Handpumpe

Handpumpen sind manuell betriebene Pumpen , die mithilfe von Muskelkraft und mechanischer Übersetzung Flüssigkeiten oder Luft von einem Ort zum anderen befördern. Sie werden weltweit in vielen Ländern für diverse industrielle, maritime, Bewässerungs- und Freizeitanwendungen eingesetzt . Es gibt zahlreiche verschiedene Arten von Handpumpen, die hauptsächlich nach dem Kolben-, Membran- oder Drehschieberprinzip arbeiten. Ein Rückschlagventile an den Ein- und Auslassöffnungen der Kammer wirken in entgegengesetzte Richtungen. Die meisten Handpumpen sind entweder Kolben- oder Plungerpumpen und arbeiten als Verdrängerpumpen . ^{[ 1 ]}

In Entwicklungsländern werden Handpumpen häufig sowohl zur gemeinschaftlichen Wasserversorgung als auch zur Selbstversorgung eingesetzt und können an Bohrlöchern oder handgegrabenen Brunnen installiert werden .

Eine einst weltweit verbreitete Pumpenart war die handbetriebene Wasserpumpe, auch „Krugpumpe“ genannt. Sie wurde in der Zeit vor der Wasserversorgung per Leitung häufig über öffentlichen Brunnen installiert.

In Teilen Großbritanniens und Irlands wurde es oft als „Parish Pump“ bezeichnet . Obwohl solche Gemeinschaftspumpen heute nicht mehr üblich sind, wird der Ausdruck „Parish Pump“ weiterhin verwendet , um einen Ort oder ein Forum zu beschreiben, an dem Angelegenheiten von lokalem Interesse diskutiert werden ^{[ 3 ]} , oder „Parish Pump Politics“ für eine Politik, die lokale Themen in den Vordergrund stellt ^{[ 4 ] .}

Da das Wasser aus Kannenpumpen direkt aus dem Boden geschöpft wird, ist es anfälliger für Verunreinigungen. Wird solches Wasser nicht gefiltert und gereinigt, kann der Konsum zu Magen-Darm-Erkrankungen oder anderen durch Wasser übertragenen Krankheiten führen. Ein berüchtigtes Beispiel ist der Choleraausbruch in der Broad Street im Jahr 1854. Damals war der Übertragungsweg der Cholera noch unbekannt, doch der Arzt John Snow vermutete verunreinigtes Wasser und ließ den Griff der verdächtigen öffentlichen Pumpe entfernen; der Ausbruch klang daraufhin ab.

Moderne, handbetriebene Gemeinschaftspumpen gelten als die nachhaltigste und kostengünstigste Option für eine sichere Wasserversorgung in ressourcenarmen Gebieten, insbesondere in ländlichen Regionen von Entwicklungsländern . Eine Handpumpe ermöglicht den Zugang zu tieferem, oft sauberem Grundwasser und erhöht die Sicherheit eines Brunnens, indem sie die Wasserquelle vor verunreinigten Eimern schützt. Pumpen wie die Afridev-Pumpe sind so konzipiert, dass sie kostengünstig herzustellen und zu installieren sowie mit wenigen Teilen leicht zu warten sind. Die Knappheit an Ersatzteilen für diese Pumpentypen in einigen Regionen Afrikas schränkt jedoch ihren Einsatz dort ein.

Saughöhe und Förderhöhe sind wichtige Faktoren beim Pumpen von Flüssigkeiten. Die Saughöhe ist der vertikale Abstand zwischen der zu fördernden Flüssigkeit und der Pumpenmitte , während die Förderhöhe den vertikalen Abstand zwischen der Pumpe und dem Förderpunkt angibt. ^{[ 5 ]} Die Saugtiefe einer Handpumpe ist durch den atmosphärischen Druck auf weniger als sieben Meter begrenzt. ^{[ 6 ]} Die Förderhöhe einer Handpumpe hängt von der Kraft der Pumpe und des Bedieners ab, das Gewicht im Förderrohr zu heben. Daher erreichen dieselbe Pumpe und derselbe Bediener mit einem Rohr mit kleinerem Durchmesser eine größere Förderhöhe als mit einem Rohr mit größerem Durchmesser.

Neben ihrer Verwendung zur Wasserförderung aus oberflächennahen Grundwasserquellen für die Wasserversorgung wurde im späten 19. Jahrhundert eine weitere Version der handbetriebenen Saugpumpe mit geringer Förderhöhe und hoher Fördermenge entwickelt. Diese diente als Schiffsbilgepumpe (für kleinere Küstenschiffe) und als Pumpe für Bauunternehmer. Sie war als Flutpumpe bekannt. ^{[ 7 ]} Ein Hersteller, der dieses Produkt von den späten 1880er Jahren bis ins frühe 20. Jahrhundert produzierte, war die Goulds Manufacturing Co. ^{[ 8 ]}

Wenn Wasser auf eine Höhe oberhalb der effektiven Betriebshöhe einer Saug- oder Hebepumpe (etwa sieben Meter) befördert oder der Druck so erhöht werden muss, dass es mit hoher Kraft aus einer Düse, beispielsweise einem Feuerwehrschlauch, austritt, kann eine Druckpumpe eingesetzt werden. Wie eine Saugpumpe wird auch sie manuell durch das Betätigen eines Hebels betrieben. Der Unterschied besteht jedoch darin, dass das Wasser, nachdem es durch das untere Ventil angesaugt wurde (infolge des Anhebens des am Hebel befestigten Kolbens), über ein Rohr oder eine Düse an der Seite des Hauptzylinders austritt. Sobald das Wasser oberhalb des unteren Ventils angesaugt und dort eingeschlossen ist, wird es durch den Austritt gepresst, wenn der Kolben oder Stößel beim nächsten Hub wieder nach unten gedrückt wird. ^{[ 9 ]}

Ein Siphon (oder Heber) ist im einfachsten Fall ein gebogenes Rohr, dessen eines Ende im zu fördernden Wasser und dessen anderes Ende im Aufnahmegefäß liegt. Das Aufnahmegefäß muss tiefer liegen als das abgebende Gefäß. ^{[ 10 ]} Wasser sucht sich immer den tiefsten Punkt. Nach diesem Prinzip werden sehr einfache Ballonpumpen mit Klappenventilen an beiden Enden zum Entleeren von Kraftstoff- oder Wasserkanistern in Tanks verwendet. Sobald das Rohr ausreichend mit Flüssigkeit gefüllt ist, fließt die Flüssigkeit ohne weiteres Zutun vom höher gelegenen zum tiefer gelegenen Behälter. Viele Handpumpen ermöglichen den Durchfluss von Flüssigkeit in Fließrichtung, wobei Membranpumpen hierfür besonders gut geeignet sind. So lassen sich bei korrektem Wasserstand große Flüssigkeitsmengen, beispielsweise in Schwimmbecken, mit geringem Aufwand und ohne teuren Energieaufwand entleeren.

Eine Kettenpumpe besteht aus einer endlosen Kette mit mehreren Scheiben, die ins Wasser hinabsteigen und dann in einem Rohr wieder aufsteigen, wobei sie eine große Wassermenge mit sich führen. Es handelt sich um eine einfach konstruierte, alte, handbetriebene Pumptechnik ^{[ 11 ].} Im 18. Jahrhundert wurden sie als Bilgepumpen auf Schiffen eingesetzt ^{[ 12 ]} . Eine Kettenpumpe ist eine Wasserpumpe, die Wasser mithilfe einer Kette von einem Ort zum anderen befördert. Sie funktioniert nach dem Prinzip einer geschlossenen Kette, die sich über mehrere Kettenräder mit daran befestigten Schaufeln bewegt. Diese Schaufeln heben das Wasser an, wenn die Kette über das oberste Kettenrad läuft, und geben es wieder ab, sobald die Kette das unterste erreicht hat ^{[ 13 ] .}

Direktwirkende Handpumpen verfügen über eine Pumpstange, die vom Benutzer direkt auf und ab bewegt wird und so Wasser fördert. Sie sind einfach zu installieren und zu warten, jedoch ist die maximale Wassersäule, die eine Person physisch heben kann, auf 15 m begrenzt. Beispiele für direktwirkende Pumpen sind die Canzee-Pumpe ^{[ 14 ]} und die EMAS-Pumpe ^{[ 15 ] .}

Tiefbrunnen-Handpumpen werden für Förderhöhen von über 15 m eingesetzt. Da das Gewicht der Wassersäule zu groß ist, um sie direkt anzuheben, kommt ein mechanisches Unterstützungssystem wie ein Hebel oder ein Schwungrad zum Einsatz. Hochleistungspumpen müssen robuster und widerstandsfähiger sein, um den zusätzlichen Belastungen standzuhalten. Installation, Wartung und Reparatur von Tiefbrunnen-Handpumpen sind aufwendiger als bei anderen Handpumpen. Theoretisch ist die Fördertiefe einer Tiefbrunnen-Handpumpe unbegrenzt. In der Praxis wird sie jedoch durch die Kraft begrenzt, die ein Mensch zum Anheben der Wassersäule aufbringen kann, etwa 30 m.

Membranpumpen haben den Vorteil, dass sie aufgrund des Fehlens von Zugstangen relativ leicht fördern und korrosionsbeständig sind. Ihr Nachteil besteht darin, dass sie eine bestimmte Schlauchlänge und hochwertige Gummimembranen benötigen, die kostspielig und aufgrund des zusätzlichen Aufwands zum Verformen der Membran relativ ineffizient sind. Gummimembranen werden mit der Zeit undicht und müssen ausgetauscht werden. Da dies in der Regel kompliziert und teuer ist, werden Membranpumpen, die in armen ländlichen Gebieten eingesetzt werden, oft nach dem Verschleiß der Membran stillgelegt.

Exzenterschneckenpumpen bestehen aus einem einfachhelixförmigen Rotor, der in einen doppelhelixförmigen Stator eingesetzt ist. Durch die Drehung des Rotors werden die Hohlräume im Stator entlang der Rotationsachse nach oben geschraubt. Exzenterschneckenpumpen können komplexe Getriebemechanismen aufweisen und sind für lokale Pumpentechniker schwer zu warten und zu reparieren. Eine Seil- und Unterlegscheibenpumpe ist eine Art handbetriebene Exzenterschneckenpumpe.

Die Förderhöhen verschiedener Arten von Handpumpen sind unten aufgeführt: ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Im November 2002 stellte der UN-Ausschuss für wirtschaftliche, soziale und kulturelle Rechte fest, dass der Zugang zu sauberem, sicherem Wasser weit über die Einstufung von Wasser als Wirtschaftsgut hinausgeht. Der Ausschuss betonte das grundlegende Recht auf ausreichenden Zugang zu sauberem Wasser für den häuslichen und persönlichen Gebrauch. „Das Menschenrecht auf Wasser ist unerlässlich für ein Leben in Würde.“ ^{[ 18 ]} Vor diesem Hintergrund haben Hersteller von Wasserpumpen, wie beispielsweise GOAZ Development in Malaysia, ein breites Spektrum potenzieller Kunden: Regierungen, Nichtregierungsorganisationen, Frauengruppen, Bürgerinitiativen und andere Organisationen verschiedenster Art, die an der Verbesserung des Grundwasserzugangs interessiert sind. ^{[ 16 ]}

VLOM ( Village Level Operation and Maintenance ) ist ein Begriff, der erstmals im Rahmen des UNDP- und Weltbank-Projekts zur ländlichen Wasserversorgung mit Handpumpen verwendet wurde. Dieses Projekt lief von 1981 bis 1991 und untersuchte die Verfügbarkeit und Wartung von Handpumpensystemen. 40 verschiedene Handpumpen wurden in Laboren analysiert , und die Leistung von 2700 Handpumpen wurde im Feld untersucht. Die Studie ergab, dass eine zentralisierte Wartungsstruktur die Ursache vieler Probleme in Handpumpenprogrammen war und dass die Wartung auf Dorfebene am besten geeignet ist. ^{[ 1 ]}

Das VLOM-Konzept wurde ursprünglich auf Hardware angewendet, mit folgenden Zielen: die Möglichkeit der Wartung durch Dorfbewohner, die Herstellung von Ersatzteilen im Inland, um deren Verfügbarkeit sicherzustellen, Langlebigkeit im praktischen Einsatz und Kosteneffizienz. Mit der Zeit wurde der Wartungsmanagement stärker in den Fokus gerückt. Daher steht das „M“ nun für „Management der Wartung“. Aus diesem Grund haben die größere Wahlfreiheit der Gemeinde hinsichtlich der Serviceleistungen, der ausführenden Dienstleister und die finanzielle Verantwortung der Gemeinde gegenüber den Pumpenwarten innerhalb des VLOM-Konzepts an Bedeutung gewonnen. ^{[ 1 ]}

Das Schweizer Zentrum für Ressourcen und Beratung für Entwicklung, Skat, arbeitet weiterhin an der Gestaltung und Unterstützungsstruktur für die Entwicklung von Handpumpen als Gastgeber des Sekretariats des Rural Water Supply Network (RWSN).

Ein Beispiel für ein von der Weltbank finanziertes Projekt, das viele Probleme im Zusammenhang mit Handpumpen verdeutlicht, ist das ländliche Wasserversorgungsprojekt in Mali von 1992. Durch dieses Projekt erhielten rund 230 ländliche Dörfer, die häufig von Dürreperioden betroffen sind, und 228.000 Menschen Zugang zu sauberem Wasser. ^{[ 19 ]} Das Projekt zeichnet sich dadurch aus, dass es die Verantwortung für die Instandhaltung der Pumpen den Dörfern selbst übertrug. Die Komplexität der Pumpen stellt ein grundlegendes Problem für alle Programme dieser Art dar, ebenso wie deren Qualität angesichts des hohen Wasserbedarfs in den Dörfern. ^{[ 19 ]} Eine ebenfalls von der Weltbank finanzierte Studie aus dem Jahr 1994 zur Lebensdauer von Handpumpen in Afrika zeigte, dass nur noch 41 bis 51 Prozent der Handpumpen funktionsfähig waren. ^{[ 19 ]} Das ländliche Wasserversorgungsprojekt in Mali trug positiv zur Langlebigkeit der Handpumpen bei, indem es lokale Ersatzteillager einrichtete, Personen in der Pumpenwartung schulte, regelmäßige Inspektionen durch Projektmitarbeiter organisierte, lokale Komitees bildete und Freiwillige rekrutierte.

Den Vorteilen von Handpumpen in Entwicklungsländern gegenüber traditionellen Methoden wurde viel Aufmerksamkeit geschenkt. In Gemeinden, die auf Grundwasser aus Bohrlöchern oder Brunnen angewiesen sind, birgt die Verwendung von Eimer und Seil hygienische Probleme. Dieses System ist nicht mit einer Abdeckplatte kompatibel, die die Grundwasserverschmutzung verhindern kann. Zudem können ungewaschene Hände Eimer und Seil verunreinigen. Handpumpen vermeiden diese Probleme und sind daher vorzuziehen. ^{[ 1 ]} Die Dorfbewohner nutzten jedoch während des Projekts weiterhin traditionelle Methoden der Wassergewinnung. Dies galt insbesondere, wenn Regen flache Wasserquellen bereitstellte. Diese flachen Brunnen waren oft leichter zugänglich als die Brunnen mit Handpumpen. Vor die Wahl gestellt, oberflächennahes Wasser zu nutzen oder zu den Handpumpen zu laufen, entschieden sich viele Dorfbewohner für Ersteres. ^{[ 19 ]}

Darüber hinaus trugen Tierkontamination und die Vermischung von Grund- und Oberflächenwasser zu unzureichenden Sanitärbedingungen bei. ^{[ 19 ]} Ein weiteres Problem des Projekts bestand darin, dass die Pumpen maximal 20 Liter Wasser pro Person und Tag liefern konnten, was eine unrealistische Staffelung der Wasserentnahme erforderlich machte. ^{[ 19 ]} Zudem stellten viele Depots ihre Unterstützung ein, nachdem die gespendeten Vorräte aufgebraucht waren, die Verträge mit den Beratern liefen aus, und die Instandhaltung entsprach nicht den hohen Standards. ^{[ 19 ]} Eine Studie der Weltbank aus dem Juni 2008 mit dem Titel „Review of Effectiveness of Rural Water Supply Schemes in India“ zeigte, dass sich etwa 45 Prozent der ländlichen Wasserleitungsprojekte auf die Behebung von Störungen anstatt auf die planmäßige Wartung konzentrierten. Darüber hinaus wurde bei etwa 20 Prozent von einer „ernsthaften oder teils schwerwiegenden Vernachlässigung der Instandhaltung“ berichtet. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Ob ein Projekt zur Nutzung von Handpumpen in einem Entwicklungsland eine bezahlbare Alternative darstellt, hängt sicherlich davon ab, wer oder welche Organisation die Kosten trägt. Das Beispiel eines Hilfsprojekts in Äthiopien aus dem Jahr 1992 verdeutlicht jedoch die Kosten für die lokale Bevölkerung, die von dem Projekt profitiert. ^{[ 22 ]} Dieses Beispiel bezieht sich auf abgelegene, ländliche Gemeinden im Süden der USA.

165 Afridev-Handpumpen wurden aus Indien importiert. Jede Pumpe kostete inklusive Zollabfertigung, Transport und Installation etwa 700 US-Dollar. Jede Pumpe versorgt rund 55 Haushalte. Die Weltbank ermittelte damals ein durchschnittliches Pro-Kopf-Einkommen von 120 US-Dollar in Äthiopien. Die Handpumpe, die zunächst von Forschern der Universität Waterloo entwickelt und anschließend an der Universität Malaya optimiert wurde , ist so konstruiert, dass Ersatzteile vor Ort verfügbar sind. Leicht erhältliche Materialien wie ein mit Hühnerfett umwickeltes Seil oder ein Ledergürtel können zur Wartung verwendet werden. GOAZ Development verkauft diese Pumpen für 160 bis 300 US-Dollar. Somit würden 11 % des jährlichen Einkommens für den Zugang zu sauberem Wasser aufgewendet. Dies ist mehr als doppelt so viel wie die von der Weltbank empfohlenen 5 % als maximaler Betrag, den eine Familie dafür aufwenden sollte. ^{[ 22 ]}

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  Eine Handpumpe im Dorf Bado, in der Nähe von Shikarpur Sindh , Pakistan.
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  Handbetriebene, hin- und hergehende Verdrängerwasserpumpe in Košice - Ťahanovce , Slowakei (Hubbalkenpumpe).
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  Ein Kind schöpft Wasser aus einer Handpumpe , Oklahoma City , Oklahoma, USA, 1939.
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  Die einzige Wasserversorgung dieses Abschnitts von Wilder, Tennessee , USA, 1942.
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  Eine 1904 erbaute Gemeinschafts -Handpumpe, die 2010 die Eingriffe der Moderne mitten auf der Main Street in La Russell, Missouri , USA, überstanden hat.
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  Die überdachte Dorfpumpe in Thorpe Abbots , Norfolk, England
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  Handpumpe im Einsatz während des Wiederaufbaus Deutschlands nach dem Zweiten Weltkrieg
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  Handbetriebene Wasserpumpe in Berlin , Deutschland
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  Eine ländliche Handpumpe in Liberia.
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  Eine städtische Handpumpe in Brügge, Belgien .
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  Handpumpe in Raahe , Finnland
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  Handpumpe in Leipzig , Deutschland
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  Alte Handwasserpumpe (ca. 1924) an der Colored School in Alapaha, Georgia , USA; typisch für die damalige Zeit und die Gegend.
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  Handpumpe in Ebenezer, Georgia , USA
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  Eine Handpumpe vom Typ India Mark II in Bohardih, in der Nähe von Bilaspur , Chhattisgarh, Indien.
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  Eine alte Handpumpe in Burj Bhalaike , Punjab, Indien

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