Přečerpávací vodní čerpadlo Ismail al-Jazari

Čerpadlo přečerpává vodu z řečiště potoka či řeky do výše položeného místa – například nádrže, nebo zavlažovacího kanálu. Využívá k tomu kinetickou energii tekoucí vody, takže ke své činnosti nepotřebuje žádnou externí energii ať už v podobě elektrické (elektrické čerpadlo), nebo mechanické energie (práce člověka, zvířete).

Původní al-Jazari malůvka z knihy znalostí důmyslných mechanických zařízeních

Autorem tohoto a mnohých dalších vynálezů je Badi’ al-Zaman Abu-‘l-‘Izz Ibn Isma’il Ibn al-Razzaz al-Jazari žijící mezi lety 1136 až 1206. Své vynálezy, které z valné části zprovoznil pro praktické použití, sepsal v díle překládaném jako: Kniha znalostí důmyslných mechanických zařízeních (Kitáb al-fi ma’rifat hiyal al-handasiyya).

Zdrojem energie čerpadla je vodní kolo jehož horizontálně orientovaná osa je ukotvená do stabilních patek na břehu potoka. Na stejné ose je umístěné i převodové kolo (ozubené kolo). Proud vody roztáčí vodní kolo a převodové kolo převádí rotační pohyb na druhé převodové kolo. Mimo střed druhého kola (excentricky) je čep, který se pohybuje v kolejnici kliky spojené pevným bodem u dna nádržky. 

Princip
Půdorys pumpovacího zařízení v řečišti

Když se vodní kolo otáčí, tyč se pohybuje doleva a jeden píst je tažen a druhý píst tlačen. Tento mechanismus se nazývá posuvný klikový mechanismus. Ten slouží k přeměně přímočarého pohybu na rotační pohyb, jako je tomu u motoru s vratným pístem, nebo k přeměně rotačního pohybu na přímočarý pohyb, jako je tomu u čerpadla s vratným pístem. Čerpadlo je tak raným příkladem principu dvojčinného čerpadla, kdy jeden píst nasává a druhý dodává – tlačí vodu.

první fáze čerpadla
druhá fáze čerpadla

Válce jsou připojené k sacímu potrubí ponořeném v řečišti potoka a výtlačnému potrubí, které končí přepadem do výše položené nádrže (tam chceme dostat vodu z potoka). Pro správnou funkci je nutné vstupy a výstupy z/do pístu vybavit jednosměrnými klapkovými ventily. Pumpa umožňuje čerpání vody do zhruba 12ti metrů výšky. 

Na stejném principu fungují i dnešní čerpadla využívající vratný pohyb pružné membrány – tedy membránová čerpadla.

Krásným příkladem současného využití principu, notně inovovaného, je jedno pístová ruční pumpa, kterou najdeme u babičky na zahradní studni. V chudých zemích jsou tyto pumpy stále velmi oblíbené a hromadně používané.

 Dnes, ve věku elektrických čerpadel na akumulátor je praktické nasazení tohoto vynálezu diskutabilní. Dovedu si však představit projekt, kde je cílem samočinné kontinuální přečerpávání vody do výše položeného vodního rezervoáru.

Hlavním problémem zařízení bude zanášení trubek, klapek a pístu nečistotami z vodního toku. Tomu by se dalo zabránit umístěním jednoduchých filtrů před vstup do nasávacích trubek (třeba jemné pletivo). To by však s vysokou pravděpodobností znamenalo snížení účinnosti zařízení (snížení výtlačné výšky). 

Čistě teoreticky by se dalo uvažovat o konceptu ukládání kinetické energie vody na pozdější využití.

 

Tekoucí voda potoka, řeky je totiž kinetická energie vody stékající z místa výše položeného do místa níže položeného. Jde vlastně o přeměněnou sluneční energii, neboť díky energii Slunce se odpařená voda v podobě mraků dostává k horskému  masivu, kde se mění ve sníh, nebo kapky deště, které naplní koryta toků. 

Použití al-Jazariho přečerpávací pumpy se kinetická energie uskladní do výše položené nádrže a při potřebě získání další kinetické energie je možné vodu nechat vytékat z této nádrže a přeměňovat na pohyb, nebo také elektrickou energii.

Zdroje

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..