Ctesibius' فورس پمپ کی تعمیر — پہلا ڈبل ایکٹنگ پسٹن پمپ

ڈبل ایکٹنگ فورس پمپ میں دو سلنڈر متوازی مخالف سمت میں کام کرتے ہیں۔ انہیں سلنڈر A اور سلنڈر B کا نام دیں۔ جب پسٹن A نیچے دباتا ہے (ڈیلیوری اسٹروک): A انلیٹ والو بند ہو جاتا ہے (پانی کے ماخذ میں واپس بہاؤ کو روکتا ہے)، A آؤٹ لیٹ والو کھلتا ہے (پانی کو مشترکہ آؤٹ لیٹ پائپ میں دھکیلتا ہے)، جبکہ اسی وقت پسٹن B اوپر کھینچتا ہے (سکشن اسٹروک): B انلیٹ والو کھلتا ہے (ماخذ سے پانی سلنڈر B میں کھینچتا ہے)، B آؤٹ لیٹ والو بند ہو جاتا ہے (آؤٹ لیٹ کے پانی کو سلنڈر B میں واپس بہنے سے روکتا ہے)۔ ریٹرن اسٹروک پر، A اور B کردار تبدیل کرتے ہیں۔

نتیجہ یہ ہے کہ آؤٹ لیٹ آپریٹنگ بیم کے ہر آدھے اسٹروک پر پانی حاصل کرتا ہے — تقریباً مسلسل بہاؤ۔ چیک والوز اہم اجزاء ہیں: اگر کوئی بھی انلیٹ والو لیک ہو (ڈیلیوری اسٹروک پر واپس بہاؤ کی اجازت دے)، تو سلنڈر اپنا پرائم کھو دیتا ہے اور پانی کے بجائے ہوا فراہم کرتا ہے۔ اگر کوئی بھی آؤٹ لیٹ والو لیک ہو، تو ڈیلیوری پریشر گر جاتا ہے اور سکشن اسٹروک کے دوران بہاؤ الٹ جاتا ہے۔ چاروں چیک والوز کو سلنڈروں جتنی ہی احتیاط سے بنائیں۔

سلنڈرز میں ہموار، یکساں بور ہونا چاہیے تاکہ پسٹن مؤثر طریقے سے سیل ہو سکے۔ کانسی (تانبے اور ٹین کا ایک آمیزہ، عموماً ماس کے لحاظ سے 88–90% تانبا اور 10–12% ٹین) درست مادہ ہے — یہ زنگ کے خلاف مزاحم ہے، تقریباً شکل کے قریب کاسٹ کی جا سکتی ہے، اور بورنگ اور سکریپنگ کے ذریعے اندرونی سطح کو ہموار بنایا جا سکتا ہے۔ ہر سلنڈر کو تقریباً 5 cm اندرونی قطر، 20 cm لمبائی اور 1.5 cm دیوار کی موٹائی والی موٹی دیوار والی نلکی کے طور پر کاسٹ کریں۔ Pompeii پمپ میں تقریباً 4–5 cm قطر کے سلنڈر استعمال ہوئے تھے — اتنے بڑے کہ 60 strokes per minute پر 5–10 litres per minute کا مفید بہاؤ فراہم کر سکیں۔

کاسٹنگ کے بعد، بور کے اندرونی حصے کو ہموار کرنے کے لیے ہارڈ ووڈ کی بورنگ بار استعمال کریں جس پر سکریپر بلیڈ لگا ہو، جسے bow drill یا hand brace سے چلایا جائے۔ بورنگ بار کو لمبے اسٹروکس میں چلائیں، زیتون کے تیل سے چکنائی کریں، یہاں تک کہ بور اتنا ہموار ہو جائے کہ اندر رکھی گئی candleflame پر کوئی نظر آنے والے گڑھے یا ابھار نہ دکھیں۔ بور کی گولائی کو plug gauge سے جانچیں (ایک خراد شدہ کانسی کی چھڑ جو ہدف بور قطر سے 0.5 mm چھوٹی ہو) — یہ بغیر ہلے آزادانہ طور پر سرک جانی چاہیے۔

ہر پسٹن کو سلنڈر کے بور میں 0.5–1 ملی میٹر کی کلیئرنس کے ساتھ فٹ ہونا چاہیے — اتنا تنگ کہ چمڑے کی پیکنگ خلا کو سیل کر سکے، اور اتنا ڈھیلا کہ پسٹن تھرمل پھیلاؤ یا بور کی معمولی بے ضابطگی سے نہ پھنسے۔ پسٹن کو سلنڈر کے ساتھ قریبی فِٹ ہونے تک خراد کریں یا ریتی سے گھسائیں، اور مسلسل اصل سلنڈر کو گیج کے طور پر استعمال کرتے ہوئے جانچیں۔ پومپئی کے پمپ کے پسٹن تقریباً 3 سینٹی میٹر اونچے کانسی کے ڈسک تھے اور اوپر والے آپریٹنگ بیم سے لوہے کی کنیکٹنگ راڈز کے ذریعے جڑے ہوئے تھے۔

ہر پسٹن کی بیرونی سطح کے گرد، اوپر سے تقریباً 1 سینٹی میٹر کے فاصلے پر، 5 ملی میٹر چوڑا × 5 ملی میٹر گہرا دائرہ نما کھانچہ مشین سے بنائیں۔ یہ کھانچہ وہ چمڑے کی پیکنگ رکھتا ہے جو پسٹن اور بور کے درمیان خلا کو سیل کرتی ہے۔ موٹے سبزی سے رنگے گئے چمڑے (2 ملی میٹر موٹا) کی ایک پٹی کاٹیں جس کی لمبائی بالکل پسٹن کے دائرے کے برابر ہو اور چوڑائی 8 ملی میٹر ہو، اسے 30 منٹ کے لیے زیتون کے تیل میں بھگوئیں تاکہ یہ نرم ہو جائے، پھر اسے کھانچے میں دبائیں۔ تیل سے پھولا ہوا چمڑا کھانچے کو بھر دیتا ہے اور سلنڈر بور کے خلاف دباؤ ڈالتا ہے، جس سے دباؤ-مزاحم چلنے والی سیل بنتی ہے۔

ہر چیک والو میں ایک برونز ڈسک (والو سیٹ) ہوتی ہے جس کے مرکز میں 1.5 سینٹی میٹر قطر کا سوراخ ہوتا ہے، اور ایک قدرے بڑی برونز ڈسک (فلیپ) جس کا قطر 2 سینٹی میٹر اور موٹائی 1 ملی میٹر ہوتی ہے، جو ایک طرف سے سیٹ کے سوراخ کو ڈھانپنے کے لیے رکھی جاتی ہے۔ جب دباؤ سیٹ کے نیچے سے آتا ہے تو فلیپ اوپر اٹھتا ہے اور بہاؤ کی اجازت دیتا ہے۔ جب دباؤ الٹ جاتا ہے تو فلیپ سیٹ کے سوراخ پر بند ہو جاتا ہے اور الٹے بہاؤ کو روک دیتا ہے۔ سیٹ اور فلیپ کو لیپ کیا جانا چاہیے (باریک گھرچ والے پیسٹ کے ساتھ اکٹھے رگڑ کر — پاؤڈر شدہ ایمری جو زیتون کے تیل میں ملائی گئی ہو) یہاں تک کہ وہ ایک ہموار سے ہموار سیل بنا لیں جس میں موم بتی کے سامنے رکھنے پر کوئی نظر آنے والا روشنی کا خلا نہ ہو۔

متبادل کے طور پر، بال چیک والوز استعمال کریں: ایک برونز یا لوہے کی گیند جو سیٹ کے سوراخ سے قدرے بڑی ہو، سیٹ کے اوپر ایک پنجرے میں ڈھیلے طور پر رکھی جائے۔ گیند کشش ثقل اور پچھلے دباؤ کے تحت سیٹ پر گرتی ہے اور سوراخ کو بند کر دیتی ہے؛ آگے کا دباؤ گیند کو سیٹ سے اوپر اٹھاتا ہے۔ بال والوز فلیپ والوز سے بنانا آسان ہوتے ہیں اور ان کے چپکنے کا امکان کم ہوتا ہے۔ پومپئی کا پمپ فلیپ ڈیزائن جیسے سوئنگ پلیٹ والوز استعمال کرتا تھا۔

ہر سلنڈر کو دو ویلو ہاؤسنگز کی ضرورت ہوتی ہے: نیچے ایک انلیٹ چیک ویلو کے لیے (سکشن اسٹروک پر پانی کو ذریعہ سے سلنڈر میں کھینچنا) اور اوپر ایک آؤٹلیٹ چیک ویلو کے لیے (ڈیلیوری اسٹروک پر مشترکہ آؤٹلیٹ تک پانی پہنچانا)۔ انلیٹ ویلو ہاؤسنگ پانی کے ذریعہ میں ڈوبی ہوئی انلیٹ پائپ یا سکشن ٹیوب سے جڑتی ہے۔ آؤٹلیٹ ویلو ہاؤسنگ مشترکہ آؤٹلیٹ پائپ سے جڑتی ہے جو خارج ہونے کے مقام تک جاتا ہے۔

ویلو ہاؤسنگز کو برانز سے کاسٹ کریں یا سولڈر کریں، سلنڈر کے سروں سے تھریڈڈ یا پریس-فٹ کنکشنز کے ساتھ۔ انلیٹ کنکشن نیچے یا اطراف کی طرف ہونا چاہیے؛ آؤٹلیٹ اوپر کی طرف ہونا چاہیے اور دونوں سلنڈرز کے اوپر مشترکہ آؤٹلیٹ مینی فولڈ سے جڑنا چاہیے۔ چیک ویلوز کو ان کے ہاؤسنگز میں درست سمت کے ساتھ بٹھائیں — ایک انلیٹ چیک ویلو جو الٹا لگایا گیا ہو (سلنڈر میں بہاؤ کو روکنے کے بجائے واپس بہاؤ کو روکنا) سب سے عام اسمبلی غلطی ہے اور ایسا پمپ پیدا کرتی ہے جو باقی سب کچھ درست ہونے کے باوجود پانی نہیں دیتا۔

مشترکہ آؤٹ لیٹ مینی فولڈ ایک کانسی کا ڈبہ ہے جو دونوں آؤٹ لیٹ چیک والوز سے دباؤ والی ترسیل وصول کرتا ہے اور انہیں ایک واحد آؤٹ لیٹ پائپ میں یکجا کرتا ہے۔ یہ ہوا کے چیمبر (the 'pulsation dampener') کے طور پر بھی کام کرتا ہے: مینی فولڈ میں ایک بند ہوا کی جیب ہر پسٹن اسٹروک پر ترسیل کے دباؤ کے بڑھنے پر سکڑتی ہے اور سکشن کے نصف اسٹروک کے دوران پھیلتی ہے، جس سے دباؤ کے اتار چڑھاؤ ہموار ہوتے ہیں اور بہاؤ زیادہ مستقل ہوتا ہے۔ اس ہوا کے کشن کے بغیر، بہاؤ ہر اسٹروک کے ساتھ تیز اور دھڑکتا ہوا ہوتا ہے۔

مینی فولڈ کو تقریباً اس اندرونی حجم کے ساتھ کاسٹ کریں جو ایک سلنڈر کے سوئپٹ حجم (پسٹن کا رقبہ ضرب اسٹروک کی لمبائی) کے برابر ہو۔ اوپر ایک قابلِ ہٹاؤ پلگ شامل کریں تاکہ اگر وقت کے ساتھ ہوا کا کشن پانی سے بھر جائے تو اس میں دوبارہ ہوا بھری جا سکے۔ دونوں سلنڈر آؤٹ لیٹ والوز کو مینی فولڈ کے نچلے حصے سے اور ڈسچارج پائپ کو ایک طرف سے جوڑیں۔ آؤٹ لیٹ بہاؤ کو محدود کرنے سے بچنے کے لیے ڈسچارج پائپ کا قطر کم از کم سلنڈر بور کے برابر ہونا چاہیے۔

آپریٹنگ بیم ایک افقی لیور ہے جو اپنے مرکز پر ایک فلکرم پوسٹ پر محور پر نصب ہوتا ہے، جس میں پسٹن راڈ کا ایک سرا بیم کے ہر سرے سے منسلک ہوتا ہے۔ جب بیم کا ایک سرا نیچے آتا ہے (ایک پسٹن کو نیچے دھکیلتا ہے)، تو دوسرا سرا اوپر اٹھتا ہے (دوسرے پسٹن کو اوپر کھینچتا ہے)۔ یہ سی‌سا جیسی حرکت دونوں سلنڈروں کو بالکل مخالف سمت میں چلاتی ہے — جب پسٹن A اپنے ڈیلیوری اسٹروک کے نچلے حصے پر ہوتا ہے، تو پسٹن B اپنے سکشن اسٹروک کے اوپری حصے پر ہوتا ہے، اور اس کے برعکس۔ بیم اتنا سخت ہونا چاہیے کہ بغیر جھکے پمپنگ کی پوری قوت منتقل کر سکے۔

بیم کو تقریباً 5 cm × 8 cm کراس سیکشن والی سیدھی دانے دار لکڑی (oak) سے بنائیں اور اتنا لمبا رکھیں کہ مطلوبہ اسٹروک لمبائی فراہم ہو۔ 10 cm پسٹن اسٹروک کے لیے، بیم کے سرے عمودی طور پر 10 cm حرکت کریں — 60 cm کے نصف طول (فلکرم سے سرے تک) کے ساتھ، 10 cm عمودی سرے کی حرکت کے لیے arcsin(10/60) ≈ 10° کی زاویائی گردش درکار ہے، جو دستی آپریشن کے لیے آرام دہ ہے۔ بیم کو دونوں سلنڈروں کے اوپر اور درمیان میں نصب ہارڈ ووڈ یا برونز فلکرم بریکٹ کے ذریعے برونز پن پر محور پر نصب کریں۔

ہر پسٹن ایک لوہے کی پسٹن راڈ کے ذریعے متعلقہ بیم کے سرے سے منسلک ہے جس کا قطر تقریباً 1 سینٹی میٹر ہے۔ راڈ کو دھکیلنے کی قوت (ڈیلیوری اسٹروک پر) اور کھینچنے کی قوت (سکشن اسٹروک پر) منتقل کرنی ہوگی — یعنی راڈ باری باری تناؤ اور دباؤ میں رہے گی، لہٰذا دونوں سروں کے کنکشن مثبت ہونے چاہئیں (رابطہ برقرار رکھنے کے لیے صرف کشش ثقل پر انحصار نہ کریں)۔ راڈ کے بالائی سرے کو بیم کے سرے میں سے گزرنے والی لوہے کی کلیوس پن سے بیم کے ساتھ پن کریں؛ راڈ کے نچلے سرے کو پسٹن کے کراؤن میں ڈرل کیے گئے سوراخ میں سے گزرنے والی کراس پن سے پسٹن کے ساتھ پن کریں۔

پسٹن راڈ کو سلنڈر بور کے ساتھ بالکل عمودی طور پر ہم خط ہونا چاہیے — کوئی بھی زاویائی غلط ترتیب ایک سائیڈ لوڈ پیدا کرتی ہے جو پسٹن کو سلنڈر کی دیوار کے خلاف دباتی ہے، رگڑ بڑھاتی ہے اور چمڑے کی پیکنگ کے گھिसاؤ کو تیز کرتی ہے۔ ہم خطی جانچنے کے لیے پسٹن کو اس کی راڈ پر سلنڈر میں اتاریں جب بیم درمیانی پوزیشن میں ہو: راڈ سلنڈر کی دیوار کو چھوئے بغیر عمودی لटکنی چاہیے۔ بیم پivot کی پوزیشن یا سلنڈر کی ماؤنٹنگ کو اس وقت تک ایڈجسٹ کریں جب تک عمودیت حاصل نہ ہو جائے۔

انلیٹ والو ہاؤسنگز کو ایک مشترکہ سکشن پائپ (یا انفرادی سکشن ٹیوبوں) سے جوڑیں جو پانی کے ذریعے تک جاتا ہے۔ سکشن پائپ ہوا بند ہونا چاہیے — سکشن سائیڈ پر کوئی بھی ہوا کا رساؤ مطلب ہے کہ پسٹن پانی کے بجائے ہوا کھینچتا ہے، جس سے پرائم ٹوٹ جاتا ہے۔ کسی بھی پسٹن پمپ کی نظریاتی زیادہ سے زیادہ سکشن لفٹ 10.3 میٹر ہے (یہ اس کے برابر ہے کہ ماحولیاتی دباؤ پانی کے ایک کالم کو سہارا دیتا ہے)، لیکن عملی طور پر چمڑے سے سیل شدہ پسٹنوں اور مشینی دھات کے بجائے پائن پچ سے سیل شدہ جوڑوں کے ساتھ 5–6 میٹر قابل اعتماد حد ہے۔

پہلے آپریشن سے پہلے پمپ کو پرائم کریں: ہر سلنڈر کے اوپری حصے پر ایک ہٹانے والے پلگ کے ذریعے پانی ڈال کر سلنڈروں اور والو ہاؤسنگز کو مکمل طور پر پانی سے بھریں۔ پرائمنگ کا پانی وہ مائع سیل بناتا ہے جو چیک والوز کو کام کرنے اور پسٹنوں کو سکشن پریشر پیدا کرنے کے قابل بناتا ہے۔ پرائمنگ کے بغیر، پسٹن ہوا کو غیر مؤثر طور پر سکیڑتے اور پھیلاتے ہیں — پمپ صرف سانس لیتا ہے بغیر پانی کھینچے۔ مکمل ورکنگ رفتار لاگو کرنے سے پہلے ہوا کے بلبلوں کو آؤٹ لیٹ سے نکالنے کے لیے پہلے 20 اسٹروکس کے لیے بیم کو ہاتھ سے آہستہ چلائیں۔

فی منٹ 60 اسٹروک (راکنگ بیم کے 30 مکمل چکر) پر، 10 cm اسٹروک اور 5 cm بور کے ساتھ (فی اسٹروک جھاڑو والا حجم = π/4 × 5² × 10 = 196 cm³ ≈ 0.2 لیٹر)، نظریاتی بہاؤ کی شرح 0.2 × 30 × 2 سلنڈر = فی منٹ 12 لیٹر ہے۔ والو کے رساؤ، پسٹن کے بائی پاس، اور پائپ کی رگڑ کی وجہ سے اصل بہاؤ نظریاتی کا 70–80% ہوگا — فی منٹ 8–10 لیٹر کی توقع رکھیں۔ یہ رومن آتش زنی کے استعمال سے مطابقت رکھتا ہے: 1.5 cm قطر کے نوزل کے ذریعے 0.5–1 bar گیج دباؤ پر فراہم کیے جانے پر فی منٹ 10 لیٹر ایک خاصا مضبوط فوارہ ہے۔

اس پمپ سے پانی کو عمودی کھلی نلی سے، جو آؤٹ لیٹ مینی فولڈ سے منسلک ہو، اس بلندی تک پہنچانے کی پیمائش کرکے ڈیلیوری دباؤ کی جانچ کریں۔ فی منٹ 10 لیٹر کا بہاؤ اور 5 میٹر (0.5 bar) کا ڈیلیوری ہیڈ تقریباً 8 واٹ کی ہائیڈرولک پاور آؤٹ پٹ کی نمائندگی کرتا ہے — جدید معیار کے لحاظ سے معمولی، لیکن ایک کمپیکٹ ہاتھ سے چلنے والے آلے سے حاصل کی گئی جس کا وزن شاید 15–20 kg ہے اور جسے ایک شخص چلا سکتا ہے۔ رومن آتش زنی والا ورژن (sipho) زیادہ بہاؤ کے لیے بیم پر دو آپریٹرز استعمال کرتا تھا۔

چمڑے کی پسٹن مہریں دیکھ بھال کے لحاظ سے سب سے زیادہ محنت طلب جزو ہیں۔ چمڑے کی پیکنگ خشک ہونے اور پانی سے باہر رکھے جانے پر سکڑ جاتی ہے اور سخت ہو جاتی ہے، جس سے اس کی مہر بند کرنے کی صلاحیت ختم ہو جاتی ہے۔ اگر پمپ ایک ہفتے سے زیادہ عرصے کے لیے بند رہے گا، تو خشک ہونے سے بچانے کے لیے ذخیرہ کرنے سے پہلے چمڑے کی مہروں کو السی کے تیل یا حیوانی چربی میں بھگو دیں۔ دوبارہ چالو کرتے وقت، پمپ کو پرائم کرنے اور چلانے کی کوشش سے پہلے 30 منٹ تک پانی میں دوبارہ بھگوئیں — چمڑے کو اپنے مہر بند کرنے والے سائز تک دوبارہ پھولنے میں وقت درکار ہے۔

چیک والو کی لیپنگ (نشست سے فلیپ کی ملنے والی سطحوں کو دوبارہ گھسائی کرنا) سالانہ یا جب بھی ترسیلی پیداوار کمیشننگ کی کارکردگی سے 25% سے زیادہ کم ہو، کی جانی چاہیے۔ والو ہاؤسنگ کے پلگ ہٹائیں، والو فلیپس نکالیں، اور نشست اور فلیپ دونوں کو باریک ایمری پیسٹ سے اس وقت تک دوبارہ گھسائیں جب تک ملنے والی سطحیں نشست کے منہ کے گرد مکمل طور پر یکساں سرمئی رابطہ نمونہ نہ دکھائیں اور کوئی چمکدار (غیر رابطہ شدہ) دھبے نہ ہوں۔ ایک مکمل طور پر لیپ شدہ چیک والو 1 بار کے بیک پریشر کو بغیر رِسے روک سکتا ہے — بیلوز کے ذریعے ہوا کا دباؤ ڈال کر اور صابن والے پانی سے جوڑ پر کوئی بلبلہ نہ ہونے کی تصدیق کر کے جانچیں۔

رومی vigiles (فائر بریگیڈ) کو آگسٹس نے تقریباً 6 CE میں قائم کیا تھا اور روم کے چودہ اضلاع میں سات کوہورٹس میں تعینات کیا گیا تھا۔ ہر کوہورٹ کے پاس پہیوں والی گاڑیوں پر نصب کئی sipho (Ctesibian force pumps) ہوتے تھے، جنہیں قریبی حوض یا آبی نالے کے نقطۂ اتصال سے بالٹی بریگیڈ کے ذریعے بھرا جاتا تھا۔ تاریخی ریکارڈ میں ایسے پمپوں کا ذکر ہے جو پہلی منزل کی آگ پر پانی پھینکنے کے قابل تھے، جو اس بات کی طرف اشارہ کرتا ہے کہ کام کا دباؤ اتنا تھا کہ پانی نوزل کے ذریعے 4–5 میٹر تک بلند ہو سکے — جو اس بلیو پرنٹ کے ڈیزائن پیرامیٹرز سے مطابقت رکھتا ہے۔

پومپیئی کا پمپ، جو اب نیپلز کے نیشنل آرکیالوجیکل میوزیم میں ہے (انوینٹری 75202)، سب سے بہتر محفوظ مثال ہے: دو کانسی کے سلنڈر، جن کا اندرونی قطر 4.2 cm، اسٹروک 18 cm ہے، ایک جھولنے والے بیم کے ساتھ جو ہر سرے پر ہینڈلز سے چلایا جاتا تھا۔ باقی ماندہ پمپ تقریباً 12 kg وزنی ہے اور ایک آدمی کی پمپنگ رفتار پر تقریباً 7–8 لیٹر فی منٹ پانی فراہم کر سکتا تھا۔ گھنی آباد insulae (اپارٹمنٹ بلاکس) میں روم کا دائمی آگ کا خطرہ فورس پمپ کو شہری بنیادی ڈھانچے میں اتنا ہی اہم بناتا تھا جتنا اس کو پانی فراہم کرنے والا آبی نالہ۔