Hur fungerar en krukpump?

I hundratals år har kannapumpar gjort det möjligt för människor att extrahera vatten från underjordiska brunnar med relativt liten ansträngning (jämfört med att hämta skopor från en bäck), kostnad (jämfört med att bygga akvadukter för att avleda smältande is från bergen) och risk för kontaminering (jämfört med en öppen brunn med en rep-och-hinkdoppning systemet). Krukpumpsystemet använder en serie specialkolvar för att skapa ett vakuum som gör att atmosfärens naturliga tryck driver vatten upp genom ett rör.

För att använda en krukpump måste användaren trycka det långa handtaget upp och ner upprepade gånger. Handtaget ansluts till en speciell kolv med ett hål i mitten och en metallklaff fäst med ett gångjärn (Figur 1). När handtaget är uppe är kolven i sitt lägsta läge. När handtaget dras ned rör sig kolven uppåt till sitt högsta läge.

Om det inte finns vatten i rören, höjs kolven genom att dra handtaget nedåt, vilket ökar rörets totala volym och orsakar ett lätt tryckfall. För att utjämna detta tryck börjar luft från ytan rinna genom hålet i kolven ner till röret. Detta luftflöde fångar upp metallklaffen och skjuter den över hålet och tätar kolven.

Mellan kolven och rörets botten finns en stationär, förseglad metallplatta med ett hål och en gångjärnsflik (Figur 1). När kolven fortsätter att röra sig, fortsätter volymen mellan plattan och kolven att öka, vilket minskar trycket inuti utrymmet.

Varje krukpump innehåller ett litet, passivt rör som går från ytan ner till brunnen. Detta görs för att trycksätta brunnen genom att utsätta den för jordens atmosfär. När trycket mellan plattan och kolven minskar, rusar luft från atmosfären in i röret och trycker mot källvattnet i ett försök att utjämna trycket. Detta nedåtryck från röret tvingar vatten upp i röret, vilket minskar volymen mellan vattnet och metallplattan, vilket ökar trycket. Detta tryck tvingar luckan när luften rusar in för att utjämna trycket i plattkolvutrymmet. Vid denna punkt är handtaget i sitt högsta läge.

Genom att trycka handtaget upp flyttas kolven nedåt och ökar trycket inuti kammaren. För att utjämna trycket strömmar luft ner genom metallplattan och får fliken att stängas. Genom att vända stängs låses trycket mellan plattan och brunnen på plats, vilket hänger upp vattnet i dess nuvarande höjd inuti röret.

När kolven rör sig ner och plattan är tät stängd ökar trycket mellan dem. Detta vänder kolvens metallklaff öppen, vilket gör att trycket kan utjämnas med atmosfären. När kolven rör sig upp igen minskar den trycket till underatmosfäriska förhållanden och låter luft från röret skjuta upp vattnet ännu längre.

Efter några svängcykler upp och ner når vattnet i röret äntligen den stationära plattan. När detta händer drar "upp" gungan vatten genom hålet i plattan. Under uppgången orsakar ett tryckfall vatten att rinna ner igenom hålet tills metallfliken snabbt stängs och fångar vattnet.

När kolven trycker ner på ytan av detta fångade vatten strömmar vattnet in i kammarens topp genom hålet i kolven tills det har nått sitt lägsta läge. Nästa "ned" -svängning gör att kolvens metallklaff vänds stängt - och kolven lyfter vattnet upp och ut ur kranen.