כיצד פועלת משאבת כד

במשך מאות שנים, משאבות הכדים מאפשרות לאנשים להפיק מים מבארות תת קרקעיות במאמץ מועט יחסית (בהשוואה לדליים מנחל), הוצאה (בהשוואה לבניית אמות מים להפניית קרח נמס מההרים) וסכנת זיהום (בהשוואה לבאר פתוחה עם טבילת חבל ודלי מערכת). מערכת משאבות הכדים משתמשת בסדרה של בוכנות מיוחדות ליצירת ואקום המאפשר ללחץ הטבעי של האטמוספרה לדחוף מים מעלה דרך צינור.

כדי להפעיל משאבת כד, על המשתמש לדחוף את הידית הארוכה למעלה ולמטה שוב ושוב. הידית מתחברת לבוכנה מיוחדת עם חור במרכז ודש מתכת המחובר עם ציר (איור 1). כאשר הידית למעלה, הבוכנה נמצאת במצבה הנמוך ביותר. כאשר הידית מושכת כלפי מטה, הבוכנה נעה למעלה לכיוון המיקום הגבוה ביותר שלה.

אם אין מים בצינורות, משיכת הידית כלפי מטה מעלה את הבוכנה, מה שמגדיל את נפח הצינור הכולל וגורם לירידה קלה בלחץ. כדי להשוות את הלחץ הזה, אוויר מהשטח מתחיל לזרום דרך החור שבבוכנה עד הצינור. זרימת אוויר זו תופסת את דש המתכת ודוחפת אותו מעל החור ואוטמת את הבוכנה.

בין הבוכנה לתחתית הצינור לוחית מתכת נייחת ואטומה עם חור ודש מתכת ציר (איור 1). כאשר הבוכנה ממשיכה לנוע מעלה, הנפח בין הלוח לבוכנה ממשיך לגדול, מה שמפחית את הלחץ בתוך החלל.

כל משאבת כדים כוללת צינור פסיבי קטן העובר מהשטח למטה לבאר. זה נעשה כדי ללחוץ על הבאר על ידי חשיפתה לאטמוספירה של כדור הארץ. כאשר הלחץ בין הלוח לבוכנה פוחת, האוויר מהאטמוספרה ממהר לתוך הצינור ודוחף אל מי הבאר בניסיון להשוות את הלחץ. לחץ כלפי מטה זה של הצינור מכריח מים למעלה לתוך הצינור, מקטין את הנפח בין המים לפלטת המתכת, ומגביר את הלחץ. לחץ זה מכריח את הדש להיפתח כאשר אוויר ממהר פנימה כדי להשוות את הלחץ בחלל הבוכנה. בשלב זה הידית נמצאת במצבה הגבוה ביותר.

דחיפת הידית כלפי מעלה מזיזה את הבוכנה כלפי מטה ומגבירה את הלחץ בתוך החדר. כדי להשוות את הלחץ, אוויר זורם מטה דרך לוחית המתכת וגורם לדש להיסגר. על ידי התהפכות, הלחץ בין הצלחת לבאר ננעל במקומו, ומשהה את המים בגובהם הנוכחי בתוך הצינור.

כאשר הבוכנה נעה מטה והצלחת אטומה, הלחץ ביניהם עולה. זה הופך את דש המתכת של הבוכנה לפתוח, ומאפשר ללחץ להשתוות לאווירה. כאשר הבוכנה עוברת שוב, היא מפחיתה את הלחץ לתנאים תת-אטמוספריים ומאפשרת לאוויר מהצינור לדחוף את המים עוד יותר.

לאחר כמה מחזורי נדנדה מעלה ומטה, המים בצינור מגיעים סוף סוף לצלחת הנייחת. ברגע שזה קורה, התנופה "מעלה" שואבת מים דרך החור בצלחת. במהלך העלייה, ירידה בלחץ גורמת למים לזרום חזרה דרך החור עד שדש המתכת מתהפך במהירות ולוכד את המים.

כאשר הבוכנה לוחצת כלפי מטה על פני המים הכלואים האלה, המים זורמים לחלק העליון של החדר דרך החור שבבוכנה עד שהגיעו למצב הנמוך ביותר שלהם. התנודה הבאה "למטה" גורמת כי דש המתכת של הבוכנה מתהפך - והבוכנה מרימה את המים כלפי מעלה והחוצה מהברז.