Hvordan fungerer en kandepumpe?

I hundrevis av år har krukkepumper tillatt folk å trekke ut vann fra underjordiske brønner med relativt liten innsats (sammenlignet med å hente spann fra en bekk), utgifter (sammenlignet med å bygge akvadukter for å avlede smeltende is fra fjellet) og fare for forurensning (sammenlignet med en åpen brønn med tau-og-bøtte dypping system). Kannepumpesystemet bruker en serie spesielle stempler for å skape et vakuum som gjør at atmosfærens naturlige trykk skyver vann opp gjennom et rør.

For å betjene en kannepumpe, må brukeren skyve det lange håndtaket opp og ned gjentatte ganger. Håndtaket kobles til et spesielt stempel med et hull i midten og en metallklaff festet med et hengsel (figur 1). Når håndtaket er oppe, er stempelet i sin laveste posisjon. Når håndtaket trekkes ned, beveger stemplet seg opp i høyeste posisjon.

Hvis det ikke er vann i rørene, hever du stempelet ved å trekke håndtaket ned, noe som øker rørets totale volum og forårsaker et lite trykkfall. For å utjevne dette trykket begynner luft fra overflaten å strømme gjennom hullet i stempelet ned til røret. Denne luftstrømmen fanger opp metallklaffen og skyver den over hullet og tetter stempelet.

Mellom stempelet og bunnen av røret er det en stasjonær, forseglet metallplate med hull og hengslet metallklaff (figur 1). Når stempelet fortsetter å bevege seg opp, fortsetter volumet mellom platen og stempelet å øke, noe som reduserer trykket inne i rommet.

Hver krukkepumpe inneholder et lite, passivt rør som går fra overflaten og ned til brønnen. Dette gjøres for å sette brønnen under trykk ved å utsette den for jordens atmosfære. Når trykket mellom platen og stempelet synker, strømmer luft fra atmosfæren inn i røret og skyver mot brønnvannet i et forsøk på å utjevne trykket. Dette nedadgående trykket fra røret tvinger vann opp i røret, og reduserer volumet mellom vannet og metallplaten, og øker trykket. Dette trykket tvinger klaffen til mens luften strømmer inn for å utjevne trykket i plate-stempelrommet. På dette punktet er håndtaket på sitt høyeste sted.

Å skyve håndtaket opp beveger stempelet ned, og øker trykket inne i kammeret. For å utjevne trykket strømmer luft ned gjennom metallplaten og får klaffen til å lukkes. Ved å vende stengt, blir trykket mellom platen og brønnen låst på plass og suspenderer vannet i sin nåværende høyde inne i røret.

Når stempelet beveger seg ned og platen er lukket, øker trykket mellom dem. Dette vender stempelets metallklaff opp, slik at trykket kan utjevnes med atmosfæren. Når stempelet beveger seg opp igjen, reduserer det trykket til underatmosfæriske forhold og tillater luft fra røret å skyve vannet opp enda lenger.

Etter noen få svingesykluser opp og ned når vannet i røret endelig den stasjonære platen. Når dette har skjedd, trekker "opp" svingen vann gjennom hullet i platen. Under oppsvinget får et trykkfall vann til å strømme ned igjen gjennom hullet til metallklaffen raskt kan lukkes og fange vannet.

Når stempelet presser ned på overflaten av dette fangede vannet, strømmer vannet inn i toppen av kammeret gjennom hullet i stempelet til det har nådd sin laveste posisjon. Den neste "ned" svingen får stempelets metallklaff til å lukkes - og stempelet løfter vannet opp og ut av kranen.