Come funziona una pompa brocca?

Per centinaia di anni, le pompe a brocca hanno permesso alle persone di estrarre acqua da pozzi sotterranei con uno sforzo relativamente ridotto (rispetto al trasporto di secchi da un ruscello), spesa (rispetto alla costruzione di acquedotti per deviare il ghiaccio che si scioglie dalle montagne) e pericolo di contaminazione (rispetto a un pozzo aperto con immersione a corda e secchio sistema). Il sistema della pompa della brocca utilizza una serie di pistoni speciali per creare un vuoto che consente alla pressione naturale dell'atmosfera di spingere l'acqua attraverso un tubo.

Per azionare una pompa brocca, l'utente deve spingere ripetutamente su e giù la maniglia lunga. La maniglia si collega a un pistone speciale con un foro al centro e un lembo metallico fissato con una cerniera (Figura 1). Quando la maniglia è sollevata, il pistone è nella posizione più bassa. Quando la maniglia viene abbassata, il pistone si alza verso la sua posizione più alta.

Se non c'è acqua nei tubi, abbassando la maniglia si alza il pistone, che aumenta il volume totale del tubo e provoca un leggero calo di pressione. Per equalizzare questa pressione, l'aria dalla superficie inizia a fluire attraverso il foro nel pistone fino al tubo. Questo flusso d'aria cattura il lembo metallico e lo spinge sopra il foro, sigillando il pistone.

Tra il pistone e il fondo del tubo c'è una piastra metallica fissa e sigillata con un foro e un lembo metallico incernierato (Figura 1). Mentre il pistone continua a salire, il volume tra la piastra e il pistone continua ad aumentare, il che diminuisce la pressione all'interno dello spazio.

Ogni pompa brocca include un piccolo tubo passivo che va dalla superficie fino al pozzo. Questo viene fatto per pressurizzare il pozzo esponendolo all'atmosfera terrestre. Quando la pressione tra la piastra e il pistone diminuisce, l'aria dall'atmosfera si precipita nel tubo e spinge contro l'acqua del pozzo nel tentativo di equalizzare la pressione. Questa pressione verso il basso dal tubo spinge l'acqua verso l'alto nel tubo, diminuendo il volume tra l'acqua e la piastra metallica, aumentando la pressione. Questa pressione costringe l'aletta ad aprirsi mentre l'aria entra per equalizzare la pressione nello spazio piastra-pistone. A questo punto, la maniglia è nella sua posizione più alta.

Spingendo la maniglia verso l'alto, il pistone si abbassa, aumentando la pressione all'interno della camera. Per equalizzare la pressione, l'aria scorre verso il basso attraverso la piastra metallica, provocando la chiusura dello sportello. Azionando la chiusura, la pressione tra la piastra e il pozzo viene bloccata in posizione, sospendendo l'acqua all'altezza attuale all'interno del tubo.

Quando il pistone si abbassa e la piastra è chiusa ermeticamente, la pressione tra di loro aumenta. Questo apre il lembo metallico del pistone, consentendo alla pressione di equalizzarsi con l'atmosfera. Quando il pistone si alza di nuovo, riduce la pressione a condizioni sub-atmosferiche e consente all'aria dal tubo di spingere l'acqua ancora più lontano.

Dopo alcuni cicli di oscillazione su e giù, l'acqua nel tubo raggiunge finalmente la piastra fissa. Una volta che ciò accade, l'oscillazione "su" attira l'acqua attraverso il foro nel piatto. Durante la ripresa, un calo di pressione fa rifluire l'acqua attraverso il foro fino a quando il lembo di metallo si chiude rapidamente, intrappolando l'acqua.

Quando il pistone preme sulla superficie di questa acqua intrappolata, l'acqua scorre nella parte superiore della camera attraverso il foro nel pistone fino a raggiungere la sua posizione più bassa. La successiva oscillazione "giù" fa sì che il lembo metallico del pistone si chiuda e il pistone solleva l'acqua verso l'alto e fuori dal rubinetto.