Windrad zur Waserförderung

Windrad zur Waserförderung

Beitragvon marsmillo » Di 10. Nov 2015, 16:15

Hallo,
Ich möchte gerne einen Windrad bauen, der die Energie mechanisch an einer Kolbenpumpe abgibt.
Da ich mich weder in der Physik auskenne noch Vorerfahrungen mit den Windrädern habe bitte ich um Verständnis und Verzeihung wegen meine Noob fragen.

Ich habe einen Brunnen der 20 m tief ist und von dort möchte ich das Wasser hochpumpen.
Was für kräfte in frage kommen weis ich nicht.
Ich plane eine 2" Kolbenpumpe zu verwenden, ich weis leider nicht was das Wasser dann wiegt in den 20 m höhe und was da an Zugkraft benötigt wird bzw welche Hub passt zu welches Windrad.....



Ich freue mich wenn jemand mir helfen kann.

Mit freundlichen grüssen marsmillo
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Re: Windrad zur Waserförderung

Beitragvon Ekofun » Di 10. Nov 2015, 17:04

Hallo marsmillo,

aus Buch von Dr.Schulz kann Dir verschiedene Pumpen nennen und ungefere Ergebnisse.

1 Triplex-Bohrmaschienenpumpen,(Exzenter-Rotor mit Flachsciebern,Keilriemenantrieb 1:5) :

2 Apollo-Zahnradpumpe Typ Enorm 115

3 Membranpumpe der Windpumpenzentrale

Zu 1: Wind m/s 6,8.......15,7 l/min

Zu 2: Wind m/s 3,5.......11,0 l/min

Zu 3: Wind m/s 3,5........9,9 l/min

Windwerte und Wasserwerte sind Durchschnittwerte.

Diese Pumpen sind für Savoniusrotoren vorgesehen.Ob man solche Pumpen noch heute bekommen kann weiss nicht. :(

Grüße

Ekofun
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Re: Windrad zur Waserförderung

Beitragvon marsmillo » Di 10. Nov 2015, 18:03

Ekofun hat geschrieben:Hallo marsmillo,

aus Buch von Dr.Schulz kann Dir verschiedene Pumpen nennen und ungefere Ergebnisse.

1 Triplex-Bohrmaschienenpumpen,(Exzenter-Rotor mit Flachsciebern,Keilriemenantrieb 1:5) :

2 Apollo-Zahnradpumpe Typ Enorm 115

3 Membranpumpe der Windpumpenzentrale

Zu 1: Wind m/s 6,8.......15,7 l/min

Zu 2: Wind m/s 3,5.......11,0 l/min

Zu 3: Wind m/s 3,5........9,9 l/min

Windwerte und Wasserwerte sind Durchschnittwerte.

Diese Pumpen sind für Savoniusrotoren vorgesehen.Ob man solche Pumpen noch heute bekommen kann weiss nicht. :(

Grüße

Ekofun


Danke Ekofun für deine schnelle und hilfreiche antwort.
weist du vielleicht, welche von den Pumpen die 20 m schafft und noch genug Leistung bringt bzw. am effizientesten ist auch wegen der benötigten Aufnahmeleistung?
Ich muss das Wasser hoch drücken wegen der höhe nicht saugen!
Wie machen das die Amis mit Ihren Windrädern und was für Wassertiefen die so haben interessiert mich auch sehr.



Größe
Marsmillo

PS:
Ich habe schon geplant etwas mehr Wasser zu fördern wenn möglich bzw komplett auf den strom zu verzichten, wenn der erste Anlauf gelingt für die Bewässerung der Plantage.

Habe gelesen, dass die Kolbenpumpen am effizientesten sind.
marsmillo
 
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Re: Windrad zur Waserförderung

Beitragvon herbk » Di 10. Nov 2015, 18:26

Hi marsmillo,
na ja, wie schwer 20m Wassersäule mit 2" Durchmesser sind soltest Du schon ausrechnen können...

Am wenigsten Energie benötigst Du bei einer Kolbenpumpe wenn Du sie über eine Wippe antreibst. Man muss auf der zweiten Seite der Wippe so viel Gewicht packen, dass es dem Gewicht des Pumpengestänges und des Wassers entspricht. Da sich die Gewichte aufheben, muss als Hubkraft nur so viel zur Verfügung stehen wie bei einem Hub Wasser aus dem Rohr fließt und was die Reibungsverluste benötigen.
"Horseheads" arbeiten nach diesem Prinzip.
Gruß Herbert
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Re: Windrad zur Waserförderung

Beitragvon marsmillo » Di 10. Nov 2015, 18:46

herbk hat geschrieben:Hi marsmillo,
na ja, wie schwer 20m Wassersäule mit 2" Durchmesser sind soltest Du schon ausrechnen können...

Am wenigsten Energie benötigst Du bei einer Kolbenpumpe wenn Du sie über eine Wippe antreibst. Man muss auf der zweiten Seite der Wippe so viel Gewicht packen, dass es dem Gewicht des Pumpengestänges und des Wassers entspricht. Da sich die Gewichte aufheben, muss als Hubkraft nur so viel zur Verfügung stehen wie bei einem Hub Wasser aus dem Rohr fließt und was die Reibungsverluste benötigen.
"Horseheads" arbeiten nach diesem Prinzip.


Vielen dank herbk,
das mit den Gegengewicht wusste ich nicht und somit hast du mir eine last abgenommen, die mich beschäftigt hat.
Das mit den Gewicht habe ich sicher ausgerechnet nur habe ich mich nicht getraut es zu posten.
Habe 89 Kilo gerechnet ohne Berücksichtung des Eigendrucks wegen der dichte.


Was für mögliche Kolbenpumpen stehen mir zu Verfügung erwerblich ?
marsmillo
 
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Re: Windrad zur Waserförderung

Beitragvon Köpke » Di 10. Nov 2015, 19:05

Hallo marsmillo,

wie hier schon geschrieben, ist die maximale theoretische Saughöhe 10 m. Das it durch den Luftdruck verursacht. Wegen Reibung und Undichtigkeiten sind üblicherweise Saughöhen über 7..8 m kaum machbar. Es bleiben also zwei Arten von Pumpen übrig.
  • Tauchpumpen, sie befinden sich am Boden des Brunnens, müssen dort mit Strom versorgt werden und drücken das Wasser nach oben.
  • Druckpumpen, (Bild-Quelle: http://e-businessmoms.com/xcjbj/schweredruck.html), Die Pumpe kann sich sowohl ganz unten am Brunnenboden befinden, wie auch oben am Austritt, Antrieb kann über ein entsprechend langes Pleuel, verbunden mit einer Taumelscheibe an der Welle des Windrades betrieben werden.

Mit einem Windkessel (bitte googeln) kannst du die pulsierende Förderung des Wassers in eine eher konstante Strömung wandeln. Das ist alles recht robuste Technik, die prinzipiell ganz ohne Elektrizität auskommt. In dem von Ekofun angesprochenem Buch von Dr. Heinz Schulz "Der Savonius Rotor" gib es ein ganzes Kapitel über Pumpen, z. B. auch Druckluftpumpen. Das Buch aus dem ökobuchverlag (ISBN 978-3-922964-48-3) ist wohl in jeder halbwegs gut sortierten Bücherei vorhanden, oder läßt sich über Fernleihe beschaffen - absolut empfehlenswert.

Wenn du dann dein Pumpenkonzept festgelegt hast, kann auch gerechnet werden. Du musst vorher abschätzen wieviel Wind du am Standort hast und wieviel Wasser du fördern möchtest.

Windige Grüße
Siegfried
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Re: Windrad zur Waserförderung

Beitragvon marsmillo » Di 10. Nov 2015, 21:15

Köpke hat geschrieben:Hallo marsmillo,

wie hier schon geschrieben, ist die maximale theoretische Saughöhe 10 m. Das it durch den Luftdruck verursacht. Wegen Reibung und Undichtigkeiten sind üblicherweise Saughöhen über 7..8 m kaum machbar. Es bleiben also zwei Arten von Pumpen übrig.
  • Tauchpumpen, sie befinden sich am Boden des Brunnens, müssen dort mit Strom versorgt werden und drücken das Wasser nach oben.
  • Druckpumpen, (Bild-Quelle: http://e-businessmoms.com/xcjbj/schweredruck.html), Die Pumpe kann sich sowohl ganz unten am Brunnenboden befinden, wie auch oben am Austritt, Antrieb kann über ein entsprechend langes Pleuel, verbunden mit einer Taumelscheibe an der Welle des Windrades betrieben werden.

Mit einem Windkessel (bitte googeln) kannst du die pulsierende Förderung des Wassers in eine eher konstante Strömung wandeln. Das ist alles recht robuste Technik, die prinzipiell ganz ohne Elektrizität auskommt. In dem von Ekofun angesprochenem Buch von Dr. Heinz Schulz "Der Savonius Rotor" gib es ein ganzes Kapitel über Pumpen, z. B. auch Druckluftpumpen. Das Buch aus dem ökobuchverlag (ISBN 978-3-922964-48-3) ist wohl in jeder halbwegs gut sortierten Bücherei vorhanden, oder läßt sich über Fernleihe beschaffen - absolut empfehlenswert.

Wenn du dann dein Pumpenkonzept festgelegt hast, kann auch gerechnet werden. Du musst vorher abschätzen wieviel Wind du am Standort hast und wieviel Wasser du fördern möchtest.

Windige Grüße
Siegfried


Einen großen Dank auch an dir Siegfried,
das mit der maximalen höhe hab ich so verstanden, dass ab bestimmte Vakuum Saugkraft bzw Wegfall des drucks der Atmosphäre das Wasser anfängt sich zu strecken (weis nicht den Fachbegriff) bzw zu kochen, somit kommt saugen bei mir nicht in Frage.
Tauchpumpen bzw. Alle gängigen Elektro-Pumpen habe ich ja mom. im Einsatz, die ich teils ersetzen möchten bzw. vielleicht ganz ersetzen werden wenn der erste Versuch etwas taugt.

Genau eine Kolbenpumpe habe ich mir vorgestellt, habe mir gedacht die muss unten im Wasser sein :
-weil wenn die Oben ist haben wir das Problem wieder mit den saugen damit sich die Kammer wieder mit Wasser füllt.
-weil das das saugen auch kraft braucht und somit Doppelarbeit.



Mit den Windkessel habe ich kein Problem es wir in einem Speicher gesammelt (Bewässerung).

Viel wind habe ich nicht am Standort mit durchschnittlich 3 Knoten.
Habe es nicht selbst gemessen aber online geschaut.

Mein Ziel ist natürlich das Bewässerungsmaximum von 300000l/Tag aber ob es beim ersten Versuch realisierbar ist will ich von euch wissen?


Ich möchte auch wissen was effektiver ist eine Tauchpumpe oder eine Kolbenpumpe wenn wir den Gleichen antrieb hätten z.B. Elektromotor?

Meine Überlegung besteht darin eine normale Schwengelpumpe umzubauen zum hochpumpen statt saugen bzw. eine eigene Konstruktion aus einem Rohr und das Innenleben einer Schwengelpumpe zu bauen.

Dann ist sie anders als die im Bild statt Druckkraft auf das Wasser auszuüben wird das Wasser hoch gezogen (Wasser über dern Kolben)


Kennt Ihr jemand der so etwas gemacht hat?

Lieben Gruß
Marsmillo
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Re: Windrad zur Waserförderung

Beitragvon Famzim » Di 10. Nov 2015, 22:35

Hallo

Eine unten im Wasser stehende Kolbenpumpe ist sicher die richtige Wahl, den die Fentile sind immer im Wasser.
Bei 2 Zoll Durchmesser ist die Kolbenfläche ~ 20 cm², und 20 m Wasserhöhe bringen 2 kg Druck, also sind 40 Kg Zugkraft nötig.
Die 300000 l Wasser pro Tag wirt die Pumpe aber nicht schaffen , das wären 3,5 Hübe in einer sek, wenn der Hub 1 m ist.
Die Pumpe mit einer Wippe mit Gegengewicht zu betreiben ist dann die beste Möglichkeit.
Das Gegengewicht sollte dann die Gestänge ausgleichen und die Halbe Hupkraft für das Wasser.
So wirt dann das Gestänge mit 20 Kg gegen das Gewicht runter gedrückt, und vereint mit 20 Kg Gegengewicht die 40 Kg Hubeleistung aufgebracht.
Ich würde dann aber auf 50 Kg Last rechnen, da das Wasser beschleunigt , und auch noch durch die Fentiele gedrückt werden muß.
Ich habe mal eine Gartenpumpe vom Wasserspielplatz in stand gesetzt.
Inne war der Zylinder recht uneben, und nur durch den Lederlappen ab zu dichten.
Da der immer trocken wurde und nicht anlag, hab ich 2 Teflonkolbenringe eingebaut, das hielt dann eine Weile.

Gruß Aloys.
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Famzim
 
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Re: Windrad zur Waserförderung

Beitragvon marsmillo » Di 10. Nov 2015, 23:50

Famzim hat geschrieben:Hallo
Eine unten im Wasser stehende Kolbenpumpe ist sicher die richtige Wahl, den die Fentile sind immer im Wasser.
Bei 2 Zoll Durchmesser ist die Kolbenfläche ~ 20 cm², und 20 m Wasserhöhe bringen 2 kg Druck, also sind 40 Kg Zugkraft nötig.
Die 300000 l Wasser pro Tag wirt die Pumpe aber nicht schaffen , das wären 3,5 Hübe in einer sek, wenn der Hub 1 m ist.
Die Pumpe mit einer Wippe mit Gegengewicht zu betreiben ist dann die beste Möglichkeit.
Das Gegengewicht sollte dann die Gestänge ausgleichen und die Halbe Hupkraft für das Wasser.
So wirt dann das Gestänge mit 20 Kg gegen das Gewicht runter gedrückt, und vereint mit 20 Kg Gegengewicht die 40 Kg Hubeleistung aufgebracht.
Ich würde dann aber auf 50 Kg Last rechnen, da das Wasser beschleunigt , und auch noch durch die Fentiele gedrückt werden muß.
Ich habe mal eine Gartenpumpe vom Wasserspielplatz in stand gesetzt.
Inne war der Zylinder recht uneben, und nur durch den Lederlappen ab zu dichten.
Da der immer trocken wurde und nicht anlag, hab ich 2 Teflonkolbenringe eingebaut, das hielt dann eine Weile.
Gruß Aloys.

Hallo Aloys,
auch dir danke ich für deine Infos.
Nur muss ich ehrlich gestehen die Daten haben mich etwas verwirrt.
Die 300000l pro Tag sind nur der bedarf und evtl Ziel um es durch Windkraft zu ersetzen.
3,5 Hübe in der Sek, wären 210 Hübe/min und 12600 in der Stunde und mit 2l/Hub sind es 25200l/Stunde mal 24Std =604800l/tag also das doppelte.
Wie hast du es gerechnet bzw was hab ich falsch gerechnet?
Warum nur halbe Gewicht als Gegengewicht und nicht komplett neutralisieren damit nur Hubgewicht (weis noch nicht welche Hub am efezientsten ist) + Reibung benötigt wird und das ist bei einem Meter wie du sagtest dann nur 2Kg+Reibung.
Natürlich habe ich mir auch gedacht die Kraft durch einen Stahlseil an den Kolben zu übertragen nur da nur da kommt dann deine Ansicht, welche besagt, dass der Kolben durch Etwas Gewicht runter gedrückt werden muss aber nicht 20kg.

Ich hatte mich etwas vertan wegen den 88 kg das habe ich für den 2,5 Zoll gerechnet und der ist mein Favorit wegen den 75er Ersatzteilen und weil es nur halbe Zoll grösser ist und mehr als das doppelte leistet.
Ich denke die Pumpe wird 2,5" und die Rohre nur 2" was mit der Technik des Gegengewichts auch nichts bringt.

Lieben Gruß
Marsmillo

PS:
Was ist das für eine Dichtung und was ist der unterschied zum Leder und wie ist die Reibung und Dichtigkeit im vergleich zu normale Dichtung?
Meinst du mein Vorhaben mit der umgebauten Schwengelpumpe oder mit dessen Innenleben in einem Rohr würde Früchte tragen?
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Beitragvon herbk » Mi 11. Nov 2015, 09:06

Hi marsmillo,
2l/Hub
? ich komme auf 0,64l...: Wenn ich Liter als Ergebnis möchte, rechne ich mit Dezimeter.
Zylindervolumen = r*r*3,14*h
1 Zoll= 2,54cm=0,254dm
bei einem 2" Rohr also 0,254*0,254*3,14*10=0,64 (ungefähr 5x falschkontrollgerechnet...) :roll: :roll: ;)
Zuletzt geändert von herbk am Mi 11. Nov 2015, 17:22, insgesamt 3-mal geändert.
Gruß Herbert
herbk
 
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