14.8. Гидравлический таран

В настоящее время особый интерес представляют неэнергоемкие механизмы, в частности для водоснабжения. Одним из таких механизмов является гидравлический таран, в котором процессы, происходящие при гидравлическом ударе, используются для подъема воды.

Рис.14.17

Гидравлический таран состоит (рис.14.17) из ударного клапана нагнетательного клапана 2, воздушного колпака 3. Через питающую трубу 4 таран соединяется с бассейном 5, через нагнетательный трубопровод 6 - с приемным резервуаром 7.

Представим, что в начальный момент времени нагнетательный и ударный клапаны закрыты, избыточное давление в воздушном колпаке , а вода в питающей трубе 4 неподвижна. Для того чтобы таран начал автоматически работать, необходимо резко открыть ударный клапан 1. Через клапан начнется истечение воды, скорость которой вследствие инерции воды, находящейся в питающей трубе 4, будет постепенно увеличиваться от нуля в первоначальный момент времени до какой-то конечной величины , стремясь в пределе к скорости установившегося движения, соответствующей напоруи гидравлическим сопротивлениям системы питательный трубопровод - Ударный клапан.

С увеличением скорости истечения гидродинамическое давление, действующее снизу вверх на ударный клапан, будет увеличиваться да сила гидродинамического давления превысит вес клапана, он резко закроется Произойдет гидравлический удар, давление в трубе 4 перед нагнетательным клапаном повысится до некоторого значения , нагнетательный клапан 2 откроется и вода под повышенным давлением начнет поступать в воздушный колпак 3, сжимая в нем воздух. Из воздушного колпака вода по нагнетательному трубопроводу 6 поступит в приемный резервуар 7. В момент закрытия ударного клапана 1 в питающей трубе 4 начнется волновой процесс, который приведет к уменьшению скорости и изменению давления в питающем трубопроводе 6. В связи с этим спустя некоторое время после закрытия ударного клапана на давление в питательном трубопроводе падает, нагнетательный клапан 2 закрывается, а ударный клапан 1 автоматически открывается, начинается новый цикл, протекающий так же, как и первый. Таран начинает работать автоматически, подавая воду определенными порциями в воздушный колпак, который сглаживает изменение скорости нагнетаемой воды, обеспечивая сравнительно равномерное движение (во времени) в нагнетательном трубопроводе. Таран непосредственно использует энергию падающей воды для подъема части этой воды на необходимую высоту.

Если через обозначить расход воды, сбрасываемой через ударный клапан 1, а черезрасход, поступающий в приемный резервуар, то коэффициент полезного действия таранной установки выразится отношением

.

Такие простые установки, какими являются гидравлические тараны, могут обеспечивать подъем воды на высоту . При этом расход, а коэффициент полезного действия. Надо отметить, что при работе гидравлического тарана весьма велики непроизводительные потери воды.