Ctesibius को फोर्स पम्प निर्माण — पहिलो डबल-एक्टिङ पिस्टन पम्प

डबल-एक्टिङ फोर्स पम्पमा दुईवटा सिलिन्डरहरू समानान्तर विपरीत दिशामा काम गर्छन्। तिनलाई सिलिन्डर A र सिलिन्डर B भनी लेबल गर्नुहोस्। जब पिस्टन A तल धकेल्छ (डेलिभरी स्ट्रोक): A इनलेट भल्भ बन्द हुन्छ (पानी स्रोतमा फर्कन रोक्दै), A आउटलेट भल्भ खुल्छ (साझा आउटलेट पाइपमा पानी बलपूर्वक पठाउँदै), त्यही समयमा पिस्टन B माथि तान्छ (सक्सन स्ट्रोक): B इनलेट भल्भ खुल्छ (स्रोतबाट सिलिन्डर B मा पानी तान्दै), B आउटलेट भल्भ बन्द हुन्छ (आउटलेटको पानी सिलिन्डर B मा फर्कन रोक्दै)। रिटर्न स्ट्रोकमा, A र B ले भूमिका आदानप्रदान गर्छन्।

परिणाम यो हुन्छ कि अपरेटिङ बिमको प्रत्येक आधा स्ट्रोकमा आउटलेटले पानी प्राप्त गर्छ — लगभग निरन्तर प्रवाह। चेक भल्भहरू सबैभन्दा महत्वपूर्ण घटकहरू हुन्: यदि कुनै पनि इनलेट भल्भ चुहियो भने (डेलिभरी स्ट्रोकमा फर्कने प्रवाह अनुमति दियो भने), सिलिन्डरले प्राइम गुमाउँछ र पानीको सट्टा हावा दिन्छ। यदि कुनै पनि आउटलेट भल्भ चुहियो भने, डेलिभरी दबाब घट्छ र सक्सन स्ट्रोकमा प्रवाह उल्टिन्छ। चारवटै चेक भल्भहरू सिलिन्डरहरू जत्तिकै ध्यानपूर्वक बनाउनुहोस्।

सिलिन्डरहरूमा चिल्लो, एकरूप बोर हुनुपर्छ ताकि पिस्टन सिलले प्रभावकारी रूपमा काम गरोस्। ब्रोन्ज (तामा र टिनको मिश्रधातु, सामान्यतया द्रव्यमानको 88–90% तामा र 10–12% टिन) सही सामग्री हो — यसले खिइनबाट बचाउँछ, नजिकैको आकारमा कास्ट गर्न सकिन्छ, र बोरिङ र स्क्र्यापिङद्वारा चिल्लो आन्तरिक सतहमा फिनिश गर्न सकिन्छ। प्रत्येक सिलिन्डरलाई लगभग 5 cm आन्तरिक व्यास, 20 cm लम्बाइ र 1.5 cm भित्ताको मोटाइ भएको बाक्लो-भित्ता भएको ट्युबको रूपमा कास्ट गर्नुहोस्। पोम्पेई पम्पले लगभग 4–5 cm व्यासका सिलिन्डरहरू प्रयोग गर्‍यो — प्रति मिनेट 60 स्ट्रोकमा प्रति मिनेट 5–10 लिटरको उपयोगी प्रवाह दिन पर्याप्त ठूला।

कास्ट गरेपछि, स्क्र्यापर ब्लेड फिट गरिएको कडा काठको बोरिङ बार प्रयोग गरी सिलिन्डरको भित्री भाग चिल्लो बनाउनुहोस्, जुन बो ड्रिल वा हाते ब्रेसद्वारा चलाइन्छ। जैतुनको तेलले चिल्लो बनाउँदै लामो स्ट्रोकमा बोरिङ बार चलाउनुहोस्, जबसम्म बोर यति चिल्लो नहुन्छ कि भित्र राखिएको मैनबत्तीको ज्वालामा कुनै देखिने खाडल वा धर्कोहरू देखिँदैनन्। प्लग गेज (लक्षित बोर व्यासभन्दा 0.5 mm सानो खराद गरिएको ब्रोन्ज डण्डी) प्रयोग गरी बोरको गोलाइ परीक्षण गर्नुहोस् — यो हल्लिएर नभई स्वतन्त्र रूपमा चल्नुपर्छ।

प्रत्येक पिस्टन सिलिन्डर बोरसँग ०.५–१ mm को क्लियरेन्सका साथ फिट हुनुपर्छ — यति कसिलो कि छालाको प्याकिङले खाली ठाउँ सिल गर्न सकोस्, तर यति खुकुलो कि तातो विस्तार वा बोरको सानो अनियमितताका कारण पिस्टन अड्किनु नपरोस्। वास्तविक सिलिन्डरलाई गेजका रूपमा प्रयोग गर्दै निरन्तर जाँच गरी पिस्टनलाई सिलिन्डरसँग नजिकको फिटमा घुमाउनुहोस् वा रेती लगाउनुहोस्। पोम्पेईको पम्पका पिस्टनहरू लगभग ३ cm अग्ला कांस्य डिस्कहरू थिए र माथिल्लो अपरेटिङ बिमसँग फलामका जडान गर्ने रडहरूले जोडिएका थिए।

प्रत्येक पिस्टनको बाहिरी सतहको वरिपरि, माथिबाट लगभग १ cm टाढा, ५ mm चौडा × ५ mm गहिरो गोलाकार खाँचो मेसिनले बनाउनुहोस्। यो खाँचोले पिस्टन-देखि-बोर खाली ठाउँलाई सिल गर्ने छालाको प्याकिङ समात्छ। मोटो वनस्पति-टेन गरिएको छालाको (२ mm मोटो) एउटा पट्टी पिस्टनको परिधिसँग लम्बाइमा ठ्याक्कै मिल्ने गरी काटी, ८ mm चौडा बनाउनुहोस्, यसलाई नरम बनाउन ३० मिनेटसम्म जैतुनको तेलमा भिजाउनुहोस्, त्यसपछि खाँचोमा थिच्नुहोस्। तेलले फुलेको छालाले खाँचो भर्छ र सिलिन्डर बोरमा दबाब दिँदै चाप-रोक्ने चल्ने सिल बनाउँछ।

प्रत्येक चेक भल्भमा केन्द्रमा 1.5 cm व्यासको प्वाल भएको कांस्य डिस्क (भल्भ सिट) र सिटको प्वाललाई एक पट्टिबाट ढाक्ने गरी राखिएको, 2 cm व्यास र 1 mm मोटाइको अलि ठूलो कांस्य डिस्क (फ्ल्याप) हुन्छ। सिटमुनिबाट दबाब लाग्दा फ्ल्याप उठेर बहाव अनुमति दिन्छ। दबाब उल्टिँदा फ्ल्याप सिटको प्वालमा टाँसिएर उल्टो बहाव रोक्छ। सिट र फ्ल्यापलाई लेप गरिनुपर्छ (बारीक घर्षक पेस्ट — जैतुनको तेलमा मिसाइएको पाउडर इमेरी — सँगै घोटेर पीस्नुपर्छ) जसले मैनबत्तीमा समातेर हेर्दा कुनै देखिने प्रकाशको खाली ठाउँ नभएको समतल-समतल सील बनोस्।

वैकल्पिक रूपमा, बल चेक भल्भ प्रयोग गर्नुहोस्: सिट प्वालभन्दा अलि ठूलो कांस्य वा फलामको बल बियरिङ, सिटमाथि एउटा पिंजडामा खुकुलो राखिएको। बल गुरुत्वाकर्षण र पछाडिको दबाबमा सिटमा खसेर प्वाल बन्द गर्छ; अगाडिको दबाबले बललाई सिटबाट उठाउँछ। बल भल्भ फ्ल्याप भल्भभन्दा बनाउन सजिलो र टाँसिने सम्भावना कम हुन्छ। पोम्पेईको पम्पमा फ्ल्याप डिजाइनजस्तै स्विङ-प्लेट भल्भ प्रयोग गरिएको थियो।

प्रत्येक सिलिन्डरलाई दुईवटा वाल्व हाउसिङ आवश्यक पर्दछ: तलपट्टि इनलेट चेक भल्भका लागि एउटा (सक्शन स्ट्रोकमा पानीलाई स्रोतबाट सिलिन्डरमा तान्ने) र माथिपट्टि आउटलेट चेक भल्भका लागि एउटा (डेलिभरी स्ट्रोकमा साझा आउटलेटमा पानी पठाउने)। इनलेट वाल्व हाउसिङ पानीको स्रोतमा डुबाइएको सबमर्ज्ड इनलेट पाइप वा सक्शन ट्युबसँग जडान हुन्छ। आउटलेट वाल्व हाउसिङ डिस्चार्ज बिन्दुतर्फ जाने साझा आउटलेट पाइपसँग जडान हुन्छ।

वाल्व हाउसिङहरू कांस्यबाट कास्ट गर्नुहोस् वा सोल्डर गर्नुहोस्, सिलिन्डरका छेउहरूमा थ्रेडेड वा प्रेस-फिट जडानसहित। इनलेट जडान तलतिर वा छेउतिर फर्काउनुपर्छ; आउटलेट माथितिर फर्काउनुपर्छ र दुवै सिलिन्डरमाथिको साझा आउटलेट म्यानिफोल्डसँग जडान गर्नुपर्छ। चेक भल्भहरूलाई सही दिशामा उनीहरूका हाउसिङमा बसाउनुहोस् — उल्टो जडान गरिएको इनलेट चेक भल्भ (ब्याक-फ्लो रोक्नुको सट्टा सिलिन्डरमा प्रवाह रोक्ने) सबैभन्दा सामान्य असेम्बली त्रुटि हो, र यसले बाँकी सबै कुरा सही बनाइए तापनि पानी नदिने पम्प उत्पादन गर्दछ।

कमन आउटलेट म्यानिफोल्ड एउटा कांसाको बाकस हो जसले दुवै आउटलेट चेक भल्भबाट आएको दबावयुक्त डेलिभरी प्राप्त गर्छ र तिनलाई एउटै आउटलेट पाइपमा मिलाउँछ। यसले हावा कक्ष (the 'pulsation dampener') को रूपमा पनि काम गर्छ: म्यानिफोल्ड भित्रको बन्द हावाको खल्ती प्रत्येक पिस्टन स्ट्रोकमा डेलिभरी दबाब बढ्दा सङ्कुचित हुन्छ र सक्सन आधा स्ट्रोकमा फैलिन्छ, जसले दबाबको उतारचढावलाई चिल्लो बनाउँछ र अझ स्थिर प्रवाह उत्पादन गर्छ। यो हावाको कुसन बिना, प्रवाह प्रत्येक स्ट्रोकसँगै उछिन्छ र धड्कन्छ।

म्यानिफोल्डलाई भित्री आयतन लगभग एउटा सिलिन्डरको स्वेप्ट आयतन (पिस्टनको क्षेत्रफल गुणा स्ट्रोक लम्बाइ) बराबर हुने गरी ढाल्नुहोस्। समयसँगै हावाको कुसन पानीले भरिएमा त्यसमा फेरि हावा भर्न सकिने गरी माथि एउटा हटाउन मिल्ने प्लग राख्नुहोस्। दुई सिलिन्डरका आउटलेट भल्भहरूलाई म्यानिफोल्डको तल्लो भागमा र डिस्चार्ज पाइपलाई एउटा छेउमा जडान गर्नुहोस्। आउटलेट प्रवाहलाई अवरोध नगर्न डिस्चार्ज पाइपको व्यास कम्तीमा सिलिन्डर बोरको बराबर हुनुपर्छ।

सञ्चालन बिम एउटा तेर्सो लिभर हो जुन यसको केन्द्रमा फल्क्रम पोस्टमा पिभट गरिएको हुन्छ, र बिमको प्रत्येक छेउमा एउटा पिस्टन रड जोडिएको हुन्छ। बिमको एउटा छेउ तल झर्दा (एउटा पिस्टनलाई तल धकेल्दै), अर्को छेउ माथि उठ्छ (अर्को पिस्टनलाई माथि तान्दै)। यो सिसtopic गति दुई सिलिन्डरलाई सटीक विपरीत दिशामा चलाउँछ — जब पिस्टन A यसको डेलिभरी स्ट्रोकको तल हुन्छ, पिस्टन B यसको सक्शन स्ट्रोकको माथि हुन्छ, र उल्टो पनि। पूर्ण पम्पिङ बल बिना झुकाइ प्रसारण गर्न बिम पर्याप्त कठोर हुनुपर्छ।

सीधा दानाको ओकबाट बिम बनाउनुहोस्, जसको क्रस-सेक्सन लगभग 5 cm × 8 cm हो र इच्छित स्ट्रोक लम्बाइ प्रदान गर्न पर्याप्त लामो हो। 10 cm पिस्टन स्ट्रोकका लागि, बिमका छेउहरूले ठाडो रूपमा 10 cm यात्रा गर्नुपर्छ — पिभटदेखि छेउसम्म 60 cm आधा लम्बाइसँग, 10 cm ठाडो छेउ गतिका लागि arcsin(10/60) ≈ 10° को कोणीय घुमाइ आवश्यक पर्छ, जुन म्यानुअल सञ्चालनका लागि आरामदायी हो। दुई सिलिन्डरहरूको माथि र बीचमा जडान गरिएको हार्डवुड वा ब्रोन्ज फल्क्रम ब्र्याकेटमार्फत ब्रोन्ज पिनमा बिमलाई पिभट गर्नुहोस्।

Pratyek piston lai corresponding beam ko antim bhag sanga lagbhag 1 cm vyas bhayeko lohako piston rod dwara jodinchha. Rod le dhakela bal (delivery stroke ma) ra tanne bal (suction stroke ma) dubai sancharit garnu parchha — arthat rod le paryayakramma tension ra compression jhelnu parchha, tesaile dubai antim jodharu positive hunu parchha (sampark kayam rakhna gurutwa ma matra nirbhar nahun). Rod ko mathillo antim lai iron clevis pin dwara beam antim ma beam sanga pin garnuhos; rod ko talla antim lai piston crown ma drill gariyeko hole bata cross-pin dwara piston sanga pin garnuhos.

Piston rod lai cylinder bore sanga thik sidhai ma milaunu parchha — kunai pani kona ko vichalan le side-load sirjana garchha jasle piston lai cylinder wall tira dhakela garchha, gharsan badhchha ra leather packing ko ghisai tej garchha. Beam mid-position ma hunda piston lai rod sahit cylinder bhitra talla garera jaanchnuhos: rod le cylinder wall lai nachhune gari plumb jhulnu parchha. Plumb prapta nahunjel samma beam pivot sthiti athawa cylinder mounting samayojan garnuhos.

इनलेट भल्भ हाउसिङहरूलाई पानी स्रोततर्फ जाने साझा सक्शन पाइप (वा व्यक्तिगत सक्शन ट्युबहरू) सँग जडान गर्नुहोस्। सक्शन पाइप वायु-रोधी हुनुपर्छ — सक्शन पक्षमा कुनै पनि हावा चुहावटको अर्थ पिस्टनले पानीको सट्टा हावा तान्छ, जसले प्राइम तोड्छ। कुनै पनि पिस्टन पम्पको सैद्धान्तिक अधिकतम सक्शन लिफ्ट १०.३ मिटर हो (वायुमण्डलीय दबाबले पानीको स्तम्भलाई समर्थन गर्ने बराबर), तर व्यवहारमा चमडाले सिल गरिएका पिस्टन र मेसिन गरिएको धातुको सट्टा पाइन पिचले सिल गरिएका जोडहरूसँग भरपर्दो सीमा ५–६ मिटर हो।

पहिलो सञ्चालन अघि पम्प प्राइम गर्नुहोस्: प्रत्येक सिलिन्डरको माथिल्लो भागमा रहेको हटाउन मिल्ने प्लगमार्फत पानी खन्याएर सिलिन्डर र भल्भ हाउसिङहरू पूर्ण रूपमा पानीले भर्नुहोस्। प्राइमिङ पानीले तरल सिल सिर्जना गर्छ, जसले चेक भल्भहरूलाई काम गर्न र पिस्टनलाई सक्शन दबाब सिर्जना गर्न अनुमति दिन्छ। प्राइमिङ बिना, पिस्टनहरूले हावालाई प्रभावहीन रूपमा सङ्कुचित र विस्तार गर्छन् — पम्पले पानी तान्न नसकी केवल सास फेर्छ। पूर्ण कार्यगति लागू गर्नु अघि हावाका बुलबुलेहरू आउटलेटबाट निकाल्न पहिलो २० स्ट्रोकहरूका लागि बीमलाई हातले बिस्तारै सञ्चालन गर्नुहोस्।

प्रति मिनेट ६० स्ट्रोक (रकिङ बिमको ३० पूर्ण चक्र) मा, १० cm स्ट्रोक र ५ cm बोर (प्रति स्ट्रोक विस्थापित आयतन = π/4 × 5² × 10 = 196 cm³ ≈ 0.2 लिटर) सहित, सैद्धान्तिक प्रवाह दर 0.2 × 30 × 2 सिलिन्डर = प्रति मिनेट १२ लिटर हो। वाल्व चुहावट, पिस्टन बाइपास र पाइप घर्षणका कारण वास्तविक प्रवाह सैद्धान्तिकको ७०–८०% हुनेछ — प्रति मिनेट ८–१० लिटर अपेक्षा गर्नुहोस्। यो रोमन अग्निशमन प्रयोगसँग मेल खान्छ: १.५ cm व्यासको नोजलबाट ०.५–१ bar गेज दबावमा दिँदा प्रति मिनेट १० लिटर एउटा पर्याप्त जेट हो।

पम्पले ग्यास आउटलेट म्यानिफोल्डमा जोडिएको ठाडो खुला ट्युबबाट पानी कति उचाइसम्म पुर्‍याउन सक्छ भनी नापेर वितरण दबाब परीक्षण गर्नुहोस्। प्रति मिनेट १० लिटर प्रवाह दर र ५ मिटर (0.5 bar) वितरण हेड आधुनिक मापदण्डअनुसार सामान्य भए पनि, लगभग ८ वाट हाइड्रोलिक शक्ति उत्पादन हुन्छ — यो करिब १५–२० kg तौलको र एक जना व्यक्तिले सञ्चालन गर्न सकिने हाते-सञ्चालित सानो यन्त्रबाट प्राप्त हुन्छ। रोमन अग्निशमन संस्करण (साइफो) ले उच्च प्रवाहका लागि बिममा दुई जना सञ्चालकहरू प्रयोग गर्थ्यो।

चमडाका पिस्टन सिलहरू सबैभन्दा बढी मर्मत सम्भार आवश्यक पर्ने कम्पोनेन्ट हुन्। चमडाको प्याकिङ सुकेर पानीबाहिर राखिँदा खुम्चिन्छ र कडा हुन्छ, जसले यसको सिल गर्ने क्षमता गुमाउँछ। यदि पम्प एक हप्ताभन्दा बढी समयसम्म सेवाबाट बाहिर रहनेछ भने, सुकाइ रोक्न भण्डारण गर्नु अघि चमडाका सिलहरूलाई अलसी तेल वा जनावरको बोसोमा भिजाउनुहोस्। पुन: सञ्चालनमा ल्याउँदा, पम्पलाई प्राइम गर्ने र चलाउने प्रयास गर्नु अघि 30 मिनेटसम्म पानीमा पुन: भिजाउनुहोस् — चमडालाई यसको सिल गर्ने आयामहरूमा फेरि फुल्न समय चाहिन्छ।

चेक भल्भको ল্যাপিং (सिट-देखि-फ्ल्याप मिलन सतहहरू पुन: घोट्नु) वार्षिक रूपमा, वा जब डेलिभरी आउटपुट कमिसनिङ कार्यसम्पादनभन्दा 25% भन्दा बढी घट्छ तब गर्नुपर्छ। भल्भ हाउजिङका प्लगहरू हटाउनुहोस्, भल्भ फ्ल्यापहरू निकालुहोस्, र सिट र फ्ल्याप दुवैलाई राम्रो इमेरी पेस्टले मिलन सतहहरूमा सिटको खुला भागको वरिपरि एकनास खैरो सम्पर्क ढाँचा देखिने र कुनै चम्किलो (सम्पर्क नगरेको) दाग नभएसम्म पुन: घोट्नुहोस्। पूर्ण रूपमा ल्याप गरिएको चेक भल्भले 1 बारब्याक-प्रेसर बिना चुहावट रोक्न सक्छ — बेलोजद्वारा हावाको चाप लगाएर र साबुन पानीले जोर्नीमा कुनै बुलबुले छैन भनी प्रमाणित गरेर परीक्षण गर्नुहोस्।

रोमन vigiles (दमकल विभाग) लाई सन् ६ को आसपास अगस्टसले स्थापना गरेका थिए र रोमको चौध जिल्लामा सात cohort मा तैनाथ गरिएका थिए। प्रत्येक cohort मा पाङ्ग्रे गाडीमा राखिएका धेरै sipho (Ctesibian force pump) हुन्थे, जुन नजिकको cistern वा aqueduct tapping point बाट बाल्टी लाइनद्वारा भरिन्थे। ऐतिहासिक अभिलेखले पहिलो तलाका आगोमा पानी हान्न सक्ने पम्पहरूको वर्णन गर्छ, जसले नोजलबाट पानीलाई 4–5 मिटर माथि उठाउन पर्याप्त कार्यकारी दबाब सुझाउँछ — जुन यस ब्लुप्रिन्टको डिजाइन प्यारामिटरसँग मेल खान्छ।

पोम्पेईको पम्प, जुन अहिले नेपल्स राष्ट्रिय पुरातात्त्विक संग्रहालयमा छ (inventory 75202), सबैभन्दा राम्रोसँग सुरक्षित नमुना हो: दुईवटा काँसाका सिलिन्डर, आन्तरिक व्यास 4.2 cm, स्ट्रोक 18 cm, प्रत्येक छेउमा ह्यान्डल भएको रकिङ बिमसहित। बाँचेको पम्पको तौल लगभग 12 kg छ र एक जना मानिसको पम्पिङ गतिमा यसले लगभग 7–8 litres per minute पानी दिन सक्थ्यो। घना भरिएका insulae (अपार्टमेन्ट ब्लक) मा रोमको दीर्घकालीन आगलागी जोखिमका कारण फोर्स पम्प शहरी पूर्वाधारको लागि त्यत्तिकै महत्त्वपूर्ण थियो जति त्यसलाई पानी दिने aqueduct।