Ручные насосы — это насосы с ручным управлением ; они используют человеческую силу и механическое преимущество для перемещения жидкостей или воздуха из одного места в другое. Они широко используются в каждой стране мира для различных промышленных, морских, ирригационных и развлекательных мероприятий. Существует множество различных типов ручных насосов, в основном работающих по принципу поршня, диафрагмы или роторно-лопастного механизма с обратным клапаном на входном и выходном отверстиях камеры, работающих в противоположных направлениях. Большинство ручных насосов являются либо поршневыми , либо плунжерными насосами и являются насосами прямого вытеснения . [1]
Ручные насосы широко используются в развивающихся странах как для общественного, так и для самостоятельного водоснабжения и могут быть установлены в скважинах или вырытых вручную колодцах .
Одним из видов насоса, некогда распространенным во всем мире, был ручной водяной насос, или «кувшинный насос». Он обычно устанавливался над общественными колодцами до появления водопровода.
В некоторых частях Британии и Ирландии его часто называли приходским насосом . Хотя такие общественные насосы больше не распространены, люди все еще использовали выражение приходской насос для описания места или форума, где обсуждаются вопросы местного значения. [3]
Поскольку вода из кувшинных насосов берется непосредственно из почвы, она более подвержена загрязнению. Если такую воду не фильтровать и не очищать, ее употребление может привести к желудочно-кишечным или другим заболеваниям, передающимся через воду. Известный случай — вспышка холеры на Брод-стрит в 1854 году . В то время не было известно, как передается холера, но врач Джон Сноу заподозрил загрязненную воду и приказал снять ручку общественного насоса, в котором он подозревал это; затем вспышка утихла.
Современные ручные общественные насосы считаются наиболее устойчивым недорогим вариантом для безопасного водоснабжения в условиях нехватки ресурсов, часто в сельской местности в развивающихся странах. Ручной насос открывает доступ к более глубоким грунтовым водам, которые часто не загрязнены, а также повышает безопасность колодца, защищая источник воды от загрязненных ведер. Насосы, такие как насос Afridev, разработаны так, чтобы их было дешево изготавливать и устанавливать, а также легко обслуживать с помощью простых деталей. Однако нехватка запасных частей для этих типов насосов в некоторых регионах Африки снизила их полезность для этих областей.
Всасывание и подъем являются важными факторами при перекачивании жидкостей. Всасывание — это вертикальное расстояние между перекачиваемой жидкостью и центром насоса, в то время как подъем — это вертикальное расстояние между насосом и точкой подачи. [4] Глубина, с которой ручной насос будет всасывать, ограничена атмосферным давлением рабочей глубиной менее 7 метров. [5] Высота, на которую ручной насос будет поднимать, определяется способностью насоса и оператора поднимать груз в подающей трубе. Таким образом, тот же насос и оператор смогут достичь большего подъема с трубой меньшего диаметра, чем они могли бы с трубой большего диаметра.
В дополнение к их использованию для забора воды из неглубоких грунтовых источников для водоснабжения, другая версия ручного всасывающего насоса, с низким подъемом и высокой производительностью, была разработана в конце 19-го века для использования в качестве судового трюмного насоса (для небольших прибрежных судов) 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 и до начала 20-го века, была Goulds Manufacturing Co. [7]
Когда необходимо поднять воду на высоту, превышающую ту, на которой всасывающий или подъемный насос будет работать эффективно (около 7 метров), или поднять давление так, чтобы она выходила из сопла с большой силой, например, через пожарный шланг, можно использовать нагнетательный насос. Как и в случае с всасывающим насосом, в его ручном исполнении он полагается на оператора, который качает ручку. Разница, однако, в том, что после того, как вода всасывается через нижний клапан (в результате подъема поршня, прикрепленного к ручке), ее выход осуществляется через трубу или сопло в боковой части главного цилиндра. Вода, как только она втягивается выше нижнего клапана и задерживается там, выталкивается через выход, когда поршень или плунжер снова толкается вниз при следующем ходе. [8]
Сифон (или сифон) в простейшем случае представляет собой изогнутую трубку, один конец которой опущен в воду для перемещения, а другой — в сосуд для приема воды. Приемный сосуд должен находиться на более низком уровне, чем подающий сосуд. [9] Вода всегда будет стремиться найти свой самый низкий уровень. Используя этот принцип, очень простые насосы с пластиковой или резиновой грушей с откидным клапаном на каждом конце используются для опорожнения топливных или водных канистр в баки. Как только груша наполнится, жидкость без дополнительных усилий потечет из более высокого контейнера в более низкий. Многие ручные насосы пропускают жидкость через себя в направлении потока, и особенно хороши в этом диафрагменные насосы. Таким образом, при правильных уровнях большие объемы жидкости, такие как бассейны, можно опорожнять с очень небольшими усилиями и без дорогостоящего использования энергии.
Цепной насос состоит из бесконечной цепи, несущей ряд дисков, которые опускаются в воду, а затем поднимаются внутри трубы, перенося с собой большое количество воды. Это просто сделанная старая ручная насосная технология [10] В 18 веке они использовались в качестве судовых трюмных насосов. [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 ковшами, которые поднимают воду, когда цепь проходит через верхнюю звездочку, и сбрасывают ее, когда цепь достигает нижней. [12]
Ручные насосы прямого действия имеют насосный стержень, который перемещается вверх и вниз непосредственно пользователем, выпуская воду. Ручные насосы прямого действия просты в установке и обслуживании, но ограничены максимальным столбом воды, который человек может физически поднять, до 15 м. Примерами насосов прямого действия являются насос Canzee [13] и насос EMAS. [14]
Ручные насосы для глубинных скважин используются для подъема на высоту более 15 м. Вес столба воды слишком велик, чтобы поднять его напрямую, и используется некоторая форма механической системы преимущества, такой как рычаг или маховик. Насосы для высоких подъёмов должны быть прочнее и выносливее, чтобы выдерживать дополнительные нагрузки. Установка, обслуживание и ремонт ручных насосов для глубинных скважин сложнее, чем других ручных насосов.
Ручной насос для глубинной скважины теоретически не имеет предела, до которого он может добывать воду. На практике глубина ограничена физической силой, которую человек может приложить для подъема столба воды, что составляет около 30 м.
Мембранные насосы имеют то преимущество, что они качают относительно легко из-за отсутствия тяговых стержней и устойчивы к коррозии. Их недостаток в том, что им нужна определенная длина трубок и высококачественные резиновые мембраны, которые являются дорогостоящими и относительно неэффективными из-за дополнительной работы, необходимой для деформации мембраны.
Резиновые диафрагмы в конечном итоге протекут и их необходимо будет заменить. Поскольку это обычно сложно и дорого, диафрагменные насосы, работающие в бедных сельских районах, часто выбрасываются после износа диафрагмы.
Прогрессивные винтовые насосы состоят из односпирального ротора, вставленного в двухспиральный статор. При вращении ротора пустоты в статоре завинчиваются вверх вдоль оси вращения. Прогрессивные винтовые насосы могут иметь сложные механизмы передач и сложны для обслуживания и ремонта местными специалистами по насосам.
Канатно-моечный насос — это разновидность ручного винтового насоса.
Диапазон подъема различных типов ручных насосов приведен ниже: [15] [16]
.jpg/1280px-Providing_clean_water_and_flood-resistant_shelter_in_Sindh_(5950788649).jpg)
В ноябре 2002 года Комитет ООН по экономическим, социальным и культурным правам заявил, что доступ к чистой, безопасной воде выходит за рамки классификации воды как экономического товара. Комитет подчеркнул основополагающее право на достаточный доступ к чистой воде как для бытового, так и личного пользования. «Право человека на воду является неотъемлемым условием ведения жизни с человеческим достоинством». [17] Имея это в виду, производители водяных насосов, таких как те, которые производит GOAZ Development в Малайзии, имеют широкий круг потенциальных клиентов: правительства, неправительственные организации, женские группы, общественные группы и другие организации различных типов, заинтересованные в развитии доступа к грунтовым водам. [15]
VLOM, что означает «эксплуатация и обслуживание на уровне деревни» , — это термин, впервые использованный в ходе проекта ПРООН и Всемирного банка «Ручные насосы для водоснабжения сельских районов». Этот проект длился с 1981 по 1991 год и изучал доступность и обслуживание систем ручных насосов. В лабораториях были проанализированы 40 видов ручных насосов, а в полевых условиях была проанализирована производительность 2700 ручных насосов. Исследование установило, что централизованная структура обслуживания была причиной многих проблем в программах ручных насосов, и что обслуживание на уровне деревни является наилучшим. [1]
Концепция VLOM изначально применялась к оборудованию со следующими целями: возможность обслуживания силами сельских рабочих, наличие запасных частей, производимых в стране, чтобы обеспечить их доступность, выносливость в полевых условиях и экономическая эффективность. Со временем больше внимания уделялось управлению обслуживанием. Таким образом, «M» стало обозначать «управление обслуживанием». Поэтому больший выбор услуг для сообщества, кто будет их обслуживать, и финансовая подотчетность сообщества перед смотрителями насоса приобрели большее значение в концепции VLOM. [1]
Швейцарский центр ресурсов и консультаций по развитию, Skat, [18] продолжает работать над проектированием и поддержкой структуры для разработки ручных насосов в качестве принимающей стороны Секретариата сети сельского водоснабжения [19] (RWSN).
Примером финансируемого Банком проекта, который освещает многие проблемы ручных насосов, является проект Mali Rural Supply Project 1992 года. Проект обеспечил около 230 сельских деревень, подверженных периодам засухи, и 228 000 человек доступом к безопасной воде. [20] Проект примечателен своей попыткой переложить ответственность за содержание насосов на сами деревни. Сложность насосов является фундаментальной проблемой для всех программ такого рода, а также качество насосов, учитывая большие потребности деревни. [20] Исследование 1994 года, также финансируемое Банком, долговечности ручных насосов в Африке показало, что только 41–51 процент ручных насосов все еще функционировали. [20] Проект Mali Rural Supply Project действительно положительно повлиял на долговечность ручных насосов, выполнив следующие действия: создание местных складов запасных частей, обучение людей обслуживанию насосов, планирование проверок со стороны должностных лиц проекта, формирование местных комитетов и набор волонтеров.
Большое внимание уделялось преимуществам использования ручных насосов в развивающихся странах по сравнению с более традиционными методами. В сообществах, зависящих от грунтовых вод, через скважину или колодец, использование системы ведра и веревки имеет гигиенические проблемы. Система ведра и веревки несовместима с использованием защитной плиты, которая может предотвратить загрязнение грунтовых вод. Кроме того, немытые руки могут загрязнить ведро и веревку. Ручные насосы избегают этих проблем и поэтому являются предпочтительными. [1]
Однако жители деревни не прекратили использовать традиционные способы сбора воды во время этого проекта. Это было особенно актуально, когда дожди обеспечивали жителей деревни неглубокими источниками воды. К этим неглубоким колодцам часто было легче добраться, чем к колодцам с ручными насосами. Когда перед ними встал выбор между использованием близкой к поверхности воды и походом к ручным насосам, многие жители деревни выбрали первое. [20]
Кроме того, загрязнение животными и смешивание грунтовых и поверхностных вод были факторами, обусловливающими неудовлетворительную санитарию. [20]
Еще одной проблемой, с которой столкнулся проект, был тот факт, что насосы могли обеспечить максимум 20 литров воды на человека в день, что требовало нереалистичного разброса воды. [20] Кроме того, многие депо прекратили поддержку после того, как пожертвованные запасы закончились, контракты, предоставленные консультантам, в конечном итоге закрылись, а техническое обслуживание не поддерживалось на высоком уровне. [20]
Исследование, проведенное Всемирным банком в июне 2008 года под названием «Обзор эффективности схем водоснабжения в сельской местности в Индии», показало, что около 45 процентов проектов по водоснабжению в сельской местности были сосредоточены на аварийном обслуживании вместо планового обслуживания. Кроме того, около 20%, как сообщалось, находились в состоянии «серьезного или довольно серьезного пренебрежения обслуживанием». [21]
Является ли проект по использованию ручных насосов в развивающейся стране доступной альтернативой, безусловно, зависит от того, кто или какая организация оплачивает счет. Однако пример проекта помощи Эфиопии 1992 года иллюстрирует, во сколько обойдется проект местным жителям. [22] Этот пример относится к изолированным сельским общинам на сельском Юге.
165 ручных насосов Afridevs были импортированы из Индии. Каждый стоил около 700 долларов США, включая очистку, 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 США. Ручной насос, впервые произведенный исследователями в Университете Ватерлоо , а затем усовершенствованный в Университете Малайи, был разработан с учетом местного доступа к деталям. Для обеспечения обслуживания можно использовать легкодоступные материалы, такие как веревка, покрытая куриным жиром, или кожаный ремень. GOAZ Development продает эти насосы по цене от 160 до 300 долларов США. Таким образом, 11% годового дохода человека пойдет на доступ к чистой воде. Это более чем в два раза больше 5%, которые, по словам Всемирного банка, должны быть максимальной суммой, выплачиваемой семьей. [22]
.jpg/1280px-Ebenezer,_GA,_US_(06).jpg)
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия как заголовок ( ссылка )