Uvod
Stotinama godina pumpe za vrčeve omogućavaju ljudima da s relativno malo napora crpe vodu iz podzemnih bunara (u usporedbi s izvlačenjem kanta iz potoka), trošak (u usporedbi s izgradnjom akvadukata za preusmjeravanje topljenja leda s planina) i opasnost od onečišćenja (u usporedbi s otvorenim bunarom s umakanjem konopa i kante sustav). Sustav crpnih vrčeva koristi niz posebnih klipova za stvaranje vakuuma koji prirodnom tlaku atmosfere omogućuje potiskivanje vode kroz cijev.
Mehanizam: ljuljačka prema dolje
Da bi upravljao pumpom za vrč, korisnik mora više puta gurnuti dugu ručku gore-dolje. Ručka se spaja s posebnim klipom s rupom u sredini i metalnim poklopcem pričvršćenim zglobom (slika 1). Kad je ručka podignuta, klip je u najnižem položaju. Kad se ručica povuče prema dolje, klip se pomiče prema najvišem položaju.
Ako u cijevima nema vode, povlačenjem ručke prema dolje podiže se klip, što povećava ukupni volumen cijevi i uzrokuje lagani pad tlaka. Da bi se izjednačio ovaj tlak, zrak s površine počinje teći kroz otvor na klipu do cijevi. Taj protok zraka zahvaća metalnu zaklopku i gura je preko rupe, brtvivši klip.
Između klipa i dna cijevi nalazi se nepokretna, zapečaćena metalna ploča s rupom i metalnim poklopcem na šarkama (slika 1). Kako se klip nastavlja kretati prema gore, volumen između ploče i klipa nastavlja se povećavati, što smanjuje tlak u prostoru.
Svaka pumpa za vrč uključuje malu, pasivnu cijev koja teče od površine do bunara. To se radi radi pritiska na bunar izlažući ga zemljinoj atmosferi. Kada se pritisak između ploče i klipa smanji, zrak iz atmosfere nadire u cijev i gura se protiv vode iz bunara pokušavajući izjednačiti tlak. Ovaj pritisak cijevi prema dolje prisiljava vodu u cijev, smanjujući volumen između vode i metalne ploče, povećavajući pritisak. Ovaj pritisak prisiljava klapnu da se otvori dok zrak nadire kako bi izjednačio tlak u prostoru ploče-klipa. U ovom je trenutku ručka u najvišem položaju.
Mehanizam: zamah gore
Guranjem ručke prema gore pomiče klip prema dolje, povećavajući pritisak unutar komore. Da bi se izjednačio tlak, zrak struji dolje kroz metalnu ploču, zbog čega se poklopac zatvara. Zatvaranjem, pritisak između ploče i bunara blokira se na mjestu, zaustavljajući vodu na trenutnoj visini unutar cijevi.
Kada se klip pomakne prema dolje i ploča zatvori, tlak između njih raste. To otvara metalni poklopac klipa, omogućujući da se tlak izjednači s atmosferom. Kad se klip ponovno pomakne prema gore, smanjuje tlak na sub-atmosferske uvjete i omogućava da zrak iz cijevi potisne vodu još dalje.
Mehanizam: izlijevanje vode
Nakon nekoliko ciklusa zamaha gore-dolje, voda u cijevi konačno dolazi do nepokretne ploče. Jednom kada se to dogodi, zamah "gore" izvlači vodu kroz rupu na ploči. Tijekom uspona, pad tlaka uzrokuje da voda teče natrag kroz rupu sve dok se metalni poklopac brzo ne zatvori zatvarajući vodu.
Kad klip pritisne dolje na površinu ove zarobljene vode, voda teče u vrh komore kroz rupu u klipu dok ne dosegne najniži položaj. Sljedeći zamah "prema dolje" uzrokuje zatvaranje metalne zaklopke klipa - i klip podiže vodu prema gore i izlazi iz slavine.