Hvordan fungerer en kandepumpe?

I hundreder af år har kandepumper givet folk mulighed for at udvinde vand fra underjordiske brønde med relativt lidt indsats (sammenlignet med at trække spande fra en strøm), udgift (sammenlignet med opførelse af akvadukter for at aflede smeltende is fra bjergene) og fare for forurening (sammenlignet med en åben brønd med en reb-og-spand dyppning system). Kandepumpesystemet bruger en række specielle stempler til at skabe et vakuum, der gør det muligt for atmosfærens naturlige tryk at skubbe vand op gennem et rør.

For at betjene en kandepumpe skal brugeren skubbe det lange håndtag op og ned gentagne gange. Håndtaget tilsluttes et specielt stempel med et hul i midten og en metalklappe fastgjort med et hængsel (figur 1). Når håndtaget er oppe, er stemplet i sin laveste position. Når håndtaget trækkes ned, bevæger stemplet sig op mod sin højeste position.

Hvis der ikke er vand i rørene, hæves stemplet ved at trække håndtaget ned, hvilket øger rørets samlede volumen og forårsager et let fald i trykket. For at udligne dette tryk begynder luft fra overfladen at strømme gennem hullet i stemplet ned til røret. Denne luftstrøm fanger metalklappen og skubber den over hullet og forsegler stemplet.

Mellem stemplet og bunden af ​​røret er der en stationær, forseglet metalplade med et hul og hængslet metalklappe (figur 1). Når stemplet fortsætter med at bevæge sig op, fortsætter lydstyrken mellem pladen og stemplet med at stige, hvilket reducerer trykket inde i rummet.

Hver kandepumpe indeholder et lille, passivt rør, der løber fra overfladen ned til brønden. Dette gøres for at sætte brønden under tryk ved at udsætte den for jordens atmosfære. Når trykket mellem pladen og stemplet falder, strømmer luft fra atmosfæren ind i røret og skubber mod brøndvandet i et forsøg på at udligne trykket. Dette nedadgående tryk fra røret tvinger vand op i røret, hvilket reducerer volumenet mellem vandet og metalpladen, hvilket øger trykket. Dette tryk tvinger klappen åben, når luft strømmer ind for at udligne trykket i pladestempelrummet. På dette tidspunkt er håndtaget i sin højeste position.

Ved at skubbe håndtaget op bevæges stemplet ned og øger trykket inde i kammeret. For at udligne trykket strømmer luft ned gennem metalpladen, hvilket får klappen til at lukkes. Ved at vende lukket låses trykket mellem pladen og brønden på plads og suspenderer vandet i dets nuværende højde inde i røret.

Når stemplet bevæger sig ned og pladen lukkes, øges trykket mellem dem. Dette vender stempelets metalflap op, så trykket kan udlignes med atmosfæren. Når stemplet bevæger sig op igen, reducerer det trykket til underatmosfæriske forhold og tillader luft fra røret at skubbe vandet op endnu længere.

Efter et par op-og-ned svingcyklusser når vandet i røret endelig den stationære plade. Når dette sker, trækker "op" -svingen vand gennem hullet i pladen. Under opsvinget får et trykfald vand til at strømme tilbage ned gennem hullet, indtil metalklappen hurtigt vender lukket og fanger vandet.

Når stemplet presser ned på overfladen af ​​dette fangede vand, strømmer vandet ind i toppen af ​​kammeret gennem hullet i stemplet, indtil det har nået sin laveste position. Den næste "ned" svingning får stemplets metalklappe til at vende lukket - og stemplet løfter vandet op og ud af vandhanen.