Hydraulischer Widder Projekt in Talakag, Philippinen
Verfasst: 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.
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.
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:
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.
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.
Dies ist das Schlagventil in montierten Zustand:
Dieses wird dann am unteren Ende der verbleibenden Widderteile (im Bild unten zu sehen) angeschraubt.
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
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.
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:
Das Hauptventil wird in ein T-Stueck eingeschraubt. Tubig ist Wasser.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
Dies ist das Schlagventil in montierten Zustand:
Dieses wird dann am unteren Ende der verbleibenden Widderteile (im Bild unten zu sehen) angeschraubt.
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
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.
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:
Das Hauptventil wird in ein T-Stueck eingeschraubt. Tubig ist Wasser.
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.
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.
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.