ZAČÁTEK - CO TO JE "TRKAČ" - UMÍSTĚNÍ - PŘÍVOD VODY - TĚLESO TRKAČE - VÝTLAČNÁ HADICE - TÁBOROVÝ VODOJEM - MÁTE HORŠÍ VODU? - CHYBY A ZKUŠENOSTI - JINÉ ODKAZY
Jak to začalo:
Naše tábořiště leží na vyvýšeném místě, kde je nouze o vodu. Pokus o vykopání studny ztroskotal v hloubce 1,5 metru na nedostatečném přítoku podzemní vody a hlavně na tvrdém žulovém podkladu na který naše skromné síly prostě nestačily. Zhruba 300 metrů od posledních stanů obtéká velkým obloukem tábořiště peřejnatý horský potok který je zdrojem vody pro tábor. Dlouho jsme vodu nosili v barelech, ale neustále jsme přemýšleli jak si tuhle nevděčnou práci usnadnit. A tak se zrodil nápad využít sílu potoka - postavit VODNÍ TRKAČ.
Co je to VODNÍ TRKAČ?
Vodní trkač je jednoduché samočinné zařízení využívající energie velkého množství proudící vody (potok) k čerpání malého množství vody do požadované výšky. Nepotřebuje elektrickou energii. K provozu trkače stačí mít potok s velkým spádem, nebo hráz vysokou alespoň 0,5 metru. Trkač (bez přídavných zařízení) čerpá tutéž vodu kterou je sám poháněn - tedy vodu z potoka (jinak viz předposlední odstavec dole). Výborný popis principu trkače najdeš na stránkách http://mve.energetika.cz/jineturbiny/trkac.htm, nebo http://www.volny.cz/ondrej.tesar/trkac.htm a je zbytečné abych jej zde opisoval znovu (podívej se na zmíněné stránky).
Umístění trkače:
Vybrali jsme místo na potoce kde voda překonává cca 4m vysokou kaskádu vodopádů na zhruba 20m délky toku. Nad vodopádem byla postavena nízká hrázka z kamení a trkač umístěn pod vodopádem. Místo je cca 350m vzdušnou čarou od tábora a převýšení činí zhruba 25m (na mapě není hluboké zaříznutí potoka do dna údolí). Vlastní těleso trkače bylo z počátku pevně přišroubováno k silné kládě uvězněné ve štěrku pod vodopádem, ale později bylo třeba upravit směr přívodního potrubí a trkač musel být přesunut jinam. Zatloukli jsme silný kůl do štěrkou na okraji potoka a trkač k němu přivázali jen pomocí instalatérské lepicí pásky. Tohle provizorní řešení kupodivu spolehlivě vydrželo po celý zbytek tábora. Okolí výtoku vody z trkače bylo nutno obložit velkými kameny protože mohutný vějíř vody začal vyplavovat štěrk a trkač podemílat. Opravdu velkými a těžkými balvany muselo být zatíženo také přívodní potrubí před trkačem, aby s sebou necukal a nevyviklal ze země kůl k němuž byl přichycen.
Přívod vody do trkače:
Minimální doporučovaný průměr přívodního potrubí trkače je 2" (2 couly = zhruba 5 cm). Použili jsme 10 dvoumetrových PVC trubek (instalatéři je používají jako odpadní potrubí v koupelnách) spojovaných na O-kroužky zasunutím do sebe. Poté co nám po prvním spuštění trkače potrubí "vystřelilo" jsme všechny spoje pevně omotali instalatérskou izolační páskou. Nad vodopádem byla postavena hrázka z kamení a drnů vysoká cca 30-40cm a do ní byl zarovnán a zatížen velkými balvany začátek potrubí. V místě přechodu přes hranu vodopádu bylo použito jedno 30°PVC koleno. Potrubí k trkači vedlo přes vodopád v závěsu na prádelních šňůrách vypnutých mezi okolními stromy. K trkači bylo potrubí zpočátku připojeno kouskem měkké truhlářské hadice (podobná tlustší hadici od vysavače), ale nevydržela tlak vody a doslova explodovala pár minut po prvním spuštění trkače. Na okolostojících montérech nezůstala suchá jediná nit :-) Poté musela být nahrazena vodovodní PVC trubkou pevně spojenou s trkačem.
Přívodní potrubí by mělo být z nepružného materiálu, nejlépe ocelové. Pokud pruží, snižuje účinnost trkače. Jenže ocelové potrubí o průměru 2" bychom na místo nebyli schopni dopravit. Použité PVC potrubí bylo kompromisem. Při každém "trknutí" trkače sebou potrubí házelo a vlnilo se, nicméně tři týdny přežilo. V exponovaných místech u hráze bylo na konci tábora prodřené o okolní kameny téměř skrz. Na táboře 2005 bude třeba vyřešit přívodní potrubí jinak. Pravděpodobně použijeme silnostěnné vodovodní PVC trubky. Tlakové rázy v potrubí jsou opravdu velmi silné.
A nakonec jedna poznámka: občas je potřeba přerušit přívod vody do trkače (třeba kvůli opravě). Nezkoušejte ucpat vstup do potrubí dlaní, zvláště má-li vaše potrubí ostrou hranu stejně jako u nás. Málem jsem přišel o prsty! Při spádu 8 m je sání docela silné. Osvědčilo se PVC koleno s kouskem trubky které lze snadno a rychle nasunout na potrubí zabudované v hrázi a dostat tak jeho konec nad hladinu vody. Je to jednoduché, levné a účinné. Navíc zastavuje vodu za efektního zvukového doprovodu klozetové roury.
Trkač - srdce "táborové vodárny":
Trkač jsme koupili již hotový v prodejně firmy AQATHERMO s.r.o. v Holešovické tržnici (hala č.18) v Praze 7. Adresy a telefony jsou na konci této stránky. Těleso trkače je litinové, jeho rozměry jsou v = 45 cm, š = 14 cm a d = 24 cm. Váží 8 kg. Trkací i výtlačná klapka jsou kožené, vyztužené ocelovým kolečkem, takže chod trkače je relativně tichý a neruší okolí hlasitým klapáním. Obě klapky jsou snadno vyměnitelné. Před uvedením do provozu je třeba trkač rozebrat, vyjmout kožené klapky a alespoň na týden je namočit do kuchyňského oleje aby změkly. Závaží otvírající trkací klapku je posuvné po tyčce vahadla a jeho hmotnost lze regulovat dle potřeby zhruba v rozsahu 0,1 - 2 kg. Maximální výtlačná výška a množství čerpané vody je závislé na spádové vyšce h na vstupu do trkače - t.j na tom jak vysoko máme hrázku a konec sacího potrubí (viz obrázek vpravo - schematický výkres). V našem případě natrkal trkač něco málo přes 100 l.hod-1 do výšky 25 m (výška H+h).
Výtlačná hadice:
Výtlačná hadice, vedoucí vodu od trkače do tábora nemusí mít velký průměr. Stačila by i docela tenká, ale příliš na tom nezáleží. My jsme použili hadici 3/4". Její celková délka byla 400 metrů (8 hadic po 25 metrech a 10 hadic po 20 metrech), spojené obyčejnými zahradními spojkami, které však bylo třeba opatřit stahovacími kroužky, aby je tlak vody nevyrazil. Tlak v hadici odpovídá výšce vodního sloupce podle vzorce P = H.R.g, kde P je tlak v hadici, H je výška vodního sloupce (u nás zhruba 25 m), R je hustota vody (přibližně = 1000 kg.m-3) a g je gravitační zrychlení (přibližně 9,81 m.s-2). V našem případě byl dole u trkače tlak v hadici kolem 250 kilopascal (zhruba 2,5 atmosféry).
Vodojem:
Potřeba vody na táboře je nárazová - hodně vody spotřebuje třeba kuchyň po obědě. Trkač pumpuje vodu stále, ale málo. Aby nemuseli kuchaři čekat až jim z hadice "nacmrndá" plný hrnec, je dobré mít vodu v zásobě. Vodojemem byl obyčejný 25 litrový barel umístěný na vysokém špalku, do něhož ústila výtlačná hadice. Protože trkač trká bez přestání pořád, přetékala přebytečná voda přes hrdlo barelu a trativodem do kopřiv za vodárnou, kde se vsakovala. Z barelu vedla krátká hadicová násoska ke kohoutku umístěnému níže pod barelem.
Nepitná voda v potoce? - Co s tím:
Samotný trkač může z principu čerpat pouze tutéž vodu, kterou je sám poháněn - tedy vodu z potoka. Pokud chceme čerpat vodu užitkovou (na sprchování vyprahlých táborníků, mytí či zalévání) a stačí ji dopravit pár metrů nad potok, můžete tento ostavec klidně přeskočit.
Často se stává, že voda v potoce svou kvalitou nestačí pro potřeby tábora (chaty, chalupy, zahrádky a podobně...) Přesto potřebujete čerpat vodu pitnou. Cos tím teď?
Máte-li v blízkosti potoka studánku, nebo malý pramínek v němž voda pitná je, lze trkač upravit pro čerpání této vody. Voda proudící v potoce potom poskytne pouze energii k pohonu čerpadla. Budete však muset trochu experimentovat, protože zmíněné zařízení u nás pravděpodobně v obchodě hotové nekoupíte:
Místo větrníku se na trkač našroubuje redukce (říká se jí "Glockmannova pumpa" podle australana který ji vymyslel). Je to v podstatě válec s membránou, která trkání trkače převádí na pohyb nahoru-dolů. O membránu se opírá tyčka jednoduchého čerpadla podobného pumpičce na kolo (t.zv. "plunžrové čerpadlo"). (Může být poháněno i jinak než trkačem). Po této úpravě lze čerpat vodu třeba ze studánky. Nevýhodou je, že čerpá méně vody než samotný trkač. Výhodou je, že může čerpat jinou vodu než potoční a že může vyrobit i velký tlak a čerpat vodu i hodně vysoko údajně až 100 metrů (trkač který používáme my zvládne podle výrobce maximálně 40 metrů, ale ještě to prý nikdo nezkoušel. S našimi 25 metry převýšení pravděpodobně u tohoto typu trkače prozatím držíme rekord). Více o Glockmanově pumpě najdete na adrese http://mve.energetika.cz/jineturbiny/trkac.htm. Pokud se chystáte trkač na táboře provozovat, určitě se s námi spojte! Rádi se podělíme o zkušenosti a rádi získáme zkušenosti vaše. Kontakt je pterodactylus@seznam.cz.
FAQ - aneb co se nám stalo při provozu:
- Trkač "ztrácí sílu" -> V našem případě se jednalo o dobře skrytou výrobní vadu. Trvalo nám týden, než jsme ji čistě náhodou odhalili! Větrník měl v sobě mikroskopickou díru, kterou z něho unikal vzduch. Větrník se zaplňoval vodou a přestával plnit svojí funkci. Trkač se zastavoval. Snažili jsme se dírku ucpat izolační páskou, ale ve větrníku je velký tlak a vzduch si nakonec vždycky našel cestičku ven. Bylo tedy nutno vodu z větrníku často vyfukovat ven. K tomu sloužila sada tří kohoutů (viditelná na jedné z fotografií). Pro tuhle vadu jsme po táboře trkač reklamovali u výrobce a dostali jsme nový. K tomu nutno ještě podotknout, že po delším provozu je třeba vzduch ve větrníku doplňovat i když je větrník v pořádku. Vzduch se totiž (jako každý jiný plyn) rozpouští ve vodě. Tím spíš, že ve větrníku je pod velkým tlakem. V literatuře se uvádí, že větrník by se měl "dofukovat" alespoň jednou za každých 14 dní provozu.
- Netěsnící trkací klapka. Voda v zavřeném stavu stříká okolo trkací klapky ven -> kožené klapky se potrhaly. Mají se před provozem máčet v kuchyňském oleji, aby kůže změkla. Tuhle záludnost nám však při nákupu trkače prodavači zatajili. Museli jsme během tábora vyslat kamarády, aby nám nové kožené klapky koupili a přivezli na tábor od výrobce z Prahy. Takže pokud si koupíte trkač stejný jako my, nezapomeňte jej před táborem rozebrat, vyndat obě kožené klapky a alespoň na týden je namočit do kuchyňského oleje.
- Zlomené vahadlo -> konstrukčí chyba. Vyřeší to jen svářečka. Nám se to naštěstí stalo až poslední den tábora, takže jsme ji reklamovali spolu s děravým větrníkem. Nový trkač už měl toto místo posílené podložkou a svárem.
- Není možné nalézt polohu závaží při kterém trkač běží - je-li moc blízko (příliš lehké) není schopno překonat tlak vody a otevřít trkací klapku, je-li moc daleko (příliš těžké) zůstává trkací klapka stále otevřena. Ani tak ani tak trkač neběží. -> Tenhle problém se nám nepodařilo nikdy teoreticky vyřešit. Faktem je, že nakonec jsme po dlouhém úsilí trkač "nějak" rozběhli.
- Závaží trkače "tluče" do větrníku. Hrozí že závaží litinový větrník rozbije (litina je materiál tvrdý ale křehký). -> Je to konstrukční chyba trkače. Příčinou byl v našem případě také poměrně vysoký tlak vody (velký spád přívodního potrubí) který způsoboval prudké a rychlé zavírání trkací klapky. Vyřešili jsme ji přivázáním kusu měkkého trouchnivého klacku k větrníku pomocí instalatérské izolační pásky. Závaží nyní tluče do něj. Pro příště možná přilepíme na větrník pruh silné gumy.
Trkač jsme koupili v roce 2003 u firmy:
AQATHERMO s.r.o., Bartoškova 18, 140 00 Praha 4 - Nusle (Tel.: 241 741 200 Fax.: 241 741 750)
Jediný návod který jsme k trkači dostali od výrobce je tento prospekt, který nabízíme ke stažení ve formátu *.pdf
Pobočky mají:
Pražská tržnice, hala č.18, 170 00 Praha 7 - Holešovice (Tel.: 220 809 175 Fax.: 266 710 619)
Sokolovská 39, 180 00 Praha 8 - Karlín (Tel.: 222 321 577 Fax.: 222 321 577)
Koupit jej lze údajně například také u firmy Čerpadla Slaný s.r.o. (nevím zdali se jedná o stejný typ).
Kdo se nebojí komunikovat v cizím jazyce, může si vybrat z několika typů trkačů od švýcarské firmy SCHLUMPF - v horní části stránky klikni třeba na odkaz "hydr. widder" (tj. švýcarsky "trkač").
Jak hledat trkač v zahraniční literatuře a na internetu:
Česky: Vodní trkač; Trkač
Anglicky: Hydraulic ram; Water ram
Německy: Hydraulischer Widder; Widder; Stoßheber
Francouzsky: Bélier hydraulique
Španělsky: Acuamotor
Italsky: Ariete idraulico
Rusky:
Technická řešení trkačů v Česku:
http://mve.energetika.cz/jineturbiny/trkac.htm - velmi srozumitelně podaný princip trkače
http://cs.wikipedia.org/wiki/Vodn%C3%AD_trka%C4%8D - Něco málo o trkači na Wikipedii (ale lepší popis ve Wikipedii je v anglické verzi, kde je na konci článku řada dalších, velmi pěkných odkazů.
http://www.volny.cz/ondrej.tesar - popis trkače z pera Ondřeje Tesaře.
Kromě toho tuším, že trkači se zabývá například knížka pánů Jaromíra Herleho a Antonína Neorala Voda pro chaty a chalupy vydaná v roce 1983 v nakladatelství SNTL v Praze. Také jsem našel zmínku o knize Teorie vodního trkač od pana Václava Cibuše, vydaná v roce 1920. Teorií trkačů se zabývají i kapitoly některých přednášek na technických vysokých školách (na internetu bývají dostupné rozpisy přednášek).
Technická řešení, popisy a obrázky trkačů v zahraničí:
http://www.codeart.org/technique - francouzsky. Jeden z nejlepších návodů včetně tabulek, výpočtů a praktických doporučení (nutno projít odkazy v dolní části stránky :-). Mimo jiné je zde rovněž kontakt na francouského výrobce trkačů.
http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_ram - anglicky ( ve Wikipedii). Na konci článku je řada dalších, velmi pěkných odkazů.
http://www.domfree.de/alpaka/widder.htm - německy.
http://www.wot.utwente.nl - anglicky. Trkač z University of Twente v Holandsku.
http://offtop.ru/energy - rusky. Hodně podrobné a navíc několik zcela nezvyklých konstrukcí!!!
http://ckpenka.h1.ru/Rukowodstwa/taran.html - rusky. Včetně návodu na stavbu a tabulky výkonu.
Stačí překopírovat cizojazyčné překlady slova "trkač" (viz výše) třeba do vyhledávače http://www.google.com a najdete nepřeberné množství dalších rozličných obrázků, konstrukcí a návodů...
Další zmínky o provozu trkačů Česku (bez technických detailů):
TRVALE, NEBO OBČAS V PROVOZU (BEZ ZÁRUKY):
Trkač pana Jiřího Říhy - povedený trkač originální konstrukce:
http://www.vaslepsi.net/trkac/index.htm
Skautský tábor Zábrdka - velmi pěkný trkač vlastní výroby:
http://www.skauti.org/bak/2ch/www_18/www_18.htm
Semilsko - Chata na Kozákově / Radostná studánka:
http://www.sn.semily.cz/1999/s40299.html,nebo http://www.kozakov.cz/mikroregion/studie/studie_aktivity.htm
Beskydy - Chata Na Čistém:
http://chatacisty.sweb.cz/chata.htm
Skauti z Letohradu - trkač na táboře snad někde u Verměřovic:
http://www.mu.letohrad.cz/zpravodaj/2001/92001/tabory.htm
NEFUNKČNÍ, MUZEJNÍ ČI ZCELA ZRUŠENÉ:
Sněžka - Rudník (Rudná rokle):
http://www.pohorikrkonose.wz.cz/zajimavosti.htm http://www.chatapodhajkem.wz.cz/turistika.html http://web.quick.cz/je.nik/tck/MISTA/KRKONOSE/snezka.htm http://www.trutnov.cz/pda/article.asp?id=137
Mostky č.p.27 - Kaplicko:
http://www.ckrumlov.cz/cz1250/aktual/region/t_kapzpr070801.htm
Zámek Hluboká nad Vltavou:
http://selskebaroko.unas.cz/slovnik/mlyny.htm, http://www.montanya.org/HISTOR/HLUBOKA/HLUBOKA.htm
Český ráj - Čížovka:
http://lihomor.cz/mhlz/cesrajem/cesrajem.htm
Pěšice:
http://repniky.infobec.cz/pesice.htm
Pamětice - okres Blansko:
http://www.pametice.cz/pametice_b.php?filtr=histor_b&ukaz=social_b
Všeliblice - Liberecko:
http://www.vselibice.cz/view.php?cisloclanku=2005012501
Mapa okolí tábora s umístěním trkače: Trkač je na potoce
pod vodopádem, v místě, kam se chodíme mýt. Hadice od trkače stoupá
hustým lesem do výšky 25 metrů nad potokem a končí na tábořišti
poblíž kuchyně.
Trkač v plné kráse před úpravou. Tak jak vypadal
krátce po prvním spuštění.
... a po úpravě. Izolační pásky utěsňují větrník a chrání jej
před nárazy závaží vymršťovaného trkací klapkou. Trojice kohoutů
slouží k uzavření výtlačné hadice a k vyfukování vody z větrníku.
Umístění trkače v korytě potoka. V pozadí je vidět přívodní
potrubí na provazovém závěsu.
Hrázka a závěs přívodního potrubí nad vodopádem.
Rozebraný trkač. Skládá se z několika částí:
tělesa trkače se šroubením pro vstupní potrubí, kožené trkací klapky
a příruby s vahadlem a závažím. Potom z kožené výtlačné klapky
a z větrníku (tlaková nádoba) se šroubením pro výstupní potrubí (hadici).
Schéma zapojení trkače - od výrobce.
Graf výkonu trkače (kolik vody načerpá)
Q [m3.den-1] v závislosti na
spádové výšce přívodního potrubí h [m] a na výtlačné výšce H [m].