Az arkhimédészi csavar, más néven csavarszivattyú, víz emelésére alkalmas egyszerű gép, amelyet például arra lehet használni, hogy a vizet az alacsonyabban fekvő vízfelszíntől a magasabban fekvő öntözendő területre juttassák.
Habár Arkhimédész ókori görög tudósról nevezték el, nem ő volt az eszköz első elkészítője, ugyanis az ókori Egyiptomban találták fel. Ugyanakkor már a görögök is ismerhették az Arkhimédész kora előtti időkben. Bár feltalálói ismeretlenek, az arkhimédészi csavar elnevezés alapja valójában az lehet, hogy a szerkezetet a hellenisztikus kor előtt nem használták az ókori görögök, és csak Arkhimédész idejében vált ismertté.
A csavarszivattyú csavarorsóból és az azt körülvevő hengeres házból áll. A csavarorsót általában szélmalommal vagy kézi meghajtással forgatták. A római és görög csavarszivattyúk külső hengerét (ezáltal az egész gépet) emberi taposással hajtották meg. A továbbítóelemet belsőégésű vagy villamos motor működteti szíjtárcsa, homlok- vagy kúpkerék segítségével.
A folyadékba ferdén, a vízszintessel kis, kb. 20°-os szögben beállítva működik: forgatás során a menetek közé kerülő folyadék a henger felső végéig emelkedik, ahonnan öntözőberendezést láthat el. A hengeres ház és a csavar érintkezésének nem kell tökéletesen vízzárónak lennie, a szerkezet mindaddig működtethető, amíg a fordulatonként kimerített folyadékmennyiség nagyobb a menetekből fordulatonként visszaszivárgó mennyiséghez képest. A felsőbb menetből átszivárgó folyadék az alatta levő menetre kerülve visszatér a szállítás irányába, így használat közben egyensúly alakul ki, a hozam állandó.
A szerkezetnek létezett olyan változata is, melyben a csavart a hengeres házhoz rögzítették, így a részek együtt forogtak. A csavarorsót szurokkal, gyantával vagy egyéb kötőanyaggal erősítették a hengerhez, vagy a kettőt egy darabban öntötték bronzból.
Egyes kutatók szerint ilyen szivattyúkat használtak a babilóniai függőkert öntözéséhez is, mely az ókori világ hét csodájának egyike. A mindennapi használatban alkalmazott görög és római csavarszivattyú a Szennahérib-féle nehéz és bonyolult hajtóláncos bronzszerkezettel szemben egyszerűségében volt nagyszerű. A kettős vagy hármas spirált fa-, esetenként bronzlemezekből készítették, és masszív fatengelyre erősítették.
Az öntözőberendezések táplálásán kívül ezt a szerkezetet használták belvizes mélyföldek ármentesítésére is, főleg a hollandiai polderek kialakításakor. A tengerrel borított terület egy részét gátakkal körülzárják, és szivattyúk segítségével kiszárítják, így mezőgazdasági szempontból használható területet nyerhető.
Az 1990-es években 41 párhuzamos arkhimédészi csavar segítségével stabilizálták a pisai ferde tornyot. A torony északi oldala alól 38 köbméter vízzel telített talajréteget távolítottak el, így az épület dőlésszöge körülbelül fél fokkal csökkent, ezzel visszaállt az 1838-as állapotba.
Archimedes screw pump
Arkhimédészi csavart használnak a szennyvíztisztításban is, mivel jól alkalmazható különböző áramlási sebességekre és szuszpenziók szállítására. Lényegében egy hófúvó vagy gabonaelevátor szállítócsigája is arkhimédészi csavar. Az axiálszivattyúk szerkezete is általában arkhimédészi csavaron alapul. Ugyanezen az elven biztonságosan lehet halakat költöztetni.
A szállítócsigák működése is az arkhimédészi csavar elvén alapul. Ezeknek a berendezéseknek egyetlen mozgó alkatrésze van, a lemezből csavarmenetszerűen kialakított szárnyakkal ellátott csigatengely (köznapi szóhasználatban csiga), amely a gép szállítóeleme. A lemezcsigát az ömlesztett porszerű és szemcsés anyagok szállítására használnak, míg szalagos csigát leginkább a darabos ömlesztett vagy a nagy viszkozitású anyagok (tapadós masszák) továbbítására. A lapátos csigát inkább keverőként vagy speciális igény esetén (pl. anyagok szétválasztása) használják.
Az arkhimédészi csavar működési irányának megfordíthatóságát felismerve, annak mintájára tervezte meg az első, gyakorlatban is használható hajtócsavart Josef Ressel cseh származású osztrák mérnök 1812-ben, amelyet gőzhajón először 1826-ban alkalmaztak.
| Alkalmazási terület | Leírás |
|---|---|
| Öntözés | Víz juttatása alacsonyabban fekvő területről magasabban fekvő öntözendő területre. |
| Ármentesítés | Belvizes mélyföldek kiszárítása, polderek kialakítása. |
| Szennyvíztisztítás | Különböző áramlási sebességekre és szuszpenziók szállítására. |
| Anyagszállítás | Hófúvó, gabonaelevátor, szállítócsigák. |
| Halak szállítása | Biztonságos költöztetés. |
| Épületstabilizálás | A pisai ferde torony stabilizálása. |
tags: #arkhimedeszi #csavart #lapatkerek #hajt