรวจสอบจะรวมอยู่ในท่อจ่ายเพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับ

ในเวลาเดียวกันกับที่วาล์วส่งปิด ทำให้เกิดพัลส์แรงดันสูง พัลส์นั้นจะเริ่มแพร่กระจายขึ้นไปตามท่อส่ง เช่นเดียวกับพัลส์ "ค้อนน้ำ" อื่นๆ เมื่อพัลส์ไปถึงแหล่งกำเนิด พัลส์แรงดันจะแปลงเป็นพัลส์ดูด จากนั้นจึงแพร่กระจายกลับลงมาตามท่อส่ง เมื่อถึงตัวไฮดราม แรงดันลบนี้จะดึงวาล์วส่งให้ปิด และด้วยน้ำหนักและสปริงที่ใช้ จะทำให้วาล์วแรงกระตุ้นเปิดขึ้นและดูดอากาศเข้ามาเล็กน้อยผ่านวาล์ว "ดมกลิ่น" หากมีอยู่ตามที่อธิบายไว้ด้านล่าง ซึ่งจะทำให้วงจรเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง ไฮดรามส่วนใหญ่ทำงานที่ 30-100 รอบต่อนาที สำหรับท่อเหล็กสั้น อาจต้องส่งคลื่นแรงดัน/สุญญากาศขึ้นและลงตามท่อส่งหลายครั้ง การเคลื่อนที่ขึ้นและลงแต่ละครั้งทำให้แรงดันสัมบูรณ์ที่ตัวไฮดรามลดลงจนกระทั่งในที่สุดก็กลายเป็นลบ การทำความเข้าใจว่าคลื่นแรงดัน/สุญญากาศเคลื่อนที่ขึ้นและลงท่อจ่ายอย่างไรช่วยให้มองเห็นว่าเหตุใดท่อจ่ายจึงต้องตรงและเรียบ และมีเส้นผ่านศูนย์กลางและวัสดุคงที่ นี่อาจเป็นส่วนที่เข้าใจน้อยที่สุดของการทำงานของไฮดราม แต่ก็มีความสำคัญมากสำหรับการหมุนเวียนที่เชื่อถือได้

ห้องอากาศเป็นส่วนประกอบที่สำคัญ ซึ่งอาจช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการโดยให้การส่งน้ำดำเนินต่อไปได้หลังจากวาล์วส่งน้ำปิดลง นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องรองรับแรงกระแทกที่อาจเกิดขึ้นได้เนื่องมาจากลักษณะที่ไม่สามารถบีบอัดได้ของน้ำ หากห้องอากาศเต็มไปด้วยน้ำจนเต็ม ประสิทธิภาพการทำงานไม่เพียงแต่จะลดลงเท่านั้น แต่ตัวไฮดราม ท่อส่ง หรือห้องอากาศเองก็อาจแตกได้จากแรงกระแทกของน้ำที่เกิดขึ้น เนื่องจากน้ำสามารถละลายอากาศได้ โดยเฉพาะภายใต้แรงดัน จึงมีแนวโน้มที่อากาศในห้องจะหมดลงเนื่องจากถูกพัดพาไปกับการไหลของอากาศ การออกแบบไฮดรามที่แตกต่างกันจะแก้ปัญหานี้ด้วยวิธีที่แตกต่างกัน วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุดคือผู้ใช้ต้องหยุดไฮดรามเป็นครั้งคราวและระบายห้องอากาศโดยเปิดก๊อกน้ำสองอัน อันหนึ่งเพื่อรับอากาศ และอีกอันหนึ่งเพื่อระบายน้ำ อีกวิธีหนึ่งในไฮดรามที่ซับซ้อนกว่าคือการใช้วาล์วดมกลิ่นซึ่งจะช่วยให้สามารถดูดอากาศเข้าไปในฐานของห้องอากาศโดยอัตโนมัติเมื่อแรงดันน้ำลดลงต่ำกว่าความดันบรรยากาศชั่วขณะ สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบเป็นครั้งคราวเพื่อให้แน่ใจว่าวาล์วดูดกลิ่นไม่ได้อุดตันด้วยสิ่งสกปรกและทำงานได้อย่างถูกต้อง

สมการทางวิศวกรรม

สมการของเบอร์นูลลี^{[ 4 ]}

พี1γ-วี122จี-ซี1-พี2γ-วี222จี-ซี2

ที่ไหน

• พี = แรงกดดัน
• แกมมา = น้ำหนักจำเพาะของน้ำ
• v = ความเร็ว
• z = ความสูง

สมการที่ 2:การไหลในท่อ^{[ 4 ]}

คิว-วี-เอ

ที่ไหน:

• Q = อัตราการไหล (ม³ /วินาที)
• v = ความเร็วน้ำเฉลี่ยในช่องทาง (ม./วินาที)
• A = พื้นที่หน้าตัดของน้ำในช่องทาง (ม² )

สมการ 3:การสูญเสียหัว^{[ 4 ]}

ชม.ฉ-16ฉ-ลคิว22จี-π2-ดี5

ที่ไหน:

• h _f = การสูญเสียหัว (ม.)
• f = ปัจจัยแรงเสียดทาน
• g = แรงโน้มถ่วง
• Q = อัตราการไหล (ม³ /วินาที)
• L = ความยาวของท่อ
• D = เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ

สมการ 4:การสูญเสียหัวเล็กน้อย^{[ 4 ​​]}

ชม.ล-ม.ฉันนโอ้ร--16เค--คิว2---2จี-π2-ดี4-

ที่ไหน:

• h _L (เล็กน้อย) = (= การสูญเสียหัว (ม.)
• K = ค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียเล็กน้อย
• g = แรงโน้มถ่วง
• Q = อัตราการไหล (ม³ /วินาที)
• D = เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ

สมการ 5:

คิวโอ้คุณที--คิวฉันน×วีอีรทีฉันซีเอล ฉเอลล×พีคุณม.พี อีฉฉฉันซีฉันอีนซีย ซีโอ้นสทีเอนที--วีอีรทีฉันซีเอล ลฉันฉที

การดำเนินการ

การก่อสร้าง

ข้อมูลที่จำเป็น:เมื่อรวบรวมข้อมูลนี้แล้ว จะสามารถสั่งซื้อหรือสร้างปั๊ม Ram ได้

1. การเปลี่ยนแปลงระดับความสูงระหว่างแหล่งกำเนิดและปั๊ม (การตกแนวตั้งหรือหัวจ่าย)
2. การเปลี่ยนแปลงระดับความสูงระหว่างปั๊มและไซต์ส่งมอบ (ยกแนวตั้งหรือหัวส่งมอบ)
3. ปริมาณน้ำที่มีอยู่ ณ แหล่งน้ำ (Q input)
4. ปริมาณน้ำขั้นต่ำที่ต้องใช้ในแต่ละวัน ณ จุดส่งมอบสินค้า (Q outlet)
5. ระยะทางจากแหล่งกำเนิดถึงปั๊ม (ความยาวท่อส่ง)
6. ระยะทางจากปั๊มถึงจุดส่ง (ความยาวท่อส่ง)

1. ท่อส่ง - เหล็กกล้าชุบสังกะสีหรือเหล็กหล่อหนาจะดีที่สุด การฝังจะป้องกันไม่ให้สัตว์หรือผู้คนเข้าไปยุ่ง^{[ 7 ]}โดยปกติแล้วความยาวของท่อส่งควรอยู่ที่ประมาณสามถึงเจ็ดเท่าของหัวจ่าย โดยในอุดมคติแล้ว ท่อส่งควรมีความยาวอย่างน้อย 100 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวมันเอง โดยทั่วไปแล้ว ท่อส่งจะต้องตรง การโค้งงอใดๆ จะไม่เพียงแต่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงเท่านั้น แต่ยังส่งผลให้มีแรงด้านข้างที่ผันผวนอย่างรุนแรงบนท่อซึ่งอาจทำให้ท่อแตกได้ นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในเส้นผ่านศูนย์กลางหรือวัสดุของท่อตลอดความยาวจะขัดขวางพัลส์น้ำกระแทกซึ่งแพร่กระจายขึ้นและลงท่อ และมีความสำคัญต่อการทำงานแบบรอบทิศทางที่เชื่อถือได้ วาล์วใดๆ ควรเป็นแบบไหลเต็ม เช่น วาล์วลูกบอล ปลายด้านบนของท่อควรอยู่ต่ำกว่าระดับน้ำเพียงพอเพื่อป้องกันไม่ให้ฟองอากาศเข้าไปในท่อ แต่ไม่ควรอยู่ที่ด้านล่างของถังลึก โดยปกติแล้ว 6 นิ้วต่ำกว่าระดับน้ำจะเป็นตำแหน่งที่ดีสำหรับมัน

2. วาล์วระบายน้ำส่วนเกิน - วงจรของไฮดรามจะถูกกำหนดโดยลักษณะของวาล์วระบายน้ำ โดยปกติแล้ว ไฮดรามจะถ่วงน้ำหนักหรือปรับความตึงล่วงหน้าด้วยสปริงที่ปรับได้ และโดยทั่วไปจะมีตัวหยุดแบบสกรูที่ปรับได้ ซึ่งจะช่วยให้สามารถปรับการเปิดสูงสุดได้ ประสิทธิภาพซึ่งกำหนดปริมาณน้ำที่ส่งจากการไหลของไดรฟ์ที่กำหนดนั้นได้รับอิทธิพลอย่างมากจากการตั้งค่าวาล์ว เนื่องจากหากวาล์วระบายน้ำเปิดนานเกินไป น้ำที่ไหลออกจะถูกสูบออกในปริมาณที่น้อยลง ดังนั้นประสิทธิภาพจะลดลง แต่หากปิดเร็วเกินไป แรงดันจะไม่เพิ่มขึ้นนานพอในตัวไฮดราม จึงส่งผลให้น้ำถูกส่งน้อยลงอีกครั้ง มักจะมีสลักเกลียวที่ปรับได้ซึ่งจำกัดการเปิดวาล์วให้เหลือปริมาณที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ซึ่งช่วยให้สามารถหมุนอุปกรณ์ได้เพื่อปรับประสิทธิภาพให้เหมาะสมที่สุด ผู้ติดตั้งที่มีทักษะควรสามารถปรับวาล์วระบายน้ำในสถานที่เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุด

3. ท่อส่ง - ท่อส่งสามารถทำจากวัสดุใดๆ ก็ได้ที่สามารถรับแรงดันของน้ำที่ส่งไปยังถังส่งได้ ยกเว้นการใช้งานที่มีหัวจ่ายน้ำสูงมาก อาจพิจารณาใช้ท่อพลาสติกแทนได้ สำหรับท่อที่มีหัวจ่ายน้ำสูง ปลายท่อส่งน้ำด้านล่างอาจใช้ท่อเหล็กแทนได้ เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อส่งน้ำต้องเผื่อไว้เพื่อหลีกเลี่ยงแรงเสียดทานของท่อที่มากเกินไปเมื่อเทียบกับอัตราการไหลที่คาดไว้และระยะห่างที่น้ำจะถูกส่งผ่าน ขอแนะนำให้ติดตั้งวาล์วมือหรือวาล์วตรวจสอบ (วาล์วกันกลับ) ในท่อส่งน้ำใกล้กับทางออกของไฮแรม เพื่อที่ไม่ต้องระบายน้ำออกจากไฮแรมหากไฮแรมหยุดทำงานเพื่อปรับหรือด้วยเหตุผลอื่นใด วิธีนี้จะช่วยลดการไหลย้อนกลับผ่านวาล์วส่งน้ำในห้องอากาศและเพิ่มประสิทธิภาพ

4. วาล์วแรงดัน - มีวาล์วแรงดันหลายประเภทที่สามารถนำมาใช้ได้ วาล์วแรงดันที่มีสลักเกลียวถ่วงน้ำหนักมีความทนทาน ง่ายต่อการบำรุงรักษา และหลักการต่างๆ ก็เข้าใจง่ายพอที่ทุกคนจะเข้าใจ น้ำหนักที่น้อยลงหมายถึงจังหวะที่เร็วขึ้นและมีการสูบน้ำน้อยลง น้ำหนักที่มากขึ้นหมายถึงจังหวะที่ช้าลงและมีการสูบน้ำมากขึ้น

5. วาล์วส่ง - หรือเรียกอีกอย่างว่าเช็ควาล์ว^Wอนุญาตให้ของเหลวไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น ประเภทของเช็ควาล์ว ได้แก่ บอล สวิง ไดอะเฟรม ยกเช็ค

6. ภาชนะรับแรงดัน - แรงดันจากน้ำที่พุ่งสูงจะอัดอากาศภายในภาชนะรับแรงดัน แรงดันที่เพิ่มขึ้นนี้เรียกว่าปรากฏการณ์ค้อนน้ำ^{W [ 8 ]}

แหล่งน้ำ - โดยทั่วไปคือลำธารหรือน้ำพุ ต้องมีอัตราการไหลที่เหมาะสม ยิ่งสูงก็ยิ่งดี (มีหัวน้ำมากขึ้น) ต้องสามารถวัดอัตราการไหลได้ สำหรับการไหลขนาดเล็ก อาจใช้เขื่อนหรือพื้นที่กักเก็บน้ำ เพื่อกักเก็บน้ำ ^{[ 7 ]}สำหรับการไหลขนาดใหญ่ อาจใช้เขื่อน^Wได้ จำเป็นต้องป้องกันไม่ให้สิ่งสกปรกและเศษวัสดุเข้าไปในปั๊มและท่อส่งน้ำ ตะแกรง ตัวกรอง และบ่อยครั้งก็ใช้ถังจ่ายน้ำหรือถังเก็บตะกอน

โครงกันกระแทก - อาจเลือกใช้ฝาครอบหรือโครงกันกระแทกเพื่อป้องกันความเสียหายภายนอกหรือการโจรกรรม โครงกันกระแทกต้องยึดกับฐานคอนกรีตให้แน่น เนื่องจากแรงกระแทกที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดแรงกระแทกได้มาก ควรวางโครงกันกระแทกในตำแหน่งที่วาล์วระบายน้ำอยู่เหนือระดับน้ำท่วมเสมอ เนื่องจากอุปกรณ์จะหยุดทำงานหากวาล์วระบายน้ำจมอยู่ใต้น้ำ

ถังเก็บน้ำ - โดยทั่วไปแล้ว ถังเก็บน้ำจะรวมอยู่ที่ด้านบนของท่อส่งเพื่อให้สามารถดึงน้ำได้ในปริมาณที่แตกต่างกันตามต้องการ

ไฮดรัมหลายตัว - ในกรณีที่ต้องการความจุที่มากขึ้น มักจะติดตั้งไฮดรัมหลายตัวพร้อมกัน วิธีนี้ช่วยให้สามารถเลือกจำนวนไฮดรัมที่จะทำงานพร้อมกันได้ เพื่อรองรับการไหลของน้ำที่ผันแปรหรือความต้องการที่ผันแปร ขนาดและความยาวของท่อส่งจะต้องเป็นสัดส่วนกับหัวทำงานที่ลูกสูบทำงาน นอกจากนี้ ท่อส่งจะต้องรับแรงกระแทกภายในที่รุนแรงเนื่องจากแรงกระแทกของน้ำ ดังนั้นโดยปกติแล้วจึงควรสร้างจากท่อส่งน้ำเหล็กคุณภาพดี

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ

ไฮดรามส่วนใหญ่มีไว้สำหรับการจ่ายน้ำในพื้นที่ภูเขาหรือเนินเขา ซึ่งต้องการอัตราการไหลต่ำที่ส่งไปยังระดับน้ำที่สูง ไฮดรามไม่ค่อยถูกใช้เพื่อการชลประทาน ซึ่งอัตราการไหลที่ต้องการสูงมักจะต้องใช้ไฮดรามขนาดใหญ่ที่มีท่อส่งน้ำขนาด 6 นิ้วหรือ 4 นิ้ว^{[ 9 ]}โดยทั่วไปแล้ว ผู้ผลิตจะอธิบายขนาดของไฮดรามด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อส่งและท่อส่ง (โดยทั่วไปจะแสดงเป็นนิ้วแม้ในประเทศที่ใช้หน่วยเมตริก เนื่องจากการใช้ขนาดนิ้วสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อมักจะใช้กันทั่วไป) เช่น ไฮดรามขนาด 6 x 3 จะมีท่อส่งน้ำเส้นผ่านศูนย์กลาง 6 นิ้วและท่อส่งน้ำเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 นิ้ว

การออกแบบไฮดราแบบดั้งเดิม เช่นในรูปที่ 3 ซึ่งได้รับการพัฒนาเมื่อหนึ่งศตวรรษก่อนในยุโรป มีความแข็งแรงทนทานมาก โดยมักทำจากการหล่อที่มีน้ำหนักมาก และได้รับการยอมรับว่าใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นเวลา 50 ปีหรือมากกว่านั้น อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการออกแบบดังกล่าวจำนวนหนึ่งจะยังคงผลิตในยุโรปและสหรัฐอเมริกาเป็นจำนวนน้อย แต่การออกแบบเหล่านี้มีราคาค่อนข้างแพง แม้ว่าโดยทั่วไปแล้ว ท่อส่งกำลัง ท่อส่ง และงานโยธาจะมีราคาแพงกว่าไฮดราแบบที่มีน้ำหนักมากอย่างมาก

การออกแบบที่เบากว่าซึ่งผลิตขึ้นโดยใช้โครงสร้างเหล็กแผ่นเชื่อมนั้นได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกในญี่ปุ่นและปัจจุบันมีการผลิตในส่วนอื่นๆ ของเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ รวมทั้งไต้หวันและไทย การออกแบบเหล่านี้มีราคาถูกกว่า แต่มีแนวโน้มว่าจะใช้งานได้เพียงทศวรรษหรือประมาณนั้น เนื่องจากทำจากวัสดุที่บางกว่าซึ่งในที่สุดก็จะกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม การออกแบบเหล่านี้ให้มูลค่าคุ้มราคาและมีแนวโน้มว่าจะใช้งานได้อย่างน่าเชื่อถือ

ปั๊มไฮดรอลิก Papa ขนาด 2 นิ้ว ผลิตจากวัสดุผสมวิศวกรรมคุณภาพสูง มีน้ำหนักเพียง 2 กิโลกรัม เมื่อเทียบกับปั๊มไฮดรอลิกแบบดั้งเดิมขนาด 2 นิ้ว ซึ่งมีน้ำหนักอยู่ที่ประมาณ 96 กิโลกรัม

หน่วยงานช่วยเหลือยังได้พัฒนาการออกแบบที่เรียบง่ายบางอย่างที่สามารถปรับเปลี่ยนได้จากอุปกรณ์ท่อ (รูปที่ 4) และยังมีการออกแบบที่น่าสนใจบางรูปแบบที่ดัดแปลงโดยใช้เศษวัสดุ เช่น อุปกรณ์ที่ผลิตขึ้นในลาวตอนใต้จากวัสดุที่เก็บกู้มาจากสะพานที่ถูกระเบิดและใช้ถังแก๊สโพรเพนเก่าสำหรับห้องอากาศ ไม่ต้องบอกก็รู้ว่าอุปกรณ์ดังกล่าวมีต้นทุนต่ำมาก แต่สุดท้ายแล้วท่อก็มีราคาแพงกว่าท่อไฮดรามมาก อุปกรณ์เหล่านี้ไม่น่าเชื่อถือเท่ากับการออกแบบแบบดั้งเดิม แต่โดยทั่วไปก็เชื่อถือได้ในระดับที่ยอมรับได้ โดยจะเกิดการขัดข้องห่างกันหลายเดือนแทนที่จะเป็นไม่กี่วัน และซ่อมแซมได้ง่ายเมื่อขัดข้อง

ค่าใช้จ่าย

ค่าใช้จ่ายของไฮดรามอาจอยู่ระหว่างต่ำกว่า 100 ดอลลาร์สำหรับปั๊มขนาดเล็กที่ทำเองโดยใช้วัสดุในท้องถิ่น หรือเกือบ 60,000 ดอลลาร์สำหรับปั๊มเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ แม้ว่าปั๊มเชิงพาณิชย์จะมีราคาแพงกว่า แต่ก็สามารถรับมือกับการใช้งานหนักอย่างต่อเนื่องที่เกี่ยวข้องกับเอฟเฟกต์ค้อนและแรงดันสูงได้ แม้ว่าการลงทุนเริ่มต้นสำหรับปั๊มและระบบที่เกี่ยวข้องอาจดูสูง แต่ไฮดรามไม่มีค่าใช้จ่ายเชื้อเพลิงและค่าบำรุงรักษาต่ำ

ปั๊มไฮดรอลิกทำเองมูลค่า 120 เหรียญจาก Clemson Cooperative Extension ^{[ 10 ]}

เครื่องสูบน้ำแบบลูกสูบเพื่อส่งน้ำให้กับชุมชนที่มีประชากร 300 คนในฟิลิปปินส์มีค่าใช้จ่ายระหว่าง 4,000 ถึง 5,000 ดอลลาร์^{[ 11 ]}

ปั๊ม Ram ของ Green & Carter ที่มีขนาด RAM ตั้งแต่ 1-1/4 - 8มีราคาอยู่ระหว่าง $2,658 - $58,679 ตามลำดับ

ปั๊มสูบน้ำ Papa ขนาด 2 นิ้ว มีราคาตั้งแต่ 995 ถึง 1,800 เหรียญสหรัฐ (ราคาในสหรัฐอเมริกา) ราคานี้รวมชุดท่อส่ง วาล์วลูกบอล ถังแรงดัน และระบบกรอง

ข้อควรพิจารณาในการพัฒนาชุมชน

เชื่อถือได้ ซ่อมง่าย อบรมช่างท้องถิ่น

ประเด็น

การบำรุงรักษา

ปั๊ม Rams เป็นที่รู้จักว่าทำงานอย่างต่อเนื่องโดยแทบไม่ต้องบำรุงรักษาเลย สาเหตุหลักๆ ก็คือมีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวเพียงไม่กี่ชิ้น ควรพิจารณาถึงวัสดุที่มีอยู่และความใกล้ชิดของช่างเทคนิคเมื่อเลือกประเภทของปั๊ม หากมีช่างในพื้นที่ที่สามารถซ่อมแซมและตรวจสอบการทำงานได้บ่อยครั้ง อาจเป็นการดีที่สุดที่จะสร้างปั๊ม Rams โดยใช้วัสดุในท้องถิ่นราคาถูก หากมีช่างเทคนิคที่มีอยู่จำกัด ปั๊มเชิงพาณิชย์อาจเป็นทางเลือกที่ดีกว่า [คู่มือปั๊ม Rams ไฮดรอลิก] หากใช้น้ำสะอาด จำเป็นต้องบำรุงรักษาหลังจากผ่านไปหลายปี^{[ 12 ]}

อาการและสาเหตุที่อาจเกิดความผิดปกติ

ดัดแปลงจากหนังสือ USE OF HYDRAULIC RAMS IN NEPAL - A Guide to Manufacturing and Installation (หนังสือมีให้ฟรีจาก UNICEF Box 1187 Kathmandu, Nepal) ^{[ 13 ]}

1. ปั๊มมีเสียงดังคล้ายโลหะ ไม่มีอากาศในห้องปั๊ม ควรหยุดปั๊มและระบายน้ำในห้องปั๊มออกเพื่อการบำรุงรักษา ตรวจสอบรอยรั่วของอากาศ
2. วาล์วควบคุมแรงกระตุ้นไม่ทำงาน/ตรวจสอบเศษขยะ ตรวจสอบวาล์วควบคุมแรงกระตุ้นที่ตำแหน่งที่นั่ง ควรสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างอิสระ
3. วาล์วควบคุมแรงกระตุ้นทำงานเป็นช่วงๆ มักบ่งชี้ว่ามีอากาศอยู่ในท่อส่งลม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าปากท่อส่งลมจมอยู่ใต้น้ำ ระบายอากาศที่ติดอยู่ทั้งหมดออก
4. ปั๊มทำงานอยู่ แต่ไม่มีน้ำที่จุดส่งน้ำ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวาล์วประตูส่งน้ำเปิดอยู่ และไม่มีสิ่งกีดขวางหรืออากาศอุดตัน
5. วาล์วควบคุมแรงดันเปิดอยู่ น้ำในท่อส่งไม่เพียงพอ วาล์วควบคุมแรงดันมีน้ำหนักมากเกินไป หรือวาล์วส่งมีปัญหา
6. จังหวะไม่สม่ำเสมอหรือเคาะ มีรอยรั่ว/อากาศในท่อส่งน้ำ น้ำเหนือท่อส่งน้ำไม่เพียงพอ

ทางเลือก

ทางเลือกปั๊มที่ยั่งยืนอื่น ๆ ได้แก่:

• ปั๊มแรงโน้มถ่วง^W
• ปั๊มมือ^W
• ปั๊มขับเคลื่อนด้วยสัตว์
• ปั๊มน้ำโซล่าเซลล์
• ^{กังหัน}ลม
• ปั๊มเหยียบ^W
• เชือกปั๊ม

ลักษณะการทำงาน

ตารางที่ 1 แสดงประสิทธิภาพโดยประมาณสำหรับไฮแดรมเชิงพาณิชย์ทั่วไปขนาด 2 นิ้ว x 1 นิ้ว และ 4 นิ้ว x 2 นิ้ว และ 6 นิ้ว x 3 นิ้ว

ตารางที่ 1: ประสิทธิภาพโดยประมาณของไฮดรา

ตารางที่ 2 แสดงประสิทธิภาพการทำงานของปั๊ม Papa ขนาด 2 นิ้ว

ตาราง 2: ประสิทธิภาพของปั๊มไฮดรอลิก Papa 2" โดยพิจารณาจากอัตราการไหล 1 ลิตร/วินาที (60 ลิตร/นาที) เข้าสู่ปั๊ม

ข้อมูลเพิ่มเติม

อ้างอิง

เอกสารอ้างอิงอื่นๆ

• อักษรย่อที่ 1 Practical Action, "Hydraulic ram pumps," Practical Action Technical Briefs, Vol. , no. , pp. , 02 february 2002.[]. : http://web.archive.org/web/20140929020122/http://practicalaction.org/hydraulic-ram-pumps .
• BW Young, “การออกแบบระบบปั๊มไฮดรอลิกแบบลูกสูบ” วารสาร Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part a-Journal of Power and Energy เล่ม 209 หน้า 313-322 ปี 1995
• BW Young, "การออกแบบทั่วไปของปั๊มลูกสูบ" Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, เล่ม 212, หน้า 117-117, 1998
• EJ Schiller และ P. Kahangire, "การวิเคราะห์และแบบจำลองคอมพิวเตอร์ของปั๊มลูกสูบไฮดรอลิกอัตโนมัติ" วารสารวิศวกรรมโยธาของแคนาดา เล่มที่ 11 หน้า 743-750 พ.ศ. 2527
• “การพัฒนาปั๊มลูกสูบแรงดันสูง” World Pumps, เล่ม 1996, หน้า 15-16, 1996
• Hofkes และ Visscher 'แหล่งพลังงานหมุนเวียนสำหรับการจ่ายน้ำในชนบทในประเทศกำลังพัฒนา' - ศูนย์อ้างอิงระหว่างประเทศสำหรับการจ่ายน้ำและสุขาภิบาลชุมชน เดอะเฮก เนเธอร์แลนด์ - 1986
• “ปั๊มลูกสูบไฮดรอลิก” Appropriate Technology, เล่มที่ 29, หน้า 30-33, 2545
• Iversen HW 'การวิเคราะห์กระบอกสูบไฮดรอลิก' - วารสารวิศวกรรมของไหล การทำธุรกรรมของสมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งอเมริกา - มิถุนายน 2518
• JA Kypuros และ RG Longoria, "การสังเคราะห์แบบจำลองสำหรับการออกแบบระบบสวิตช์โดยใช้การกำหนดสูตรระบบโครงสร้างแปรผัน" วารสารระบบไดนามิก การวัด และการควบคุม เล่มที่ 125 หน้า 618-629 ปี 2546
• Jeffery, TD, Thomas TH, Smith AV, Glover, PB, Fountain PD 'ปั๊มไฮดรอลิกแบบ Ram: คู่มือระบบจ่ายน้ำแบบปั๊มไฮดรอลิก' – ITDG Publishing, 1992
• Kindel EW 'A Hydraulic Ram for Village Use' - อาสาสมัครฝ่ายช่วยเหลือทางเทคนิค อาร์ลิงตัน รัฐเวอร์จิเนีย สหรัฐอเมริกา - พ.ศ. 2513 และ พ.ศ. 2518
• MDF, "ความเป็นไปได้ทางเทคนิคของพลังงานคลื่นสำหรับการแยกเกลือออกจากน้ำทะเลโดยใช้ไฮโดรแรม (Hydram)" การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล, เล่มที่ 153, หน้า 287-293, 2546
• “Ram pumps,” World Pumps, เล่ม 1999, หน้า 55, 1999.
• “ปั๊ม Ram ช่วยให้การถ่ายเทตะกอนเป็นเรื่องง่ายๆ” World Pumps, เล่ม 1999, หน้า 18-19, 1999
• S. Watt, คู่มือเกี่ยวกับกระบอกสูบไฮดรอลิกสำหรับสูบน้ำ, ฉบับที่ 3, ลอนดอน: Intermediate Technology Publications Ltd., 1977, หน้า .
• V. Filipan, Z. Virag และ A. Bergant, "การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของระบบปั๊มลูกสูบไฮดรอลิก" วารสารวิศวกรรมเครื่องกล Strojniski Vestnik, เล่ม 49, หน้า 137-149, 2546
• WP James, “วาล์วพลังน้ำ: การประยุกต์ใช้ใหม่สำหรับอุปกรณ์เก่า” วารสาร American Water Works Association, เล่มที่ 90, หน้า 74-79, กรกฎาคม 1998
• Y. Altintas และ AJ Lane, "การออกแบบระบบเบรกกด CNC แบบไฟฟ้าไฮดรอลิก" วารสาร International Journal of Machine Tools & Manufacture, เล่มที่ 37, หน้า 45-59, มกราคม 1997

ซัพพลายเออร์

หมายเหตุ: นี่เป็นรายการอุปกรณ์เฉพาะบางส่วนและไม่ได้หมายความถึงการรับรองจาก ITDG

ที่อยู่ที่มีประโยชน์

หน่วยพัฒนาเทคโนโลยีซึ่งทำการวิจัยมากมายเกี่ยวกับการลดความซับซ้อนของการสร้างปั๊มลูกสูบไฮดรอลิก DTU เป็นหน่วยวิจัยในคณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยวอร์วิก ในสหราชอาณาจักร เป้าหมายของ DTU คือการวิจัยและส่งเสริมเทคโนโลยีที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานในประเทศกำลังพัฒนา

WOT เป็นองค์กรไม่แสวงหากำไรที่ทำงานในด้านพลังงานทดแทนขนาดเล็ก โดยมีฐานอยู่ที่มหาวิทยาลัยทเวนเต้

ส่วนหนึ่งของมูลนิธิ Raintree ใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสม โดยร่วมมือกับ MERIBAH ซึ่งทำการวิจัยและพัฒนาปั๊มลูกสูบและปั๊มหอยโข่งรุ่นใหม่

ลิงก์ภายนอก

• วิกิพีเดีย:ปั๊มไฮดรอลิก

ข้อมูลหน้า

ส่วนหนึ่งของ	สรุปทางเทคนิคการปฏิบัติจริง
คำสำคัญ	ปั๊ม , ปั๊มไฮดรอลิก , ปั๊มลูกสูบ , การสูบน้ำ
ผู้เขียน	เคิร์ต เบ็คแมนน์ , เวด , วิศวกร 1 , คริส วัตกินส์ , โทมัส ซิงเกอร์ , เอรินน์ คูนิก
ใบอนุญาต	สงวนลิขสิทธิ์ © 2018
องค์กรต่างๆ	การปฏิบัติจริง
พอร์ตจาก	https://practicalaction.org/ ( ต้นฉบับ )
ภาษา	ภาษาอังกฤษ (en)
การแปล	อาหรับ , เกาหลี , ตุรกี , อิตาลี , ฝรั่งเศส , สเปน , เดนมาร์ก , อินโดนีเซีย , พม่า , สโลวีเนีย
ที่เกี่ยวข้อง	17 หน้าย่อย 80 หน้า ลิงค์ที่นี่
นามแฝง	HYDRAM , ปั๊มแรม , ปั๊มแรมไฮดรอลิก
ผลกระทบ	23,882 ผู้เข้าชมเพจ ( เพิ่มเติม )
สร้าง	30 ธันวาคม2549โดยCurt Beckmann
ปรับปรุงล่าสุด	4 เมษายน2025โดยStandardWikitext bot
อ้างเป็น	Curt Beckmann , Wade , วิศวกร 1 , Chris Watkins , Thomas Singer , Erinn Kunik (2006–2025). "Practical Action/Hydraulic ram pumps" Appropedia สืบค้นเมื่อ 22 พฤษภาคม 2025
การสอบถาม API	พื้นฐาน , ความหมาย , html , ไฟล์ , เพิ่มเติม