Inleiding: De Handwaterpomp
Handpompen zijn een type door mensen bediende positieve verplaatsingspomp. Ze zijn veelvoorkomend in landelijke gebieden zonder waterleidingen. Handpompen hebben een eenvoudig en robuust ontwerp, vereisen weinig onderhoud en zijn gemakkelijk te bedienen, wat heeft geleid tot hun wijdverspreide toepassing wereldwijd.
Handpomp
Geschiedenis van de Handpomp
De uitvinding van de handbediende zuigerpomp vond plaats in Europa en dateert uit de 1400s. In de daaropvolgende eeuwen kregen de meeste dorpen, steden en gemeenten toegang tot een betrouwbare watervoorziening via een handpomp of traditionele waterput. Meestal werden handpompen geïnstalleerd boven bestaande waterputten, waardoor hun adoptie meer een verbetering van de bestaande infrastructuur vertegenwoordigt dan een geheel nieuwe vorm van infrastructuur.
Middeleeuwse Zuigerpomp Diagram
Handpompen werden vaak in het centrum van een gemeenschap geïnstalleerd om de toegang voor lokale bewoners te vergemakkelijken, en werden daarom vaak ‘parochiepompen’ genoemd; dit komt omdat kerken en parochies het lokale ontmoetingspunt waren in de meeste gemeenschappen, dus het was logisch om waterpompen in de buurt te installeren. Een andere veelgebruikte naam voor dit type putpomp is de ‘kruikpomp’.
Handpomp / Parochiepomp / Kruikpomp
Verontreiniging van water uit een handpomp (of enige waterputbron) is mogelijk omdat water uit de bodem wordt gehaald. Cholera is een van die bacteriën die zich kan verspreiden door het drinken van verontreinigd water. John Snow bewees de verspreiding van cholera via water na een uitbraak in 1854 op Broad Street, Londen. Omdat hij vermoedde dat verontreinigd water de bron van de uitbraak was, verwijderde hij de hendel van de lokale waterpomp en het aantal cholera-gevallen nam kort daarna af. Vanwege zijn juiste aanname en de methode waarmee hij tot deze conclusie kwam, wordt John Snow tegenwoordig beschouwd als de grondlegger van de Epidemiologie (de studie van hoe bacteriën en virussen voorkomen en zich verspreiden).
John Snow – de grondlegger van de Epidemiologie
Geniet je van dit artikel? Bekijk dan zeker onze Engineering Video Cursussen! Elke cursus heeft een quiz, handboek, en je ontvangt een certificaat wanneer je de cursus afrondt. Geniet ervan!
Onderdelen van de Handpomp
Een handpomp bestaat uit relatief weinig onderdelen, deze omvatten doorgaans de hieronder vermelde, maar het aantal en type onderdelen hangt af van het individuele pompontwerp.
Aanzuiginlaat – een lange holle pijp die de pompcilinder verbindt met de watervoorziening.
Cilinder – een holle cilinder die de zuiger, voetklep en zuigerklep omsluit.
Afvoer – een holle pijp die water van de cilinder naar het consumptiepunt laat stromen.
Zuiger – een assemblage die de installatie van een terugslagklep en een houdkooi mogelijk maakt.
Zuigerstang – een massieve metalen staaf die de zuiger verbindt met de hendel/hefboom.
Hendel/Hefboom – gebruikt om de gebruiker mechanisch voordeel te geven; soms een ‘krachtstang’ genoemd.
Voetklep – een terugslagklep aan de basis van de cilinder.
Onderdelen van de Handpomp
Theorie van de Handpompwerking
Het doel van een handbediende putpomp is om een vloeistof van een lagere naar een hogere hoogte te tillen, op een veilige en efficiënte manier. Het mechanische voordeel dat wordt verkregen met de handpomp hendel/hefboom hangt af van de kracht van de gebruiker en de lengte van de hendel; dit kan worden verklaard door te kijken naar de moment van een kracht berekening:
Moment = Kracht x Afstand
M = F.d
Waar:
Moment = draaieffect van een kracht rond een draaipunt.
Kracht = kracht uitgeoefend door de gebruiker.
Afstand = afstand vanaf het draaipunt.
Mechanica van de Handpomp
Het verlengen van de hendel vergroot de afstand vanaf het draaipunt en dus het resulterende moment. Het verhogen van de uitgeoefende kracht vergroot ook het moment. Merk op dat het mogelijk is om het toegepaste moment te vergroten door de afstand te vergroten waarop de kracht wordt uitgeoefend vanaf het draaipunt; dit kan worden gezien in de volgende twee voorbeelden:
Voorbeeld 1 – meer kracht uitgeoefend dichter bij het draaipunt.
Kracht (F) = 10
Afstand (D) = 5
Moment (M) = Kracht.Afstand
Moment (M) = 10 x 5 = 50
Voorbeeld 2 – minder kracht uitgeoefend verder van het draaipunt.
Kracht (F) = 5
Afstand (D) = 10
Moment (M) = Kracht.Afstand
Moment (M) = 5 x 10 = 50
Merk op dat het resulterende moment van kracht gelijk is voor beide voorbeelden. Het kan worden gezien dat een langere hendel een groter mechanisch voordeel zou opleveren als de kracht constant blijft (niet verandert). In praktische termen betekent dit dat een langere hendel zwakkere mensen in staat zal stellen de pomp te bedienen omdat er minder kracht (kracht) nodig is om een gegeven moment van kracht te bereiken.
Opmerking – de voorbeelden gebruiken geen eenheden, hoewel kracht meestal wordt gegeven in newton (N), afstand in meters (m), en moment in newton meter (Nm). De gebruikte eenheden hangen af van het gebruik van standaard eenheden (SI-eenheden) of imperiale eenheden (pond, inches enz.).
Eenvoudige Uitleg: Hoe Handpompen Werken
De onderstaande video is een fragment uit onze Mechanische en Elektrische Techniek Uitgelegd Online Videocursus.
Positieve verplaatsingspompen moeten worden geprimed voordat de procesvloeistof kan worden gepompt. De term ‘primen’ verwijst naar het verwijderen van lucht uit het systeem om de procesvloeistof te laten stromen. Bij een put handpomp wordt lucht uit het systeem verwijderd en vervangen door water.
Water wordt in de cilinder gezogen als de pomp hendel naar beneden wordt gedrukt. Het naar beneden drukken van de pomp hendel zorgt ervoor dat de zuiger omhoog beweegt en de voetklep opent; de terugslagklep van de zuiger is gesloten terwijl de zuiger omhoog beweegt.
Zodra de zuiger zijn hoogste punt van doorgang heeft bereikt, trekt de gebruiker de pomp hendel omhoog. Het omhoog trekken van de pomp hendel zorgt ervoor dat de zuiger naar beneden beweegt en de voetklep sluit; de terugslagklep van de zuiger is open terwijl de zuiger naar beneden beweegt. Het resultaat van deze beweging is dat water van de onderkant van de terugslagklep van de zuiger naar de bovenkant van de terugslagklep van de zuiger wordt verplaatst. Wanneer de zuiger de volgende keer omhoog beweegt, beweegt hij ook het water dat nu aan de bovenkant aanwezig is omhoog.
Het herhalen van deze duw- en trekbeweging op de handpomp hendel resulteert in meer vloeistof die in de cilinder wordt gezogen en het waterniveau in de cilinder stijgt. Naarmate het waterniveau stijgt, bereikt het de hoogte van de afvoerpijp en begint het uit de pomp te stromen.
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Hoe Handpompen Werken (hydraulische waterpomp)
Inleiding tot Centrifugaalpompen
Aanvullende Bronnen
https://en.wikipedia.org/wiki/Hand_pump
https://innovationdiscoveries.space/water-hand-pump-parts-types-working-principle
https://engineeringinsider.org/water-hand-pump-parts-types-working