Wie funktioniert eine Krugpumpe?

Seit Hunderten von Jahren haben Krugpumpen es den Menschen ermöglicht, mit relativ geringem Aufwand Wasser aus unterirdischen Brunnen zu gewinnen (im Vergleich zum Ziehen von Eimern aus einem Bach), Aufwand (im Vergleich zum Bau von Aquädukten zur Ableitung von schmelzendem Eis aus den Bergen) und Kontaminationsgefahr (im Vergleich zu einem offenen Brunnen mit Seil-und-Eimer-Tauchen) System). Das Krugpumpensystem verwendet eine Reihe spezieller Kolben, um ein Vakuum zu erzeugen, das es dem natürlichen Druck der Atmosphäre ermöglicht, Wasser durch ein Rohr nach oben zu drücken.

Um eine Krugpumpe zu betreiben, muss der Benutzer den langen Griff wiederholt nach oben und unten drücken. Der Griff ist mit einem speziellen Kolben mit einem Loch in der Mitte und einer mit einem Scharnier befestigten Metallklappe verbunden (Abbildung 1). Wenn der Griff oben ist, befindet sich der Kolben in seiner niedrigsten Position. Wenn der Griff nach unten gezogen wird, bewegt sich der Kolben nach oben in seine höchste Position.

Befindet sich kein Wasser in den Rohren, hebt das Herunterziehen des Griffs den Kolben an, wodurch das Gesamtvolumen des Rohres vergrößert und ein leichter Druckabfall verursacht wird. Um diesen Druck auszugleichen, beginnt Luft von der Oberfläche durch das Loch im Kolben nach unten zum Rohr zu strömen. Dieser Luftstrom fängt die Metallklappe auf und drückt sie über das Loch, wodurch der Kolben abgedichtet wird.

Zwischen Kolben und Rohrboden befindet sich eine feststehende, abgedichtete Metallplatte mit Loch und aufklappbarer Metallklappe (Bild 1). Wenn sich der Kolben weiter nach oben bewegt, nimmt das Volumen zwischen der Platte und dem Kolben weiter zu, was den Druck im Raum verringert.

Jede Krugpumpe enthält ein kleines, passives Rohr, das von der Oberfläche bis zum Brunnen führt. Dies geschieht, um das Bohrloch unter Druck zu setzen, indem es der Erdatmosphäre ausgesetzt wird. Wenn der Druck zwischen Platte und Kolben abnimmt, strömt Luft aus der Atmosphäre in das Rohr und drückt gegen das Brunnenwasser, um den Druck auszugleichen. Dieser Abwärtsdruck vom Rohr drückt Wasser in das Rohr, wodurch das Volumen zwischen dem Wasser und der Metallplatte verringert und der Druck erhöht wird. Dieser Druck zwingt die Klappe beim Einströmen von Luft zum Öffnen, um den Druck im Platten-Kolben-Raum auszugleichen. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Griff in seiner höchsten Position.

Wenn Sie den Griff nach oben drücken, wird der Kolben nach unten bewegt, wodurch der Druck in der Kammer erhöht wird. Zum Druckausgleich strömt Luft durch die Metallplatte nach unten, wodurch die Klappe zugeklappt wird. Durch das Zuklappen wird der Druck zwischen der Platte und dem Brunnen arretiert, wodurch das Wasser auf seiner aktuellen Höhe im Rohr suspendiert wird.

Wenn sich der Kolben nach unten bewegt und die Platte abgedichtet ist, erhöht sich der Druck zwischen ihnen. Dadurch wird die Metallklappe des Kolbens aufgeklappt, sodass sich der Druck mit der Atmosphäre ausgleichen kann. Wenn sich der Kolben wieder nach oben bewegt, reduziert er den Druck auf subatmosphärische Bedingungen und lässt Luft aus dem Rohr das Wasser noch weiter nach oben drücken.

Nach einigen Auf- und Ab-Schwenkzyklen erreicht das Wasser im Rohr schließlich die stationäre Platte. Sobald dies geschieht, zieht die "Aufwärts"-Schwingung Wasser durch das Loch in der Platte. Während des Aufschwungs führt ein Druckabfall dazu, dass Wasser durch das Loch zurück nach unten fließt, bis die Metallklappe schnell zugeklappt wird und das Wasser auffängt.

Wenn der Kolben auf die Oberfläche dieses eingeschlossenen Wassers drückt, fließt das Wasser durch das Loch im Kolben in die Oberseite der Kammer, bis es seine unterste Position erreicht hat. Der nächste Schwenk nach unten bewirkt, dass die Metallklappe des Kolbens zugeklappt wird - und der Kolben hebt das Wasser nach oben und aus dem Wasserhahn.