Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Wasserpumpe ohne Strom

Topic author
Gorilla
Beiträge: 22
Registriert: Do 13. Apr 2017, 01:32

Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Gorilla » Fr 8. Sep 2017, 02:01

Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen
Auf einem entlegenen Stueck Land soll ein Bauernhof entstehen, der autark bewirtschaftet wird. Dazu wird eine Wasserversorgung fuer Brauchwasser benoetigt. Das Gelaende eignet sich fuer die Installation eines hydraulischen Widders. Aufgrund von schwer vorhersehbaren Zoellen und sehr begrenztem Budget habe ich nach einer Moeglichkeit gesucht, einen Hydraulischen Widder aus Standardteilen selbst zu bauen.
Eine erste Version entstand im Jahr 2010. Sie ist auf einem Video in YouTube in Betrieb zu sehen.
https://www.youtube.com/watch?v=JcPUJHN9AmI
Seit dem habe ich das damit verbundene Wasserversorgungssystem und den Widder vorzugsweise in Duerreperioden erweitert und verbessert.
Anfangs verwendete ich eine insgesamt ca. 135 Grad gekruemmte 30 m lange 2,5 Zoll PE-Treibleitung, mit einer Wandstaerke, die etwa 1/3 der einer SDR11 Standardleitung entspraeche (Ich habe mir sagen lassen, dass es aufgerollte SDR11 PE-Leitungen nur bis zu einem Durchmesser von 2” gibt.). Die Treibleitung wurde entlang des Baches mit einer mal mehr und mal weniger steilen Boeschung verlegt. Im oberen Bereich waren grosse Felsen, die wir nicht wegraeumen wollten. Deshalb haben wir die Leitung in diesem Bereich mit Draht und duennem Kunststoffseil an kleine Baumstaemme angebunden. In den anderen Bereichen haben wir die Leitung in einem meist wenig tiefen Kanal verlegt und mit Steinen mehr schlecht als recht fixiert. Wenn man nicht zuerst eine genuegend grosse Ablageflaeche fuer den Erdaushub aehnlich einem Baugeruest mit Stangen und stabilen Brettern errichtet, ist das Ausheben eines ausreichend tiefen Kanals entlang einer steilen Boeschung sehr aufwendig. Dazu kam in unserem Fall noch, dass wir kurz unter der Erdoberflaeche auf viele Felssen gestossen sind.
Eine erste Herausforderung am Widder war die Einrichtung des Mechanismus zum Offenhalten bzw. Oeffnen des Schlagventils: An das Ende eines, entgegen der vorgesehenen Flussrichtung angeschlossenen, 4” Rueckschlagventils habe ich eine Klammer mit Stoessel und Feder angebaut. Die Feder ist jeweils nach ein paar Minuten ermuedet und gebrochen. Meine Frau und ein Mitarbeiter haben in meiner Abwesenheit die Feder durch ein Gummiband aus einem gebrauchten Gummischlauch ersetzt. So erreichten wir Laufzeiten von bis zu einem Tag. Dann war das Gummiband meist so verrutscht, dass es das Schlagventil nicht mehr oeffnen konnte. Nichts desto trotz war dies schon ein erster Erfolg. Wenn ich die Farm besucht habe, habe ich es genossen, dem Wasser zuzuschauen, wie es neben unserem Haus in sanften Schueben in ein Becken aus Altreifen fliest.
Um das haeufige Einrichten des Gummibandes zu vermeiden, habe ich einen L-Bogen vor dem Schlagventil eingebaut der die Orientierung des Schlagventils so veraenderte, dass es fast senkrecht stand und den Ventilkolben mit einem Gewicht aus Messing offengehalten. Den Kolben habe ich dann mit einem Messinggewicht belastet. Das hat nicht gut funktioniert, auch dann nicht, als ich das Messinggewicht an den Kolben angeloetet habe. Wegen der grossen Masse des Messinggewichts war die Loetverbindung nie durchgeloetet und ist jeweils schon nach kurzer Zeit gebrochen. Ausserdem haben wir dann ein Resonanzproblem bekommen, das ich auch durch das Austauschen verschiedenlanger Rohrstuecke nicht beseitigen konnte, bevor die Treibleitung endgueltig irreparabel war. Anfangs lag die Pumpleistung bei 6m3 pro Tag. Durch die Resonanz ist die Pumpleistung auf 200l bis fast nichts gesunken. Aufgrund der geringen Vorspannung, die ich mit der Feder, die ich heute einsetze, brauche, vermute ich, dass das Messinggewicht zu schwer war.
Die PE-Treibleitung dehnte sich im Betrieb mit jedem Widderstoss aus und das obere Ende bewegte sich so, wie das Kanonenrohr eines Panzers beim Abschiessen scharfer Munition. Durch die vielen Laengsbewegungen haben die umgebenden Steine tiefe Riefen in die Oberflaeche der Treibleitung eingeritzt, bis die Treibleitung dann nach und nach an vielen Stellen aufgebrochen war. Schon nach kurzer Zeit war klar, dass ein Flicken der Treibleitung keine dauerhafte Loesung ist.
Nun hatte ich drei Probleme (gebrochene Treibleitung, Oeffnungsmechanismus fuer das Schlagventil und Resonanz im System) fast gleichzeitig und so liess ich die Sache erst einmal eine Weile ruhen.
Nach laengerer Pause und vielen Ueberlegungen, wie ich das Wasser am Besten in die Naehe ueber den Hydraulischen Widder bringe – mir war klar, dass die Treibleitung aus verzinktem Stahlrohr sein kann und dass dies nur moeglich war durch Verlegung der Treibleitung an eine andere Stelle – habe ich mich dann dazu durchgerungen einen Kanal vom Bach in etwa 90 Grad abzuzweigen. Ein Damm aus Felsbrocken im Bach direkt unterhalb der Abzweigung hebt mir den Wasserspiegel soweit an, dass genuegend Wasser in den Kanal fliesst. Nach ca. 7m befindet sich dann ein Beruhigungsbecken. Das Beruhigungsbecken verlassen zwei 2 ½” PE-Rohre, welche in ein weiteres Becken muenden, das 12m vom Hydraulischen Widder entfernt und ca. 4m oberhalb des Hydraulischen Widders angeordnet ist. Dieses Becken ist dann mit einem geraden 12m langen 2 ½” galvanisierten Stahlrohr Schedule 40 Substandard (entspricht etwa Schedule 30: ca. 3mm Wandstaerke) mit dem hydraulischen Widder verbunden. Die Oeffnungen zur Durchfuehrung der Rohre sind mit Lehm abgedichtet, der innen und aussen von Natursteinmauern gestuetzt wird.
Bild

Bild

Zwei bzw. 3 Seiten und jeweils der Grund der Becken sind aus gewachsenem Boden, der nicht wasserdicht ist und mit der Zeit hat das Wasser seinen Weg nach aussen gefunden, wodurch ein neues Feuchtgebiet entstanden ist. Ich begruesse dies, weil ich dadurch Pflanzen wie chinesische Wasserkastanie und andere Pflanzen, die ihre Wurzeln gerne im Wasser haben, hier anpflanzen kann. Wenn der Hydraulische Widder in Betrieb ist, reduziert sich die austretende Wassermenge stark, weil dann der Wasserspiegel im zweiten Becken um ueber 1m niedriger ist. Auch im ersten Becken sinkt der Wasserspiegel im Betrieb um ca. 15cm.
In der Zwischenzeit habe ich mir auch ueberlegt, warum die Federn immer so schnell ermuedet sind. Ich hatte Federn von Gewehren und Regenschirmen verwendet. Mein Schluss war, dass die Federn relativ zu ihrer Laenge beim Betrieb des Widders zu stark zusammengedrueckt wurden. Moeglicherweise ist auch einfach nur das Material zu schnell verrostet. Ich habe dann bei einem Schrotthaendler in Cagayan de Oro City schoene Federn, vermutlich aus Lastwagen- oder Schiffsmotoren, gesehen. Die Feder, die ich gewaehlt habe, passt um ein 2” Rohr, um das ich noch eine Huelse mit Anschlag und Zwischenstuecke zur Einstellung der Vorspannung schieben konnte. An das Schlagventil habe ich einen 4” Nippel, mit seitlichen Bohrungen, angeschraubt. An den Nippel wiederum ein Reduzierstueck 4” auf 2”. In die 2” Oeffnung habe ich dann von innen den 2” Nippel mit der Huelse als Fuehrung der Feder angeschraubt. Dadurch bekomme ich also ein Rohr in einem Rohr. Die seitlichen Bohrungen dienen dem Abfluss von Wasser, der durch das Reduzierstueck teilweise blockiert ist. Im Bild unten ist die Neue Version des Schlagventils zu sehen.
Bild
Mein Sohn Pasquale laesst es sich nicht nehmen, dabei zu sein, wenn ich hier am Werkeln bin. Nicht einmal die Fotocamera hat ihn interessiert.

Die Feder steckt auf einer Huelse und die Huelse steckt auf einem Rohrstueck:
Bild

Bild

Bild

Bild

Bild

Bild

Der Kolben vom Original Rueckshlagventil war bald gebrochen und die Schlosserei, die den Auftrag hatte ihn zu reparieren hat ihn dann endgueltig zerstoert. Die Schlosserei hat dann einen Kolben aus Edelstahl angefertigt, der gut ausgesehen hat, jedoch aus 3 zusammengeschweissten Teilen bestand, die nach ein Paar Stunden Betrieb wieder auseinander gebrochen sind. Schliesslich habe ich den Kolben in einer anderen Schlosserei auf eigene Kosten neu anfertigen lassen. Nachdem der Kolben nach einigen Betriebsstunden stecken blieb, habe ich die Kanten stromlinienfoermig abgerundet.
Bild

Bild

Die Kolbenstange hat auch eine Fuehrung bekommen. Die Passung von Kolbenschaft zu Gleitlagerbuchse ist nicht ideal. Bei der Ablieferung war die Oberflaeche zu rauh, so dass sich der Schaft in der Gleitlagerbuchse in der fast horitzontalen Einbaulage bei einem Testlauf des Hydraulischen Widders nicht bewegt hat. Schon bei der Paarung von Huelse und Kolben habe ich gespuert, dass die Riefen in der Bohrung und am Schaft sich gegenseitig verhaken. Nach dem Glaetten der Riefen mit 240er Schmirgelpapier hat der Widder dann funktioniert.
Bild

Bild

Dies ist das Schlagventil in montierten Zustand:
Bild

Dieses wird dann am unteren Ende der verbleibenden Widderteile (im Bild unten zu sehen) angeschraubt.
Bild

Abgestuetzt wird das Hauptventil durch eine Kaffeeastgabel mit Zinken, die ca. 1m im Boden stecken. Im oberen Teil der Astgabel habe ich eine Achteckige Vertiefung eingemeisselt um das Ende des Hauptventils definiert zu positionieren. Nach Angabe eines weitlaeufigen Verwandten meiner Frau eignet sich Kaffeeholz gut zum Einsatz unter Wasser. OK, in diesem Fall ist das Kaffeeholz nicht ganz unter Wasser und ich muss damit rechnen, dass es irgendwann kaput geht. Nach der Montage werden grosse Steine zwischen Kaffee-Astgabel und einem grossen Felsen verklemmt. Schliesslich wird der Hydraulische Widder mit grossen Steinen belastet, so dass er im Betrieb nicht zu stark vibriert. Zu sehen im Video Hydraulischer Widder V3.
https://www.youtube.com/watch?v=5xLruLoKkis
Bild

Bild

Bild

Die Vergroesserung des Druckkessels hat die Pumpleistung des Hydraulischen Widders mehr als verdoppelt. Die erste Version hat taeglich 6m3 Wasser zum Haus gepumpt und diese Version pumpt 8m3 Wasser 6m hoeher als der hoechte Punkt auf der Farm, was relativ zum Hydraulischen Widder etwa zwei mal so hoch ist wie zum Haus.

Bild

Hier das Video der letzten Version des Hydraulischen Widders in Betrieb.
https://www.youtube.com/watch?v=5xLruLoKkis
Nach der Aufnahme des Videos habe ich noch die Kanten des Kolbens des Schlagventiles stromlienienfoermig gebrochen weil sich das letzte Mal der Kolben nach etwa 24h Betrieb verklemmt hat. Ich war ja schon froh, dass nichts gebrochen und sich das Unterteil des Schlagventils nicht verformt hat. Im Prinzip koennte ich nun in die Fuerungshuelse des Schlagventils noch eine Gleitlagerbuchse einbauen und den Kolbenschaft zylindrisch schleifen lassen so dass der Kolben nicht mehr am Rand des Unterteils des Schlagventils vorbeistreicht. Ist nur die Frage wie lange es dauert, bis ich dann die Gleitlagerbuchse austauschen muss. Eine Alternative waere eine Kugelfuehrung so aehnlich wie sie an saeulengefuehrten Stanzwerkzeugen verwendet wird, wenn es eine solche fuer den Einbau unter Wasser gibt. Da die Kugeln auf gehaerteten Oberflaechen laufen muessen, muesste diese Kugelfuehrung eine duenne Aussen- und Innenhuelse haben. Weitere Alternativen habe ich unten skizziert. Dies waere eine fast komplette Neukonstruktion immernoch unter Verwendung von Standardteilen, jedoch mit eigens auf Lebensdauer ausgelegten Sonderanfertigungen fuer Schlag- und Steuerventil.
Nach dem ich ueberschlagen habe, dass die Luft in dem Druckkessel im Stillstand und bei mit Wasser gefuellter Versorgungsleitung auf 1/5 des Kesselvolumens komprimiert ist glaube ich, dass eine weitere Vergroesserung des Kessels eine weitere Erhoehung der Pumpleistung bewirken wuerde. Bleibt die Frage, wie dies realisiert werden kann. Ich habe mich schon nach Druckkesseln fuer Hauswasserinstallation umgeschaut. Der zulaessige Druck war jedoch zu niedrig fuer den Betrieb eines Hydraulischen Widders. Ich habe auch darueber nachgedacht eine Gasflasche umzubauen, so dass sie fuer den Widder verwendet warden kann. Da befuerchte ich jedoch Rost. Das gleiche gilt fuer Kompressortanks. Ich koennte mir noch vorstellen notfalls ein T-Stueck mit seiner Abzweigung nach unten und dann rechts und links je einen L-Bogen nach oben und daran dann je drei 30cm Nippel verbunden mit Kupplungen und oben mit je einer Kappe geschlossen, zu verwenden. Dies wuerde das Volumen gegenueber dem jetzigen Drucktank noch einmal verdreifachen.
Der Bach aus dem das Brauchwasser entnommen werden soll ist meist kristallklar. Manchmal gehen jedoch Leute oberhalb der Entnahmestelle fischen oder lassen ihre Wasserbueffel im Bach ein kuehles Bad nehmen. Dann wird das Wasser zu einer braunen Bruehe. Das hat zur Folge, dass die braune Bruehe dann in unseren Tank gepumpt wird und sich in Folge dessen Erde und organische Teilchen am Boden absetzen.
Nahe am Bach, nahe der Entnahmestelle befindet sich eine Quelle, die genuegend Wasser liefern wuerde. Nun Suche ich eine Moeglichkeit das Brauchwasser vom Treibwasser zu trennen, so dass sich keine oder zumindest wesentlich weniger Sedimente in meinem Tank absetzen. Weiss hier jemand wie das realisiert werden kann?
In diesem Zug denke ich auch darueber nach verlaessliche Ventile selbst zu konstruieren. Hier einige Skizzen:
Bild
Das Hauptventil wird in ein T-Stueck eingeschraubt. Tubig ist Wasser.
Bild
Detailliertere Darstellung des Hauptventils. Auch wie hier in horitzontaler Lage einbaubar. Als Material fuer die Schliesse moechte ich “Allebreme” (oder so aehnlich. Ich erinnere mich nicht mehr an den genormten Namen des Materials. Es ist Urinfarben, elastisch und super stabil. Es wird als Pufferkissen in Blechbearbeitungswerkzeugen fuer Exzenterpressen verwendet. Es wird im Sekundentakt stark verformt und vertraegt das ueber Jahre. Am Heber von Stossmaschinen habe ich das Material auch gesehen. Im Internet habe ich unter “Allebreme” nichts gefunden. Erkennt hier jemand anhand meiner Beschreibung das Material?) verwenden. In dieser Lage kann es in Achse mit der Treibleitung in ein T-Stueck eingeschraubt werden. In die rechtwinklig abzweigende Oeffnung des T-Stuecks wird dann das Steuerventil ein- und an dieses der Druckspeichertank angeschraubt.
Bild
Das Schaltventil wird ebenfalls in ein T-Stueck eingeschraubt. Die Schliesse kann zusaetzlich mit einer Rueckstellfeder versehen werden.

Ich hab einmal an einem Widder etwas gesehen, das wie eine Wippe ausgesehen hat. Ich habe mir ueberlegt, wie das funktionieren koennte.
Bild
Dies scheint mir mit weniger genau gearbeiteten Teilen auszukommen wie die oben dargestellten Versionen. Dafuer braucht man hier vermutlich mehr Materiel fuer Lagerung und Befestigung der gesamten Anordnung.
Das habe ich aus dem Projekt gelernt:
1. Treibleitungen sollten von Sand umgeben sein, um Abschuerfungen zu vermeiden
2. Resonanz zu erkennen und zu umgehen
3. Die Vergroesserung des Druckausgleichskessels erhoeht die Pumpleistung
4. Wasserdichte Lehmwaende bauen und das Material dazu vorbereiten
5. Federn, die regelmaessig zu stark zusammengepresst warden, ermueden schnell
6. Standard-Rueckschlagventile sind fuer Dauerbetrieb, Wartungsarmut und Langlebigkeit nicht geeignet.
7. Das Funktionsprinzip des Hydraulischen Widders verstehen.
8. Bei der Paarung von Rohrgewinden muss man aufpassen – am Besten vor dem Kauf im Laden ausprobieren. Hier auf den Philippienen gibt es Standard und Substandard. Fuer Substandard muss man geeignete Kupplungen kaufen, sonst kann man die Gewinde nur etwa ein bis zwei Umdrehungen ineinander schrauben. Wie das in Deutschland ist, weiss ich nicht, weil ich da solche Sachen nicht gemacht habe.
Benutzeravatar

Plunschmeister
Beiträge: 1684
Registriert: Do 1. Aug 2013, 18:11

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Plunschmeister » Fr 8. Sep 2017, 10:20

Hallo Christoph,

eine sehr schöne Doku, welche ich mit Begeisterung gelesen habe.
Läuft denn der derzeitige Widder durch? Dem Widderschlag nach zu urteilen, könnte der Wasseraustritt - aus der Steigleitung pulsieren.
Es ist Urinfarben, elastisch und super stabil.Im Internet habe ich unter “Allebreme” nichts gefunden. Erkennt hier jemand anhand meiner Beschreibung das Material?) verwenden


Für Buchsen etc. haben wir immer Hartgewebe ( Pertinax) verwendet. Beim Drehen staubt das Material und die Farbe ist gelblich.Das Material ist abriebfest und thermisch hoch belastbar und hat eine hohe Schwingungs- und Schalldämpfung.
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft" Jules Verne (1870)
* 2712193509122015*
Gruß PM
Benutzeravatar

Plunschmeister
Beiträge: 1684
Registriert: Do 1. Aug 2013, 18:11

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Plunschmeister » Fr 8. Sep 2017, 14:56

Bei einem waagerechtem Stoßventil, besteht immer die Gefahr, dass Luft in der Triebleitung aufsteigt. Aus diesem Grund sollte sich das Ventil unter Wasser befinden.
Die Luft steigt in der Triebleitung auf und wird dann durch die Strömung wieder mit runter gerissen. Irgendwann heben sich beide Kräfte auf und der Widder kommt zum Stillstand.
Das Kolbenmaterial wird ständig verschleißen, da sich dieses einseitig abnutzt und der Kolben dadurch nicht mehr richtig abdichtet oder einfach zu Bruch geht.
Diese waagerechte Anordnung, kenne ich eigentlich nur bei einem Widder mit wenig Triebhöhe. Für den Kolben wird dann Material aus Kunststoff verwendet. Das Ventil ist dann selbst als sphärischer Körper ausgestaltet. Aufgrund des gleichen Spezifischen Gewichts wie Wasser - wird das Ventil praktisch schwimmend gelagert.


Das nun ein größerer Windkessel auch die Förderleistung erhöht, ist so nicht richtig. In einem größeren Windkessel steht mehr und auch länger Luft zur Verfügung. Der Widder läuft aufgrund der federnden Wirkung "weicher" und die Triebwassersäule federt eleganter, der Wasserausfluss oben aus der Steigleitung - erfolgt in einem gleichmäßigen Strahl.

In deinem ersten Video erkennt man, dass der Wasserausfluss pulsiert, das ist nicht richtig. Der Windkessel war zu klein. Bei großem Durchfluss, wird natürlich auch viel Luft im Wasser gebunden und mit weg gefördert.
Dein jetziger Windkessel sollte eigentlich ausreichend sein, er sollte aber belüftet werden! Die Widderstöße klingen sehr hart.



Bei der Verwendung eines senkrechten Stoßventils (mit 90 Grad Bogen), besteht der Vorteil darin, dass sich Triebleitung und auch Widder automatisch entlüften.
Bei einem hohen Druck, solltest du eine Blattfeder verwenden ( Bauanleitung im Brunnenpedia).

Wildwasserwidder:

viewtopic.php?f=52&t=338


Erste Experimente:

https://m.youtube.com/watch?v=JhKnwrORRAc

https://m.youtube.com/watch?v=FVrrG3H3f6E
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft" Jules Verne (1870)
* 2712193509122015*
Gruß PM

Topic author
Gorilla
Beiträge: 22
Registriert: Do 13. Apr 2017, 01:32

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Gorilla » Mo 11. Sep 2017, 05:25

Hallo PM,

Danke fuer das Kompliment. Es freut mich, dass Du meine Dokumentation mit Begeisterung gelesen hast. Fuer mich ist es eine Selbstverstaendlichkeit, dem, der mir seine Hilfe anbietet, das Helfen so angenehm wie moelich zu machen.
Der Widder ist im Prinzip in der letzten Bauweise durchgelaufen (So wuerde ich es jedenfalls definieren). Nur ist jeweils nach 1 bis 3 Tagen -meist schalten wir den Widder ueber Nacht oder vor dem Regen aus - der Kolben, wie oben beschrieben, kaput gegangen. Als er beim letzten Mal stehen geblieben ist, hat sich der Kolben nur verklemmt. So wie ich es sehe liegt dies an dem einseitihen Verschleiss durch die "horitzontale" Ausrichtung des Stossventils.
Also, wenn ich dem Wasser, das in den Tank fliesst zuhoere, klingt der Wasserfluss gleichmaessig. Ich bin jedoch nicht auf den Turm geklettert, um dem Wasser Zuzuschauen, wenn es in den Tank fliesst. Ich werde dies nach meinem naechsten Umbau tun.
Der harte Widderschlag ruehrt mit Sicherheit auch daher, dass der Gummiring am Kolben durch den Ambos des Stossventils zerquetscht wurde und dann weggebroeselt ist. Es schlaegt nun also Metall auf Metall. Wenn ich einen neuen Gummiring einsetze passiert das Gleiche nach sehr kurzer Zeit wieder. Deshalb habe ich aufgehoert, den Gummiring auszuwechseln.
Das Material, das ich suche, ist nicht Hartgewebe (Pertinax). Es ist auch transparent wie Urin.
Benutzeravatar

Plunschmeister
Beiträge: 1684
Registriert: Do 1. Aug 2013, 18:11

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Plunschmeister » Mo 11. Sep 2017, 09:49

Hallo Christoph,

Das Material, das ich suche, ist nicht Hartgewebe (Pertinax). Es ist auch transparent wie Urin.

OK, ist es eventuell Polysulfon (PSU)?

Zu den Druckventilen:
Einfache Klappventile ( mit Scharnier), für den Druckbehälter kann man aus Leder oder Gummi mit Gewebeeinlage (Autoreifen) konstruieren. Hier ist dann eine Gewichtsauflage und ein Anschlag erforderlich. Bei verschraubten Rohren, ist das allerdings etwas schwierig. Hier kann man aber eine einfache Gummikugel einsetzen.

Als Druckbehälter werde auch gerne Feuerlöscher eingesetzt, welche je nach Größe, einen Prüfdruck von 40bar unterliegen (in DE).
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft" Jules Verne (1870)
* 2712193509122015*
Gruß PM

Topic author
Gorilla
Beiträge: 22
Registriert: Do 13. Apr 2017, 01:32

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Gorilla » Mo 11. Sep 2017, 13:36

Hallo PM,
Danke fuer Deine Antwort und Anregungen.
Das Stossventil habe ich waagerecht angeordnet, weil die Triebleitung gerade sein soll und der Hauptwasserfluss durch das Stossventil geht. Das Ziel war also den Wasserfluss moeglichst wenig zu behindern.
Aufgrund der Lektuere der von Dir mir hier zur Verfuegung gestellten Anleitungen glaube ich nun, dass ich auch eine 1.5" oder 2" Leitung haette verwenden koennen. Da in dieser die Fliessgeschwindigkeit hoeher waere und damit vermutlich auch die Pumpfrequenz und/oder die gepumpte Wassermenge pro Pumpstoss hoeher waeren.

Ich verwende eine 1/2"Druckleitung was vermutlich nachteilig ist, wegen der grossen Reibung bei hoher Fliessgeschwindigkeit. Besser waere wahrscheinlich 3/4" oder waere es sogar besser auf 1" zu gehen, wenn ich die Leitung austausche?

Nun, da Du es sagst, verstehe ich: Durch die Erhoehung des Drucks im Druckkessel kann das dort befindliche Wasser viel mehr Luft loesen als bei Normalluftdruck. Das ist der selbe Prozess wie beim Tauchen. Je tiefer der Taucher taucht, desto mehr Sauerstoff loest sich im Blut. Wenn dann der Taucher zu schnell aufsteigt, bilden sich in dessen Adern Luftblasen, was toedliche Folgen haben kann. Deshalb also wird die Luft im Druckkessel mit der Zeit verbraucht. Das hatte ich nicht bedacht und deshalb habe ich auch kein Schnueffelventil verwendet.

Waere es besser gewesen zu sagen, dass durch die Vergroesserung des Druckkessels der Wasserstrom zum Vorratstank gleichmaessiger wird und ich dann weniger Verluste durch staendig alternierende Beschleunigung und Verzoegerung habe, was den Wirkungsgrad verbessert?

Also aufgrund Deiner Beobachtungen und Ausfuehrungen plane ich folgenden Umbau:
1. Ich suche einen Bogen mit 15 Grad, so dass der Widder waagerecht steht und das Stossventil befestige ich an einem T, so dass es senkrecht steht. Das andere Ende des T-Stuecks verschliesse ich mit einer Kappe und stuetze es an der Kaffeeastgabel ab. Das Stossventil muss ich dann zusammenklemmen, da das Gewinde, welches das Ober- und Unterteil verbindet schon mal kaputt gegangen ist. Genauer gesagt hat sich das Oberteil aufgeweitet, so dass das Unterteil aus der Verbindung herausgerutscht ist. Ich habe dann Material auf das Innengewinde des Unterteils auftragen und das Gewinde nachschneiden lassen, so dass es wieder zum Oberteil passt. Ich habe noch etwas ueber einen Meter 20x4 Edelstahl-Flachmaterial. vielleicht laesst sich damit etwas machen.
2. Ich installiere ein Schnueffelventil so wie Du das mit dem Fahrradventil beschrieben hast unterhalb des Drruckventils. ist das mit einem Autoventil auch moeglich (Angeblich verwenden die Philippinos Autoventile an ihren Fahrraedern. Es gibt jedoch schon einen Trend zum Radsport. Da koennte ich fuendig werden)?. Bisher habe ich hier noch keine maennlichen Kupplungen gesehen. Statt dessen habe ich bisher einfach kurze Nippel verwendet. Ich habe jedoch eine Idee wo ich eine solche bekommen kann. Wenn nicht, wuerde ich das Schnueffelventil in den unteren Teil des Ventilkoerpers einbauen.
Danach werde ich einen Versuch ohne die Feder, die ich heute verwende, machen. Wenn es laeuft, kann ich mir die Blattfeder sparen. vermutlich reicht es jedoch nicht, da ich ja frueher schon mit Gewicht gearbeitet habe und meine, mich erinnern zu koennen, dass damals der Widder nicht gelaufen ist, wenn das Gewicht abgebrochen war. Allerdings hatte ich damals schon eine Fuehrung, die machte, dass der Kolben immer unter Wasser war und sich so moeglicherweise nicht gut bewegen konnte.
Die Aenderung der Orientierung des Stossventils erleichtert mir auch die Moeglichkeit die Positionen von Druck und Schlagventil zu vertauschen. Dies koennte auch das unten beschriebene Resonanzproblem loesen.

Die Loesung mit dem Bypass fuer die Kontrolle der Hoehe der Luftsaeule im Drucktank wie sie in der Bauanleitung fuer dem PVC-Widder beschrieben wurde, finde ich sehr hilfreich besonders fuer jene, die einen Widder bauen, den es so noch nicht gibt. Da ich kein passenden Fuellstandmesser fuer meinen Jeep gefunden habe und mein Tank kaput war, hat der Mechaniker, der meinen neuen Tank gebaut hat, mir eine solche Fuellstandskontrollmoeglichkeit eingebaut.

Im Zusammenhang mit dem Bau von Haeusern aus Strohballen, habe ich gelesen, dass man Zement durch Flugasche ersetzen kann (Moeglicherweise braucht man dazu dann auch noch etwas Lehm oder Mehl aus zerstossenen Ziegelsteinen. Dieses Material moechte ich fuer ein Dauerhaftes Fundament meines Widders verwenden, wenn dieser zuverlaessig laeuft.

Ich koennte mir noch vorstellen, eine Huelse mit 5mm Wandstaerke mit einem 5mm breiten Absatz nach aussen mit 10mm Wandstaerke quasi als Schulter fuer eine breitere Auflage des Kolbens in das Unterteil des Stossventils meines Widders einzupressen. Den Kolben wuerde ich so umbauen, dass er einen 6mm dicken Gummiering aufnehmen kann und beim Schliessen des Ventils nicht an der Huelse anstoesst. Ist es moeglich diese Huelse aus Engineeringplastic zu fertigen? Dadurch soll die Lebensdauer des Gummiringes vergroessert werden, weil dieser dann eine etwa doppelt so grosse Auflageflaeche haette wie heute. Im Prinzip koennte die Wandstaerke des Ringes auch noch groesser sein, falls dies fuer die Lebensdauer des Gummiringes noetig ist. Den Gummiring koennte ich aus Foerderband-Conveyer fertigen. Es wuerde sich dadurch der Hub des Kolbens um ca. 8 mm verringern: 5mm durch die Huelse und 3mm durch den dickeren Gummiring. Da das Gewinde am Unterteil laenger ist als am Oberteil, koennte ich mir auch vorstellen das Unterteil um ein paar Millimeter zu kuerzen um die Verkuerzung des Hubs teilweise zu kompensieren. Da stellt sich die Frage, ob dies noetig ist, da moeglicherweise eine Verkuerzung des Hubwegs die Frequenz erhoeht und die Schlaege weicher werden laesst. Ich glaube so immer noch genuegend Wasser pumpen zu koennen, weil ich beobachtet habe, dass die Verbindungen des Druckkesseks nach einigen Widderschlaegen undicht werden, nachdem ich den Kugelhahn zur Druckleitung geschlossen habe und den Widder gleichzeitug laufen lasse. Das bedeutet, dass der Druck, den ich mit dem Widder erzeugen kann, wesentlich hoeher ist, als der Druck, den ich zum Pumpen brauche. Wenn ich dann den Kugelhahn zur Druckleitung wieder oeffne, sind die Verbindungsstellen wieder dicht.

Bei den Aenderungen, die nun anstehen, mochte ich auch herausfinden, ob es nicht guenstiger waere oder aehnliche Kosten entstehen, wenn ich das Stossventil umbaue, so aehnlich wiein meiner Projektbeschreibung skizziert.

Fuer die Entlueftung des Druckkessels habe ich oberhalb des Abzweigs fuer die Druckleitung noch einen Abzweig zur Entlueftung des Druckkessels mit einem 3/4" Kugelhahn (Im Video zu sehen, der Kugelhahn mit dem gelben Griff). Diesen habe ich gelegentlich geoeffnet, (nachdem ich den Kugelhahn zur Druckleitung und den zur Treibleitung geschlossen hatte) als sich das Geraeusch hart angehoert hat oder der Widder nicht richtig gelaufen ist. Manchmal ist viel Luft und Wasser herausgekommen und manchmal nichts. Ich habe dann ein Schlaeuchchen in die Oeffnung des Kugelhahns gesteckt so weit es gieng und hineingeblasen, um das Wasser herauszulocken. Also vermutlich war dann tatsaechlich alle Luft im Druckkessel aufgebraucht.

Du hast auch die Doppelschlaege beim Druckventil erwaehnt. Ja, dies ist richtig. Bevor ich den 2. 4"x1'Nippel in den Druckbehaelter integriert habe, war das ein Mehrfachschlag und fast kein Wasser wurde gepumpt. Ich vermute, dass dies ein Resonanzproblem ist und hoffe, dies durch eine weitere Verlaengerung des Druckbehaelters zu loesen. Die Doppelschlaege starten eigentlich ziemlich zeitgleich mit dem Start des Widders auch dann, wenn der Drucktank vorher belueftet wurde. Da die Aenderung der Orientierung des Stossventiles, wegen anderer Bauteile mit anderen Laengen, auch einen Einfluss auf die Resonanz haben kann, warte ich zunaechst den Testlauf nach den zuvor angekuendigten Aenderungen ab, bevor ich den Duckbehaelter vergroessere.

Wildwasserwidder: Diese Loesung gefaellt mir gut. Sepp Holzer hat dann auch einen WildwasserWidder. Er hat in seinem Video gesagt, dass er den Widder auch mit Jauche betreiben koennte und doch sauberes Trinkwasser zu seinem Brunnen geliefert bekommen wuerde. "Das Eine hat mit dem Anderen nichts zu tun", hat er gesagt. Der Widder hat zwei nebeneinander liegende Teile, die mit einem kurzen Rohrstueck getrennt sind. Die Membranpumpe mit Druckkessel ist direkt mit der Treibleitung verbunden und in Verlaengerung der Treibleitung ist das Stossventil. Hier der Link zum Video. Wenn Du den Widder mal vor Ort sehen magst, kannst Du mit dem Sohn von Sepp Holzer ueber http://www.krameterhof.at Kontakt aufnehmen. Sepp Holzer ist mittlerweile im (Un-)Ruhestand im Burgenland.

Ich habe mir auch die beiden Videos mit dem Hydraulischen Widder mit "Fahrradschlauch" angeschaut:
Nun bleibt die Frage, wie man damit Wasser pumpen kann. Im Prinzip koennte man doch den Fahrradschlauch in ein 4"Rohr stecken, ein T-Reduzierstueck 4"x2" oder 4"x1"an dem oberen Ende des Rohres fuer den Zufluss des Quellwassers und ein T-Stueck am unteren Ende fuer den Abfluss. Am Zufluss ist ein Rueckschlagventil, das verhindert, dass Wasser abfliesst und am Abfluss ist das Druckventil mit Druckkessel. Die Enden der 4"-Strecke muesste man noch genauer anschauen und auskonstruieren, so dass der Schlauch auch montierbar ist.
Eine weitere Frage ist: Welche Energie pro Hub geht verloren beim Ausdehnen des Schlauches. Diese Energie waere zusaetzlich verloren zu den anderen Verlusten des Widders. Ist diese Energie nennenswert oder vernachlaessigbar?
Und es waere zu fragen, wo man einen solchen Schlauch der gerade ist herbekommt, weil der Fahrradschlauch bestimmt Knicke auf diese Laenge bekommen wuerde. In Traubenpressen weden Schlaeuche fuer Schlauchpressen eingesetzt. Ich vermute dass der Durchmesser da etwas zu gross ist. Oder weisst Du wo man einen geraden Gummischlauch noch verwendet?
Das mit den Gummikugeln ist mir sympatisch. Ich habe auch schon darueber nachgedacht, wie ich diese verwenden koennte. Gibt es dafuer Beispiele? Das mit dem Feuerloescher ist eine gute Idee. Ich habe schon an Gasflaschen gedacht, Ich glaube jedoch, dass die zu schwer sind.
Ich mache nachher noch ein paar Skizzen zur Verdeutlichung. Ich werde mir das Polysulfen nachher mal nachgoogeln
Bis dahin
Herzliche Gruesse
Christoph
Benutzeravatar

Plunschmeister
Beiträge: 1684
Registriert: Do 1. Aug 2013, 18:11

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Plunschmeister » Mo 11. Sep 2017, 17:04

Hallo Christoph,

vorab:
Ich habe mir auch die beiden Videos mit dem Hydraulischen Widder mit "Fahrradschlauch" angeschaut:
Nun bleibt die Frage, wie man damit Wasser pumpen kann.

Nun so, wie in dem Video dargestellt, kann man kein Wasser pumpen. Im Prinzip ist es so, wie du bereits folgerichtig erkannt hast.
Es war hier nur ein Experiment, um zu sehen, inwieweit sich der Schlauch ausdehnt. Ich habe hier mit einer Fallhöhe von 0,50m gearbeitet.
Die Leistung der Wildwasserwidder, ist wohl nochmals 20% geringer, müsste da nochmal nachschauen.

Und es waere zu fragen, wo man einen solchen Schlauch der gerade ist herbekommt, weil der Fahrradschlauch bestimmt Knicke auf diese Laenge bekommen wuerde. In Traubenpressen weden Schlaeuche fuer Schlauchpressen eingesetzt. Ich vermute dass der Durchmesser da etwas zu gross ist. Oder weisst Du wo man einen geraden Gummischlauch noch verwendet?


Der Schlauch muss ja nicht soo lang sein. Er soll sich ja auf einem kurzen Ende dehnen (mit Wasser füllen). Der Schlauch formt sich im Rohr (bei großem Druck) mit Triebwasser zu einer Kugel und verdrängt dabei das sich im Rohr befindliche Wasser, durch das Druckventil in den Windkessel.

Denkbar ist hier auch eine Wärmflasche :lol: , nur dann müsste das Stoßventil vorne sitzen.
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft" Jules Verne (1870)
* 2712193509122015*
Gruß PM
Benutzeravatar

Plunschmeister
Beiträge: 1684
Registriert: Do 1. Aug 2013, 18:11

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Plunschmeister » Mo 11. Sep 2017, 17:27

Aufgrund der Lektuere der von Dir mir hier zur Verfuegung gestellten Anleitungen glaube ich nun, dass ich auch eine 1.5" oder 2" Leitung haette verwenden koennen. Da in dieser die Fliessgeschwindigkeit hoeher waere und damit vermutlich auch die Pumpfrequenz und/oder die gepumpte Wassermenge pro Pumpstoss hoeher waeren.


Die Triebleitung ist eigentlich das Wichtigste an der ganzen Sache. Also fangen wir einmal von vorne an:::

Dein Wassergefälle ( Fallhöhe) beträgt 4m.
Die Triebleitung ist 12m lang.
Das Wasser wird vertikal 6m hoch gepumpt?
Wie viel Triebwasser steht eigentlich zur Verfügung?

Der Rohrdurchmesser der Triebleitung, richtet sich nach der zur Verfügung stehenden Wassermenge. Je größer diese fließende Wassermenge ist und je abrupter diese gestoppt wird, desto größer ist die Stoßenergie!
Die Energie dieser bewegten Wassersäule, ist das Produkt aus der halben Masse, mal der Geschwindigkeit im Quadrat.

Diese Energie, kann die Wassersäule praktisch wieder abgeben, wenn sie durch das Stoßventil gestoppt wird.


Bei der Konstruktion einer Widderanlage sollte man sich an Daten aus der Praxis orientieren, welche da besagen:

Die Triebleitungslänge steht im Zusammenhang mit dem Gefälle! Das Idealverhältnis wäre 1:4, welches man bei einem Bau anstreben sollte. Die Triebleitung sollte also 4 x so lang sein, wie die Gefällhöhe.

Würde man 6 x die Triebhöhe verwenden, wird die Wassersäule etwas langsamer hat aber durch die Länge mehr kinetische Energie. Die Widderstöße werden langsamer, die Hubleistung bleibt jedoch die gleiche.

Verwendest du bei großer Triebwassermenge, beispielsweise, eine Triebleitung mit geringerem Durchmesser - fôrderst du dementsprechend auch weniger Wasser.

Ich verwende eine 1/2"Druckleitung was vermutlich nachteilig ist, wegen der grossen Reibung bei hoher Fliessgeschwindigkeit. Besser waere wahrscheinlich 3/4" oder waere es sogar besser auf 1" zu gehen, wenn ich die Leitung austausche?


Wie lang ist die Leitung denn genau?
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft" Jules Verne (1870)
* 2712193509122015*
Gruß PM
Benutzeravatar

Plunschmeister
Beiträge: 1684
Registriert: Do 1. Aug 2013, 18:11

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Plunschmeister » Mo 11. Sep 2017, 22:23

Nun, da Du es sagst, verstehe ich: Durch die Erhoehung des Drucks im Druckkessel kann das dort befindliche Wasser viel mehr Luft loesen als bei Normalluftdruck. Das ist der selbe Prozess wie beim Tauchen. Je tiefer der Taucher taucht, desto mehr Sauerstoff loest sich im Blut. Wenn dann der Taucher zu schnell aufsteigt, bilden sich in dessen Adern Luftblasen, was toedliche Folgen haben kann. Deshalb also wird die Luft im Druckkessel mit der Zeit verbraucht. Das hatte ich nicht bedacht und deshalb habe ich auch kein Schnueffelventil verwendet.

Waere es besser gewesen zu sagen, dass durch die Vergroesserung des Druckkessels der Wasserstrom zum Vorratstank gleichmaessiger wird und ich dann weniger Verluste durch staendig alternierende Beschleunigung und Verzoegerung habe, was den Wirkungsgrad verbessert?


Es hängt einfach damit zusammen, das Wasser in der Lage ist, Gase aufzunehmen und auch wieder abzugeben, hierzu zählt natürlich auch Luft. Durch den ständigen Wasserdurchfluss, wird die Luft einfach verbraucht und somit weniger.
Die Schläge auf den Windkessel und auf die Steigleitung werden härter, die Steigleitung bewegt sich. Das Luftpolster soll ja die Druckstöße aufnehmen und ermöglicht eigentlich erst den Widdergang. Wasser lässt sich nicht komprimieren.

Durch ein ausreichendes Luftpolster, wird der Wasserfluss zum Vorratstank gleichmäßiger - daher haben große Widder ein Schnüffelventil.

Als Schnüffelventil, kannst du schlicht und einfach eine 0,5 mm Bohrung unterhalb des Druckventils setzen, dann saugt der Widder bei jedem Stoß, Luft ein. Also kein Fahrrad-Ventil.
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft" Jules Verne (1870)
* 2712193509122015*
Gruß PM
Benutzeravatar

Plunschmeister
Beiträge: 1684
Registriert: Do 1. Aug 2013, 18:11

Re: Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen

Beitragvon Plunschmeister » Di 12. Sep 2017, 09:29

Hallo Christoph,

Das Stossventil muss ich dann zusammenklemmen, da das Gewinde, welches das Ober- und Unterteil verbindet schon mal kaputt gegangen ist. Genauer gesagt hat sich das Oberteil aufgeweitet, so dass das Unterteil aus der Verbindung herausgerutscht ist. Ich habe dann Material auf das Innengewinde des Unterteils auftragen und das Gewinde nachschneiden lassen, so dass es wieder zum Oberteil passt.


Bei der Konstruktion, solltest du folgendes beachten:
Fließt beispielsweise Wasser mit 3 m/s durch ein 5 m langes Rohr, das innerhalb von 5 ms abgesperrt wird, steigt der Druck kurzzeitig am Stoßventil auf 60 bar.
( Wikipedia)
Das wird die Gewindeverbindung auf lange Sicht nicht durchhalten. Du wirst sicher beobachtet haben, dass Ventile bei größeren Widdern, durch Flansche verschraubt sind.
Genauso wird es sich mit einer Dichtung verhalten, die Stoßventile dichten hier i.d.R. metallisch ab.
„Das Wasser ist die Kohle der Zukunft" Jules Verne (1870)
* 2712193509122015*
Gruß PM

Zurück zu „Wasserwidder“

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 2 Gäste