Обеспечиваем водой небольшой садово-дачный участок

Так романтично называется очередная самодельная конструкция, призваная решить самую прозаическую задачу - обеспечить водой небольшой садово-дачный участок. «Изюминка» www.postroil.com в том, что ее роторный ветряной привод рассчитан на ветер, характерный именно для средней полосы Европейской части России, -«...переменный, слабый до умеренного, с порывами до сильного, от 1 до 10 м/сек». Ротор совсем необязательно выносить в чистое поле и поднимать на заоблачную высоту. Он уверенно «ловит ветер» любого направления и стабильно работает на относительно небольшом удалении от различных построек, соизмеримых с ним по высоте. Кроме того, роторный ветряк имеет не только вполне приемлемые для шести соток размеры, он еще и достаточно универсален. Ему по плечу и воду качать, и в паре с автомобильным генератором и аккумулятором обеспечить бесперебойное, «бесплатное» освещение и в доме, и в гараже, и в мастерской.

Далеко не все деревни, поселки и тем более садово-дачные участки имеют водопровод. Воду приходится брать из колодцев, которые нередко расположены неблизко от дома. И если для того, чтобы испить свежей колодезной водички, не грех иногда прогуляться с ведерком, то огород одним ведерком не польешь. А засушливым летом десятки, а может, и сотни таких «прогулок» превращаются в каторжный труд.

Опираясь на фрагменты разработанных рабочих чертежей, видно, как можно устроить на участке абиссинский (забивной) колодец с насосом, работающим от ветряного привода.



Общий вид всей конструкции показан на рис. 1. Состоит она из следующих основных частей:роторного ветропривода, трубчатой мачты, диафрагменного насоса со вспомогательным ручным приводом и скважины с устройством водозабора. Мачта поддерживается в вертикальном положении тросовыми расчалками, расположенными в двух уровнях.

Абиссинский колодец известен в России уже больше 150 лет. Многие сельские жители и www.postroil.com, хотя бы в общих чертах, представляют, как он устроен. Описание этой конструкции неоднократно приводилось и в специальной, и в популярной литературе. Однако не все знают, что скважина 040...50 мм и шахтный колодец 01 м при прочих равных условиях дают примерно одинаковое количество воды, которое определяется только дебетом водоносного слоя. Поэтому при относительно небольшой глубине залегания воды абиссинский колодец — самый простой, надежный, долговечный и дешевый тип колодца. Если он правильно сооружен и грамотно обслуживается, то обеспечивает потребности приусадебного участка в воде ничуть не хуже обычного шахтного колодца и не уступает ему в долговечности.

Водозаборная часть абиссинского колодца (рис. 2) представляет собой трубу с отверстиями для прохода воды, снабженную сетчатым фильтром, тарельчатым клапаном, отстойником и пробойником (заостренным наконечником). Трубу можно использовать самую обыкновенную — полуторадюймовую (Dy=40), желательно бесшовную, так называемую «тяжелую», с толщиной стенок больше 4 мм. Сетка (латунь или нержавеющая сталь) может быть квадратного, но лучше тканевого (галунного) плетения. У нее проволока основы более толстая и расположена на некотором расстоянии одна от другой, а проволока утка значительно тоньше основы и нити ее уложены вплотную друг к другу- Отверстия в такой сетке имеют форму узких длинных щелей, меньше засоряются и лучше пропускают воду.

По поводу выбора размера ячеек сетки трудно дать какие либо общие www.postroil.com, пригодные на все случаи жизни. Практически все зависит от свойств и состава пород водоносного слоя. Если это песок или мелкий гравий, то вполне достаточно, чтобы сетка задерживала частицы 0,5... 1 мм или даже немного больше. Частицы меньшего размера либо выносятся на поверхность, либо оседают в отстойнике. Причем все это происходит в самом начале эксплуатации скважины — в момент ее промывки.

В дальнейшем роль основного фильтра выполняют не сетка, а отмытые от мелких фракций частицы песка и гравия, непосредственно прилегающие к ней. Сетка же нужна только для того, чтобы сформировать и поддерживать этот естественный фильтр. Можно использовать и более крупную сетку, уложив ее в два слоя, но не больше. Чем больше слоев, тем больше вероятность того, что вся эта конструкция быстро забьется илом и не будет пропускать воду вообще. Здесь важно не «пересолить» — сетка не должна задерживать мелкие частицы.

Прежде чем накладывать сетку водозаборника на трубу, по всей длине перфорированной ее части спирально с шагом 15...20 мм наматывается и закрепляется сваркой (или пайкой) проволока 02,5...3 мм. Она нужна для того, чтобы отодвинуть сетку от трубы и тем самым увеличить пропускную способность фильтра. Продольные края сетки можно закрепить контактной сваркой, пайкой или просто сшить тонкой проволокой. Сетка должна лежать плотно, ровно, без складок и «пузырей». На верхний и нижний края сетки, прилегающие к защитным кольцам (см. рис. 2), необходимо наложить бандаж из мягкой проволоки и тщательно пропаять, причем так, чтобы припой «держался» за трубу и защитное кольцо, а не только за спирально уложенные витки проволоки. Иначе сетка просто сползет как чулок при забивании в скважину.

Над фильтром на расстоянии 0,5 м устанавливают тарельчатый обратный клапан, который как и www.postroil.com, должен располагаться ниже уровня воды. Конструкция его понятна из рисунка и не требует особых пояснений. Под его «шляпку» для надежности обычно приклеивают тонкую резиновую прокладку.

Размеры клапана на рис. 2 не указаны, их нужно уточнить в зависимости от истинного внутреннего диметра используемой трубы (для полуторадюймовой трубы различными ОСТами и ТУ устанавливается целый ряд значений толщины стенок, поэтому труба с обозначением Dy=40 может иметь внутренний диаметр 35, 37, 39, 41 или 43 мм). Надеюсь, что сделать это будет не очень сложно.

В корпусе клапана там, где он имеет резьбовое соединение с трубой, толщина стенок должна быть не меньше 5 мм, а сама резьба — не менее 13... 15 ниток полного профиля, то есть 35...40 мм. Данное замечание относится и к другим резьбовым соединениям деталей, изображенным на всех остальных рисунках, если там размеры не указаны.

И еще два очень важных замечания о резьбовых соединениях. Во-первых, все соединения от пробойника до насоса должны быть абсолютно герметичными. Даже самый незначительный подсос воздуха в любой точке заглубленной части скважины — и насос не сможет поднять ни капли воды на поверхность (насос в данной конструкции поднимает воду за счет разрежения, которое он создает во всасывающем патрубке). Самый простой и надежный способ уплотнения трубных резьбовых соединений проверен многими поколениями водопроводчиков — подмотка в резьбу волокон льна, пропитанных железным суриком на натуральной олифе.

Во-вторых, в процессе поэтапного заглубления скважины резьбовые соединения испытывают значительные ударные нагрузки. Трубные резьбы на такие нагрузки не рассчитаны и могут их не выдержать. Чтобы не смять и не срезать резьбу, удары должны принимать на себя торцы труб, которые для этого необходимо достаточно чисто обработать. Их плоскость должна быть строго перпендикулярна продольной оси трубы. Желательно сделать это с помощью токарного станка, если есть такая возможность. При сборке труба должна быть обязательно ввинчена по резьбе до упора (см. рис. 2) и только после этого зафиксирована контргайкой, естественно, с герметизацией собираемого узла. Точно также собираются и муфтовые соединения труб.

Забивают абиссинский колодец на необходимую глубину вручную, для этого никакие спецмашины и буровые механизмы не нужны. Выполнять эту работу лучше, имея одного или двух помощников, так как забить скважину до появления в ней воды желательно за один прием, не допуская длительных перерывов в работе. Необходимые для этого приспособления показаны на рис. 3.

Перед забивкой колодца в выбранном месте роют яму произвольной формы и глубиной около 1 м или немного больше. Присоединяют к водозаборной части первое удлинительное звено трубы, закрепляют на нем «подбабок», который представляет собой мощный хомут, состоящий из двух одинаковых половинок-зажимов, стянутых четырьмя болтами. Нанизывают на свободный конец «бабу» и устанавливают эту сборку вертикально на дно ямы. Остается засыпать яму песком или вынутым грунтом и утрамбовать. Теперь можно забивать колодец, действуя «бабой», как молотом. Два человека справляются с этой работой, хотя она и требует приложения весьма ощутимых усилий — вес «бабы», внутренняя полость которой заполняется бетоном, около 30 кг, если не больше.

По мере заглубления навинчивают следующие звенья трубы, периодически контролируя, не появилась ли вода в колодце с помощью длинного тонкого шнура с небольшим грузом на конце. Заглубление продолжают до тех пор, пока вся водозаборная часть с обратным клапаном не опустится ниже уровня воды на 0,5... 1 м. На этом забивку надо прекратить, подключить насос и откачать из скважины воду до полного ее осветления. Не стоит откладывать это дело на потом, лучше завершить все работы со скважиной сразу, поэтому к данному этапу надо подготовиться, чтобы предусмотреть все заранее.

Если уровень воды в колодце находится не глубже 5...6 м, то воду можно поднять на поверхность с помощью не очень сложного всасывающего насоса. Такой насос можно установить на поверхности, и это существенно облегчает все работы, связанные с установкой, эксплуатацией и обслуживанием как самого насоса, так и его привода.

На рис. 4 и 5 показаны диафрагменный насос и фрагмент конструкции с его ручным приводом. Конечно, можно было бы установить насос и другого типа, например, поршневой или погружной. Просто этот приглянулся мне больше прочих — он малогабаритный, дешевый, в нем ничего лишнего и минимум подверженных износу подвижных деталей в механизме.

Принцип работы насоса прост. Перемещение тяги (штока) вверх поднимает диафрагму. В нижней части корпуса насоса под диафрагмой создается разрежение и сюда из скважины поднимается вода. В исходное положение, то есть вниз, диафрагма перемещается под воздействием возвратной пружины, а вода через центральный перепускной клапан вытесняется опускающейся диафрагмой в верхнюю часть корпуса насоса. Нижний впускной клапан в этот момент закрыт и не позволяет воде стекать в скважину. При следующем перемещении тяги вверх весь процесс повторяется, а вода из верней части корпуса насоса поднимается в корпус водослива (см. рис.4) и свободно сливается через сливной патрубок.

Привод насоса универсальный — и ручной (см. рис. 4), и от роторного ветряка (рис. 5). Оба привода соединяются со штоком (тягой) насоса в одной точке и обеспечивают его возвратно-поступательное движение вверх-вниз.



Как работает ручной привод, описывать не буду. Надеюсь, что это понятно и без дополнительных пояснений. Роторный ветропривод устанавливают на мачте, нижний конец которой ввинчивают в верхнее резьбовое гнездо корпуса ручного привода насоса, вместо показанной на рис. 4 заглушки. Четырехлопастной ротор вращается в горизонтальной плоскости на вертикальном валу, закрепленном на верхнем конце мачты. Конструкция подшипниковых узлов свободноврания вращательного движения ротора в возвратно-поступательное движение троса, соединенного со штоком (тягой) насоса.

Узел преобразования представляет собой качалку (рис. 7), ролик которой катится по боковой поверхности эксцентрикового диска. При этом конец качалки, связанный с тросом, перемещается вверх-вниз, отклоняясь от своего среднего положения на ±25° за один полный оборот ротора. Возвратная пружина насоса постоянно прижимает ролик качалки к боковой поверхности эксцентрикового диска, обеспечивая плавную без рывков и ударов работу всей конструкции. Таким образом, ротор ветряка с помощью эксцентрикового диска, ролика-качалки и тягового троса постоянно связан со штоком (тягой) насоса: вращается ротор — насос качает воду. Если нужно отключить подачу воды, то для этого достаточно нажать на рычаг ручного привода до упора вниз и зафиксировать рычаг в этом положении. При этом шток насоса поднимается в крайнее верхнее положение, сжимая возвратную пружину насоса; тяговый трос свободно провисает и перестает поджимать ролик качалки к эксцентриковому диску. Ротор переходит в режим свободного вращения, а насос перестает подавать воду на поверхность.

Мачта ветряка сделана из полутора-дюймовой трубы. Собирают мачту из отдельных звеньев с помощью обычных сантехнических муфт и контргаек. А вот о конструкции ротора необходимо рассказать более подробно. Его конструкция разработана уже достаточно давно и первоначально предназначалась для привода автомобильного электрогенератора для освещения гаража и домика во время освоения садового участка, когда на нем еще ничего не было, даже света. Тогда же я придумал ей название — «Роза на ветру». Установил всю эту конструкцию на крыше гаража, и снизу она была похожа на цветок — отсюда и такое название.

Ротор — четырехлопастной, вращается в горизонтальной плоскости. Конструкция подшипникового узла показана на рис. 6 — это центральная тонкостенная втулка 050 мм и длиной 222 мм. К концам втулки приварены два фланца с гнездами для подшипников. Каждая из четырех лопастей крепится к фланцам на двух штангах. Для этого во фланцах предусмотрены гнезда с резьбой М10. На свободных концах штанг устанавливаются легкие, сваренные из тонкого листового алюминия чашеобразные лопасти [рис. 8).

Лопасти также можно выклеить в гипсовой матрице из стеклоткани и эпоксидной смолы по известной технологии. Внешний обтекаемый профиль лопасти повторяет профиль урезанной части носка (передней кромки) крыла самолета. Как мне кажется, эта форма наиболее рациональна для лопастей ротора. На рис. 8 показан способ построения этого профиля.

Ротор «Розы» сборно-разборный. Это сделано не только для того, чтобы его было легко транспортировать, монтировать и убирать на зиму. Есть и еще одна причина. Расчеты расчетами, а жизнь всегда вносит свои поправки. На работу ветряка, естественно, оказывает влияние и средняя сила ветра, и окружающие постройки, и даже погода. Изменяя длину штанг прямо на месте, можно опытным путем в широких пределах уменьшать или увеличивать крутящий момент и среднюю мощность ветропривода с учетом конкретных условий места установки.

Вот, пожалуй, и все, что я хотел рассказать в этой статье. Большая часть подробностей мной опущена сознательно. Уважая любителей самоделок, которые умеют работать ничуть не хуже меня, не хочу навязывать им свои идеи в мелочах.

По материалам журнала ДОМ

Дата размещения: 6-02-2012, 18:52