Scienco

HIDRAŬLIKO

Akvobata pumpilo – forgesita sed utiligebla

Unu el la plej facile uzeblaj kaj plej malmultekostaj specoj de energio estas la mekanika (hidraŭlika) energio de la akvo. Jam en la fruaj tempoj de nia civilizo la homoj utiligis tiun ĉi energion, ĉefe per turniĝantaj elementoj. Ekz. ili konstruis diversajn akvoradojn por levi akvon alten aŭ turnadi muelŝtonojn sen homa aŭ besta laciĝo. Tiuj aparatoj disvolviĝis en la modernajn pumpilojn kaj turbinojn. Speciala aparato estis la akvobata pumpilo, sen turniĝantaj elementoj, kiu povis levi parton de alvenanta akvo pli alten per la forfluigo de la alia akvoparto pli malalten, ol la alveno-nivelo.

Teoria bazo de la akvobata pumpilo

Akvobata pumpilo estas pumpilo kiu levas akvon per la propra energio de la akvo fluanta en tubo (sen libera surfaco). Fluanta akvo, pro sia fluo-rapido kaj maso, havas kinetan energion (movenergion). Se la fluo de la akvo estas subite haltigita ĉe la tubfina elfluo per iu valvo B, la kineta energio same subite transformiĝas (kun certa perdo) en potencialan energion, kio rezultigas abruptan kreskon de la akvopremo, kun laŭtega „bato” sur la tutan internan surfacon de la tubsistemo. Tiu akvobato estas konata ankaŭ sub la nomoj „akva virŝafo”, „hidraŭlika virŝafo” aŭ „ariesa bato”, laŭ la lingvoj, ĉar la akvobato estas abrupta fenomeno, simila al batego de iu mezepoka mur- aŭ pordeg-rompa bronza virŝafkapo sur la antaŭa ekstremo de peza stangego, al kiu la ĝin portantaj kurantaj soldatoj donas la detrukapablan elanon.

Realigo de la akvobata pumpilo

J. M. Montgolfier, la ĉefa eltrovinto de la aerostatika balono, inventis la akvobatan pumpilon en 1796. Sed nur en 1928 aperigis M. L. Bergeron kompletan teknikan studon pri la konstruado de akvobataj pumpiloj.

Sekvu la funkciadon de tiu pumpilo laŭ la figuro. La akvo fluas de la akvofonta rezervujo en tubo A ĝis la malfermita klapvalvo B, kiun oni nomas martelo, ĉar estas ĝi kiu fakte batas. Kiam la fluanta akvo en tubo A akiras certan rapidon, kinetan energion kaj do sufiĉan premon sur la ĉirkaŭfluatan klapvalvon, ĝi subite, bate fermas la martelo-klapon B, kio tuj haltigas la fluon kaj altensaltigas la premon. La altiĝinta premo kiel fronto de prem-ondo propagas sin je sonrapido (en akvo ĉ. 1400 m/s, sed tion la elasteco de la tubo reduktas al ĉ. 1000 m/s ) al la punkto C, kie ĝi tuj suprenpuŝe malfermas la klapvalvon D, kaj la altprema akvo rapide penetras en la kloŝforman rezervujon R. La enfluanta akvo komencas plenigi la kloŝon, kunpremante la aeron (aŭ alian gason) en la kloŝo, kaj samtempe leviĝi en la tubo E kaj elflui ĉe ties fino F en iun „deponujon” (rezervujon aŭ kanalon).

Intertempe la fronto de la – pli kaj pli malfortiĝanta – prem-ondo atingas la libersurfacan akvofontan rezervujon, de kie la akvo venas, kaj tie ĝi reflektiĝas en formo de negativa (malaltprema) prem-ondo. Kiam tiu ĉi prem-ondo atingas la klapvalvon D, tiu abrupte fermiĝas, ĉar nun la premo sub ĝi fariĝas pli malalta ol super ĝi. La kunpremita aero ankoraŭ daŭrigas elpeli la akvon el la kloŝo tra la tubo E kaj tubfino F.

Kiam la negativa prem-ondo reiras de F kaj atingas la klapvalvon B, ĉi tiu lasta malfermiĝas kaj la fluo en la tubo A denove startas. La priskribita fenomeno ripetiĝas. La pumpatan averaĝan akvoflukson (trafluantan akvovolumenon, en l/s) Qr oni povas regi per pezo (aŭ risorto), aldonebla al la klapvalvo B, tiel ke ĝi malfermiĝu ĉe pli aŭ malpli granda premo (do ĝi restu malfermita dum malpli aŭ pli longa tempo).

Por ke la akvobata pumpilo funkciu, estas necese, ke la pumpilo estu instalita je niveldiferenco H pli malalte ol la akvofonto. Tiam, per la priskribita procezo, la akvobata pumpilo povas peli parton de la alvenanta akvo supren, ĝis la deponujo F, al alto h super B. Tiu alto h povas esti kvar- ĝis sesoblo de H. Tio signifas, ke se akvobata pumpilo estas instalita je 10 m sub la nivelo de la akvofonto, la aparato povas peli (pumpi) akvon ĝis alto de 60 m.

La rendimento de la aparato atingas 40 ĝis 70 %, depende de la zorgemo pri la fabrikado kaj instalado de la tuto, kaj de la kvociento h/H. Verdire tiu rendimento ne estas grava, ĉar la funkciado de la akvobata pumpilo estas senpaga.

Kie estas renkonteblaj la akvobataj pumpiloj?

Pro la disvastiĝo de la modernaj teknologioj, pro la elektra energio kiu atingas preskaŭ ĉiujn lokojn de la mondo, la akvobataj pumpiloj praktike malaperis. Tamen kial ne profiti el torenta akvofluo kies energio alie perdiĝus? Do, ankoraŭ funkcias tiaj pumpiloj ekzemple en Limoĝio en Francio kaj en la fama bieno Bona Espero en Brazilo ... kaj sendube en multaj aliaj lokoj en nia mondo. Gigantaj akvobataj pumpiloj estis instalitaj por irigaciaj celoj ankaŭ en Usono ... finfine tiaj pacaj batoj estas profitodonaj kaj, laŭ energio, senpagaj eĉ en la plej riĉa lando de la mondo.

P.S. Kiu volas scii pli pri pumpiloj povas legi la broŝuron Hermetikaj pumpiloj de la sama aŭtoro. Havebla ĉe FEL, prezo: 2,25 eŭroj + afranko.