Πώς λειτουργεί μια αντλία Pitcher;

Για εκατοντάδες χρόνια, οι αντλίες στάμνης έχουν επιτρέψει στους ανθρώπους να εξάγουν νερό από υπόγεια πηγάδια με σχετικά μικρή προσπάθεια (σε σύγκριση με τη μεταφορά κάδων από ένα ρεύμα), έξοδα (σε σύγκριση με την κατασκευή υδραγωγείων για εκτροπή λιωμένου πάγου από τα βουνά) και κίνδυνο μόλυνσης (σε σύγκριση με ανοιχτό πηγάδι με εμβάπτιση με σχοινί και κουβά Σύστημα). Το σύστημα αντλίας pitcher χρησιμοποιεί μια σειρά ειδικών εμβόλων για να δημιουργήσει ένα κενό που επιτρέπει στη φυσική πίεση της ατμόσφαιρας να ωθήσει το νερό μέσω ενός σωλήνα.

Για να λειτουργήσει μια αντλία στάμπερ, ο χρήστης πρέπει να πιέζει επανειλημμένα τη μακριά λαβή προς τα πάνω και προς τα κάτω. Η λαβή συνδέεται με ένα ειδικό έμβολο με μια οπή στο κέντρο και ένα μεταλλικό πτερύγιο προσαρτημένο με έναν μεντεσέ (Εικόνα 1). Όταν η λαβή είναι επάνω, το έμβολο βρίσκεται στη χαμηλότερη θέση του. Όταν η λαβή τραβιέται προς τα κάτω, το έμβολο κινείται προς τα πάνω προς την υψηλότερη θέση του.

Εάν δεν υπάρχει νερό στους σωλήνες, τραβώντας τη λαβή προς τα κάτω αυξάνει το έμβολο, το οποίο αυξάνει τον συνολικό όγκο του σωλήνα και προκαλεί ελαφρά πτώση της πίεσης. Για την εξισορρόπηση αυτής της πίεσης, ο αέρας από την επιφάνεια αρχίζει να ρέει μέσα από την οπή του εμβόλου προς το σωλήνα. Αυτή η ροή αέρα πιάνει το μεταλλικό πτερύγιο και το ωθεί πάνω από την τρύπα, σφραγίζοντας το έμβολο.

Μεταξύ του εμβόλου και του πυθμένα του σωλήνα υπάρχει μια σταθερή, σφραγισμένη μεταλλική πλάκα με τρύπα και μεντεσέ μεταλλικό πτερύγιο (Σχήμα 1). Καθώς το έμβολο συνεχίζει να κινείται προς τα πάνω, ο όγκος μεταξύ της πλάκας και του εμβόλου συνεχίζει να αυξάνεται, γεγονός που μειώνει την πίεση εντός του χώρου.

Κάθε αντλία στάμπερ περιλαμβάνει έναν μικρό, παθητικό σωλήνα που τρέχει από την επιφάνεια μέχρι το πηγάδι. Αυτό γίνεται για να συμπιεστεί το πηγάδι εκθέτοντάς το στην ατμόσφαιρα της γης. Όταν η πίεση μεταξύ της πλάκας και του εμβόλου μειώνεται, ο αέρας από την ατμόσφαιρα σπρώχνει μέσα στο σωλήνα και σπρώχνει το νερό του φρεατίου σε μια προσπάθεια εξισορρόπησης της πίεσης. Αυτή η προς τα κάτω πίεση από το σωλήνα αναγκάζει το νερό να ανεβαίνει στο σωλήνα, μειώνοντας τον όγκο μεταξύ του νερού και της μεταλλικής πλάκας, αυξάνοντας την πίεση. Αυτή η πίεση αναγκάζει το πτερύγιο να ανοίγει καθώς ο αέρας εισχωρεί για να εξισώσει την πίεση στο χώρο του εμβόλου. Σε αυτό το σημείο, η λαβή βρίσκεται στην υψηλότερη θέση της.

Το πάτημα της λαβής προς τα πάνω μετακινεί το έμβολο προς τα κάτω, αυξάνοντας την πίεση μέσα στο θάλαμο. Για την εξισορρόπηση της πίεσης, ο αέρας ρέει κάτω από τη μεταλλική πλάκα, προκαλώντας το κλείσιμο του πτερυγίου. Με το κλείσιμο, η πίεση μεταξύ της πλάκας και του φρεατίου ασφαλίζεται στη θέση της, αναστέλλοντας το νερό στο τρέχον ύψος του μέσα στον σωλήνα.

Όταν το έμβολο κινείται προς τα κάτω και η πλάκα σφραγίζεται κλειστή, η πίεση μεταξύ τους αυξάνεται. Αυτό ανοίγει το μεταλλικό πτερύγιο του εμβόλου, αφήνοντας την πίεση να εξισωθεί με την ατμόσφαιρα. Όταν το έμβολο κινείται ξανά, μειώνει την πίεση στις υπο-ατμοσφαιρικές συνθήκες και επιτρέποντας στον αέρα από το σωλήνα να ωθήσει το νερό ακόμη πιο μακριά.

Μετά από μερικούς κύκλους ταλάντευσης πάνω-κάτω, το νερό στο σωλήνα φτάνει τελικά στην σταθερή πλάκα. Μόλις συμβεί αυτό, η ταλάντευση "πάνω" αντλεί νερό μέσω της τρύπας στην πλάκα. Κατά τη διάρκεια της ανοδικής πορείας, η πτώση της πίεσης αναγκάζει το νερό να ρέει πίσω κάτω από την οπή έως ότου το μεταλλικό πτερύγιο κλείσει γρήγορα, παγιδεύοντας το νερό.

Όταν το έμβολο πιέζει προς τα κάτω στην επιφάνεια αυτού του παγιδευμένου νερού, το νερό ρέει στην κορυφή του θαλάμου μέσω της οπής του εμβόλου μέχρι να φτάσει στη χαμηλότερη θέση του. Η επόμενη "κάτω" ταλάντευση αναγκάζει το μεταλλικό πτερύγιο του εμβόλου να κλείσει - και το έμβολο ανυψώνει το νερό πάνω και έξω από τη βρύση.