ปั๊มฮัมฟรีย์
ส่วนบนของปั๊มฮัมฟรีย์ที่สถานีสูบน้ำคิงจอร์จที่ 5 ในลอนดอน
การจำแนกประเภท	ปั๊มลูกสูบของเหลวที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิง
แอปพลิเคชัน	ปั๊มน้ำสำหรับระบบบำบัดน้ำเสีย ระบบสาธารณูปโภค ระบบชลประทาน และอู่ต่อเรือ
แหล่งเชื้อเพลิง	ก๊าซถ่านหินก๊าซผลิตหรือก๊าซธรรมชาติ
นักประดิษฐ์	เอชเอ ฮัมฟรีย์
ประดิษฐ์	1909

ปั๊มฮัมฟรีย์เป็นปั๊มลูกสูบของเหลวขนาดใหญ่ ที่ใช้ก๊าซ เผาไหม้ภายในปั๊มนี้คิดค้นโดยHA Humphreyและนำเสนอเป็นเอกสารครั้งแรกต่อสถาบันวิศวกรเครื่องกลเมื่อวันที่ 19 พฤศจิกายน พ.ศ. 2452 ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}ปั๊มที่สามารถสูบน้ำได้ 250,000 แกลลอนต่อชั่วโมงที่ระดับความสูง 35 ฟุต ได้รับการจัดแสดงในงานนิทรรศการบรัสเซลส์ปี พ.ศ. 2453 ซึ่งได้รับรางวัลGrands Prix สอง รางวัล ทั้งในด้านเครื่องยนต์และปั๊ม^{[ 4 ]}

มีการสร้างปั๊มจำนวนเล็กน้อยระหว่างปี 1906 ถึง 1925 เพื่อใช้ในโครงการจัดหาน้ำขนาดใหญ่^{[ 1 ] [ 2 ]}แม้ว่าจะมีการสร้างปั๊มเพียงไม่กี่ตัว แต่บางส่วนก็ยังคงใช้งานต่อไปจนถึงทศวรรษ 1960 ^{[ 5 ]}

ปั๊มของฮัมฟรีย์ประกอบด้วยท่อรูปตัวยูขนาดใหญ่ที่บรรจุน้ำ ปลายด้านหนึ่งถูกปิดผนึกด้วย "หัวเผาไหม้" ที่ทำ จากเหล็กหล่อหรือเหล็กกล้า หัวเผาไหม้ประกอบด้วยวาล์วทางเข้าและทางออก แหล่งกำเนิดประกายไฟ และทนต่อแรงดันของห้องเผาไหม้ น้ำเข้าสู่ปั๊มผ่านวาล์วทางเข้าแบบสปริงที่อยู่ด้านล่างห้องเผาไหม้ คุณลักษณะที่โดดเด่นของปั๊มฮัมฟรีย์เมื่อเทียบกับปั๊มอื่นๆ คือ น้ำจะต้องไหลผ่านชุดวาล์วเพียงชุดเดียวเท่านั้น ไม่มีวาล์วทางออกที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ มีเพียงแรงเฉื่อยของน้ำที่ส่งผ่านภายในท่อทางออกเท่านั้นที่ใช้ควบคุมการไหล เนื่องจากไม่มีวาล์วส่งน้ำที่เปิดและปิดอย่างกะทันหัน การไหลของน้ำจึงเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่น หลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ค้อนน้ำและปัญหาทั่วไปของปั๊มประเภทนี้^{[ 1 ]}

ก๊าซที่ติดไฟได้ซึ่งผสมกับอากาศจะถูกส่งเข้าไปในห้องเผาไหม้ จากนั้นจึงจุดไฟด้วยประกายไฟจากไฟฟ้าแรงดันของก๊าซที่ขยายตัวจะผลักน้ำลงมาจากห้องเผาไหม้และเร่งความเร็วไปตามท่อส่ง เมื่อความดันในห้องลดลงจนถึงระดับเดียวกับน้ำที่ไหลเข้า น้ำที่ส่งมาจะไม่ถูกเร่งความเร็วอีกต่อไป แต่มวลน้ำจำนวนมากในท่อยาวจะยังคงไหลต่อไปด้วยแรงเฉื่อยของมันเอง ซึ่งจะทำให้ความดันในห้องลดลงต่ำกว่าความดันบรรยากาศ ทำให้วาล์วอากาศและก๊าซขาเข้าเปิดออก ดึงอากาศบริสุทธิ์เข้ามาเพื่อเป็นการระบายเมื่อน้ำเริ่มไหลกลับลงมาตามรูปตัว U ความดันในห้องก็จะเพิ่มขึ้นและทำให้วาล์วไอเสียเปิดออก^{[ 1 ]}

HA Humphrey ได้จดสิทธิบัตรเครื่องยนต์ ทั้งแบบ สี่จังหวะและสองจังหวะ^{[ 5 ]}การออกแบบแบบสี่จังหวะต้องใช้กลไกการล็อกที่วาล์วไอดี เพื่อให้วาล์วไอเสียและวาล์วกวาดไอเสียเปิดเพียงครั้งเดียวในระหว่างรอบการทำงานเพื่อกวาดไอเสีย แต่จะไม่เปิดในระหว่างรอบการอัดหลังจากนั้น รอบการทำงานแบบสองจังหวะก็เป็นไปได้เช่นกัน หากสามารถกวาดไอเสียได้อย่างเพียงพอ อากาศที่ถูกกักไว้ภายในห้องเผาไหม้ของปั๊ม Humphrey มีบทบาทสองอย่าง คือ ทั้งสำหรับการเผาไหม้และทำหน้าที่เป็นสปริงอากาศเพื่อรักษาระดับน้ำที่แกว่งไปมา เนื่องจากกลไกสปริงนี้เกี่ยวข้องกับปริมาณอากาศจำนวนมาก เมื่อเทียบกับปริมาณอากาศขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้ อากาศจึงเย็นตัวลงได้ง่ายจนต่ำกว่าอุณหภูมิการจุดระเบิดเพื่อจุดระเบิดล่วงหน้าของส่วนผสมถัดไป อย่างไรก็ตาม ยังคงมีความเสี่ยงที่จะเกิดการทำงานแบบสี่จังหวะ ที่ไม่มีประสิทธิภาพ เว้นแต่การกวาดไอเสียจะมีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะกวาดก๊าซไอเสียก่อนหน้าออกไป ดำเนินการโดยใช้ห้องเผาไหม้ที่สูงและบางเพื่อให้ลมเผาไหม้ยังคงแยกออกจากลมส่วนใหญ่ในห้องเผาไหม้ และถูกดูดออกทางวาล์วไอเสียก่อน ไม่มีวาล์วดูดอากาศแยกต่างหาก^{[ 2 ]}

บริษัทหลายแห่งได้ทำการทดลองจำนวนมากกับเครื่องยนต์ฮัมฟรีย์แบบสองจังหวะ โดยหวังว่าจะปรับปรุงประสิทธิภาพและความหนาแน่นของกำลังของเครื่องยนต์ประเภทนี้ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติเป็นไปไม่ได้ที่จะป้องกันไม่ให้ก๊าซที่เข้ามาผสมกับผลิตภัณฑ์จากรอบการเผาไหม้ก่อนหน้า ส่งผลให้ก๊าซรั่วไหลผ่านวาล์วไอเสีย^{[ 2 ]}

ปั๊มฮัมฟรีย์แบบ 2 จังหวะเพียงตัวเดียวที่เข้าใช้งานคือตัวอย่างเดียวที่ออกแบบโดย AP Steckel และติดตั้งที่อู่ต่อเรือซันในเพนซิลเวเนียในปี 1925 การติดตั้งเชิงพาณิชย์อื่นๆ ทั้งหมดเป็นแบบ 4 จังหวะ^{[ 5 ]}

ข้อจำกัดหลักของปั๊มฮัมฟรีย์คือไม่มีความสามารถในการดูด ในความเป็นจริงต้องติดตั้งในบ่อแห้งที่อยู่ต่ำกว่าระดับจ่ายน้ำหลายเมตร เมื่อพิจารณาจากขนาดทางกายภาพของปั๊มและความจำเป็นในการปกป้องอุปกรณ์จากเหตุการณ์น้ำท่วม นี่จึงไม่ใช่เรื่องง่ายทางวิศวกรรม โดยต้องใช้คอนกรีตหลายพันตัน (ในตัวอย่างของ Cobdogla) ^{[ 6 ]}

อย่างไรก็ตาม ข้อดีของปั๊มฮัมฟรีย์คือ ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ยกเว้นวาล์วทางเข้าแบบสปริงหลายสิบตัว ทำให้มีการบำรุงรักษาต่ำและมีความน่าเชื่อถือสูง^{[ 6 ]}ประสิทธิภาพของปั๊มฮัมฟรีย์ก็ดีตามมาตรฐานในสมัยนั้น ปั๊มสาธิตที่จัดแสดงในงานนิทรรศการที่บรัสเซลส์ได้รับการทดสอบโดยศาสตราจารย์ WC Unwin ในปี 1909 ^{[ 5 ]}และพบว่าใช้ก๊าซเชื้อเพลิงน้อยกว่าประมาณ 33% เมื่อเทียบกับการใช้เครื่องยนต์เผาไหม้ก๊าซแบบร่วมสมัยในการขับเคลื่อนปั๊มเพื่อสูบน้ำปริมาณเท่ากันไปยังความสูงเท่ากัน^{[ 2 ]}

เป็นที่ทราบกันว่ามีการสร้างปั๊ม Humphrey จำนวน 10 เครื่องเพื่อใช้งานเชิงพาณิชย์ระหว่างปี พ.ศ. 2455 ถึง พ.ศ. 2468: ^{[ 5 ]}

อ่างเก็บน้ำคิงจอร์จที่ 5ใกล้กับชิงฟอร์ดในลอนดอนตะวันออก มีปั๊มฮัมฟรีย์ 4 ตัวติดตั้งไว้เมื่อสถานีสูบน้ำถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในปี 1912 ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}ปั๊มแต่ละตัวสามารถสูบน้ำได้ 40,000,000 แกลลอนต่อวัน ต่อมาได้มีการเพิ่มปั๊มขนาดเล็กกว่าตัวที่ห้าเข้าไป^{[ 2 ]}ปั๊มเหล่านี้สร้างโดยซีเมนส์ที่โรงงานของพวกเขาในสแตฟฟอร์ด ประเทศอังกฤษ^{[ 5 ]}

ปั๊มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 66 นิ้วตัวเดียวถูกติดตั้งที่เดล ริโอรัฐเท็กซัสในปี พ.ศ. 2457 ^{[ 10 ]}ปั๊มนี้สร้างโดยบริษัท Humphrey Gas Pump Co. แห่งเมืองซีราคิวส์ รัฐนิวยอร์ก ซึ่งได้รับอนุญาตให้ใช้สิทธิบัตรของ Humphrey ^{[ 5 ]}

ปั๊มฮัมฟรีย์ตัวเดียวถูกติดตั้งที่โรงบำบัดน้ำเสียในเมืองเซาธ์เอนด์-ออน-ซีประเทศอังกฤษ ในปี พ.ศ. 2457 ปั๊มมีแรงดันน้ำ 65 ฟุต และมีกำลังการผลิต 198,000 แกลลอนต่อวัน งานก่อสร้างสำหรับปั๊มตัวที่สองเริ่มต้นขึ้น แต่ถูกยกเลิกในปี พ.ศ. 2458 ^{[ 5 ]}

ปั๊มสองตัว แต่ละตัวมีอัตราการผลิต 1,500,000 แกลลอนอิมพีเรียล (6.8 มล.) ต่อชั่วโมง^{[ 6 ]} (36,000,000 แกลลอนอิมพีเรียล (160 มล.) ต่อวัน) ได้รับการติดตั้งที่Cobdoglaบนแม่น้ำ Murrayในออสเตรเลีย ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2466 ปั๊มเหล่านี้สร้างโดยWilliam Beardmore and Companyในกลาสโกว์และจัดส่งไปยังออสเตรเลียเพื่อประกอบ^{[ 11 ] [ 12 ]}

ปั๊มฮัมฟรีย์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางกระบอกสูบ 36 นิ้ว ได้รับการติดตั้งที่เชสเตอร์ รัฐเพนซิลเวเนีย ในปี 1927 โดยบริษัทซัน ชิปบิลดิ้ง แอนด์ ดราย ด็อก ปั๊มนี้ถูกใช้ใน การปฏิบัติงาน ในอู่แห้งและเพื่อวัตถุประสงค์ในการทดลอง มันถูกออกแบบให้เป็นเครื่องยนต์ 2 จังหวะเพื่อทำงานในช่วงระดับความสูงของน้ำตั้งแต่ 20 ถึง 150 ฟุต (6 ถึง 46 เมตร) เครื่องยนต์ถูกติดตั้งในปล่องเหล็กขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 18 ฟุต 6 นิ้ว (5.6 เมตร) และลึก 50 ฟุต (15.25 เมตร) ซึ่งอยู่ลึกประมาณ 40 ฟุตใต้แม่น้ำเดลาแวร์ อากาศถูกส่งไปยังเครื่องยนต์ที่ระดับความลึกนี้ผ่านคอมเพรสเซอร์ ปั๊มได้รับการทดสอบความทนทานวันละ 8 ชั่วโมงในปี 1925 – 1927 ก่อนที่จะเปลี่ยนไปใช้งานวันละ 24 ชั่วโมงโดยมีระดับความสูงของน้ำ 150 ฟุตเป็นเวลาหลายสัปดาห์ในปี 1928 ^{[ 5 ]}

ในปี พ.ศ. 2457 ได้มีการพิจารณาสร้างโรงงานระบายน้ำและชลประทานขนาดใหญ่มากสำหรับอียิปต์^{[ 13 ]}การก่อสร้างถูกระงับเนื่องจากการระบาดของสงครามโลกครั้งที่ 1เดิมทีจะใช้ปั๊ม 18 ตัว แต่ละตัวส่งน้ำได้ 100,000,000 แกลลอนต่อวันไปยังระดับความสูง 20 ฟุต^{[ 1 ] [ 14 ] ห้องปั๊มแต่ละห้องจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 ฟุต 8 นิ้วและสูง 14 ฟุต การก่อสร้างขั้นสุดท้ายจะใช้ปั๊ม 10 ตัว โดย 5 ตัวเป็นของ Beardmore และ อีก} 5 ตัวเป็นของแผนกอิตาลีของBrown Boveri [ ^{13 ]}

ปั๊มที่คล้ายกันอีกตัวหนึ่งคือปั๊มจอย ก็ได้รับการอธิบายไว้ในช่วงเวลาเดียวกัน ปั๊มตัวนี้มีขนาดเล็กกว่ามาก มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณหกนิ้ว แทนที่จะเป็นหกฟุต และยังมีท่อน้ำเชื่อมต่อที่เล็กกว่ามาก มวลน้ำที่ลดลงนี้ยังลดอัตราส่วนการอัดที่มีอยู่ในห้องเผาไหม้ ทำให้ประสิทธิภาพลดลง อย่างไรก็ตาม ความสามารถของปั๊มในการทำงานด้วยแรงดูดเพียงไม่กี่ฟุต แทนที่จะต้องจุ่มลงในน้ำเหมือนปั๊มฮัมฟรีย์ ถือเป็นความสะดวกสบาย ปั๊มตัวนี้ถูกคิดว่ามีประโยชน์สำหรับการใช้งานขนาดเล็กหรือแบบพกพา ซึ่งความสะดวกสบายมีความสำคัญมากกว่าประสิทธิภาพ^{[ 15 ]}

ปั๊ม Chingford ถูกแทนที่ด้วยปั๊มไฟฟ้าในช่วงทศวรรษ 1960 แม้ว่าปั๊มสามตัวจะยังคงอยู่ที่เดิมก็ตาม^{[ 16 ]}

ปั๊มของ Cobdogla ทำงานตั้งแต่ปี 1927 ถึง 1965 ในปี 1985 ปั๊มตัวหนึ่งได้รับการบูรณะให้ใช้งานได้จริงและได้รับรางวัล IMechE Engineering Heritage Award ^{[ 17 ]}

การสร้างแบบจำลองปั๊มฮัมฟรีย์ที่ใช้งานได้เสร็จสมบูรณ์ในปี 2551 และแบบจำลองดังกล่าวได้ถูกนำมาแสดงในวันเปิดทำการต่างๆ ที่พิพิธภัณฑ์ในสหราชอาณาจักร^{[ 16 ]}

• 
  ส่วนวาล์วทางเข้า, คอบโดกลา
• 
  ภายในส่วนวาล์วCobdogla

• กระบอกไฮดรอลิก
• ปั๊มพัลโซมิเตอร์

• พิพิธภัณฑ์ระบบชลประทานและไอน้ำคอบโดกลา รัฐเซาท์ออสเตรเลีย
• บริษัทน้ำแห่งรัฐเซาท์ออสเตรเลีย . ปั๊มน้ำฮัมฟรีย์ คอบโดกลา . Flickr . สืบค้นเมื่อ12 เมษายน 2021 .

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับปั๊มฮัมฟรีย์

• PDDunn, NGJoyce, DJFulford, "ปั๊มฮัมฟรีย์", รายงานต่อกระทรวงการพัฒนาต่างประเทศ, ภาควิชาวิศวกรรมและไซเบอร์เนติกส์, มหาวิทยาลัยเรดดิง มกราคม 1977
• Smith, Denis (1970). "ปั๊มฮัมฟรีย์และผู้ประดิษฐ์" . ธุรกรรมของสมาคมนิวโคเมน . 43 (1). เทย์เลอร์ แอนด์ ฟรานซิส: 67– 92. doi : 10.1179/tns.1970.006 . สืบค้นเมื่อ12 เมษายน 2021 .
• Venus, Richard (มกราคม 2016). "ประวัติย่อของ HA Humphrey และปั๊ม Humphrey" (PDF) . Engineering Heritage Australia . 2 (1): 18– 21 . สืบค้นเมื่อ12 เมษายน 2021 .