DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

POMPA KAWITACYJNA cz. 1

STRONA 1/2

Urz•dzenie opatentowane w USA (patent Nr 5188090 - z 1993 r. i 5385298 z 1995 r.), a tak•e w Kanadzie,
Japonii i 11 europejskich krajach.

Wynalazca: in•. Jim Griggs

Urz•dzenie to s•u•y do zamiany energii mechanicznej (jej •ród•em mo•e by• silnik elektryczny, wiatrak itp.) na ciepln• (zimna
woda podawana do pompy wyp•ywa w postaci pary lub gor•cej wody i pary lub samej ciep•ej wody). Pompa kawitacyjna (inne
nazwy to: pompa hydrosoniczna, pompa implozyjna) zosta•a wynaleziona i opatentowana przez in•. Jima Griggsa. Poni•sze
informacje, ilustracje, zosta•y zaczerpni•te ze stron

HTES

,

Hydro Dynamics

oraz z opisu patentu U.S. Nr. 5385298.

Pompa hydrosoniczna jest prostym, trwa•ym i "czystym ekologicznie" urz•dzeniem. Zanim przedstawi• zasad• jej dzia•ania i
konstrukcj•, omówi• kilka do•wiadcze•, zjawisk fizycznych, które pomog• zrozumie• o co w tym chodzi.

W jaki sposób mo•na doprowadzi• ciecz (np. wod•) do wrzenia? Mo•na to zrobi• na dwa sposoby:

●

Podgrzewaj•c ciecz, a• osi•gnie temperatur• wrzenia.

●

Obni•aj•c ci•nienie, co spowoduje obni•enie temperatury wrzenia (np.: umieszczaj•c wod• w szczelnym pojemniku z
którego wypompowywujemy powietrze, mo•emy doprowadzi• j• do wrzenia w temperaturze pokojowej)

Podczas przep•ywu cieczy w rurze jej pr•dko•• jest najwi•ksza w •rodku jej przekroju i stopniowo maleje jak zbli•amy si• ku jej
•ciankom, natomiast ci•nienie (statyczne) jest najmniejsze w •rodku i ro•nie wraz ze spadkiem pr•dko•ci.

Podczas przep•ywu wody w rurach s•ycha• czasami ró•ne trzaski i inne d•wi•ki. Cz•sto jest to wynikiem kawitacji, czyli
powstawania w cieczy p•cherzyków pary w strefie zmniejszonego ci•nienia i nag•e ich znikanie (implozja) w strefie wi•kszego
ci•nienia.

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (1 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

Spójrzmy na rys.1a i b. Przez rur• p•ynie woda z du•• pr•dko•ci• natrafiaj•c na nag•e zw••enie przekroju, przeszkod•, za któr•
powstaje nag•y spadek ci•nienia (czyli obni•a si• tak•e temperatura wrzenia cieczy), co powoduje powstawanie p•cherzyków
pary, które powi•kszaj• si• dot•d, a• znajd• si• w strefie zwi•kszonego ci•nienia w pobli•u •cianek rury gdzie nast•puje nag•e ich
znikanie; podobne zjawiska powstaj• przy przep•ywie wody z du•• pr•dko•ci• przez kolanka, trójniki, dyfuzory. Czas implozji
takiego b•bla pary to tysi•czne cz••ci sekundy, co powoduje, •e w punkcie jego znikni•cia nast•puje wzrost ci•nienia nawet do
100÷1000 MPa. Poniewa• w takim przypadku jak na rys.1 a, b p•cherzyki p•kaj• g•ównie w pobli•u •cianki, rura b•dzie
podlega• stopniowemu niszczeniu (ze wzgl•du na tak wysokie ci•nienie). Zjawisko kawitacji mo•e powodowa• tak•e
niszczenie wirników pomp, a nawet •rub okr•towych du•ych statków.

Kawitacja mo•e zachodzi• równie• w przypadku oddzia•ywania fal d•wi•kowych - ultrad•wi•ków (kawitacja akustyczna) - do jej
powstania jest potrzebny pewien próg nat••enia ultrad•wi•ków, ni•szy w cieczy zagazowanej (powstaj• p•cherzyki gazowe -
pseudokawitacja), a wy•szy w cieczy odgazowanej (kawitacja akustyczna w•a•ciwa). Kawitacja akustyczna powoduje m.in.
rozbijanie cia• sta•ych, czyszczenie, inicjowanie i przyspieszanie reakcji chemicznych. Te fale d•wi•kowe powstaj• równie• w
pompie kawitacyjnej - st•d jej inna nazwa pompa hydrosoniczna. Gdy b•ble kawitacyjne (w przypadku kawitacji akustycznej)
si• zapadaj• mo•e by• wydzielane intensywne •wiat•o zwane sonoluminescencyjnym.

Animacja przedstawiaj•ca powstawanie p•cherzyków pary podczas kawitacji w pompie kawitacyjnej (hydrosonicznej) i ich

implozji - animacja pochodzi ze strony

www.hydrodynamics.com

.

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (2 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

Film (*.wmv 4,2MB)

przedstawiaj•cy zjawisko kawitacji - nakr•cono go specjaln• kamer• filmuj•c• w sposób z

synchronizowany z obrotami pompy kawitacyjnej (hydrosonicznej).

W naturze zjawisko kawitacji wykorzysta•y do polowania w swoich szczypcach raki pistoletowe. Dzi•ki kawitacji uda•o si•
równie• przesuwa• próbówk• z wod• o•wietlaj•c j• promieniem lasera, co wykorzystano do konstrukcji mikropomp pompuj•cych
wod• (pompa bez cz••ci ruchomych o•wietlana laserem).

Ciekawy opis zjawiska kawitacji na stronie

http://www.myzlab.prv.pl

w dziale "Ciekawostki".

BUDOWA I ZASADA DZIA•ANIA POMPY KAWITACYJNEJ

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (3 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

Kliknij tu, aby obejrze• I film (3,09MB)

Kliknij tu, aby obejrze• II film (2,82MB)

Podczas bada• nad przep•ywem wody w rurach Jim Griggs zauwa•y• podwy•szenie jej temperatury, które by•o wi•ksze ni•
mog•oby dawa• tarcie i rozchodz•ce si• fale uderzeniowe oraz d•wi•ki wewn•trz rury. Wynikiem tych bada• by•o zbudowanie i
opatentowanie pompy kawitacyjnej (zwanej te• hydrosoniczn•). Pompa ta by•a badana w NASA, gdzie potwierdzono wyniki
uzyskane przez Griggsa. Wynalazek ten by• te• prezentowany w wielu programach TV, mi•dzy innymi w emitowanym tak•e w
Polsce (w 1 lub 2 programie TVP - w 1998 lub 1999 roku) programie BBC po•wi•conym najnowszym odkryciom naukowym
pt.: "Fantastyczna przysz•o••".

Pompa sk•ada si• z wirnika w postaci walca, na którego bocznej powierzchni nawiercone s• otwory. Walcowa (w postaci
krótkiej rury) obudowa zamkni•ta jest dwoma talerzowymi pokrywami, w których osadzone s• •o•yska i uszczelnienia wa•u
wirnika. W pokrywach, obudowie znajduj• si• otwory: wlotowy i wylotowy, przez które przep•ywa woda (lub inna ciecz). Wirnik
jest takiej wielko•ci, aby mi•dzy obudow• i bocznymi pokrywami by•a pewna niewielka przerwa. Do pompy kawitacyjnej
t•oczona jest woda (przez zwyk•• pomp• do wody, np. od instalacji centralnego ogrzewania). Gdy wirnik zaczyna si• obraca•
woda wyp•ywa pod wp•ywem si•y od•rodkowej z jego otworów (pr•dko•• obrotowa powinna by• odpowiednio du•a), w których
wytwarza si• niskie ci•nienie - nast•puje obni•enie temperatury wrzenia wody i powstaj• tysi•ce ma•ych p•cherzyków pary;
woda wyrzucana z jednego otworu wpada do nast•pnego i tak w kó•ko. W pracuj•cych pompach zaobserwowano, •e
p•cherzyki nie ulegaj• implozji przy powierzchni wirnika (nie niszcz• go), lecz g•ównie w otworach wirnika, w samej wodzie.
Powoduje to, •e ca•a energia implozji b•bla pary i wzrostu punktowego ci•nienia (do 100÷1000 MPa) jest przejmowana przez
wod•, w postaci wzrostu temperatury. Poniewa• w pompie powstaje i zanika tysi•ce p•cherzyków, woda bardzo szybko
zwi•ksza swoj• temperatur• tak, •e wrze i z pompy wyp•ywa para lub (w zale•no•ci od pr•dko•ci podawania wody do pompy)
ciep•a woda. Pomp• mo•na wykorzysta• do ogrzewania, destylacji (np. zamiana s•onej wody na pitn•), szybkiej pasteryzacji,
produkcji ró•nych zwi•zków chemicznych (na wej•cie podajemy dwa ró•ne zwi•zki, a na wyj•ciu otrzymujemy trzeci powsta•y
w wyniku ich reakcji pod wp•ywem temperatury), do produkcji papieru, mieszania ró•nych substancji (np. p•ynu z p•ynem,
p•ynu z gazem), rafinacji ropy naftowej, itp.

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (4 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

Pompa kawitacyjna mo•e by• nap•dzana dowolnym •ród•em energii mechanicznej, np. silnikiem elektrycznym, wiatrakiem
(bezpo•rednio z wa•u na dole przy podstawie wie•y, masztu wiatraka). Nale•y tak dobra• wielko•• wirnika pompy i pr•dko••
obrotow• silnika nap•dzaj•cego, by osi•gn•• odpowiedni• pr•dko•• obwodow• wirnika. Mo•na zastosowa• przek•adni• (dowoln•),
lepiej jednak aby silnik nap•dza• pomp• bezpo•rednio - mniejsza z•o•ono•• i wi•ksza niezawodno••.

Pompa kawitacyjna jest urz•dzeniem o niewielkich rozmiarach, prostej i trwa•ej konstrukcji. Nie ma tu spalania, grza•ek
elektrycznych. Jest bezpieczna i przyjazna dla •rodowiska. Niezwykle prosta w obs•udze - wystarczy w••czy• przycisk - ca••
prac• steruje uk•ad elektroniczny (mo•liwo•• utrzymywania sta•ej temperatury z dok•adno•ci• 1°C). Nie ma spalania - brak
zagro•enia wybuchem, szkodliwych gazów, popio•ów. Poniewa• najgor•tszym elementem jest woda (ciep•o jest generowane
wewn•trz p•ynu - czyli tam gdzie jest potrzebne; wszystkie cz••ci maj• zawsze troch• ni•sz• temperatur• - ma•a ró•nica
temperatur) oraz ze wzgl•du na czyszcz•ce dzia•anie kawitacji nie osadzaj• si• zanieczyszczenia (kamie•) na elementach
pompy, tak jak to ma miejsce w bojlerze, piecu c.o. itp.

Konstrukcje pompy kawitacyjnej przedstawione w patencie U.S. Nr 5,385,298

Rys. 2

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (5 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

Rys. 3. Wymiary wirnika w calach: •rednica 6" (15,24 cm), szeroko•• 9" (22,86 cm), szczelina mi•dzy obudow• a wirnikiem
(zarówno w cz••ci cylindrycznej jak i p•ytami bocznymi) 0,1" (0,254 cm) - czyli niewielka i ma spory wp•yw na parametry
pompy, po 20 otworów (co 18 stopni) w 8 rz•dach (g••boko•• wi•ksza lub równa •rednicy otworu), 5000 obr/min, 0,5" (1,27 cm)
rura doprowadzaj•ca wod•.

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (6 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

Rys. 4. Wymiary wirnika w calach: •rednica 10" (25,4 cm), szeroko•• 4" (10,16 cm), szczelina mi•dzy obudow• a wirnikiem
0,1" (0,254cm), po 24 otwory (co 15 stopni) w 4 rz•dach (•rednica otworu ok. 2 cm), 3450 obr/min, 0,75" (1,9 cm) rura
doprowadzaj•ca wod•, •rednica wa•ka 1,75" (4,4 cm).

Wa•ek wykonany ze stali. Wirnik mo•e by• wykonany ze stali w•glowej, nierdzewnej, aluminium lub kompozytów.

Patent podaje, •e do nap•du powy•szych 2 pomp (rys. 3 i 4) mo•na u•y• silników elektrycznych o mocach 5-7.5 HP (1 HP
(Horse Power) = 745,7 W = 1,055 KM).

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (7 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

Rys. 5.

Energia wytwarzana przez pomp• kawitacyjn• jest przewidywalna. Mimo •e nale•y rozpatrzy• wiele czynników to najbardziej
kluczowymi elementami wp•ywaj•cymi na ilo•• wytwarzanej energii cieplnej s•: pr•dko•• obrotowa wirnika, liczba otworów na
wirniku, odleg•o•• pomi•dzy wirnikiem a obudow• i bocznymi talerzami. Dla danej •rednicy wirnika, jego szeroko•ci i pewnej
liczby otworów przy sta•ych obrotach (obr/min) zachodz• nast•puj•ce zale•no•ci:

●

Je•li o X % wzrasta liczba otworów (sta•e wymiary - •rednica i g••boko•• otworów) przy jednoczesnym wzro•cie
szeroko•ci wirnika - ilo•• energii cieplnej wzro•nie równie• o X %, np.: pompa z wirnikiem o •rednicy 12" (30.48 cm),
1" (2.54 cm) szeroko•ci, zawieraj•cym 36 otworów, pr•dko•ci obrotowej 3600 obr/min b•dzie dawa• 25 500 BTU (British
Thermal Junit - brytyjska jednostka cieplna, 1 BTU = 1055,06 J = 252 cal = 0,000293012 kWh; 25 500 BTU = 26 904
030 J = 6 426 000 cal = 7,472 kWh). Je•li szeroko•• wzro•nie do 2" (5.08 cm) i liczba otworów do 72, otrzymamy 51
000 BTU (wzrost o 100%) = 14,944 kWh.

●

Kiedy wzro•nie •rednica i/lub pr•dko•• obrotowa - zwi•ksza si• pr•dko•• obwodowa wirnika - to na wyj•ciu BTU wzro•nie
odpowiednio: wirnik 12" (30,48 cm) × 1" (2,54 cm), 36 otworów, 10 800 obr/min, pr•dko•• obwodowa 172,4 m/s -
otrzymamy 2 680 000 BTU = 2 827 560 800 J = 785,272 kWh (przy 3600 obr/min by•o 25 500 BTU).

●

Dwa wirniki o ró•nych •rednicach i ró•nych pr•dko•ciach obrotowych z równ• liczb• otworów b•d• dawa•y t• sam•
energi•, je•li ich pr•dko•ci obwodowe s• równe. Wirnik 12" (30,48 cm) przy 3600 obr/min (180 ft/sec = 54,8 m/s) b•dzie
dawa• t• sam• energi• co wirnik 24" (60,96 cm) przy 1800 obr/min (180 ft/sec = 54,8 m/s).

Schematy 2 instalacji do ogrzewania domku jednorodzinnego

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (8 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

Niektóre parametry produkowanych pomp dla przemys•u

Wymiary pompy w cm

40,64×12,7

40,64×25,4

81,28×27,94

81,28×53,34

101,6×20,32

101,6×27,94

Obr/min

3 600

3 600

1 800

1 800

1 800

1 800

Wytwarzana energia w kWh (tys.

BTU)

112 (381)

225 (770)

520 (1775)

932 (3182)

1865 (6365)

2454 (8375)

Przy podawanych danych przyj••em nast•puj•ce dane 1 BTU = 0,000293012 kWh, 1 Mechanical Horsepower HP =

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (9 von 10)20.09.2009 15:31:25

DARMOWA ENERGIA - Pompa kawitacyjna

745,7 W.

Jak na pocz•tku wspomniano, przemiana energii mechanicznej w ciepln• nast•puje z bardzo wysokim wspó•czynnikiem
sprawno•ci. Oficjalnie mówi si•, •e prawie 100% energii mechanicznej jest zamieniane w energi• ciepln•, jednak w wielu
publikacjach kr•••cych w Internecie podaje si•, •e otrzymywa• mo•na •rednio 110-130% energii w postaci ciep•a (przy
prawid•owo zbudowanej pompie) - jednak jak to z informacjami podawanymi w Internecie mog• by• ma•o wiarygodne,
wystarczy wspomnie• jakie niesamowite informacje kr••y•y na temat Sagwey'a przed jego premier• (•e potrafi lata•, •e ma
nap•d antygrawitacyjny itp.), który okaza• si• jedynie do•• niekonwencjonalnym pojazdem elektrycznym.
Dane na temat sprawno•ci by•y podawane w TV i podobno potwierdzono je w

NASA

. W internecie uda•o mi si• znale••

nast•puj•c• informacje:
- w 1994 przeprowadzono szczegó•owe •ledztwo w tej sprawie, nadzorowa• to oficer •ledczy Jed Rothwell - przez 20 minut
zu•yto 4.8 kWh energii elektrycznej na wej•ciu wytwarzaj•c 19050 BTU energii cieplnej co odpowiada 5.58 kWh, czyli 117%
energii wej•ciowej, faktycznie nawet wi•cej je•li uwzgl•dni si•, •e na silniku elektrycznym wyst•puj• straty (dostarczona energia
mechaniczna jest troch• mniejsza od pobranej energii elektrycznej);
- urz•dzenie Griggsa bada• profesor Keizios, dziekan honorowy "Department of Mechanical Engineering at Georgia Institute
of Technology", który by• prezydentem "American Society of Mechanical Engineers". Nadzorowa• on projekt aparatury
mierz•cej pobieran• i wytwarzan• energi• przez pomp• Griggsa - maksymaln• sprawno•• jak• uda•o si• uzyska• w warunkach
laboratoryjnych to 1,6 (czyli 60% wi•cej ni• w•o•yli•my energii; specjalne wykonanie pompy, izolacja cieplna itp.).
Mo•na by pomy•le• "wspaniale, mo•na zbudowa• samonap•dzaj•c• si• maszyn•", niestety jest pewien problem - urz•dzenia
przetwarzaj•ce energi• ciepln• w mechaniczn• maj• ma•• sprawno•• (du•e straty). U•ytkownicy w USA ogrzewania opartego na
pompie kawitacyjnej podobno p•ac• •rednio o 30% mniejsze rachunki za pr•d, w porównaniu do ogrzewania elektrycznego.

Jednak oficjalnie przez producenta na stronach www nie ma podanej sprawno•ci, ale urz•dzenie to jest produkowane i
sprzedawane (cho• na razie g•ównie w USA).
Sam troch• postanowi•em poeksperymentowa• i zbudowa•em tak• pomp• - o tym

na nast•pnej stronie

.

http://darmowa-energia.eko.org.pl/pliki/cieplo/pk.html (10 von 10)20.09.2009 15:31:25