Techniklexikon

Pumpe

Maschine zum Befördern von Flüssigkeiten oder Gasen. Je nach dem Antrieb unterscheidet man Hand- und MotorP., letztere im Modellbau in Form der ElektroP. angewendet. In der Modelltechnik werden folgende P. angewendet, die nach der Arbeitsweise bezeichnet werden : a) KolbenP., je nach Form des Kolbens als Scheiben, Tauch, Stufen, Ventil- oder FlügelkolbenP. Die einfachwirkende KolbenP. fördert nur bei jedem 2. Kolbenhub. Die KolbenP. ist für Anwendungen mit kleinen Fördermengen aber hohen Förderdrücken geeignet (z. B. als SpeisewasserP. für Dampfkessel); sie fördert nur in eine Richtung. Ihr Vorteil ist die gute Selbstansaugfähigkeit, b) MembranP. mit einer Membran aus Elast, Plast oder Metall als Förderelement. Ihr Vorteil ist die völlig leckfreie Förderung, der Wegfall von Dichtungen für die beweglichen Teile sowie ihre lange Lebensdauer. Die MembranP. fördert nur kleine Mengen in einer Richtung und ist selbstansaugend. MembranP. für Luft (AquariumP.) sollte man nicht für Flüssigkeiten verwenden, da die Membran meist nicht gegen Flüssigkeiten resistent ist. c) KreiselP. mit schnellaufenden Flügelrad, das das Fördergut mitnimmt. Durch die Zentrifugalkraft wird das Fördergut nach außen in das Druckrohr gedrückt. Die KreiselP. fördert kontinuierlich in Richtung; sie ist auch für verschmutzte Flüssigkeiten u. größere Mengen geeignet. Sie ist nicht selbstansaugend und sollte deshalb als TauchP. (Montage in der Flüssigkeit oder unterhalb des Flüssigkeitsspiegels) betrieben werden. Wegen ihres einfachen Aufbaus, der hohen Fördermenge und des Förderdrucks ist der oft in Scheibenwaschanlagen von Kfz angewendete Typ auch für Modellzwecke gut geeignet. Bei der Förderung von Kraftstoff die Kraftstoffverträglichkeit der Werkstoffe prüfen, d) ZahnradP. mit 2 genau in Gehäuse eingepaßten Zahnrädern, die miteinander kämmen. Die Zahnzwischenräume bewegen das Fördergut von der Saug- zur Druckseite, da es durch das Kämmen der Zahnräder aus den Zahnzwischenräumen verdrängt wird. Je nach Drehzahl des Antriebsmotors können kleine bis mittlere Mengen mit hohem Druck kontinuierlich gefördert werden. Bei Drehrichtungsumkehr fördert die ZahnradP. in beide Richtungen. Sie ist zum Füllen und Entleeren von Kraftstofftanks oder zum Lenzen und Fluten von Trimm- oder Tauchtanks geeignet. Die ZahnradP. ist selbstsperrend und bedingt selbstansaugend; sie darf nicht trocken laufen, e) ImpellerP. mit elastischem Flügelrad im asymmetrischen Gehäuse. Das Fördern kommt durch das Zusammendrücken der Flügel an einer Gehäuseseite zustande. Die ImpellerP. fördert kontinuierlich in 2 Richtungen mit geringem Druck größere Mengen als die ZahnradP. Sie ist selbstsperrend sowie selbstansaugend und auch für verschmutzte Flüssigkeiten geeignet f) SchlauchP. mit einem elastischen Schlauch und einem zentrisch angeordneten Rotor, der durch Zusammendrücken des Schlauches fördert. Die SchlauchP. fördert annähernd kontinuierlich Flüssigkeiten in beide Richtungen. Sie ist selbstsperrend sowie bedingt selbstansaugend und auch für verunreinigte Flüssigkeiten geeignet. Da die SchlauchP. einfach ist und zuverlässig arbeitet, ist sie für den Eigenbau von KraftstoffP. geeignet g) DrehschleberP. mit 2 oder mehr Schiebern im exzentrisch angeordneten Rotor. Das Fördern kommt durch das veränderliche Volumen zwischen den Schiebern und dem Gehäuse bei einer Umdrehung zustande. Die DrehschieberP. fördert kontinuierlich mit hohem Druck auch größere Mengen in beiden Richtungen. Sie wird für Gase als Kompressor oder VakuumP. und für Flüssigkeiten, auch stark verunreinigte, gebaut, h) RootsP. mit zwei 2- od. 3f lügeligen Läufern, die sich aufeinander abwälzen und dabei das Gut ähnlich wie die ZahnradP. fördern. Der Förderdruck ist gering, die Fördermenge groß, sie fördert kontinuierlich in beide Richtungen. Die RootsP. ist selbstsperrend und bedingt selbstansaugend. Anwendungstechnische Hinweise: Alle P. für Flüssigkeiten sollten nicht längere Zeit trocken laufen, da die Flüssigkeit als Gleitund Kühlmittel dient. Grundsatz beachten: Fördert die P. nicht, Motor abschalten und Fehler suchen. Welche P. man für welche Anwendung auswählt, ist von den konkreten Bedingungen sowie von den zur Auswahl stehenden fertigen P. oder den Selbstbaumöglichkeiten abhängig. In vielen Fällen lassen sich industriell hergestellte P. für Modellzwecke verwenden, z. B. vom Heimspringbrunnen, der KfzScheibenwaschanlage u. a. Vor der Anwendung muß die Verträglichkeit der P. werkstoffe für das Fördergut, besonders für Kraftstoffe, geprüft werden. Anwendungen für P. im Modellbetrieb sind: das Fördern von Wasser, z. T. auch verunreinigtes (z. B. durch LenzP., SpeiseP. für Strahlrohre auf Feuerlöschbooten u. a.) und von Kraftstoff zum Be- und Enttanken der Modelle. Die Auswahl der geeigneten P. erleichtert die Übersicht. Strömungsmechanik, Maschine oder Gerät zum Erzeugen von Druckunterschieden innerhalb von Flüssigkeiten. Nach ihrer Funktionsweise unterscheidet man Verdrängerpumpen (Zahnradpumpen, Kolbenpumpen, Kreiskolbenpumpen, Membranpumpen, Flügelpumpen und Rotationspumpen), Auftriebspumpen (Mammutpumpen), Reibungspumpen (Schneckenpumpen), Strömungspumpen (Kreiselpumpen, Seitenkanalpumpen), Strahlpumpen (Dampfstrahlpumpen, Wasserstrahlpumpen), Sorptionspumpen und Diffusionspumpen.

Wichtige charakteristische Grössen sind der Förderstrom Q und die Förderhöhe H, d.h. die von der Pumpe erzeugte Druckdifferenz, welche üblicherweise nach der Gleichung für den hydrostatischen Druck in eine Höhe umgerechnet wird. Förderhöhe und Förderstrom sind voneinander abhängig, die Funktion H(Q) wird Pumpenkennlinie genannt. Bei der Auswahl eines Pumpentyps für eine Pumpanlage ist die Anlagenkennlinie H_A(Q) ausschlaggebend. Sie gibt die Druckdifferenz H_A an, die notwendig ist, um einen bestimmten Förderstrom Q zu erreichen. Nach der Bernoullischen Gleichung ist H_A aus den geodätischen Höhen von Pumpeneintritt und -austritt h_e und h_a, den äusseren Drücken p_e und p_a und den durchströmten Flächen A_e und A_a am Pumpeneintritt und -austritt sowie der Reibungsverlusthöhe h_v - der auf eine Höhe umgerechnete Druckverlust auf Grund von Reibung - berechenbar:

(r: Dichte der Flüssigkeit, g: Gravitationsbeschleunigung). Im günstigen Fall schneiden sich Pumpen- und Anlagenkennlinie. Der Schnittpunkt wird als Betriebspunkt bezeichnet.

Pumpe 1: Wirkungsweise einer Kolbenpumpe mit zwei Ventilen v₁ und v₂ und beweglichem Kolben K: Bei der Bewegung des Kolbens nach oben wird das Volumen der Kolbenkammer vergrössert; es entsteht ein Unterdruck, v₂ schliesst, v₁ öffnet sich, und Flüssigkeit strömt nach. Der umgekehrte Vorgang läuft bei der Abwärtsbewegung ab.

Pumpe 2: a) Kolbenpumpen: Hub- oder Saugpumpe als einfache Brunnenpumpe (links), Druckpumpe (rechts), SV: Saugventil, SR: Saugrohr; b) Membranpumpe mit biegsamer Platte statt des Kolbens.