Ручной насос - Hand pump

Эта статья о водяных и воздушных насосах. Для устройства розлива пива см. Пивной двигатель.

Поперечный разрез и детали кувшинного насоса
Анимация всасывающего ручного насоса. При движении поршня вверх открывается приемный клапан, и всасывающая линия направляет воду в головку насоса. При следующем ходе поршня вниз клапан на поршне открывается и позволяет воде течь над поршнем. При последующем ходе поршня вверх вода выталкивается из выпускного отверстия.
Сельский ручной насос в Бельгия.
Насос с ручным приводом, с воздушной камерой для сглаживания колебаний расхода

Ручные насосы управляются вручную 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. Доступно много 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 либо поршневые насосы или же плунжерные насосы, и являются положительное смещение.[1]

Ручные насосы обычно используются в развивающиеся страны как для общественного питания, так и для самообеспечение водой и может быть установлен на скважины или выкопанный вручную колодцы.

История

Первое европейское изображение поршень насос, по Таккола, c.1450.[2]
Орошение осуществляется за счет откачки с помощью насоса непосредственно из Гумти, видно на заднем плане, в Comilla, Бангладеш.

Одним из видов насосов, когда-то распространенных во всем мире, был водяной насос с ручным приводом или «питчер-насос». Обычно он устанавливался над сообществом колодцы в дни, предшествовавшие водопроводу.

В некоторых частях Великобритании и Ирландии его часто называли приходской насос. Хотя такие общественные насосы больше не распространены, люди все еще использовали выражение приходской насос чтобы описать место или форум, где обсуждаются вопросы, представляющие интерес для местных жителей.[3]

Поскольку вода из питчерных насосов забирается 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, передаваемым через воду. Печально известный случай Вспышка холеры на Брод-стрит в 1854 г.. В то время не было известно, как передается холера, но врач Джон Сноу заподозрил зараженную воду и приказал вынуть ручку коммунального насоса; затем вспышка утихла.

Современные ручные коммунальные насосы 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 часто не загрязнены, а также повышает безопасность колодца, защищая источник воды от зараженных ведер. Такие насосы, как насос Afridev, дешевы в сборке и установке и просты в обслуживании с помощью простых деталей. Однако нехватка запасных частей для насосов этого типа в некоторых регионах Африки снизила их полезность в этих регионах.

Типы

Ручной всасывающий и подъемный насосы

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

В дополнение к их использованию для забора воды из неглубоких источников подземных вод для водоснабжения, в конце 19 века была разработана другая версия ручного всасывающего насоса с малой подъемной силой и высокой подачей для использования в качестве судового трюмного насоса (для небольших прибрежные суда) и в качестве насоса строительного подрядчика. Он был известен как дренчерный насос.[6] Одним из производителей, который иллюстрировал этот продукт с конца 1880-х до начала 20-го века, была компания Goulds Manufacturing Co.[7]

Насос силы

Если необходимо поднять воду на высоту выше той, на которую всасывающий или подъемный насос будет эффективно работать (около 7 метров), или поднять давление, чтобы она выходила из сопла с большой силой, например, из-за пожара шланг, можно использовать нагнетательный насос. Как и в случае с всасывающим насосом, в его ручном исполнении оператор должен накачивать ручку. Разница, однако, заключается 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 сбоку от главного цилиндра. Вода, после того как она поднялась над нижним клапаном и застряла там, вытесняется из выхода, когда поршень или плунжер снова опускается вниз при следующем ходе.[8]

Сифон

Сифон (или сифон) в простейшем виде представляет собой изогнутую трубку, один конец которой помещен в воду для перемещения, а другой конец - в сосуд для приема воды. Принимающее судно должно находиться на более низком уровне, чем снабжающее судно.[9] Вода всегда будет пытаться найти самый низкий уровень. Используя этот принцип, очень простые насосы с пластмассовой или резиновой грушей с откидным клапаном на каждом конце используются для слива топлива или канистр с водой в баки. Как только груша заполнится, жидкость без дополнительных усилий потечет 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 правильных уровнях можно слить большие объемы жидкости, например бассейны, с минимальными усилиями и без дорогостоящего использования энергии.

Цепной насос

Цепной насос состоит из бесконечной цепи, несущей серию дисков, которые спускаются в воду, а затем поднимаются внутри трубы, унося с собой большое количество воды. Это просто сделанная старая насосная техника с ручным приводом.[10] В 18 веке они использовались как судовые трюмные насосы.[11]

Прямое действие

Ручные насосы прямого действия имеют насосную штангу, которая перемещается вверх и вниз непосредственно пользователем, сбрасывая воду. Ручные насосы прямого действия просты в установке и обслуживании, но они ограничены максимальным столбом воды, который человек может физически поднять на высоту до 15 м. Примеры насосов прямого действия включают тростниковый насос.[12] и насос EMAS.[13]

Глубокие колодцы

Ручные насосы для глубоких скважин используются для высотных высот более 15 м. Вес столба воды слишком велик, чтобы его можно было поднять напрямую, поэтому используется какая-то система механических преимуществ, такая как рычаг или маховик. Насосы с высоким подъемом должны быть сильнее и прочнее, чтобы справляться с дополнительными нагрузками. Установка, обслуживание и ремонт ручных насосов для глубоких скважин сложнее, чем с другими ручными насосами.

Теоретически у ручного насоса для глубокого колодца нет предела, до которого он может извлекать воду. На практике глубина ограничена физической силой, которую человек может использовать для подъема столба воды, который составляет около 30 м.

Диафрагма

Преимущество диафрагменных насосов в том, что они относительно легко перекачивают из-за отсутствия тяговых штанг и устойчивы к коррозии. Их недостаток состоит в том, что они нуждаются в трубках определенной длины и высококачественных резиновых диафрагмах, которые являются дорогостоящими и относительно неэффективными из-за дополнительной работы, необходимой для деформации диафрагмы.

Резиновые диафрагмы со временем выйдут из строя, и их необходимо будет заменить. Поскольку это обычно сложно и дорого, диафрагменные насосы, работающие в бедных сельских районах, часто бросают, когда диафрагма изнашивается.

Прогрессивная полость

Винтовые насосы винтового типа состоят из ротора с одной спиралью, вставленного в статор с двойной спиралью. При вращении ротора пустоты в статоре завинчиваются вверх вдоль оси вращения. Винтовые насосы могут иметь сложные зубчатые передачи, и местным техническим специалистам их сложно обслуживать и ремонтировать.

Канатно-шайбовый насос - это тип ручного винтового насоса.

Диапазон подъема

Ниже представлен ассортимент подъемников ручных насосов различных типов:[14][15]

ТипКлассифицировать
Всасывающие насосы0-7 метров
Насосы с низким подъемом0-15 метров
Насосы прямого действия0-15 метров
Промежуточные подъемные насосы0-25 метров
Насосы высокого подъема0 - 45 метров или более

Ручные насосы и доступ к чистой воде

Молодая женщина качает воду из ручного насоса в своей деревне.
Сельский насос может обеспечить безопасную питьевую воду.

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 фундаментальное право на достаточный доступ к чистой воде как для домашнего, так и для личного пользования. «Право человека на воду необходимо для достойной жизни».[16] Имея это в виду, производители водяных насосов, например, производимые GOAZ Development в Малайзии, имеют широкий круг потенциальных клиентов: правительства, неправительственные организации, женские группы, общественные группы и другие организации различного типа, заинтересованные в расширении доступа к грунтовые воды.[14]

Эксплуатация и обслуживание на уровне села

ВЛОМ, что означает Эксплуатация и обслуживание на уровне деревни, это термин, впервые использованный в рамках проекта ПРООН и Всемирного банка «Ручные насосы для сельского водоснабжения». Этот проект длился с 1981 по 1991 год, и в нем изучалась доступность и обслуживание ручных насосных систем. 40 видов ручных насосов были проанализированы в лабораториях, а производительность 2700 ручных насосов была проанализирована в полевых условиях. Исследование показало, что централизованная структура обслуживания была причиной многих проблем в программах ручных насосов, и что обслуживание на уровне деревни лучше всего.[1]

Первоначально концепция VLOM применялась к оборудованию со следующими целями: возможность обслуживания сельскими рабочими, изготовление запасных частей внутри страны для обеспечения наличия запасных частей, надежность 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, более широкий выбор услуг, предоставляемых сообществом, и финансовая ответственность сообщества перед лицами, обслуживающими насос, приобрели большее значение в рамках концепции VLOM.[1]

Швейцарский центр ресурсов и консультации по развитию, Skat,[17] продолжает работать над проектированием и вспомогательной структурой для разработки ручных насосов в качестве принимающей стороны Секретариата сети сельского водоснабжения.[18] (RWSN).

Проекты развития ручных насосов

Примером финансируемого Банком проекта, который подчеркивает многие проблемы ручных насосов, является Проект снабжения сельских районов Мали 1992 года. Благодаря проекту около 230 сельских деревень, склонных к периодам засухи, и 228 000 человек получили доступ к безопасной воде.[19] Проект примечателен попыткой передать ответственность за содержание насосов на сами деревни. Сложность насосов является фундаментальной проблемой для всех программ такого рода, равно как и качество насосов с учетом жестких требований деревни.[19] Проведенное в 1994 году исследование долговечности ручных насосов в Африке, также финансируемое Банком, показало, что только от 41 до 51 процента ручных насосов все еще работают.[19] 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 официальных 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 сообществах, зависящих от грунтовых вод, через скважину или колодец, использование системы ведра и троса имеет гигиенические проблемы. Система ведра и троса несовместима с использованием перекрытия, которое может предотвратить загрязнение грунтовых вод. Кроме того, немытые руки могут загрязнить ведро и веревку. Ручные насосы позволяют избежать этих проблем и поэтому предпочтительнее.[1]

Однако жители села не перестали использовать традиционные средства сбора воды во время этого проекта. Это было особенно верно, когда дождь давал сельчанам доступ к мелководным источникам. К этим неглубоким колодцам часто было легче получить доступ, чем к колодцам с ручными насосами. Столкнувшись с возможностью использовать воду, близкую к поверхности, или воспользоваться ручными насосами, многие жители выбрали первый вариант.[19]

Кроме того, загрязнение животных и смешивание грунтовых и поверхностных вод были факторами, влияющими на несоответствие санитарным нормам.[19]

Еще одна проблема, с которой столкнулся проект, заключалась в том, что насосы могли подавать максимум 20 литров воды на человека в день, что требовало нереально огромного отбора воды.[19] Кроме того, многие склады прекратили поддержку после того, как пожертвованные запасы закончились, контракты, предоставленные консультантам, в конечном итоге закрылись, а техническое обслуживание не соответствовало высоким стандартам.[19]

Исследование, проведенное в июне 2008 года Всемирным банком «Обзор эффективности схем водоснабжения в сельской местности в Индии», показало, что примерно 45 процентов проектов водоснабжения в сельских районах сосредоточены на аварийном ремонте, а не на плановом ремонте. Кроме того, около 20% сообщили о «серьезном или несколько серьезном пренебрежении техническим обслуживанием».[20]

Доступность ручного насоса в сельских развивающихся районах

Будет ли проект использования ручных насосов в развивающейся стране доступной альтернативой, безусловно, зависит от того, кто или какая организация оплачивает счет. Однако пример проекта помощи Эфиопии 1992 года показывает, какими будут расходы для местных жителей, получающих выгоду от проекта.[21] Этот пример относится к изолированным сельским общинам на юге.

165 ручных насосов Afridevs были импортированы из Индии. Каждый стоил примерно 700 долларов США, включая расчистку, транспортировку и установку. Эти насосы обслуживают около 55 семей каждый. В то время Всемирный банк установил, что средний доход на душу населения в Эфиопии составлял 120 долларов. Ручной насос, впервые произведенный исследователями из Университет Ватерлоо и затем доработанный в Университете Малайи, был разработан с учетом местного доступа к деталям. Легкодоступные материалы, такие как веревка, покрытая куриным жиром, или кожаный пояс, могут использоваться для обеспечения ухода. ГОАЗ Девелопмент продает эти насосы по цене от 160 до 300 долларов. Таким образом, 11% годового дохода пойдет на доступ к чистой воде. Это более чем вдвое больше, чем 5%, которые, по утверждению Всемирного банка, должны быть максимальной суммой, выплачиваемой семьей.[21]

Галерея

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d «Ручные насосы». WaterAid. Получено 1 ноября 2010.
  2. ^ Хилл, Дональд Рутледж (1996). История инженерии в классические и средневековые времена. Лондон: Рутледж. п. 143. ISBN  978-0-415-15291-4.
  3. ^ «Интернет-словарь - Приходская помпа». Получено 22 ноября 2010.
  4. ^ Гринхилл, Альфред Г. (1894). Трактат по гидростатике. Лондон: Macmillan and Co., стр.363.
  5. ^ «Водоподъемные устройства». Fao.org. Получено 31 декабря 2013.
  6. ^ Эртлинг, Томас Дж. (1996). Судовые трюмные насосы: история развития, 1500-1900 гг. (1-е изд.). Колледж-Стейшн, Техас: Издательство Техасского университета A&M. п. 74. ISBN  9780890967225.
  7. ^ Каталог «А» насосов и гидравлического оборудования. Сенека, штат Нью-Йорк: The Goulds Manufacturing Co., 1900. стр. 146. HDL:2027 / nyp.33433066398425.
  8. ^ Торговец, F.W .; Чант, К.А. (1911). Физика средней школы Онтарио. Торонто: Copp, Clark Co. Ltd. стр.127.
  9. ^ Бэйл, М. Повис (1901). Насосы и насос (4-е изд.). Лондон: Кросби, Локвуд и сын. п.46.
  10. ^ Бэйл, М. Повис (1901). Насосы и насос (4-е изд.). Лондон: Кросби, Локвуд и сын. п.45.
  11. ^ Эртлинг, Томас Дж. (1982). «Цепной насос: пример 18 века». Международный журнал морской археологии. 11 (2): 113–124. Дои:10.1111 / j.1095-9270.1982.tb00066.x.
  12. ^ «Внедрение • Технология ручного насоса - Сеть водоснабжения в сельской местности».
  13. ^ «Внедрение • Технология ручного насоса - Сеть водоснабжения в сельской местности».
  14. ^ а б "Ручной насос из ПВХ: Центр исследований международного развития". Idrc.ca. Архивировано из оригинал 1 февраля 2011 г.. Получено 1 ноября 2010.
  15. ^ http://www.wateraid.org/uk/~/media/Publications/Handpumps.pdf?la=en-GB
  16. ^ "На основе Google Документов". Получено 1 ноября 2010.
  17. ^ skat.ch
  18. ^ village-water-supply.net
  19. ^ а б c d е ж грамм Всемирный банк, Департамент оценки операций:Устойчивые сельские водные системы: пример Мали, Осень 1997 г., последнее посещение - 25 апреля 2011 г.
  20. ^ Группа Всемирного банка. «Документ Всемирного банка». Архивировано из оригинал 15 июля 2012 г.. Получено 1 ноября 2010.
  21. ^ а б «Ручные насосы». Handpump.org. Архивировано из оригинал 10 сентября 2010 г.. Получено 1 ноября 2010.