Vädurspump
Från Rilpedia
- För andra betydelser, se Vädur.
1. Inlopp
2. Avlopp
3. Utlopp
4. Avloppsventil
5. Utloppsventil
6. Tryckklocka
Vädurspump, eller hydraulisk vädur (äldre benämningar akvapult och stöthävert) är ett slags vattenpump som uppfanns i slutet av 1700-talet av fransmannen Joseph-Michel Montgolfier. Väduren pumpar vatten automatiskt utan hjälp av någon annan kraftkälla än rörelseenergin i strömmande vatten. En vädur placeras därför oftast i anslutning till vattendrag med strömmande vatten. Endast en mindre del av det inströmmande vattnet pumpas ut, medan resten rinner ut genom pumpens avlopp.
Funktion
När det vid (1) inströmmande vattnet uppnår en viss hastighet stänger sig den viktbelastade avloppsventilen (4), varvid det statiska trycket i pumpen stiger och öppnar en inloppsventil vid (5). En liten mängd vatten strömmar då upp i tryckklockan (6), och trycket i pumpen sjunker härmed. När trycket sjunkit tillräckligt öppnar vikten avloppsventilen. Vattnet kan då åter strömma fritt genom pumpen och rinner ut vid (2). Trycket mot utloppsventilen ökar med ökande vattenhastighet, och denna stänger sig igen. Under tiden som strömningshastigheten genom pumphuset åter ökar trycker den komprimerade luften i tryckklockan ut det magasinerade vattnet i utloppsledningen vid (3), och cykeln upprepas. En vädur innehåller endast två rörliga delar, de båda ventilerna, och är därför en mycket slittålig och driftsäker anordning som kan hålla i hundra år.
Väduren har nyligen diskuterats i olika sammanhang och av ett flertal skeptiker avfärdats som ett perpetuum mobile. Det är det naturligtvis inte frågan om - det enklaste sättet att förstå dess funktion är att betrakta den tryckstöt som uppkommer då den stora ventilen (4) stänger sig - med en smäll! Man kan likna stöten vid den man får då en hammare träffar huvudet på en spik. En vattenpelare, låt oss antaga svarande mot massan M=1 kg, träffar ventilen med hastigheten V, vars maximala värde ges av fallhöjden H enligt MV²/2 = MgH, där g är gravitationskonstanten. Tryckstöten leder till att den mindre vattenpelaren på andra sidan den lilla ventilen vid tryckklockan, låt säga med massan m=100 gram, trycks upp i tryckklockan. Här gäller impulslagen: MV = mv. Vi ser att i räkneexemplet med M/m=10 är v högst 10 gånger större än V. Eftersom tryckhöjden ges av mv²/2=mgh d. v. s. h = v²/2g ser vi att om fallhöjden hos ursprungsflödet är 1 m skulle v kunna uppnå 44 m/s, d.v.s. vi skulle kunna pumpa upp vatten till en tank 100 m över marken. Energiprincipen sätter emellertid en gräns: mgh = MgH d.v.s. med samma räkneexempel blir tryckhöjden högst 10 m. Det faktum att vädurar med fallhöjd 1 m presterar upp till 30 m tryckhöjd visar att förhållandet M/m är avsevärt större än 10.
När det gäller driftsäkerheten hos en vädur är det nog si och så. Min far, uppväxt på gården Charlottenborg vid Billesholm på 1920-talet berättade "att i en brunn satt en vädur som puffade och pös" (detta hörde jag när jag var fem år gammal och blev fascinerad och nyfiken). Den pumpade upp vatten till en tank på logen. Ganska ofta hände det emellertid att den stannade (det måste vara ventilen (4) som fastnade i ett mellanläge) så att vatten bara rann igenom utan att uträtta arbete. "Då fick man ta en trästång och knuffa till den så att den kom igång igen".
Väduren är teoretiskt och filosofiskt intressant eftersom den av många har upplevts som funktionellt kontroversiell, ungefär som Richard Feynmans "ratchet", stridande mot termodynamikens andra huvudsats. Ett annat exempel på maskin som bygger på impuls kombinerad med ventilfunktion är en primitiv "oljudsdriven" motor.
Källor
- Nordén, B., Zolotaryuk, Y., Christiansen, P.L. and Zolotaryuk, A.V. "Ratchet due to Broken Friction Symmetry". Phys. Rev. E. 65 (2002).
- Ball, P. "Noise put to work". Nature Science Update, April 17, 2002, p. 2.
Externa länkar
- Akvapult.- Nordisk Familjebok om vädurspumpen
- Den hydrauliska väduren, Jordbruksverkets webbplats.
- Vädurspump
