اختراعات

مبدأ عمل مضخات ram pump المائية, وكيف تعمل؟

مبدأ عمل مضخات ram pump المائية, وكيف تعمل؟




تعتمد المضخة الهيدروليكية أو مضخة Ram Pump في الأساس على جريان المياه كمنبع أساسي للطاقة الهيدرومائية ويفاد منها في الأنهار الجارية بالذات. تعمل المضخة بشكل مشابه لعمل المحول الكهربائي حيث تقوم بتحويل طاقة جريان المياه الداخلة إليها ذات التدفق المرتفع والضغط المنخفض إلى طاقة جريان ذات تدفق منخفض وضغط مرتفع مع بعض المفاقيد. هذا يعني أنها لا تحتاج لمصدر خارجي لتشغيلها وتعتمد مبدأ التشغيل الذاتي من جريان الماء نفسه. ارتفاع الضغط ينشأ بفعل ظاهرة الطرق.
ظاهرة الطرق في السوائل هي عملية ارتفاع الضغط المفاجئ لسائل يتدفق بسرعة عالية وحرية ليصطدم فجأة بحاجز أمامه.

مكونات المضخة:
تتألف المضخة الهيدروليكية المائية من المكونات الأساسية التالية:
1.أنبوب الدخل 
2. منفذ حر لبقايا الماء
3. أنبوب الخرج
4. صمام إخراج بقايا الماء
5. صمام أحادي الاتجاه للتزويد
6. خزان ضغط


مبدأ العملية
تحدث ظاهرة الطرق في المضخة عندما يغلق صمام إخراج بقايا الماء فجأة حيث أنه في الحالة العادية يفترض أن المياه المتدفقة من النهر تمر عبر أنبوب الدخل (رقم 1 في صورة المكونات الأساسية للمضخة) وتنفذ من منفذ خروج الماء (رقم 2 بالصورة) ولكن سرعة تدفقه تدفع بصمام الإخراج ليغلق فجأة ما يخلق ضغطا معاكسا لجريان الماء وهذا بدوره يتوزع على أنحاء الجدار الداخلي الحاوي للماء في المضخة بما في ذلك صمام التزويد (رقم 5) ليفتح بدوره ويندفع الماء لأعلى في كل من أنبوب التزويد وخزان الضغط. حينما يتوقف الماء عن الاندفاع بسبب الانسداد فإن الماء في الخزان وأنبوب التزويد يحاول الرجوع للأسفل في حين يقوم صمام التزويد بالغلق تلقائياً (هذه وظيفته كصمام أحادي الاتجاه). يفتح صمام الإخراج مرة أخرى لعدم وجود مياه تدفعه وبالتالي تستمر العملية من جديد حين يقوم الماء الجاري بإعادة غلق صمام الإخراج.
يمكن التركيز على الصورة المتحركة للمضخة ومتابعة الخطوات التالية 
  1. انظر إلى الكرة (الصمام) حين تكون في الوضعية السفلى
  2. يتدفق الماء داخلاً بسرعة عالية عند منفذ الدخول "water in"
  3. يخرج الماء من منفذ الإخراج "waste water" وفي نفس الوقت يدفع الكرة نحو الأعلى
  4. عندما تصطدم الكرة بأعلى فتحة الإخراج متسببة بارتفاع مفاجئ في ضغط الماء
  5. الضغط المفاجئ يرفع كمية بسيطة من الماء نحو الصمام أحادي الاتجاه
  6. خلال فترة الضغط المفاجئ ينضغط الهواء المحبوس داخل خزان الضغط أيضا سانحاً الفرصة لتخزين كمية من الضغط بحيث يصبح الخزان كمنظم للضغط.
  7. يغلق الصمام أحادي الاتجاه مرة أخرى عندما ينتهي أمر الضغط المفاجئ
  8. يدفع الهواء المضغوط الماء نحو فتحة التزويد "water out"
  9. لما كانت الكرة مدفوعة لأعلى بسبب تدفق الماء حولها فإن توقف الماء عن التدفق سيسمح لها بالعودة إلى الموضع السفلي
  10. تتكرر الدورة مرة أخرى
تستغرق الدورة الواحدة حوالى ثانية إلى ثانيتين.

الكفاءة

تبلغ كفاءة هذه المضخة بحدود 60% إلى 80% كما أن مفاقيد المياه أو الماء الخارج منها بشكل مفاقيد يمكن أن يعود إلى النهر أو يفاد منه في الري في الجوار.


التصنيع المنزلي
نظراً لبساطة وتوافر الأدوات اللازمة لصنع المضخة فإن بالإمكان تصنيعها منزلياً ولكن قد تبرز بعض المشاكل المتعلقة بتسرب الهواء إلى صمام التزويد أحادي الاتجاه وبالتالي التقليل من كفاءة العملية وربما العجز عن الوظيفة.
يوجد على اليوتيوب لقطات فيديو أكثر إيضاحا لعل هذا أبرزها: