Ручной насос

Ручные насосы с ручным управлением представляют собой насосы ; они используют человеческую силу и механические преимущества для перемещения жидкостей или воздуха из одного места в другое. Они широко используются во всех странах мира для различных промышленных, морских, ирригационных и развлекательных мероприятий. Существует множество различных типов ручных насосов, в основном работающих по принципу поршня, диафрагмы или лопастного ротора с обратным клапаном на входном и выходном отверстиях камеры, работающим в противоположных направлениях. Большинство ручных насосов представляют собой поршневые или плунжерные насосы объемного типа . ^{[ 1 ]}

Ручные насосы обычно используются в развивающихся странах как для общественного, так и для самостоятельного водоснабжения , и их можно устанавливать в скважинах или вырытых вручную колодцах .

История

Одним из видов насосов, когда-то распространенных во всем мире, был водяной насос с ручным приводом, или «кувшинный насос». Его обычно устанавливали над общественными колодцами с водой во времена, когда еще не было водопроводного водоснабжения.

В некоторых частях Британии и Ирландии его часто называли приходским насосом . Хотя такие общественные насосы больше не распространены, люди по-прежнему использовали выражение «приходской насос» для описания места или форума, где обсуждаются вопросы, представляющие местный интерес. ^{[ 3 ]}

Поскольку вода из кувшинных насосов забирается непосредственно из почвы, она более подвержена загрязнению. Если такая вода не фильтруется и не очищается, ее употребление может привести к желудочно-кишечным или другим заболеваниям, передающимся через воду. Печально известным случаем является вспышка холеры на Брод-стрит в 1854 году . В то время не было известно, как передается холера, но врач Джон Сноу заподозрил зараженную воду и приказал снять ручку общественного насоса; затем вспышка утихла.

Современные общественные насосы с ручным управлением считаются наиболее устойчивым и недорогим вариантом безопасного водоснабжения в условиях ограниченных ресурсов, часто в сельских районах развивающихся стран. Ручной насос открывает доступ к более глубоким грунтовым водам, которые зачастую не загрязнены, а также повышает безопасность колодца, защищая источник воды от загрязненных ведер. Насосы, такие как насос Afridev, имеют дешевую конструкцию и установку, а также просты в обслуживании благодаря простым деталям. Однако нехватка запасных частей для насосов этого типа в некоторых регионах Африки снизила их полезность для этих регионов.

Типы

Ручные всасывающие и подъемные насосы

Всасывание и подъем являются важными факторами при перекачивании жидкостей. Всасывание — это расстояние по вертикали между перекачиваемой жидкостью и центром насоса, а подъем — это расстояние по вертикали между насосом и точкой подачи. ^{[ 4 ]} Глубина, с которой будет всасывать ручной насос, ограничена атмосферным давлением до рабочей глубины менее 7 метров. ^{[ 5 ]} Высота, на которую будет подниматься ручной насос, зависит от способности насоса и оператора поднимать вес в нагнетательной трубе. Таким образом, один и тот же насос и оператор смогут добиться большей подъемной силы с трубой меньшего диаметра, чем с трубой большего диаметра.

Помимо использования для забора воды из неглубоких грунтовых источников для водоснабжения, в конце 19 века была разработана еще одна версия ручного всасывающего насоса с малым подъемом и высокой подачей для использования в качестве трюмной помпы на судах (для небольших судов). прибрежные суда) и в качестве насоса подрядчика на строительной площадке. Он был известен как дренчерный насос. ^{[ 6 ]} Одним из производителей, который иллюстрировал этот продукт с конца 1880-х годов до начала 20-го века, была компания Goulds Manufacturing Co. ^{[ 7 ]}

Силовой насос

Если необходимо поднять воду на высоту выше той, на которой будет эффективно работать всасывающий или подъемный насос (около 7 метров), или поднять давление так, чтобы она выходила из сопла с большой силой, например, при пожаре. шланг, можно использовать силовой насос. Как и в случае с всасывающим насосом, в его ручном исполнении управление насосом осуществляется оператором. Разница, однако, в том, что после всасывания воды через нижний клапан (в результате подъема поршня, прикрепленного к ручке), ее выход осуществляется через трубку или сопло в боковой части главного цилиндра. Вода, поднятая над нижним клапаном и удерживаемая там, вытесняется наружу, когда поршень или плунжер снова нажимается вниз при следующем ходе. ^{[ 8 ]}

Сифон

Сифон (или сифон) в самом простом виде представляет собой изогнутую трубку, один конец которой помещен в воду, которую нужно перемещать, а другой конец - в сосуд для приема воды. Принимающее судно должно находиться на более низком уровне, чем судно-поставщик. ^{[ 9 ]} Вода всегда будет пытаться найти самый низкий уровень. Используя этот принцип, очень простые насосы с пластиковой или резиновой грушей и откидным клапаном на каждом конце используются для опорожнения канистр с топливом или водой в баки. Когда колба наполнится, жидкость без дополнительных усилий перетечет из верхнего контейнера в нижний. Многие ручные насосы позволяют жидкости проходить через них в направлении потока, и диафрагменные насосы особенно хороши в этом. Таким образом, при правильном уровне большие объемы жидкости, например, в бассейнах, можно опорожнить с минимальными усилиями и без дорогостоящего потребления энергии.

Цепной насос

Цепной насос состоит из бесконечной цепи, несущей ряд дисков, которые опускаются в воду, а затем поднимаются внутри трубки, неся с собой большое количество воды. Они просто сделаны, старая технология откачки с ручным приводом ^{[ 10 ]} В 18 веке их использовали в качестве корабельных трюмных помп. ^{[ 11 ]}

Цепной насос — это тип водяного насоса, который использует цепь для перемещения воды из одного места в другое. Он работает по принципу непрерывной петли цепи, движущейся через ряд звездочек, с прикрепленными к ним ведрами, которые поднимают воду, когда цепь проходит через верхнюю звездочку, и сливают ее, когда цепь достигает нижней. ^{[ 12 ]}

Прямое действие

Ручные насосы прямого действия имеют штангу, которая перемещается вверх и вниз непосредственно пользователем, сбрасывая воду. Ручные насосы прямого действия просты в установке и обслуживании, но их возможности ограничены Максимальный столб воды, который человек может физически поднять, составляет до 15 м. Примеры насосов прямого действия включают насос Canzee. ^{[ 13 ]} и насос EMAS. ^{[ 14 ]}

Глубокие скважины

Ручные глубинные насосы используются при подъемах на высоту более 15 м. Вес столба воды слишком велик, чтобы его можно было поднять напрямую, и используется какая-либо система механических преимуществ, такая как рычаг или маховик. Высоконапорные насосы должны быть более прочными и выносливыми, чтобы выдерживать дополнительные нагрузки. Установка, обслуживание и ремонт ручных глубинных насосов сложнее, чем других ручных насосов.

Ручной насос для глубокой скважины теоретически не имеет предела, до которого он может добывать воду. На практике глубина ограничена физической силой, которую человек может приложить, чтобы поднять столб воды, которая составляет около 30 м.

Диафрагма

Мембранные насосы имеют то преимущество, что они перекачивают относительно легко из-за отсутствия тяг и устойчивы к коррозии. Их недостатком является то, что им нужны трубки определенной длины и высококачественные резиновые диафрагмы, которые являются дорогостоящими и относительно неэффективными из-за дополнительной работы, необходимой для деформации диафрагмы.

Резиновые диафрагмы со временем протекают, и их необходимо заменить. Поскольку это обычно сложно и дорого, диафрагменные насосы, работающие в бедных сельских районах, часто оставляют после изнашивания диафрагмы.

Прогрессивная полость

Винтовые насосы состоят из односпирального ротора, вставленного в двухспиральный статор. При вращении ротора пустоты в статоре завинчиваются вверх вдоль оси вращения. Винтовые насосы могут иметь сложные механизмы зубчатой передачи и сложны для местного управления. специалисты по насосам для обслуживания и ремонта.

Насос с веревкой и шайбой представляет собой разновидность ручного насоса с прогрессивной полостью.

Диапазон подъема

Диапазон подъема различных типов ручных насосов приведен ниже: ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}

Тип	Диапазон
Всасывающие насосы	0–7 метров
Насосы низкого подъема	0–15 метров
Насосы прямого действия	0–15 метров
Насосы промежуточного подъема	0–25 метров
Высокоподъемные насосы	0–45 метров или более

Ручные насосы и доступ к чистой воде

В ноябре 2002 года Комитет ООН по экономическим, социальным и культурным правам заявил, что доступ к чистой и безопасной воде выходит за рамки классификации воды как экономического товара. Комитет подчеркнул фундаментальное право на достаточный доступ к чистой воде как для бытового, так и для личного использования. «Право человека на воду необходимо для достойной жизни». ^{[ 17 ]} Учитывая это, производители водяных насосов, подобных тем, которые производит компания GOAZ Development в Малайзии, имеют широкий круг потенциальных клиентов: правительства, неправительственные организации, женские группы, общественные группы и другие организации различного типа, заинтересованные в развитии доступа к грунтовые воды. ^{[ 15 ]}

Эксплуатация и обслуживание на уровне деревни

VLOM, что означает «Эксплуатация и техническое обслуживание на уровне деревни» , — это термин, впервые использованный в рамках проекта ПРООН и Всемирного банка по ручным насосам для сельского водоснабжения. Этот проект длился с 1981 по 1991 год и изучал наличие и обслуживание ручных насосных систем. В лабораториях было проанализировано 40 видов ручных насосов, а производительность 2700 ручных насосов была проанализирована в полевых условиях. Исследование установило, что централизованная структура обслуживания является причиной многих проблем в программах ручных насосов и что лучше всего проводить обслуживание на уровне деревни. ^{[ 1 ]}

Концепция VLOM изначально применялась к аппаратному обеспечению со следующими целями: возможность обслуживания деревенскими рабочими, наличие запасных частей, производимых внутри страны, чтобы обеспечить доступность запасных частей, долговечность в полевых условиях и экономическая эффективность. Со временем больше внимания стало уделяться управлению техническим обслуживанием. Таким образом, буква «М» стала обозначать «управление техническим обслуживанием». Таким образом, в рамках концепции VLOM большее значение приобретают более широкий выбор сообществом тех, кто будет обслуживать, и финансовая подотчетность сообщества перед лицами, осуществляющими уход за насосом. ^{[ 1 ]}

Швейцарский центр «Ресурсный центр и консультации по развитию», Скат, ^{[ 18 ]} продолжает работать над проектированием и структурой поддержки разработки ручных насосов в качестве принимающей стороны Секретариата сельской сети водоснабжения. ^{[ 19 ]} (РВСН).

Проекты разработки ручных насосов

Примером финансируемого Банком проекта, в котором освещаются многие проблемы, связанные с ручными насосами, является Проект снабжения сельских районов Мали 1992 года. Благодаря проекту около 230 сельских деревень, подверженных периодам засухи, получили доступ к безопасной воде для 228 000 человек. ^{[ 20 ]} Проект примечателен попыткой возложить ответственность за содержание насосов на сами деревни. Сложность насосов является фундаментальной проблемой для всех программ такого рода, так же как и качество насосов, учитывая высокие требования деревни. ^{[ 20 ]} Исследование долговечности ручных насосов в Африке, проведенное в 1994 году и также финансируемое Банком, показало, что только от 41 до 51 процента ручных насосов все еще функционируют. ^{[ 20 ]} Проект снабжения сельских районов Мали положительно повлиял на долговечность ручных насосов, сделав следующее: создание местных складов запасных частей, обучение людей обслуживанию насосов, планирование проверок со стороны должностных лиц проекта, формирование местных комитетов и набор добровольцев.

Большое внимание было уделено преимуществам использования ручных насосов в развивающихся странах по сравнению с более традиционными методами. В общинах, где вода зависит от грунтовых вод, через скважину или колодец, использование ведра и веревочной системы сопряжено с гигиеническими проблемами. Система ковша и троса несовместима с использованием защитной плиты, которая может предотвратить загрязнение грунтовых вод. Кроме того, немытые руки могут загрязнить ведро и веревку. Ручные насосы позволяют избежать этих проблем и поэтому являются предпочтительными. ^{[ 1 ]}

Однако во время реализации этого проекта жители села не перестали использовать традиционные способы сбора воды. Это было особенно верно, когда дождь предоставил сельским жителям мелководные источники. Доступ к этим неглубоким колодцам зачастую был легче, чем к колодцам с ручными насосами. Столкнувшись с возможностью использования поверхностной воды или использования ручных насосов, многие жители деревни выбрали первое. ^{[ 20 ]}

Кроме того, загрязнение животными и смешивание грунтовых и поверхностных вод были факторами, ухудшающими санитарные условия. ^{[ 20 ]}

Еще одна проблема, с которой столкнулся проект, заключалась в том, что насосы могли подавать максимум 20 литров воды на человека в день, что требовало нереальных колебаний в заборе воды. ^{[ 20 ]} Кроме того, многие склады прекратили поддержку после того, как пожертвованные запасы закончились, контракты с консультантами в конечном итоге были закрыты, а техническое обслуживание не поддерживалось на высоком уровне. ^{[ 20 ]}

Исследование «Обзор эффективности систем сельского водоснабжения в Индии», проведенное в июне 2008 года Всемирным банком, показало, что примерно 45 процентов проектов водоснабжения в сельской местности ориентированы на аварийное обслуживание, а не на плановое обслуживание. Кроме того, сообщалось, что около 20% «серьезно или довольно серьезно пренебрегают техническим обслуживанием». ^{[ 21 ]}

Доступность ручных насосов в сельских развивающихся районах

Является ли проект по использованию ручных насосов в развивающейся стране доступной альтернативой, безусловно, зависит от того, кто или какая организация оплачивает счета. Однако пример проекта помощи Эфиопии 1992 года иллюстрирует, какими будут затраты для местных жителей, которые получат выгоду от проекта. ^{[ 22 ]} Этот пример относится к изолированным сельским общинам на юге.

165 ручных насосов Afridevs были импортированы из Индии. Каждый стоит примерно 700 долларов США, включая расчистку, транспортировку и установку. Эти насосы обслуживают около 55 домохозяйств каждый. В то время Всемирный банк установил, что средний доход на душу населения в Эфиопии составлял 120 долларов. Ручной насос, сначала созданный исследователями из Университета Ватерлоо , а затем усовершенствованный в Университете Малайи, был разработан с учетом местного доступа к деталям. Для обеспечения технического обслуживания можно использовать легкодоступные материалы, такие как веревка, покрытая куриным жиром, или кожаный ремень. ГОАЗ Девелопмент продает эти насосы по цене от 160 до 300 долларов. Таким образом, 11% годового дохода пойдет на обеспечение доступа к чистой воде. Это более чем в два раза больше, чем 5%, которые, по мнению Всемирного банка, должны быть максимальной суммой, выплачиваемой семьей. ^{[ 22 ]}

Галерея

Ручной насос в деревне Бадо, недалеко от Шикарпур- Синд , Пакистан .
Ручной поршневой насос объемного действия в Кошице - Тахановце , Словакия (насос с шагающей балкой).
Ребенок черпает воду из ручного насоса , Оклахома-Сити , Оклахома, США, 1939 год.
Единственный источник водоснабжения в этом районе Уайлдера, Теннесси , США, 1942 год.
Общественный ручной насос 1904 года , переживший современное вторжение в 2010 году, в центре Мейн-стрит в Ла-Расселе, штат Миссури , США.
Крытый деревенский насос в Торпе-Эбботсе , Норфолк , Англия.
Ручной насос используется во время восстановления Германии после Второй мировой войны.
Ручной водяной насос в Берлине , Германия.
Сельский ручной насос в Либерии .
Городской ручной насос в Брюгге, Бельгия .
Ручной насос в Раахе , Финляндия
Ручной насос в Лейпциге , Германия
Старый ручной водяной насос (ок. 1924 г.) в Школе для цветных в Алапахе, Джорджия , США; типичный для того периода и региона
Ручной насос в Эбенезере, Джорджия , США.
Ручной насос India Mark II в Бохардихе, недалеко от Биласпура , Чхаттисгарх , Индия .