Erstellen Sie eine hausgemachte Wasserrad - Do-It-Yourself - Mutter Erde Nachrichten
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Nachgedruckt von Mutter Erde Nachrichten NO. 82.
Die Erinnerung an eine Kindheit Wasserrad half dieses erfinde Gärtner Wasser seine Pflanzen bekommen!
Ich habe meinen ersten Geschmack von Wasserrad im Alter von fünf, als mein Urgroßvater McDowell hatte mir ein Spielzeug Paddel Turbine unter der Quelle gespeisten Zapfen an der Rückseite des Hauses laufen. Heute, rund 65 Jahre später, habe ich die Prinzipien dieser frühen Lektion angewandt, um ein in volles Größe unterschritten Rad zu bauen, die mich mit jedem Tropfen Wasser bietet Ich brauche meinen Durst Garten während der gesamten Vegetationsperiode zu liefern.
Mein Gemüsegarten, Sie sehen, ist ziemlich weit vom Haus entfernt und seine Sanitär. Zwar ist der Garten nicht weit von einem kleinen ausdauernden Bergbach gelegen, die die südliche Grenze unseres Eigentums bildet. aber die „Crick“ läuft gut 8 Meter oder so unter meinem Patch!
Schematische Darstellung der Wasserrad Bauanleitung.
MUTTER ERDE NEWS MITARBEITER
Frühe Planung für eine Wasserrad sich ausgezahlt
Da es nur etwa 4 Zoll fallen in den Teil des Stroms der Grenze unseres Landes war, war ein oberschlächtigen Wasserrad in Frage. Leider hatte ich wenig Glück, spezifische Informationen bei Unterschreiten Räder graben, also musste ich den gesunden Menschenverstand-und verwenden ein Neben guess-und-für-Golly Ansatz zu meinem Projekt ein Erfolg wird.
Ich begann um etwa die Berechnung, was ich mit der Art und Weise von Wasser zu arbeiten hatte. Der Bach läuft in der Regel etwa 2 Zoll tief in einer 8 Fuß Breite. Um ein Wehr zu schaffen, die den Fluss in Richtung der Mitte des Stroms leiten würde (also die Verbesserung seine Tiefe und Geschwindigkeit, wenn auf normales Niveau), aber immer noch die Strafe von gelegentlichen Überflutungen standhalten, ich angehäuft Felsen im Bach, bis der mittlere Kanal 16 Zoll war breit und das Wasser normalerweise war etwa 8 Zoll tief. Dimensionen, die ich dachte, würde ungefähr richtig für die Größe des Rades sein, die ich im Sinn hatte.
Dann wird ein Bild von der Wasserkraft innerhalb des Kanals zu erhalten, hielt ich einen Meter breites Brett in diesem sluiceway und verwendet, um einen kleinen Maßstab des Stream des „Push“ auf dem Holzstück zu bestimmen. eine Kraft von etwa 7-1 / 2 Pfund.
Als nächstes habe ich die Geschwindigkeit des Wassers berechnet. Ich legte zwei lange Stangen über den Bach, 10 Meter voneinander entfernt, und schwamm mehrere Stöcke an der Oberfläche, während ich ihre Fortschritte zeitlich gesteuert. Die Durchschnittswert-4 Sekunden auf die Abdeckung 10 Fuß abstands wurde dann mit 15 multipliziert mit 150 Fuß pro Minute zu erreichen.
Jetzt kommt die Lust Teil: I gefunden hatte eine 4 1/2 Fuß Durchmesser, 16-Speichen Metallrad von einem alten Heuraupe und herausgefunden, einen Weg durch einen 12-Zoll-12 Zoll Paddel an die Felge zu montieren, an jeder Speiche ( ich werde Ihnen sagen, wie ich in diesem Artikel, dass später tat). Um die geschätzte Drehgeschwindigkeit des fertig gestellten Rades herzustellen, dann, habe ich nur die 27-Zoll-Radius seiner Stahlfelge auf den Abstand von diesem Rand auf der 8-Zoll-Mittellinie der Kraft des Wassers auf die Schaufeln und kam mit einem Hebelarm up von 35 Zoll.
Die alte Formel C = 2nr mir einen Gesamtumfang von 220 Zoll gab, oder 18,3 Meter. Verwenden die Strömungsgeschwindigkeit von 150 Fuß pro Minute durch den weir Kanal, I-berechnet durch Dividieren durch 18,3 150-, daß der ganzen shebang theoretisch bei etwa 8 Umdrehungen pro Minute (RPM) drehen würde. Natürlich aus Erfahrung weiß, dass Theorie als Realität optimistischer zu sein scheint, schnitt ich die Schätzung in der Hälfte für Schlupf und Reibung zu berücksichtigen, nachdem das Rad und Pumpe installiert wurden. (Wie sich herausstellte, ist die tatsächliche Geschwindigkeit mittelt das Rad etwas mehr als 5 RPM!)
Zu diesem Zeitpunkt wusste ich ungefähr, wie schnell sich das Rad drehen würde, aber ich hatte immer noch ableiten, wie viel Drehmoment es richtig, um Größe meine Pumpe bieten würde. Eine abgespeckte Skizze der Seitenansicht gezeigt, die mit einem Paddel Eintauchen 8 Zolls in das Wasser, würde die benachbarten Schaufeln jeweils 4 Zoll eingetaucht werden, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Wasser vollständig mit zwei Schaufeln entsprechen würden, wobei jede Einrichtungs eine Kraft, 7-1 / 2 Pfund aus dem Strom. Durch Multiplikation des 35-Zoll-Hebelarms 15 durch das Pfundkraft von dem zwei Paddel kam ich bei 525 inch-pounds-oder etwa 44 Fuß-Pfund-Drehmoment zur Verfügung, um die Pumpleistung.
Den richtigen Rahmen in Mind
Um den Rahmen der Anhäufungen zu bilden, nahm ich zwei 4-Fuß-Längen von 1-1 / 4 Zoll verzinktem Rohr, slashcut ein Ende von jedem, und anschließend die verbleibenden Gewindeenden. Als nächstes, nachdem die Fäden Capping, ich fuhr einen spitzen Stub nach unten in den Boden am Ufer Creek und das andere in die streambed selbst so, dass die Leitungen in Übereinstimmung mit dem Wehr Kanal und weit genug voneinander entfernt, um das Rad und die schwingend Schlitten aufzunehmen waren Ich hatte im Sinn.
Das getan, entfernte ich die Rohrkappen und Gewinde eine Vereinigung mit dem Ende jeden Stapel, befestigt dann einen kurzen Nippel und einen 90 Grad-Winkel an den Pfosten auf der Bank. Ich hatte etwa 12 Fuß von 1-1 / 4 Zoll-Rohr für die Querunterstützung zu verwenden, so dass ich Gewinde ein Ende dieses Abschnitts in die Ellbogen und hielt das andere Ende aloft-Temporär auf einem hohes Holz X-Rahmen. Nach einer Standkontrolle es, um sicherzustellen, dass das Querrohr war horizontal, benutzen ich ein Lot zu bestimmen, wo zu schneiden, damit es mit dem vertikalen Pfosten oben im Bachbett säumen würde. Dann Gewinde I diesem Zweck installiert eine weitere Ellenbogen, und trat in die horizontale Leitung mit dem Betthalterung mit einem Rohr von geeigneter Länge. (I verklemmt auch einen 1/4 Zoll-Stahlkabel an die Ecke des Rahmens und sein anderes Ende befestigt an einen Anker in die Bank angetrieben Upstream. Als zusätzliche Versicherung, die Kraft des Wassers von Knicken um die Struktur zu verhindern.)
Meine nächste Aufgabe war es, den Schwing Wagen zu bauen, die das Rad unterstützen würde und halten sie in der Schlange. Ich begann, indem die beiden 6 Fußlängen von 1/8 inch x 2 inch x 2 inch Winkeleisen Schweißen, die das Rad sich senkrecht zu einer Seite eines 5 Fußstück von 1/8 inch x 1 inch x 2 inch Kanal Eisen halten würde so dass sie etwa 20 Zoll auseinander und parallel zueinander zentriert. Als nächster geschnitten I einen 40-Zoll-Abschnitt des Winkeleisens, einen 5/8 Zoll von 19 Zoll-Stück Stahlstab scrounged auf und verwenden diese beiden Stücke als Verstrebungen zwischen dem Kanal und dem Winkeleisen.
Wasserrad Kungelei
Da ich wusste, dass ich die Arbeitsende der Schaufeln 12 Zoll x 12 Zoll, ich verlängerte ihre Länge bis 2 Fuß bieten genügend Fläche für eine stabile Halterung messen wollte. Ich benutzen ein Stück Schrott 1/4 Zoll Sperrholz zu meinem ersten 12-Zoll von 24-Zoll-Klinge zu machen, die ich an der Form getrimmt in den Fotos gezeigt und dann geschlitzt und gebohrt, so dass es über die Felge rutschen würde und ruhen gegen eine Speiche.
Different Strokes.
Nun, da das Rad und die Gestaltung abgeschlossen waren, fühlte ich, dass ich wirklich etwas erreicht hatte. aber ich hatte immer noch herauszufinden, -und konstrukt eine Pumpe, die mit meinem Setup arbeiten würden. Um die Dinge einfach zu halten, habe ich meinen Blick auf eine einfach wirkende Pumpe (die Saug- und Druck auf der einen Seite des Kolbens erzeugt nur) so würde ich nicht eine Stopfbuchse für die Kolbenstange liefern müssen. Zur gleichen Zeit, dachte ich, ich seinen Zylinder auf einem Kugeljustierflansches würde, wodurch die Notwendigkeit für eine Pleuelstange beseitigen und Führungen.
Aber die Frage, wie viel Verschiebung ich noch bleiben können. Ich kannte die Länge des Pumpmechanismus zu 42 Zoll begrenzt sein würde (der Abstand von der Mittelachse des Rades mit dem oberen Rahmenelement). So ließ ich mich schließlich auf einem 9-Zoll-Wurf für meine Kurbel, was dazu führte, dass mein Kolben 18 Zoll reisen würde. und daß die beiden Teile zusammen einnehmen würden 27 Zoll insgesamt. Dies würde 15 Zoll für die Pumpenanschlüsse und Schwenkbügel läßt, einen Arbeitsraum I mit leicht leben konnte.
Die Wahl der Zylinderbohrung erwies sich als ein Kompromiss zwischen dem, was ich wollte, und was in Standard-Hardware verfügbar war. Ein schnelles Radkraft-Diagramm zeigte mir, dass die 15-Pfund-Kraft bei 35 Zoll von der Mittellinie auf der Welle, und dann übertragen durch eine 9 inch kurbel liefe bis 35 um 9 (oder 3,88) aufgeteilt auf meinem Paddel wirkt, vervielfachte um 15. eine gesunde 58,3 Pfund Kraft.
Darüber hinaus mit all meinen „Unbekannten“ bekannt ist, war es einfach für mich, das zu berechnen, mein Raddrehzahl bei 4 RPM zu raten, die 2 Zoll von 18-Zoll-Rohrpumpe könnte etwa 13.565 Kubikzoll oder 58 Gallonen pro Stunde liefern. die fast 1.400 Gallonen pro Tag betragen würde!
Der Erwerb Komponenten der Pumpe war nur eine Frage der auf die lokale Hardware und Sanitär-Versorgung zu speichern gehen und die Teile herauszupicken ich brauchte. Mein Zylinder war nur eine 18-Zoll-Länge von 2 Zoll-Schedule 40 PVC-Rohr, ausgestattet an einem Ende mit einem 2-Zoll-slip-zu-Rohr weiblichen Adapter und an dem anderes mit der gleichen Art der Armatur in einem Außengewinde beendet. I geschraubt hernach in die gemeinsame eines 2-Zoll-T galvanisiert, dann die T bushed beiden anderen Enden nach unten bis 1/2 Zoll. Auf der Ansaugseite, benutzen ich einen kurzen Nippel zu einem Rückschlagventil 1/2 Zoll-Schaukel. Dann konzentrierte ich die Kolbenteile auf die Schaffung.
Die Kolbenstange ist ein 5/8 Zoll von 26 Zoll Edelstahlwelle, erforderlich, um ein Bit der Maschine arbeiten, da er an jedem Ende mit Gewinden versehen werden mußte. Eine Spitze brauchte nur ein 5 / 8-11 Gewinde 1-3 / 4 Zoll lang, aber die andere hatten einen Abstand von 1 Zoll bis 1/2 Zoll Durchmesser geschnitten werden. Ein 5/8 Zoll lang 1 / 2-13 Gewinde wurde zu dieser Stub hinzugefügt. das hinterließ eine 3/8 Zoll Länge glatter Oberfläche zwischen den Gewindegängen und dem Schritt der 5/8 Zoll Durchmesser der Stange.
Mit dieser fertig gebohrte ich ein 21/32 Zoll-Loch direkt in der Mitte eines 2-Zoll-Rohr verzinktem Steckers, schlüpfte dann die Kolbenstange durch diese Öffnung so sein 1/2 Zoll Ende auf der gleichen Seite wie die Rohrgewinde sind. Ein Paar von Körperscheiben-mit 1/2 Zoll Mitte Bohrungen und 15/8 Zoll Außendurchmessern hergestellt ausgezeichnete Strebepfeiler, nachdem ich ihre Kanten leicht mit einer Feile gebogen und zwei 2-Zoll-Durchmesser Leder Kolbenbecher zwischen ihnen eingeklemmt. Eine 1/2 Zoll Mutter und ein Splint Diese hausgemachten Kolben an seinem Platz auf dem Ende der Welle gehalten wird, und die Wirkung von Wasser auf dem Leder zu erleichtern, die Teile I in Klauenöl getränkt, bevor den Kolbens in Verrutschen und Einfädeln der Verschlussstopfen an dem Kunststoffteil des Zylinders. (Das Leder Kolben gleitet mehr nach Hause viel einfacher, wenn Sie vorsichtig das Ende der Zylinderbohrung mit einer Feile hin verjüngen.)
Um die Pumpe an der Halterung zu montieren, gebohrt I eine 7/8 Zoll-Loch, das zentriert wurde und 2 Zoll von der Grundplatte durch jede der aufrechten Winkeleisen Lippen und lassen die 1/2 Zoll Rohrnippel am T als Befestigungsstifte dienen. I pinioned dann den Schwenkbügel auf den 8-Zoll mal 8 Zoll Montageplatte auf der Radhalterung, einen 1/2 inch x 1-1 / 2-Zoll-Schraube verwendet wird, zwei Muttern und ein Splint.
Dann passe I die Kurbel zu Ende der Welle (es Neben wieder-mit der Technik der Anziehen eine Schraube Laufe durch ein Loch in der Achse gebohrt Sicherung) und befestigt sein anderes Ende an den Kolbenstangenverbinder mit einem 1 / 2 Zoll mal 3 Zoll Schraube und eine Kontermutter. (Ich werde dich jetzt sagen, wenn Sie ein ähnliches Projekt selbst ausprobieren, müssen Sie irgendeine Form von Sperren verwenden mechanismus ob es Splinte oder eine Gewindedichtung ameisen auf alle Befestigungen, oder Sie werden sie wieder angezogen regelmäßig!)
Bevor ich das Rad in das Wasser gesetzt, hatte ich die Sanitär zu beenden. Auf der Ansaugseite, I lief nur eine 6 Fuß Länge von dickwandigen Kunststoffschlauch, der an einem Adapter und eine 3/4 inch Fußventil in dem Wasser eingetaucht beendet. Um die Pumpe von Fremdkörpern zu schützen, wickelte ich die Aufnahme mit Aluminium-Screening. und später eine Schwerkraft-betriebener Sandfang-von einem 2-Zoll-Schedule 40 PVC-Rohr, ein T, ein 90-Grad-Winkel, und ein bisschen aus gewebtem Filterpack der bis I in Linie zwischen dem Fußventil angeordnet, und der Pumpe zu fangen und sich die Trümmer aus.
Schließlich gefüllt I die Radnabe mit Fett, damit ihn nicht mit der Welle Rosten, liefen Kunststoffölleitungen zu dem oaken Lager und nach unten in das Wasser, um die Maschine zu lassen.
Erfolg auf der letzten
Sie haben wahrscheinlich erraten, dass mein Wasserrad durchgeführt, so wie ich es erwartet hat. Aber es hat mich wirklich überrascht das erste Mal, wenn der Wasserstand in dem Strom zu einem Fuß erhöht oder so. Dann drehte sich das Rad auf einem sehr respektablen 11 RPM und konnte 3875 Gallonen von H2 0 in meinen Garten im Laufe eines Tages geliefert haben. Das einzige wirkliche Problem, das ich mit meinem sehr kompetenten Wasserschieber erlebt habe, ist der gelegentlich „logjamming“, das auftritt, wenn Ablagerungen stromabwärts in Hochwasser durchgeführt wird, und ich löste das Schlimmste, das leicht genug, um von Längen von eng beieinander liegendem Rohr in den Bach fahren Bett stromaufwärts von dem Maschine.
Also nach 65 Jahren warten, baute ich endlich eine brauchbare Version meines Urgroßvaters McDowell Spielzeug Wasserrad. Mit einer Gesamtinvestition von etwa 250 $ in das Projekt und einer üppigen Ernte des Gemüses als Ergebnis kann ich mich nicht beschweren über die vielen (angenehm) Stunden Freizeit es hat mich in meine Kindheit Phantasie in die Realität zu bringen.