Введение

Перемещение воды

Накачивание воды – это базовая и практичная техника, гораздо более эффективная, чем черпание воды руками или подъем ее в ручном ведре. Это справедливо, независимо от того, берется ли вода из источника, перемещается ли она в нужное место, очищается ли, используется ли для орошения, мытья, очистки сточных вод или для откачки воды из нежелательного места. Независимо от результата, энергия, необходимая для перекачки воды, является крайне затратной частью водопотребления. Все остальные процессы зависят от или выигрывают от воды, стекающей с большей высоты, или от системы водоснабжения под давлением. Древняя концепция акведука просто и элегантно использовала возможность поддержания высоты воды на максимально возможном расстоянии. Таким образом, по мере перемещения воды на большие расстояния, она сохраняет большую часть своей потенциальной энергии, расходуя лишь небольшую ее часть на течение вниз по небольшому уклону. Эффективная система акведуков в конечном итоге зависит от наличия источника пресной воды на высоте, превышающей высоту места, где вода может быть использована. Гравитация выполняет всю работу. Во всех остальных случаях необходимы насосы. В повседневной жизни доступная вода часто загрязнена, нездорова или даже ядовита, поэтому необходимо перекачивать питьевую воду с нижних уровней на верхние, где она может быть использована. Источник пресной воды в нижнем течении ручья, реки, пруда или озера часто перекачивается на возвышенность для орошения, поения скота, приготовления пищи, уборки или других нужд людей, которым естественным образом нужна пресная вода.

Насос с катушками

Спиральный насос — это насос с низким подъемом, состоящий из трубки, изогнутой в спираль, и установленной на вращающейся оси, приводимой в движение двигателем или животным, способным быстро вращать эту ось. Благодаря вращению, вода забирается трубкой и перекачивается вверх по шлангу. Спиральный насос, как и многие насосы с низким подъемом, обычно используется для орошения и дренажа земель. В настоящее время он по-прежнему применяется фермерами в Азии. Спиральный насос был разработан как альтернатива винту Архимеда. В отличие от винта Архимеда, он может работать горизонтально, в то время как винт Архимеда установлен под углом примерно 30°. При оснащении спирального насоса подходящим вращающимся уплотнением, он способен подавать воду на большую высоту, обычно 5–10 метров, над уровнем выходного отверстия. Несмотря на появление новых насосов, работающих по другим принципам, спиральный насос остается важным инструментом, поскольку его можно легко построить и отремонтировать при очень низких затратах. Это возможно благодаря тому, что все компоненты могут быть изготовлены из местных материалов, таких как металл, который легко добыть и отлить в нужную форму. Однако, как уже упоминалось, насос позволяет поднимать воду лишь на небольшую высоту. Это ограничение делает его непригодным для дренажа или орошения при значительных перепадах высот, а также для большинства других насосных применений, кроме дренажа и орошения.

Спиральный насос

Спиральный насос, иногда называемый насосом Вирца, — это насос малого напора, состоящий из длинного листа металла, свернутого в спираль и герметично закрытого на верхнем и нижнем концах, чтобы напоминать цилиндр. Внешняя полость служит входом, а внутренняя (частичная) трубка — выходом. Для этой конструкции достаточно свернутой пластиковой трубки. Выходной патрубок соединяется с водяным колесом, двигателем или животным, способным быстро вращать насос. Благодаря этому вращению вода забирается внешней полостью и перекачивается вверх по шлангу.

Приложения

Спиральный насос, как и многие насосы малого напора, обычно используется для орошения и осушения земель. Основанный на том же принципе, что и винт Архимеда, он состоит из вращающейся трубы или плоскости (спирали) для перемещения жидкости. В отличие от винта Архимеда, он может перекачивать воду в горизонтальном положении. Винт Архимеда должен быть установлен под углом. Спиральный насос, при оснащении подходящим вращающимся уплотнением, способен подавать воду на большую высоту, чем катушечный насос, обычно на 5-10 м выше точки выпуска. Его главный недостаток – относительно небольшая производительность, пропорциональная объему наибольшей спирали, перемещаемой за один оборот. Несмотря на появление новых насосов, работающих по другим принципам, спиральный насос остается важным инструментом, поскольку его можно легко изготовить и отремонтировать с минимальными затратами. Это возможно благодаря тому, что все компоненты можно сделать из местных материалов, например, из листового металла, согнутого в нужную форму с использованием или без использования станков.

Происхождение

Цюрихский мастер по изготовлению изделий из олова Андреас Виртц изобрел насос в 1746 году. Первое опубликованное описание и механический анализ был написан Й.Г. Зиглером двадцать лет спустя, в 1766 году, с согласия Виртца. Изначальный насос Виртца приводился в действие водяным колесом в реке Лиммат для подачи воды на красильню.