Pompa membranowa

Konstruktorzy, wymyślając pompę membranową, kierowali się tym, by charakteryzowała się przede wszystkim szczelnością, brakiem przecieków podczas pracy. Do tej pory to tłok był źródłem przecieków. Wyeliminowano go, zastępując elastyczną membraną. Przemysłowe pompy membranowe przeznacza się do pompowania cieczy toksycznych oraz zanieczyszczonych. Pompa, którą zbudujemy z bardzo prostych materiałów, także nie posiada tłoka. Ma natomiast gumową elastyczną membranę wyciętą ze starej dętki i poruszającą się wewnątrz drewnianego korpusu. Zrobionym własnoręcznie i działającym urządzeniem, możemy na przykład, w ramach pokazu dla kolegów, skutecznie opróżnić słoik z wodą.

Działanie pompy membranowej jest proste. Dźwignia oparta na suporcie porusza się naprzemiennie w górę i w dół. Do dźwigni przymocowane zostało cięgło, przenoszące ten ruch na membranę. Ponieważ cięgło musi być sztywne, zrobimy je ze starej szprychy rowerowej. Membrana, poruszając się w górę lub w dół, zmienia objętość komory pompy. W dolnej części komory pompy pracują dwa zawory. Nazywają się ssawny i tłoczny. W chwili gdy membrana porusza się w górę, otwiera się zawór ssawny i woda zostaje zassana do wnętrza pompy. Gdy dźwignia porusza się w dół, membrana zmniejsza objętość komory, zawór ssawny zamyka się, natomiast woda wypływa zaworem tłocznym. Taki naprzemienny cykl powoduje, że woda jest przepompowywana. Schemat działania pompy membranowej widzimy na rysunku. Przed uruchomieniem naszego modelu powinniśmy pamiętać, że pompa musi być napełniona wodą, czyli zalana, bo inaczej nie będzie chciała pracować.

Narzędzia: elektryczna wiertarka na statywie, elektryczna wyrzynarka, dremel, glutownica z klejem na gorąco, piłka do metalu, gruboziarnisty oraz drobny papier ścierny na obrotowej tarczy zamocowanej do wiertarki, wkrętak, chromowy lub srebrny lakier w spreju. Może być potrzebna narzynka M2 z uchwytem, imadło, młotek, cęgi do cięcia drutu.

Materiały: sklejka o grubości 12 mm, stara gumowa dętka, na przykład samochodowa albo od taczki, szprycha rowerowa, metalowe podkładki, nakrętki, czerwony silikon wysokotemperaturowy, szklany słoik, mała puszka, drut, sprężynka, igelitowy wężyk o średnicy 10 mm. Do zalania pompy może być przydatna strzykawka 100 cm³.

Korpus pompy. To cztery kwadratowe kawałki sklejki o boku 110 mm każda. W środku trzech z nich wycinamy centralnie otwory o średnicy 80 mm. Zaczniemy jednak od narysowania na kartonie szablonu, a następnie precyzyjnie go wytniemy. Dopiero tak przygotowany szablon odrysowujemy starannie na sklejce, powielając go czterokrotnie. Wycinamy te elementy elektryczną piłką wykrojnicą lub ręczną piłą rozpłatnicą. W trzech kwadratach, na których narysowane są okręgi, wiercimy otwór o średnicy 10 mm ? musi być na tyle duży, aby zmieściło się ostrze piły wyrzynarki. Gdy to zrobimy, możemy zacząć wycinać otwory. Sklejka powinna być przymocowana do stołu warsztatowego za pomocą klejców czy ścisków stolarskich. To pozwoli nam precyzyjnie manewrować piłą. Jeśli nie dysponujemy wyrzynarką, możemy ją zastąpić ręczną piłą włośnicową. Dwa kwadraty sklejki z otworami oraz trzeci bez wyciętego otworu sklejamy ze sobą klejem wikolowym, tworząc korpus pompy. Powstałą komorę wyrównujemy za pomocą pilnika lub frezu palcowego do drewna, zamocowanego do uchwytu wiertarki.

Podstawa pompy. Jest to prostokąt o wymiarach 110 na 200 mm, wycięty ze sklejki. Do podstawy przyklejamy klejem wikolowym korpus pompy. W dnie korpusu wiercimy osiowo dwa przelotowe otwory o średnicy 10 mm. Otwory mają być blisko brzegów okręgów, tak jak jest to widoczne na rysunku 1 i fotografii.

Suport dźwigni. Ma kształt jak na rysunku 2. Potrzebujemy trzech jednakowych elementów o wysokości 160 mm i szerokości 40 mm. Dlatego pomocny jest i w tym wypadku szablon. Górna część środkowego elementu jest krótsza o 40 mm. W tym miejscu pomiędzy skrajnymi elementami suportu będzie pracować dźwignia. Wszystkie trzy elementy sklejamy klejem wikolowym. Gdy wyschną, wiercimy otwór na oś dźwigni. Oś można zrobić ze skróconego gwoździa. W zależności od średnicy gwoździa dobieramy średnicę wiertła.

Dźwignia. Wytniemy ją ze sklejki o takim kształcie jak na rysunku 4. Dźwignia ma długość 260 mm i szerokość 30 mm. Także proponuję użyć szablonu, który pomoże wybrać miejsce na sklejce tak, by dobrze wykorzystać jej powierzchnię. Poza tym, jeśli odrysowywane części będą się stykać, oszczędzimy sobie pracowitego piłowania. Wszystkie drewniane elementy formujemy i wyrównujemy za pomocą zgrubnego papieru ściernego, na przykład o numerze 36, a następnie gładzimy drobnoziarnistym. W dźwigni wiercimy otwór na oś oraz drugi, w którym zaczepiona będzie końcówka cięgła. Zaczniemy jednak od wywiercenia otworu na końcówkę cięgła, a to dlatego, że otwór na oś ma być w takim miejscu dźwigni, by cięgło było ustawione prostopadle do membrany. Jeśli nie mamy narysowanego rysunku konstrukcyjnego pompy, możemy to miejsce wyznaczyć dopiero w praktyce, przymierzając dźwignie do suportu.

Membrana. Wytniemy z dętki kwadrat o boku 100 mm. Dętkę przyklejamy do ostatniego kwadratu z wyciętym otworem. Ponieważ sklejka 12 milimetrowa jest trochę za gruba, proponuję rozwarstwić ten kwadrat na dwie części. Rozwarstwienie możemy przeprowadzić przy pomocy noża. Nóż przykładamy do opartego o stół warsztatowy kwadratu, wybierając miejsce, w którym widzimy miejsce sklejenia warstw. Gdy uderzymy młotkiem w przyłożony nóż, sklejka powinna się łatwo rozwarstwić. Wybieramy jedną z części i obrabiamy ją papierem ściernym. Do tak przygotowanej sklejki przyklejamy dętkę za pomocą czerwonego silikonu wysokotemperaturowego.

Cięgło. Zrobimy je ze szprychy od roweru o długości 160 mm. Jeden koniec zginamy pod kątem 90 stopni w odległości 30 mm. Ten koniec będzie zamocowany w końcówce dźwigni ręcznej. Drugi koniec szprychy zostanie zamocowany do membrany. Jeśli nie mamy trzech nakrętek pasujących do pozyskanej szprychy, sugeruję nagwintowanie szprychy narzynką M2 i dopasowanie odpowiednich nakrętek M2. Ponieważ nakrętki M2 są bardzo małe, z pewnością podczas pracy zostałyby wyrwane z membrany. Możemy temu zapobiec, umieszczając na osi pomiędzy nakrętkami dwie okrągłe blaszki o średnicy 30 mm. Pamiętajmy, żeby podczas montażu na końcu szprychy pracującej we wnętrzu komory pompy, oprócz nakrętki, założyć kontrnakrętkę. Zapobiegnie ona samoczynnemu odkręceniu się nakrętki podczas pracy pompy.

Zawór ssący. Wytniemy go w postaci krążka gumy o średnicy 24 mm. Ten krążek przykleimy silikonem we wnętrzu korpusu, tak jak to widać na zdjęciu. Klejenie wykonamy, używając silikonu. Klapka powinna być zamocowana punktowo i pracować tak, jakby była na zawiasie. Guma będzie przylegać do otworu, ale będzie podnosić się, gdy pompa zasysa ciecz, a następnie opuści się i zablokuje otwór ssawny, w czasie gdy membrana będzie się opuszczać.

Gniazdo zaworu tłocznego. Jest zrobione z dwóch klocków drewnianych o wymiarach 50 na 50 m i grubości 7 m. W jednym wywiercimy otwór o średnicy 30 mm, a w drugim przesunięty w stronę krawędzi otwór o średnicy 10 mm. W niego wkleimy rurkę igelitową. Oba klocki skleimy w całość, tak jak to jest widoczne na zdjęciu. Klocek z większym otworem zostanie przyklejony do podstawy pompy, w miejscu, gdzie jest przymocowany zawór. Przedtem wkleimy sprężynkę dociskową zamykającą zawór tłoczny.

Zawór tłoczny. Ten będzie się otwierał w chwili, gdy membrana się opuszcza, a zamykał wtedy, gdy membrana się podnosi. Będzie podnosić się, gdy woda będzie zasysana i przylegać do krawędzi otworu, gdyby usiłowała się cofnąć. Zawór ten jest przyklejony po przeciwnej stronie podstawy pompy i osłaniać go będzie przyklejone gniazdo zaworowe ze sprężynką. Sprężynkę dobieramy z domowych zapasów albo sami zwijamy ze sprężystego drutu. Sprężynka i sposób mocowania widoczne są na fotografii.

Wiaderko. Wykonamy je z małej puszki, na przykład po przecierze pomidorowym. W otworach wywierconych naprzeciw siebie przy brzegu puszki mocujemy pałąk z grubego drutu lub szprychy. Całość malujemy srebrnym lakierem w spreju. Wiaderko widoczne jest na zdjęciu.

Montaż modelu. Łączymy cięgło z membraną. Najpierw pierwszą nakrętkę nakręcamy na koniec szprychy, potem nakładamy okrągłą blaszkę, zakładamy membranę i znowu blaszkę podkładkę. Na koniec nakręcamy nakrętkę i drugą jako kontrnakrętkę. Ta zapobiegnie samoczynnemu odkręceniu się nakrętki i tym samym awarii pompy. Pokrywę pompy z cięgłem i membraną mocujemy śrubami do korpusu pompy. Założenie jest takie, by pompa mogła być rozbierana dla zademonstrowania jej budowy. Dźwignię ręczną mocujemy na jej miejscu w suporcie za pomocą osi wykonanej z gwoździa. Do otworu w jej końcu wsuwamy zagięty koniec szprychy cięgła. Igelitowe wężyki mocujemy klejem w otworach pompy.

Zabawa. Pompę umieszczamy na słoju, z którego będziemy czerpać wodę. Najpierw jednak musimy pompę zalać, czyli napełnić wodą. Można do tego celu posłużyć się dużą strzykawką. Zalana pompa powinna prawidłowo pracować, pompując wodę ze słoika do wybranego naczynia. Gdyby coś poszło nie tak, to znaczy, że występują gdzieś nieszczelności. Możemy je znaleźć, zanurzając całą pompę na przykład w zlewie napełnionym wodą. Poruszając dźwignią w górę i w dół, zaobserwujemy, gdzie pojawiają się bąble albo tryska woda. Znalezione nieszczelności likwidujemy, zaklejając je klejem na gorąco z glutownicy, po czym znowu szczelność sprawdzamy w wodzie. Wreszcie pompa powinna zacząć działać prawidłowo. Poruszamy dźwignią, która napędza membranę i tym samym pompujemy wodę.