Wodociągi i infrastruktura kolejowa

Wodociąg kolejowy ma na celu przede wszystkim dostarczenie wody do zasilania parowozów pociągowych i manewrowych ( przetokowych ), następnie służy do celów obrony przeciwpożarowej, do mycia wagonów, przemywania kotłów parowozowych i wreszcie do różnych celów gospodarczych. Stacje, które posiadają urządzenia służące do zaopatrywania parowozów w wodę nazywają się - stacjami wodnymi.

Prowizoryczna wieża ciśnień o konstrukcji drewnianej zbudowana w czasie wielkiej wojny

Stacje wodne

1. Stacje wodne tak są rozmieszczone wzdłuż linii kolejowych i mają taką wydajność, aby w okresie największego przewidywania ruchu, mogły o każdym czasie zaopatrzyć w wodę wszystkie przychodzące pociągi oraz zaspokoić wszystkie inne potrzeby stacji.

2. Na kolejach znaczenia ogólnego ciągłość zaopatrzenia pociągów w wodę jest zapewniona :

bądź przez urządzenie podwójnych zasadniczych elementów wodociągu, a mianowicie : przewodów ssawnych, tłocznych, zespołów pomp, silników i wież ciśnień, w razie zaś ujęcia wody ze studzeń, przez budowę co najmniej dwóch studzeń, a w wypadku budowy wodociągów pneumatycznych - przez urządzenie najmniej dwóch oddzielnych stacji hydroforów.

bądź też przez wybudowanie, zamiast wyposażenia stacji wodnych podwójnymi urządzeniami wodociągowymi odpowiedniej ilości stacji wodnych zapasowych, tak rozmieszczonych, aby w razie uszkodzenia którejkolwiek ze stacji zasadniczych, zaopatrywanie pociągów w wodę, mogło się odbywać na stacjach wodnych zapasowych.

W każdym razie na stacjach, gdzie są parowozownie główne, jako też na większych stacjach węzłowych, powinny się znajdować wodociągi o podwójnych urządzeniach, wg. opisu przytoczonego powyżej.

3. Odległość pomiędzy stacjami wodnymi określana jest odpowiednio do najcięższych warunków ruchu w obu kierunkach, z zastrzeżeniem, że normalne uzupełnienie zapasu wody w tenderze ( w tendrzaku ) powinno następować po wyczerpaniu się najwyżej 85 % pojemności w tendra.

4. Rozmieszczenie stacji wodnych zależne też jest od znalezionych i zbadanych źródeł wody pod względem ilości i jakości wody, którą źródło ma dostarczyć.

5. Źródło wody powinno, w czasie najmniejszej swojej wydajności, zapewniać pokrycie największego zapotrzebowania wody, obliczonego na okres największego przewidywanego rozwoju kolei.

6. Woda zdatna do zasilania kotłów parowozowych może zawierać w litrze nie więcej jak 250 mg ciał tworzących kamień kotłowy.

7. Ilość wody, jaką wodociąg kolejowy ma dostarczać w ciągu doby, składa się :

z ilości niezbędnej do zasilania wszystkich przechodzących przez stację parowozów pociągowych, z zgodnie z wykresami jazdy pociągów.

z ilości niezbędnej dla pracy manewrowej ( przetokowej ), na rezerwy, mycie kotłów, a także dla użytku zakładów naprawczych taboru i na potrzeby stacji. Na stacjach z parowozownią główną ilość wody nie może wynosić mniej, niż 100 m3 na dobę, na stacjach z parowozownią zwrotną nie mniej, niż 40 m3, na stacjach zaś pośrednich, nie mniej niż 10 m3 na dobę.

z ilości wody zdatnej do picia, dla użytku przewożonych wojsk, która powinna wynosić na stacjach z punktami żywnościowymi nie mniej, niż 40 m3, na stacjach zaś pośrednich, nie mniej niż 10 m3 na dobę.

8. Żurawie wodne należy tak rozmieszczać, aby parowozy pociągów osobowych obu kierunków mogły nabierać wodę bez odczepiania ich od pociągu na wszystkich torach głównych zasadniczych i dodatkowych, parowozy zaś pociągów towarowych - dochodzić do żurawi bez cofania się.

Na stacjach parowozowych głównych, na których przewiduje się zmianę wszystkich parowozów w pociągach osobowych i towarowych, ustawienie żurawi wodnych przy torach głównych nie jest konieczne. Odległość żurawia wodnego od najbliższego ukresu powinna wynosić co najmniej 50 m, a w przypadku ustawienia na międzytorzu semaforu, odległość żurawia od semaforu najmniej 20 metrów.

9. Na stacjach parowozowych żurawie wodne powinny być ustawione przy kanałach do odżużlania parowozów ( popielnicach ), a w razie potrzeby także przy torach wejścia lub wyjścia parowozów.

10. Wydajność żurawi wodnych, zasilających parowozy pociągów osobowych - pośpiesznych, powinna wynosić najmniej 5 m3/min. , a dalekobieżnych towarowych najmniej 3 m3/min. Wydajność pozostałych żurawi na kolejach pierwszorzędnych powinna być nie mniejsza, niż 2m3/min.

Na kolejach drugorzędnych, po których nie kursują pociągi dalekobieżne oraz na kolejach znaczenia miejscowego, wydajność wszystkich żurawi wodnych winna wynosić 1.5 m3/min.

11. Na żurawiach wodnych obrotowych należy umieścić sygnały, wskazujące położenie ramienia żurawia oraz urządzenia służące do zamocowania ramienia wzdłuż toru w położeniu nieczynnym. Żurawie wodne nieobrotowe powinny posiadać na kolumience latarnię, która wskazywałaby w ciemności miejsce ustawienia żurawia.

12. Na stacjach wodnych, w pobliżu budynków i składów, ustawiane są w odpowiedniej ilości i w miejscach łatwo dostępnych hydranty pożarowe. W pobliżu budynków mieszkalnych, dworca itp. miejscach powinny być ustawione hydranty-zdroje dla celów przeciwpożarowych i na potrzeby gospodarcze. Na stacjach nie posiadających urządzeń wodociągowych, należy budować w tym celu studnie.

13. Każda stacja powinna być zaopatrzona w wodę zdatną do picia sposobem, jaki w danych warunkach okaże się najodpowiedniejszy.

Pompownie

1. Budynek pompowni należy umieszczać, o ile możności, w pobliżu miejsca ujęcia wody, albo bezpośrednio nad źródłem. Budynek pompowni powinien być umieszczony poza granicą największego rozlewu rzeki względnie względnie ponad najwyższym zwierciadłem wielkiej wody.

2. Wielkość i kształt budynku pompowni powinny być dostosowane do typu projektowanych zespołów pompowych ( silnika i pompy ) i zapewniać dogodną ich obsługę. Budynek pompowni powinien być tak projektowany, aby w razie potrzeby mógł być rozszerzony bez stosowania przerwy w pracy pompowni.

3. Budynek pompowni powinien być ogniotrwały. Pomieszczenia pompowni powinny być ogrzewane, dobrze oświetlone i wentylowane. W pompowniach z kotłami parowymi powinny być zachowane " Przepisy o budowie, ustawianiu i dozorze kotłów parowych ".

4. Jeżeli budynek pompowni zbudowany jest nad studnią, w której opuszczono pompę głębinową, to jego wysokość powinna być uzależniona od długości ogniw wału pionowego pompy i powinna dawać możność wydobycia pompy. W stropie pompowni powinny być umocowane haki względnie suwnice z wyciągarkami do podnoszenia ciężyć części maszyn.

5. Mieszkanie maszynisty powinno się znajdować, o ile jest taka możliwość, w oddzielnym budynku.

6. W pobliżu pompowni powinien być urządzony skład paliwa. Do przechowywania paliwa płynnego powinny być urządzone zbiorniki, umieszczone w dobrze odwodnionych piwnicach, odsuniętych od pompowni najmniej o 10 metrów.

7. W pompowni powinny znajdować się urządzenia sygnałowe, dzwonkowe lub świetlne, alarmujące samoczynnie o najwyższym i najniższym poziomie wody w zbiorniku wodnym terenowym, względnie w wieży ciśnień lub hydrofoni, znajdującej się na terenie stacji, lub w jej pobliżu.

Zbiorniki wodne i powietrzne lub wodnopowietrzne ( hydrofory )

1. Do zaopatrywania stacji w wodę mogą być stosowane zbiorniki wodne i powietrzne lub wodnopowietrzne.

Pożądane jest, aby oba rodzaje zbiorników były umieszczane w poziomie bliskim do poziomu gruntu. Jeżeli układ terenu nie daje możliwości uzyskania odpowiedniego wzniesienia projektowanego zbiornika wodnego, dopuszcza się, w razie trudności innego rozwiązania, umieszczenie go na wieży.

2. Pojemność zbiorników powinna być taka, aby podczas największego przewidywania rozchodu wody, zapas wody w zbiorniku pokrywał całkowite zapotrzebowanie jej w ciągu przerwy pracy pomp.

3. Zbiorniki na poziomie gruntu jak również zbiorniki na wieżach powinny być podwójne lub dwudzielne, dla możności ich oczyszczenia lub naprawy bez przerwy działania.

4. Pomieszczenia na zbiorniki powinny być dobrze wentylowane.

Przejście pomiędzy zbiornikiem a ścianą zewnętrzną powinno mieć najmniej 0.6 m szerokości.

5. W celu zabezpieczenia wody w zbiornikach od zamarzania, zbiorniki naziemne, powinny być przykryte warstwą ziemi o grubości około 1 m, obsianej trawą, względne pomieszczenia na te zbiorniki powinny być ogrzewane.

6. Przy ciśnieniu zmiennym pojemność hydroforów powinna być najmniej dwukrotnie większa od wymaganego zapasu wody.

7. Zależnie od wielkości, hydrofor powinien mieć jeden lub dwa włazy.

8. Hydrofory powinny być wypróbowane na ciśnienie o 50% wyższe od roboczego.

9. W hydrofoniach z kilkoma hydroforami, zbiorniki powinny być połączone przewodami tak, aby każdy hydrofor mógł być w razie potrzeby wyłączony bez przerwy działania pozostałych.

10. Hydrofory powinny być tak ustawione na podporach, aby badanie hydroforów, a także ich naprawa były dogodne.

11. Aby obciążenie podpór przez zbiorniki ( np. leżące ) było równomierne, układa się pomiędzy podpory i powierzchnię zewnętrzną zewnętrzną zbiorników arkusze blachy ołowianej.

Wieża ciśnień

1. Wysokość wieży ciśnień powinna być określona na podstawie projektu wodociągu kolejowego opracowanego według największego zapotrzebowania na wodę.

Przy określaniu wysokości wieży ciśnień decyduje różnica poziomów dna zbiornika i szyn oraz odległość najdalszego żurawia wodnego. Wysokość wieży ciśnień nie powinna przewyższać 25 metrów, licząc od poziomu główki szyny na stacji do podstawy dna zbiornika. Jeżeli wymagane jest większe ciśnienie, należy budować wyłącznie wodociągi pneumatyczne. Wieże ciśnień mogą być budowane ze zbiornikami żelazobetonowymi lub żelaznymi.

2. Pojemność zbiorników powinna być podobnie jak hydroforów taka, aby podczas największego przewidywanego rozchodu wody, zapas wody w zbiornikach pokrywał całkowite jej zapotrzebowanie w ciągu przerwy pracy pomp.

3. Ściany zbiornika należy obliczyć w zależności od przyjętej konstrukcji. W zbiornikach żelaznych do grubości ścian otrzymanych z obliczenia należy dodać około 3m/m na rdzewienie żelaza.

4. Zbiornik powinien być podzielony na dwie części celem umożliwienia oczyszczania go bez stosowania przerwy w pracy wodociągu, lub też powinny być 2 zbiorniki tak ze sobą połączone, aby mogły być używane oddzielnie lub wspólnie.

5. Pomieszczenie na zbiornik powinno być dobrze wentylowane i posiadać okna, których łączna powierzchnia powinna stanowić co najmniej 1/12 części powierzchni podłogi.

6. Pod zbiornikiem żelaznym, w poziomie co najmniej o 1.5 metra niżej od dna zbiornika, powinien być zrobiony strop z odpowiednim urządzeniem do odprowadzania skraplającej się wody. Strop powinien posiadać izolację.

7. W wieży ciśnień konstrukcje dachu i zbiornika powinny być nie zależne od siebie.

8. Wieża ciśnień powinna być opatrzona piorunochronem.

Średnie jednostkowe normy rozchodu wody

Dla zasilania każdego czynnego parowozu manewrowego - norma : 20 m3/na dobę.
Do zimnego płukania parowozu i napełnienia kotła po płukaniu - norma : 20 m3/na dobę.
To samo, do gorącego płukania - norma : 10 m3/ na dobę.
Dla chłodzenia silnika spalinowego lub sprężarki na 1KM mocy - norma 25l/ na godzinę.
Dla zasilania kotła parowego na 1 m2, pow. ogrzew. - norma : 20l/ na godzinę.
Do mycia wagonu towarowego po przewozie bydła - norma : 1/2 m3 / 1 wagon
Dla dezynfekcji wagonu towarowego - norma : 100l/ 1 wagon
Dla celów gospodarczych gospodarczych w budynkach nieskanalizowanych na 1 mieszkańca 40 l / na dobę. To samo w budynkach skanalizowanych 75l/ na dobę.
W kąpieliskach ( łazienkach ) na 1 kąpiącego się 100l/ na dobę.
W umywalniach warsztatowych, przy parowozowniach, domach noclegowych, na 1 pracownika 40l / na dobę.
Dla zaopatrywania wagonów osobowych na 1 pociąg/wagon a) dla umywalni 300l, b) do ogrzewania 150l
Dla pojenia przewożonego bydła i nierogacizny a) dla jednego konia 50l / na dobę, b) dla jednej krowy 60l/ na dobę, c) dla jednego wieprza 20l/ na dobę, d) dla jednej owcy lub kozy 6l/ na dobę.

Typowy wodociąg kolejowy i jego główne części składowe :

Schemat typowego wodociągu kolejowego i jego głównych części składowych

Z lewej strony : Galeria wyłożona kamieniami, kanał przewód przelewowy, Studnia zbiorcza, przewód ssawny, Pompownia, przewód tłoczny, Wieża ciśnień, Magazyn, Dworzec kolejowy, przewody rozprowadzające, Skład opału, Parowozownia, Hydranty, Żurawie

Rysunek przedstawia ogólny plan wodociągu z oznaczeniem jego głównych części składowych, mianowicie nad brzegiem rzeki znajduje się studnia zbiorcza, od której prowadzi przewód ssawny do pompy ustawionej w przepompowni; dalej ułożony jest przewód tłoczny do wieży ciśnień, skąd rozchodzi się sieć przewodów rozprowadzających w obie strony żurawi wodnych - Nr. 1,2,3 oraz do budynku parowozowni i hydrantów pożarowych.

Źródła wody i ich ujęcia

Stacje wodne korzystają z różnych źródeł wody, a więc z rzek, rzeczek, potoków, jezior, stawów i obfitych krynic - źródełek z błot, ze studzeń kopanych zasilonych wodą podskórną i gruntową ( wgłębną ) oraz ze studzeń wierconych. Czerpanie wody rzecznej, uważanej za źródło o wydajności na ogół nieograniczonej, odbywa się bądź ze specjalnych studni, budowanej w samej rzece, lub na jej brzegu i zwanych również " zasilającymi ", które mogą być kopane lub wiercone, bądź ze zbiorników na brzegu, zwanych " studniami zbiorczymi ", a o połączonych z rzeką otwartym lub zakrytym kanałem, względnie rurą żelazną, bądź w razie dostatecznej czystej wody za pomocą specjalnych smoków ( zakończenie rury ssącej specjalnym sitem ) umieszczanych w samej rzece.

We wszystkich tych wypadkach urządzenia wspomniane, muszą być zabezpieczone zarówno od wszelkich możliwych uszkodzeń, np. przez silny prąd, krę i statki, jak również przez pływające w rzece przedmioty. Niezmiernie ważne jest, aby przedmioty te nie zamarzały, przy znacznej odległości pompowni od miejsca czerpania, wodę z rzeki lub ze studzien zasilających nad rzeką doprowadza się najlepiej za pomocą lewaru do studni zbiorczej przy pompowni, z której dopiero odbywa się czerpanie wody za pomocą przewodu ssawnego.

Na małych rzeczułkach, przy nieznacznym przepływie, urządzone są sztuczne tamy i śluzy, w celu nagromadzenia większego zapasu wody. Przy czerpaniu wody z jezior i stawów, stosowane są wszystkie urządzenia i wymagania jak przy czerpaniu z rzek. Źródła z naturalnym wypływem wody na powierzchnię, które dają również dobrą wodę do picia, obudowuje się specjalnymi, sklepionymi studniami lub komorami z cegieł, kamienia lub betonu. Komory i studnie posiadają przelew do odprowadzania nadmiaru wody i spust do opróżniania ich.

Warstwa wodonośna powinna być dokładnie zabezpieczona od zanieczyszczenia przez przesiąkanie wody powierzchniowej z opadów atmosferycznych, a same studnie i komory, od wpływu światła ( bakterie, wodorosty ) i mrozu. Studnie kopane płytkie są budowane w miejscowościach niezamieszkałych w pobliżu wód powierzchniowych tj. jezior, rzek, stawów, mokradeł i błot. Przy niewielkich głębokościach do 5 metrów studnie bywają czasami drewniane, a do 30 metrów murowane, betonowe lub żelbetowe, przy większych zaś - z rur stalowych.

Za użyteczną wydajność studzien uważana jest ta największa jej wydajność, przy której poziom wody w studni pozostaje bez zmiany przynajmniej w ciągu 16 godzin nieustannego pompowania. Studnie artezyjskie budowane są w tych przypadkach, kiedy nie można otrzymać w pobliżu st. wodnej wody powierzchniowej i wody wgłębnej z małej głębokości, albo też gdy woda na tej głębokości nie odpowiada stawianym wymaganiom. Studnie artezyjskie mają zupełnie szczelne rury obsadowe, aby woda nie mogła przesiąknąć z powrotem do ziemi, lub odwrotnie, z górnych warstw wodonośnych do studni.

Urządzenie ujęć źródeł wody jest dostosowane do rozporządzanych i wybranych źródeł oraz warunków terenowych w pobliżu pompowni. Na przykład, na rys 2 i 3 przedstawione są przekroje ujęcia wody z rzeki lub stawu

Studnia zbiorcza drewniana nad brzegiem rzeki

Rysunek przedstawia studnię zbiorczą drewnianą nad brzegiem rzeki, wyprowadzaną do góry ponad najwyższy poziom wody, aby był do niej dostęp nawet w czasie powodzi. Studnia ta jest połączona drewnianym kanałem podziemnym z korytem rzeki. Wylot kanału znajduje się w pobliżu dna rzeki, poniżej najniższego stanu wody. Wylot ten jest obsypany kamieniami, które zatrzymują różne zawiesiny znajdujące się w wodzie i różne przedmioty, aby nie dostały się do studni zbiorczej.

Studnia zbiorcza, rozdzielona przegrodą

Rysunek 3 przedstawia studnię zbiorczą, która jest oddzielona przegrodą murowaną. Część studni od strony rzeki służy do odmulenia wody, czyli odgrywa rolę odstojnika, a część druga służy jako studnia zbiorcza dla wody odstałej tj. odmulonej, odpowiedniejszej do pompowania. Górna krawędź przegrody znajduje się o tyle poniżej najniższego poziomu wody w rzece, aby przez nią zawsze przelewała się woda z lewej do prawej części studni w dostatecznej ilości. Studnia ta jest połączona z rzeką rurociągiem żelaznym, zakończonym w studni zasuwą, a w rzece sitem - smokiem. Smok ten jest zabezpieczony od zniszczenia przez krę słupami okutymi, wbitymi w dno rzeki.

Rysunek 3a przedstawia nowsze ujęcie wody z rzeki ze studnią zasilającą nad brzegiem oraz studnią zbiorczą. Woda z rzeki przedostaje się do studni zasilającej przez warstwę kamieni, żwiru i ścianki drewniane oraz przez warstwę wodonośną i dno studni, wyłożone tłuczniem ze żwirem w celu lepszej filtracji wody. W ten sposób woda w studni zasilającej jest już oczyszczona z zawiesin mechanicznych, a w górnej swojej warstwie jest w znacznej mierze odstała. Po przelaniu się przez rurę nalewową do pierwszej komory studni zbiorczej pozostawia tam jeszcze pewne osady i dopiero po przelaniu się przez przegrodę do drugiej komory, jest czerpana przez pompy za pośrednictwem rury ssawnej zakończonej smokiem.

Na rysunku 4 przedstawiony jest przekrój studni murowanej zasilającej ø 3 metry i głębokości 8 metrów. Na rysunku tym widzimy w jaki sposób jest zawieszony przewód ssawny oraz, że smok znajduje się na wysokości około 60 cm ponad dnem. Nad najwyższym stanem wody w studni na 2 belkach żelaznych ułożona jest podłoga.

Studnia murowana

W górnej pokrywie studni, która jest zupełnie szczelna, znajduje się otwór wejściowy ( właz ), przykryty zamykaną klapą lub drzwiczkami. Od tego wejścia w głąb studni, względnie do podłogi prowadzą żelazne schodki ( klamry ) lub drabina. Dno studni, przez które przenika woda gruntowa, jest wyłożona warstwą żwiru w celu filtracji, tj. zatrzymywania drobnego piasku i muru zwody napływającej w miejsce wypompowanej.

Widzimy, że rury największej średnicy są u góry, a im niżej się zagłębiają, średnica ich jest mniejsza, wreszcie, wreszcie najgłębiej w warstwie wodonośnej. Zwierciadło to ulega pewnemu obniżeniu podczas pompowania ( depresji ), co uwzględnia się przy zakładaniu smoka przewodu ssawnego, który opuszcza się poniżej tego zwierciadła wody, obniżonego na wskutek pompowania.

Poziom zwierciadła wody w studniach artezyjskich występuje rozmaicie. Dawniej tą nazwę dawano tylko studniom, z których woda biła na powierzchnię ziemi a nawet wyżej. Obecnie jednakową nazwę noszą tak studnie z samoczynnym wypływem jak i studnie, w których zwierciadło wody znajduje się pod powierzchnią ziemi i wodę należy pompować. Najniższy poziom zwierciadła wody w studni wierconej zależny jest od wydajności warstwy wodonośnej oraz od wydajności pomp.

Jeżeli warstwa wodonośna składa się z żwiru lub piasku gruboziarnistego, to przy pompowaniu lustro obniża się niewiele. Natomiast gdy warstwę stanowią piaski drobnoziarniste, to wówczas słabszy jest dopływ wody i w czasie pompowania zwierciadło wody obniża się znacznie. Aby uzyskać wyższą wydajność studni, należy cylinder pompy obniżać głębiej, gdyż wówczas osiągamy możliwość większego obniżenia zwierciadła wody i w związku z tym uzyskujemy większą różnice poziomów pomiędzy normalnym poziomem wody a czynnym zwierciadłem wody, co wpływa na zwiększenie prędkości przepływającej wody w warstwie wodonośnej i powoduje większy jej dopływ do studni.

Na ogół nie stosuje się większej depresji ( różnicy poziomów zwierciadła wody w stanie normalnym i najniższym po odpompowaniu wody ) jak 20 metrów, aby nie uszkodzić filtra i w następnie nie zapiaszczyć studni. Jeżeli wydajność jednej studni wierconej jest niewystarczająca, a warstwa wodonośna jest obfita i czynne zwierciadło wody znajduje się niezbyt głęboko od powierzchni ( około 12 metrów ), to wówczas buduje się kilka studzien wierconych, które są studniami zasilającymi. Studnie te łączy się przewodami lewarowymi do studni zbiorczej, skąd dopiero czerpie się wodę.

Schemat czterech studni zasilających studnię zbiorczą

Na powyższym rysunku przedstawiony jest schemat 4 studzeń zasilających. W środku znajduje się studnia zbiorcza, której dno znajduje się o 10 metrów głębiej od rury lewarowej. Lewar ułożony jest możliwie pod zwierciadłem wody gruntowej z małym wzniesieniem w stronę studni zbiorczej: jest on opuszczony w studnię zbiorczą jak najgłębiej i na końcu zaopatrzony w zasuwę. Rura ssawna zakończona smokiem znajduje się powyżej wylotu rur lewarowych, gdyż w ten sposób po wypompowaniu zapasu wody zwierciadło jej nie opadnie poniżej smoka i nie odsłoni wylotów lewaru, a więc do lewaru nie przedostanie się powietrze.

Lewar musi być bardzo szczelny, aby nie dostawało się do niego powietrze. Wysokość wzniesienia wody w rurze lewarowej dochodzi najwyżej do 7.0 metrów. Ruch wody w lewarze jest wywołany różnicą poziomów wody w studni zbiorczej i zasilających. Każdą studnię zasilającą można wyłączyć od lewaru przez zamknięcie zasuwy na odgałęzieniu lewara do danej studni zasilającej. Aby uruchomić urządzenie lewarowe, lewar musi być zalany wodą, lub powietrze musi być z niego wyssane, a wtedy dopiero nastąpi dopływ wody ze studzeń zasilających do studni zbiorczej. Ponieważ do lewara może wraz z wodą lub przez nieszczelności, dostać się pewna ilość powietrza, które zbiera się w najwyższym miejscu lewara i zamyka przepływ wody, stosowany jest specjalny przyrząd, służący do usuwania tego powietrza.

Przy małych urządzeniach lewarowych można nagromadzone powietrze wyssać pompą ręczną i to z chwilą, gdy zauważymy zmniejszanie dopływu wody do studni zbiorczej.

Przy wielkich urządzeniach lewarowych stosuje się specjalne pompy próżniowe o napędzie mechanicznym, które pracują automatycznie, gdy stan próżni przekroczy ustalone granice dla danej instalacji.

Lewary mogą mieć długość paruset metrów, jednak muszą być bardzo dokładnie i starannie wykonane oraz ułożone na podłożu stałym, aby nie było nierównomiernego osiadania poszczególnych rur, co powodowałoby nieszczelności w miejscach ich połączeń, przez które powietrze przedostawałoby się do lewaru.

Studnie zbiorcze

Studnią zbiorczą jak widać na rysunkach 2, 3, 4, 6, nazywamy taką studnię, z której czerpiemy tj. przepompowujemy do zbiorników, już odstałą wodę, doprowadzoną do niej ze źródła wody. w studni tej umieszczone są przewody ssawne, a często jeżeli studnie te znajdują się w pobliżu pompowni lub wieży ciśnień, umieszczane są w nich również pompy ( np. pulsometry, pompy Worthington'a itp. )

Studnie zbiorcze w odróżnieniu od studni kopanych, które są studniami zasilającymi, posiadają dna murowane, nieprzepuszczalne dla wody gruntowej.

Przewód ssawny

Między studnią zbiorczą i pompą jest przewód ssawny ułożony zwykle z rur żeliwnych kielichowych. Sposób umieszczania tego przewodu w studni pokazany jest na rysunku 2, 3 i 4, przy czym w studni zawiesza się rury żeliwne kołnierzowe. Przewód ssawny układany jest w ziemi, z jednostajnym spadkiem od pompy w stronę studni, na głębokości najmniej 1.5 metra od powierzchni gruntu dla uniknięcia zamarzania, lub głębiej w zależności od warunków miejscowych terenu.

Smok - przewód ssawny

Na końcu przewodu ssawnego umieszczony jest kosz ssawny ( smok ) z klapą zwrotną ( zwanej inaczej zaworem wylotowym lub stopowym ) ze skóry lub pod postacią brązowego grzybka, klapy a nawet gumowej kuli - rys 7 i 7a. Sito stosowane jest z blachy cynkowej lub żeliwne. Powierzchnia otworów dwa razy większa jak przekroju rury ssawnej. Smoki do studzeń wierconych są nieco odmiennej budowy i posiadają wymiary odpowiednie do średnicy studzeń. Przed puszczeniem w ruch, pompa i rura ssąca powinny być napełnione wodą. Przy napełnianiu woda zamyka ten zawór i w ten sposób utrzymuje się w rurze słup wody, który wypycha z przewodu powietrze poza komorę ssawną pompy.

Przewód ssawny posiada średnicę odpowiednią do swojej długości i do wydajności pompy, zwykle o 1" ( 25 mm ) większą od przewodów tłocznych . Długość przewodu ssawnego na ogół nie przekracza 50 m. Długie przewody wymagają ustawienia powietrzników ssawnych bez których praca pomp jest nieprawidłowa.

Szczelność ułożonego przewodu sprawdza się pod ciśnieniem wodnym do 10 atn, a strzałka manometru nie powinna przy tym opadać w przeciągu najmniej 15 minut. Najczęściej spotykamy na kolei przewody o średnicy od 125 mm do 300 mm

Sito - przewód ssawny

Na rysunku nr 8 przedstawione jest właściwe i błędne zmontowanie przewodu ssawnego o jednolitej średnicy oraz o średnicy zredukowanej przy połączeniu z pompą odśrodkową. Zaznaczone błędy powodują złą pracę pomp, a nawet przerwy w ruchu. Jeżeli w studni zainstalowano dwa przewody ssawne do dwóch zespołów pompowych, to często są one ze sobą połączone, aby można było nimi pracować na przemian. W tym wypadku na przewodach ssawnych zaraz za kolanem powinna być wstawiona zasuwa, aby każdy z przewodów mógł być wyłączany.

Właściwe i błędne zamontowanie przewodu ssawnego o jednolitej średnicy zredukowanej przy połączeniu z pompą odśrodkową

Ustawienia właściwe

Zasuwa regulująca, klapa zwrotna, Kołnierze silnie dociągnąć.
Przy przejściach rurociągu ssącego z większej średnicy do mniejszej - stosować stałe redukcje mimośrodowe.

Ustawienia niewłaściwe

Rurociąg ssący powinien stale wznosić się ku pompie by powietrze mogło z niego ujść
Jeśli inne ułożenie rurociągu jest niemożliwe, to należy umieścić w najwyższym punkcie odpowietrzenie.
Redukcje centryczne powodują szkodliwe worki powietrzne.

Pompownie

Pompownią nazywamy budynek, w którym są zainstalowane zespoły pompowe, służące do przepompowywania wody z ujęcia źródła wody do zbiorników, umieszczonych na naturalnych wzgórzach lub wieżach ciśnień, lub też do zbiorników hydroforowych. Pompownie budowane są jak najbliżej ujęcia wody, a jeżeli źródłem wody jest studnia artezyjska, to często nawet są stawiane nad studnią. Budynek pompowni najczęściej jest murowany.

W pompowniach kolejowych spotykamy najczęściej zespoły pompowe parowe, rzadziej zespoły pompowe spalinowe i wreszcie zespoły pompowe elektryczne. Również stosowane są dwa zespoły pompowe o różnym źródle energii, pracujące na przemian. Ze względu na charakter urządzeń wodociągowych, spowodowany warunkami lokalnymi lub względami specjalnymi, jak również w zależności od czasu ich powstania, zespoły pompowe przedstawiają na ogół kilka typów :

Kocioł parowy stojący, systemu Lachapelle'a, albo płomienno-rurkowy, stanowiący źródło energii;
Pompa parowa Worthington'a, która jest pompą dwucylindrową, bezpośrednio sprzęgniętą z maszyną parową.
Silnik parowy lokomobilowy, silnik elektryczny, lub spalinowy.
Pompa tłokowa lub nurnikowa transmisyjna
Silnik spalinowy albo elektryczny
Pompa odśrodkowa ( wirowa ) pozioma
Silnik elektryczny na pionowym wale
Pompa odśrodkowa pionowa
Silnik elektryczny poziomy
Pompa odśrodkowa pozioma
Urządzenie do głębokiego ssania
Wodociąg pneumatyczny
silnik elektryczny lub spalinowy
Pompa odśrodkowa
Sprężarka powietrzna z napędem elektrycznym, spalinowym, a nawet parowym, do sprężania powietrza w zbiornikach ( często także w zastosowaniu do pomp " Mamut " jeżeli są takie zainstalowane.
Silnik elektryczny albo spalinowy lub też parowy ( lokomobilowy )
Pompa żerdzinowa
Silnik elektryczny bezpośrednio sprzęgnięty z pompą odśrodkową głębinową, zanurzone razem w studni wierconej poniżej najniższego poziomu lustra wody.

Tablica 1 przedstawia pompownię w 4 przekrojach z pokazaniem ustawionych zespołów zespołów pompowych i kotłów parowych oraz wzajemne ich usytuowanie. Widzimy też komunikację rur wodnych ssawnych i tłocznych wraz z powietrznikiem ssawnym i tłocznym, oraz komunikację rur parowych z przyrządami zasilającymi ( inżektorami ). Przy pompowni znajduje się również mieszkanie dla maszynisty. Nadmienić należy, że tam, gdzie w pompowniach są kotły parowe bardzo często, ze względów zdrowotnych, urządzane są łazienki z wannami i natryskami dla użytku pracowników kolejowych ich rodzin.

Budynek pompowni z mieszkaniem dla maszynistów

Budynek pompowni z mieszkaniem dla maszynistów-przekrój

Budynek pompowni z kotłownią

Objaśnienia do tablicy 1

Pompy 2

System Worthington'a - Compound nr. 1, nr. 2
Cylinder parowy mała średnica 8", 8"
Cylinder parowy duży średnica 12", 12"
Cylinder wodny średnica 6", 6"
Skok tłoka 10", 10"
Liczba skoków podwójnych na 1 minutę 1630, 1630
Wydajność 1 pompy na godzinę m3 27.6, 27.6

Kotły 2

System Steinmüllera Nr 1., Nr 2
Powierzchnia ogrzewalna m2 25, 16.7
Rury wodne średnica mm 88/95, 88,95
Długość rur wodnych mm 3050, 3050
Ciśnienie atn Nr 7, Nr 6
Ilość rur wodnych szt. 28, 18

Powietrznik ssący

Wysokość mm 1800
Średnica mm 500

Powietrznik tłoczący

Wysokość mm 2150
Średnica mm 700
Inżektor syst. Re-Starting sztuk 2
Rury ssawne średnica mm 150
Rury tłoczne średnica mm 150

Przekrój pompowni

Tablica 2 przedstawia zamiast oddzielnego budynku pompowni wieżę ciśnień, w której na parterze umieszczono zespoły pompowe. Takie instalacje, zwykle znajdujące się na małych stacjach, były dawniej budowane w tych przypadkach, kiedy źródło wody znajdowało się w obrębie stacji. Obecnie przepisy kotłowe nie pozwalają instalować kotła parowego w pomieszczeniu nakrytym sklepieniem stałym.

Wieża ciśnień murowana z 1 żelaznym zbiornikiem

Wieża ciśnień - przekrój

Wieża ciśnień i pompownia -przekrój

Wieża ciśnień i pompownia opis

Objaśnienia do tablicy II

Siła w koniach KM
Średnica cylindra mm 153
Skok tłoka mm 351
Rozprężanie od 0.25 do 0.7
Liczba obrotów na minutę 70

Kocioł parowy systemu Fielda

Średnica zewnętrzna kotła mm 862
Wysokość kotła mm 1180
Liczba rur wrzątkowych szt. 45
Średnica wewnętrzna rur wrzątkowych mm 63
Średnica zewnętrzna rur wrzątkowych mm 69
Długość ich mm 900
Powierzchnia ogrzewalna m2 8.54
Ciśnienie atn 4
Inżektor systemu Szau'a szt. 2
Pompa dla studni artezyjskiej 1
Średnica cylindra mm 251
Skok tłoka mm 457
Ilość obrotów na 1 godzinę 600
Wydajność pompy na 1 g m2
Wysokość tłoczenia m 13.60

Kadź walcowa o dnie kulistym

Kadź walcowa o dnie kulistym 1
Średnica kadzi mm 6507
Wysokość środkiem kadzi "5105
Wysokość walca kadzi "4270
Pojemność użyteczna m3 11.64

Rury

Rozprowadzająca średnica wewnętrzna mm 229
Tłoczna średnica wewnętrzna "127
Ssawna średnica wewnętrzna " 127
Przelewowa średnica wewnętrzna "102
Spustowa średnica wewnętrzna "102
Cyrkul. miedz. od ogrzewacza " 50

Zasuwy

Na rozprowadzenie rurze ø 229, szt. 1
Na spustowej rurze szt. 2
Wentyle na cyrkulacje rur - 50 mm ø, szt. 2
Ogrzewacz cyrkulacyjny szt. 1

Studnia artezyjska

Głębokość 37.650 metrów
Średnica studni 24 cale

Przewód tłoczny

Przewód tłoczny ułożony jest pomiędzy pompą i zbiornikiem. W ziemi układa się go zwykle z rur żeliwnych kielichowych, natomiast w pompowni i wieży ciśnień ( hydroforni ) używa się rur kołnierzowych. Aby woda w nim nie zamarzała przewód ten przewód ten, ułożony jest na głębokości nie mniejszych, niż 1.50 metrów pod powierzchnią ziemi. Profil podłużny tego przewodu odpowiadać powinien ogólnemu charakterowi profilu gruntu. Krótkich wzniesień i spadków nie uwzględnia się.

Przewody tłoczne na kolejach, spotykamy niejednokrotnie bardzo długie - wynoszą bowiem nawet kilka kilometrów. Na przewodach powietrznych przy pompie najczęściej widzimy ustawiony powietrznik tłoczny. Objętość powietrza w powietrzniku tłocznym jest kilkanaście razy większa od objętości cylindra pompy. Im dłuższy jest przewód tłoczny, tym większa powinna być objętość powietrza w powietrzniku.

Jak jest umieszczony powietrznik ssawny i tłoczny widzimy na tablicy 1. Na powietrznikach są umocowane kurki probiercze, a często oprócz tego wodowskaz oraz manometr. Na załamaniach przewodu w płaszczyźnie pionowej ( wzniesienie - spadek ) w najwyższych punktach przewodów, ustawione są odpowietrzniki dla odprowadzania na zewnątrz rur powietrza, wydzielającego się z wody, które może się zbierać w długich przewodach. Odpowietrzniki są różnej konstrukcji.

Na rysunku 9 pokazany jest odpowietrznik samoczynny, z zaworem kulkowym, metalowym wewnątrz pustym. W górnej jego części zbiera się powietrze, które, będąc w nadmiarze, wyciśnie z tej przestrzeni wodę do przewodu. Gdy poziom wody obniży się na tyle, że wodą nie będzie utrzymywać tego zaworu pływaka w położeniu górnym, zamykającym otwór wypustowy dla powietrza, to pływak własnym ciężarem opadnie i odsłoni otwór wypustowy. Przez otwór wypustowy, wyjdzie tyle powietrza nadmiernego, aż do przestrzeni górnej odpowietrznika wejdzie taka ilość wody, która uniesie pływak w położenie najwyższe tj. zamykające otwór wypustowy.

Zawór kulkowy zasada działania

Na rysunku 10 przedstawiona jest studzienka drewniana, przez którą przechodzi przewód tłoczny a na nim ustawiony jest odpowietrznik typu pokazanego na rysunku 9. Obecnie studzienki dla osprzętu rur wodociągowych buduje się murowane lub betonowe.

Przewód tłoczny z odpowietrznikiem - studnia drewniana

Na rysunku 11 przedstawiony jest widok zewnętrzny, a na rysunku 12 przekrój wzdłuż osi pionowej samoczynnego zaworu iglicowego z pływakiem, tj. odpowietrznika do usuwania powietrza z przewodów wodnych o konstrukcji bardziej skomplikowanej, niż odpowietrznik pokazany na rysunku 9, lecz bardziej niezawodny w działaniu.

Samoczynny zawór iglicowy z pływakiem - widok zewnętrzny

Samoczynny zawór iglicowy z pływakiem - przekrój

Na załamaniach przewodu w płaszczyźnie pionowej ( spadek - wzniesienie ), w najniższych punktach przewodów spotykamy wmontowane garnki osadnikowe, tzw. błotniki lub szlamiki do okresowego odmulania przewodów z mułu i błota, które razem z wodą dostało się do przewodów.

Na rysunku 13 pokazany jest przekrój takiego garnka, z którego usuwa się zebrany muł przez odkręcanie dolnej pokrywy i zasunięcie jej oraz odkręcenie dolnej pokrywy i zasunięcie jej oraz dokręcenie wówczas, kiedy wypływa już czysta woda.

Garnek do zbierania mułu w studni

Na rysunku 14 przedstawiony jest przekrój nowszego typu błotnika z zaworem grzybkowym do usuwania zebranego mułu. Na rysunku 15 pokazana jest studzienka, przez którą przechodzi przewód tłoczny, a na nim umocowany błotnik ( szlamik ) typu pokazanego na rysunku 13. W przypadkach dużego ciśnienia pokonywanego przez pompę tłokową, kiedy jest możliwość przekroczenia ciśnienia dopuszczalnego dla danego przewodu tłocznego, ustawia się na tym przewodzie klapę bezpieczeństwa tak obciążoną, aby nadmiar wody przy tłoczeniu powodujący zwiększenie ciśnienia był wypuszczany na zewnątrz.

Błotnik z zaworem grzybkowym do usuwania mułu

Na rysunku 16 pokazana jest dźwignia klapy bezpieczeństwa z przekrojem korpusu wentyla. Na rysunku 17 przedstawiona jest studzienka, przez która przechodzi przewód tłoczny, a na nim ustawiona jest klapa bezpieczeństwa, skierowana swoją osią podłużną w poprzek przewodu. Na tymże rysunku przedstawiona jest również wstawiona w przewód zasuwa ( śluza ) wodna kołnierzowa, za pomocą której można odciąć część przewodu tłocznego od strony zbiornika, aby woda nie wylewała się z przewodu w czasie naprawy klapy bezpieczeństwa

Studnia - dźwignia klapy bezpieczeństwa

Studzienka - przewód tłoczny - klapa bezpieczeństwa

Na rysunku 18 pokazany jest przekrój takiej zasuwy wodnej kołnierzowej w pozycji zamykającej przepływ wody. Aby zasuwę taką otworzyć, należy kółko osadzone na wrzecionie otwierać w lewo, tj. od siebie, wówczas suwak ( serce, klin ) będzie się przesuwał wzdłuż wrzeciona w górę i w końcu schowa się całkowicie w górnej części kadłuba zasuwy, odsłaniając całkowicie prześwit przewodu.

Przewód tłoczny przed wieżą ciśnień ( lub hydrofornią ) odgałęzia się w celu bezpośredniego połączenia z przewodem rozprowadzającym. To odgałęzienie nazywamy przewodem okólnym lub okalającym.

Przekrój zasuwy wodnej kołnierzowej

Na rysunku 19 pokazany jest plan takiego przewodu. Na wypadek uszkodzenia zbiornika w wieży ciśnień lub hydroforni można tłoczyć wodę bezpośrednio do sieci rozprowadzającej. Oczywiście tak na przewodzie tłocznym, jak i rozprawiającym, muszą być studzienki, a w nich odpowiednie zasuwy a, b, c, w celu odpowiedniego połączenia przewodów i izolowania zbiorników.

Przewód okalający wieżę ciśnień

Jeżeli w wieży ciśnień lub hydroforni jest więcej zbiorników niż jeden, a tylko jeden przewód tłoczny, to jest on odpowiednio połączony z tymi zbiornikami, aby można było tłoczyć wodę do któregokolwiek zbiornika. Przewód tłoczny jest ze zbiornikiem w wieży ciśnień różnie połączony :

Albo wyprowadzony ponad zbiornik i woda wylewa się swobodnie do niego ( Tablica II )
Albo dołączony jest do dna zbiornika, więc woda jest wtłaczana do niego.

W tym przypadku taki przewód może także służyć jako przewód rozprowadzający, bezpośrednio zasilający odbiorniki wody.

Wieża ciśnień lub urządzenie zastępujące działanie wieży ciśnień - hydrofornia.

Baszta wodna, zwana również wieżą ciśnień, jest zasobnikiem do przechowywania zasobów wody i zaopatrywania bezpośredniego odbiorników wody, dołączonych do sieci rurociągów rozprowadzających. Na stacjach kolejowych najmniejsze zapotrzebowanie na wodę wynosi 50 m3/dobę, a największe rzadko przekracza 2000 m3/dobę. Na mniejszych stacjach wodnych spotykamy najczęściej wieżę ciśnień z jednym zbiornikiem wodnym. Wieża taka jest przedstawiona na tablicy II.

Na średnich stacjach wodnych spotykamy wieżę ciśnień dawnego typu przedstawioną na tablicy III z 2 zbiornikami żelaznymi, ustawionymi obok siebie lub jeden nad drugim. Wieże ciśnień nowego typu są żelbetonowe z 2 zbiornikami żelazobetonowymi, umieszczonymi współśrodkowo tj. jeden w drugim lub z 1 zbiornikiem podzielonym na dwie równe części.

Na tablicy III na przekroju AB widzimy między innymi wewnątrz wieży ciśnień widzimy dwa przewody tłoczne oddzielnie od każdej pompy : na przekroju CD pokazany jest także przewód przelewowy z odgałęzieniami do obu zbiorników oraz komunikacja rurowa pod zbiornikami przewodów spustowych i rozprowadzających.

W lewym zbiorniku jest zawieszony pływak na lince przerzuconej przez blok i przeprowadzonej do wskaźnika przesuwającego się po wodowskazie ( tj. łacie z podziałką ) i w ten sposób określającego objętość wody w zbiornikach. Do wskazania największego i najmniejszego stanu wody w zbiornikach stosowane są też urządzenia samoczynne, zazwyczaj sterowane elektrycznie, oddziałujące na pompę, tj. wstrzymując ją, gdy się kadź zaczyna przepełniać i wznawiając jej pracę, gdy się poziom wody w kadzi obniży poza pewne granice.

Zwykle spotykamy żelazne zbiorniki ( kadzie ) cylindryczne, które mają dna wypukłe lub nawet półkuliste, gdyż takie są najoszczędniejsze pod względem wagi. Wewnątrz wieży umieszczony jest fundament pod piec ogrzewczy oraz studzienka ( piwnica ) dla przeprowadzone rurociągów i łatwiejszych ich konserwacji. Jeżeli w pobliżu stacji znajduje się wzgórze buduje się w ziemi zbiornik terenowy terenowy ( żelbetonowy )

Wieża ciśnień murowana z dwoma żelaznymi zbiornikami i pompownia umieszczona nad studniami wierconymi.

Wieża ciśnień z dwoma zbiornikami

Wieża ciśnień z dwoma zbiornikami - plan drugiego piętra

Objaśnienie do Tablicy III

Maszyny parowe :

Średnica cylindra nr.1 - 210 mm, nr. 2 - 210 mm
Skok tłoka nr.1 - 314 mm, nr.2 - 314 mm
Rozprężanie nr.1 - 0.14, nr.2 - 0.45
Liczba obrotów na minutę nr.1 - 45, nr.2 - 75
Moc - KM

Kotły parowe systemu Dupuis :

Średnica wewnętrzna kotła nr.1 - 1118 mm, nr.2 - 1118 mm
Wysokość kotła nr.1 - 2750 mm, nr.2 - 2250 mm
Liczba płomieniówek nr.1 - 18, nr.2 - 16
Średnica zewnętrzna nr.1- 88, nr.2 - 88
Długość ich nr.1 2850, nr.2 - 2350
Powierzchnia ogrzewalna nr.1 - 16 m2, nr.2 - 12m2
ciśnienie nr.1 - 4 atn, nr.2 - 4 atn.

Pompy pojedynczego działania :

Średnica cylindra nr.1 - 255 mm, nr.2 - 251 mm
Skok tłoka nr.1 - 457 mm, nr.2 - 457 mm
Ilość obrotów na 1 godzinę nr.1 - 360, nr.2 - 360
Wydajność

Dynamomaszyna :

Moc KM 6.5
Napięcie prądu 110 Volt
Ilość obrotów na jedną minutę 530
Powietrzniki 2 sztuki
Inżektor systemu Schau'a 1
Ręczna pompka zasilająca 1
Podgrzewacz wody 1 sztuka

Kadź walcowa o dnie kulistym ( zbiornik wodny )

Średnica kadzi nr.1 - 5490 mm, nr.2 - 5499 mm
Wysokość walca kadzi nr.1 - 3577 mm, nr.2 - 3577 mm
Wysokość środkiem kadzi nr.1 - 4340 mm, nr.2 - 4340 mm
Pojemność użyteczna nr.1 - 84.6 m3, nr.2 - 84.6 m3

Rury :

Tłoczne od pompy nr.1 w murowanej studni Ø 263 mm
Tłoczne od pompy nr.1 w budynku Ø 100 mm
Tłoczne od pompy nr.2 w studni artezyjskiej 610 mm Ø - 263 mm
Tłoczne od pompy nr.2 w budynku 76
Rozprowadzająca 229
Spustowa 100
Rozprowadzająca do parowozowni 125

Studnia murowana nr.1

Średnica górnego kręgu 3350 mm
Średnica dolnego kręgu 1900 mm
Głębokość 29.64 metry

Studnia artezyjska

Średnica 610 mm
Głębokość 36.6 metrów

Tablica IV - przedstawia wieżę żelbetonową ze zbiornikami współśrodkowymi żelbetonowymi typu nowoczesnego, stosowanego na stacjach kolejowych. Zasada wodociągu pneumatycznego polega na zastosowaniu zamiast otwartego zbiornika wody, umieszczonego powyżej odbiorników, dwóch oddzielnych szczelnie zamkniętych zbiorników - jednego z wodą, drugiego ze sprężonym powietrzem. Ten ostatni służy właśnie jako zasobnik ciśnienia. Całe urządzenie ustawia się zwykle w ziemi ( w piwnicy ), co wpływa dodatnio na stałość temperatury wody. Ma to znaczenie zwłaszcza dla wody zdatnej do picia.

W większych urządzeniach ustawiane są całe grupy zbiorników ( baterie ) z wodą i powietrzem, aby poszczególne zbiorniki można było wyłączać z pracy podczas w czasie ich rewizji, naprawy i malowania. Hydrofory stosuje się w przypadku, kiedy wodna wieża daje za małe ciśnienie. Nieodzowną częścią składową tego urządzenia, poza zespołem pompowym, jest również zespół sprężarkowy elektryczny lub spalinowy, a nawet zdarza się parowy ( parowozowa pompa Westinghouse'a ).

W zbiornikach z wodą stosowane są samoczynne zawory, zapobiegające przedostaniu się powietrza ze zbiornika do sieci rur w razie zupełnego opróżnienia zbiornika. Dawniej stosowane były dwa systemy wodociągu pneumatycznego :

o zmiennym ciśnieniu w zbiorniku z wodą
i o stałym ciśnieniu

W pierwszym wypadku obydwa zbiorniki są połączone ze sobą rurą bezpośrednio, w drugim - za pośrednictwem przymykadła samoczynnego, miarkującego ciśnienie w zbiorniku z wodą. Obecnie stosowane są też zbiorniki wodno-powietrzne zwykle poziome, które poza wspomnianym osprzętem muszą mieć wentyle samoczynne, zapobiegające przedostawaniu się wody do przewodów powietrznych.

Na rysunku 20 przedstawiony jest schemat najprostszego wodociągu pneumatycznego o stałym ciśnieniu

Schemat dawnej hydroforni

Objaśnienia znaków :

M - manometry

B - zawory bezpieczeństwa

Ps - przymykadło samoczynne, miarkujące ciśnienie w zbiorniku z wodą ( wentyl redukcyjny )

Z - zawory zwrotne

P - pompa

S - sprężarka

K3 - kurek trójdrogowy

Zp - zawór samoczynny, zapobiegający przedostaniu się powietrza do sieci rur na wypadek zupełnego opróżnienia zbiornika.

Kreski na rurach oznaczają zawory do wyłączenia bądź części przewodu, bądź też oddzielnej części osprzętu. Na schemacie widzimy przewód z kurkiem trójdrogowym K3. Za pośrednictwem tego przewodu można przepompowywać powietrze, przy napełnianiu zbiornika z wodą, z tegoż zbiornika do zasobnika powietrznego. Jest to potrzebne dlatego, że w czasie pompowania poziom wody w zbiorniku będzie się podnosić, a powietrze będzie się coraz bardziej sprężać. Ponieważ przymykadło samoczynne Ps ( wentyl redukcyjny ) nie przepuszcza powietrza z powrotem, przez to powstaje niebezpieczeństwo przekroczenia ciśnienia dopuszczalnego. Aby usunąć niebezpieczeństwo i nie tracić powietrza przy wpuszczaniu go przez zawór bezpieczeństwa, uruchamia się równocześnie z pompą sprężarkę S, która ssie powietrze ze zbiornika wodnego i tłoczy do powietrznego. W ten sposób nie traci się wytwarzanego w zbiorniku wodnym nadmiaru powietrza, lecz powraca ono do zbiornika powietrznego.

Można też powietrze wypuścić na zewnątrz i przez odpowiednie nastawienie kurka K3, połączyć sprężarkę z otaczającym powietrzem.

Wieża ciśnień żelbetowa

Hydrofor systemu inż. A. A. Różnowskiego stosowany na kolejach Z.S.R.R.

Hydrofor systemu inż. A.A. Różnowskiego stosowany na kolejach Z.S.R.R.

1. Wentyl bezpieczeństwa

2. Żelazna pokrywa

3. Właz

4. Mostek do obsługi

5. Zewnętrzne schody

6. Wewnętrzne schody

7. Pływak górny

8. Rura powietrzna

9. Drążek pływakowy

10. Szkło wodowskazowe

11. Podwójne drzwi oszklone

12. Pływak dolny

13. Klapa zamykająca wentyl

14. Wentyl przelewowy

15. Automatyczny wentyl Sokolnikowa

16. Wentyl bezpieczeństwa

17. Przewód przelewowo - spustowy

18. Przelotowy kran dla wody skroplonej z powietrza

19. Przewód tłoczny - rozprowadzający.

20. Beton

21. Podłoga cementowa

22. Tarcza krańcowa dla pływaka

Do 1938 roku zbudowano ponad 150 takich hydroforów o pojemności 60, 80 lub 120 m3. Wodociągi pneumatyczne są różnych rozmiarów od jednozbiornikowych, jak na rysunku 20, do kilku zbiornikowych, a przy tym zbiorniki są ustawiane albo pionowo albo też poziomo. Nadmienić należy, że obecnie w wodociągach miejskich, gdzie są zastosowane pompy odśrodkowe takich rozmiarów, że wytwarzają dostateczne ciśnienie dla celów przeciw pożarowych w sieci przewodów rozprowadzających oraz pokrywają najwyższe godzinowe zapotrzebowanie wody, nie budują już wież ciśnień, ani wież wodnych. Oczywiście nieprzerwany ruch pomp musi być zapewniony przez ustawienie pomp zapasowych i dostarczanie energii do napędu pomp przynajmniej z dwóch niezależnych źródeł.

Przewody - sieć rozprowadzająca

Przewody rozprowadzające ułożone są pomiędzy zbiornikiem i odbiornikami wody, tj. żurawiami wodnymi, hydrantami itp. Przewody główne mają zwykle średnicę nie mniejszą jak 6" (tj. 150 mm średnicy wewnętrznej ) W wieży ciśnień przewody te składają się zwykle z rur kołnierzowych żeliwnych, zaś w ziemi układa się je z rur żeliwnych kielichowych na głębokości nie mniejszej jak 1.50 m od powierzchni ziemi, aby nie zamarzała w nich woda.

Od głównego przewodu rozprowadzającego ( magistrali ) rozchodzą się odgałęzienia do odbiorników wody. Na odnogach zwykle są studzienki, a w nich umieszczone są zasuwy wodne, aby było można odgałęzienia te wyłączyć w czasie potrzeby. Zwykle, licząc od zbiornika, w każdą stronę stacji odprowadzony jest oddzielny przewód rozprowadzający, aby w czasie jednoczesnego poboru wody w obu stronach stacji nie było z tego powodu zmniejszonego ciśnienia, a więc aby taki przypadek nie wpłynął ujemnie na wydajność odbiorników.

Szczelność przewodów rozprowadzających, jak i przewodów tłocznych, powinna być także duża, wobec czego próbowane są one obecnie na ciśnienie nie mniejsze jak 10 atn., dawniej zaś były próbowane na 6 atn. Sieć rozprowadzająca, jak już poprzednio wspomnieliśmy, jest połączona przewodem okalającym z przewodami tłocznymi wewnątrz wież ciśnień ( hydroforni ). Przy bardzo rozgałęzionej sieci rozprowadzającej stosuje się połączenia poszczególnych odcinków w celu zabezpieczenia dopływu wody do odbiorników wody z różnych stron.

Odbiorniki wody

Żuraw wodny typu rosyjskiego, na szczycie konstrukcji widoczna jest lampa, a w tle widać prowizoryczną, drewnianą wieżę ciśnień.

Żuraw wodny obrotowy typu rosyjskiego ( rys. 21 )

Rysunek 21 przedstawia żuraw obrotowy, który służy do napełniania wodą tendera parowozu. Żuraw ten jest typu używanego dawniej na kolejach byłego zaboru rosyjskiego. Jest on ustawiony na fundamencie, którego rozmiary pozwalają na to, aby w studzience pomieścić cały mechanizm oraz móc go w razie potrzeby obejrzeć i rozebrać.

Żuraw składa się z żeliwnej kolumny B, wewnątrz której znajduje się rura tej samej średnicy co i przewód rozprowadzający; rura ta łączy się z poziomym ramieniem ( rękawem ) C. Ramię te jest podtrzymywane przez pręt D i obraca się poziomo o 180 stopni za pomocą łańcucha. Część obrotowa kolumny jest oparta na specjalnym łożysku - dławnicy. Do kolumny umocowany jest z jednej strony wspornik N, w którym osadzone jest wrzeciono od zasuwy wodnej otwierającej lub zamykającej dopływ wody, a z drugiej strony skrzynia piecyka żeliwnego M, dla którego jako komin służy przestrzeń pomiędzy kolumną i rurą wodną. Wylot dla dymu wskazują otwory O w górnej części kolumny poniżej ramienia.

W czasie silnych mrozów w piecyku tym pali się, aby ogrzać rurę wodną i nie dopuścić do zamarzania w niej wody. Oprócz tego na zimę całą kolumnę otula się słomą, aby rura nie pokrywała się lodem. niezależnie od tego mechanizm zasuwy jest połączony z kranem spustowym w taki sposób, że po użyciu żurawia, zamknięciu zasuwy i powrocie ramienia do pozycji normalnej otwiera się kurek spustowy, przez który cała woda z rury pionowej żurawia wycieka i jest odprowadzana za pomocą rury kanalizacyjnej P, ze studzienki żurawia do kanalizacji lub też niższego miejsca na stacji.

Na okres zimy również cała studzienka jest pokrywana warstwą izolacyjną ( trocinami, igliwiem, itp. ), aby zabezpieczy rurociągi od zamarznięcia i w następstwie tego do popękania. W studzience znajduje się zbiornik odpowietrzający R, w którym sprężone powietrze pod naporem wody służy jako sprężyna ( bufor ) do wyrównywania ciśnienia wody ( uderzeń ) w czasie otwierania i zamykania zasuwy.

Głowica żurawia wodnego obrotowego typu niemieckiego ( Rys. 22 )

Głowica żurawia wodnego dawnego typu austriackiego ( Rys. 23 )

Żurawie wodne są ustawiane w miejscach, gdzie zatrzymują się parowozy pociągów towarowych i osobowych, aby bez odczepiania od pociągów mogły parowozy dobierać wodę, oraz przy kanałach popielnicowych i przy składach węgla, aby w czasie oczyszczania paleniska lub też zaopatrywania się w węgiel jednocześnie pobierały wodę.

Na rysunku 22 pokazana jest górna część kolumny, tj. głowica obrotowa z ramieniem typowego żurawia niemieckiego, a na rysunku 23 górna część kolumny z ramieniem obrotowym żurawia austriackiego dawnego typu.

Głowica żurawia wodnego nieobrotowego typu - Spitznera

Obecnie na kolejach najczęściej są budowane żurawie z lejami, tzw. typu Spitznera rysunek 24, ponieważ są dogodne w użyciu i mniej narażone na złamanie, gdyż nie posiadają sztywnego ramienia, a następnie według typu niemieckiego - rys 22.

Na rysunku 25 pokazany jest zasięg żurawia systemu Spitznera w granicach obrysia. Mniejsze wymiary wysokości wylotu wody nad główką szyny i wysięgu leja odnoszą się do żurawia Ø 150 mm, a większe do żurawia Ø 200 mm. Spotkać można żurawie ustawione nad studnią i bezpośrednio połączone z pompami odśrodkowymi uruchamianymi silnikami elektrycznymi, oraz żurawie, do których pompy odśrodkowe tłoczą zassysaną wodę z magistrali rozprowadzającej, w celu zwiększenia wydajności żurawia.

Zasięg żurawia typu Spitznera

Oprócz żurawi wodnych kolumnowych, spotykamy jeszcze żurawie przyścienne, zazwyczaj umieszczone na ścianie wieży ciśnień o ramieniu sięgającym ponad najbliższy tor. Na stacjach węzłowych, na których wszystkie pociągi zmieniają parowozy, często nie ustawia się żurawi przy torach głównych, a tylko przy kanałach popielnicowych i składach opału.

Na zewnątrz budynków warsztatowych oraz parowozowni w odległości około 25 metrów ustawione są hydranty pożarowe. Również hydranty te ustawiane są w pobliżu budynków dworcowych, magazynów i ramp ładunkowych.

Hydrant pożarowy w studzience murowanej ( Rys. 26 )

Na rysunku 26 przedstawiony jest hydrant pożarowy w studzience murowanej, nakrytej pokrywą drewnianą. Obecnie zwykle buduje się studzienki murowane lub betonowe, gdyż są bardziej trwałe od drewnianych.

Zawór hydrantu pożarowego wraz z rurą wylewową ( Rys. 27 )

Na rysunku 27 pokazany jest zawór takiego hydrantu pożarowego wraz z rurą wylewową zakończoną gwintem dla połączenia z łącznikiem śrubowym węża pożarowego. Gwint ten jest zwykle znormalizowany na danej stacji i dostosowany do łączników używanych przez miejscowe straże pożarne miejskie lub gminne. Obecnie stosowane są niegwintowane - tak zwane łączniki normalne systemu Storza'a. Hydrant ten jest niezamarzający, gdyż po jego zamknięciu woda z rury wylewowej wycieka do studzienki przez otwór O. Poza tym przestrzeń pomiędzy wewnętrzną podłogą i zewnętrzną pokrywą wypełnia się na okres zimy materiałami izolacyjnymi jak słoma, igliwie, trociny itd.

Aby uniknąć budowy studzienek, zwłaszcza w miejscach przez które przejeżdżają furmanki, ustawia się hydranty pożarowe w rurze żelaznej, nakrytą uliczną skrzynką żeliwną.

Żuraw wodny typu niemieckiego z dwudzielnym rękawem i z pompą odśrodkową, na przewodzie rozprowadzającym, zwiększającą ciśnienie wody , a więc i wydajność żurawia.

Linki :

Wieża ciśnień

Katowice wieża ciśnień

Wieża ciśnień w Piszu

Malbork wieża ciśnień

Legnica wieża ciśnień

Jelenia Góra wieża ciśnień