Pumpe
Pumpen sind Fluidenergiemaschinen, bei denen die dem Fluid innewohnende Energie durch Aufbringung mechanischer Arbeit erhöht wird. Der Druck des Fluid-Mediums wird erhöht oder ihm wird Bewegungsenergie mitgegeben, oftmals zum Zweck einer Ortsveränderung.
Unter Fluiden versteht man im folgenden Flüssigkeiten und Gase, sowie Mischungen daraus und mit Feststoffen.
Abgrenzung
Einrichtungen, die einem Fluid eine Energie-Erhöhung durch Aufwendung mechanischer Arbeit verleihen, bei denen das Medium jedoch ohne zusätzliche Führung zu- und abströmen kann, sind in diesem Sinne keine Pumpen. Hierzu zählen:
- Propeller (Flugzeug und Schiff)
- Rührwerke
- Stand- und Decken-Ventilatoren
Einteilung der Pumpen
Einteilung nach Kompressibilität des Mediums
Je nachdem, ob im wesentlichen inkompressible Medien gefördert werden, wie Flüssigkeiten, Flüssigkeits-Feststoffgemische, Pasten, Flüssigkeiten mit geringem Gasanteil, oder bei denen die Druckerhöhung durch Kompression des Gases nicht Hauptziel der Einrichtung darstellt, spricht man von Pumpen im engeren Sinne.
Wenn Gase und Dämpfe sowie Gas-Flüssigkeitsgemische gefördert werden, und wenn deren Druckerhöhung durch Kompression wesentliches Ziel ist, so bezeichnet man die Einrichtung als Verdichter. Fahrradluftpumpen sind in diesem Sinne z.B. keine Pumpen, sondern Kolben-Verdichter.
Wenn kompressible Medien gefördert werden, ohne dass es zu einer nennenswerten Drucksteigerung kommt, und das Hauptziel eine Erhöhung der dynamischen Energie ist, so ist die korrekte Bezeichnung "Gebläse".
Einteilung gemäß Funktionsprinzip
Pumpen, Verdichter und Gebläse werden nach ihrem Funktionsprinzip in zwei wesentliche Hauptgruppen unterteilt: hierbei wird im folgenden vereinfachend von Pumpen gesprochen.
Verdrängerpumpen
Bei Verdrängerpumpen wird das Medium durch in sich geschlossene Volumina gefördert, eine Verhinderung des Zurückströmens wird durch Ventile oder Klappen, andere Medien oder ihre Gestalt durch Schwerkraft erreicht. Außer durch konstruktionsbedingte Undichtigkeiten kann das Medium auch im Stillstand die Pumpe nicht in umgekehrter Richtung durchströmen. Verdrängerpumpen sind in der Regel selbstansaugend, das bedeutet, dass auch für Flüssigkeiten konstruierte Pumpen für einen zumeist begrenzten Zeitraum Gase fördern können und so ein zum Ansaugen hinreichendes Vakuum aufbauen können.
Die maximale Ansaughöhe (geodätische Saughöhe) ist begrenzt durch das erreichbare Vakuum, den örtlichen Luftdruck, die Dichte des Mediums und die zu überwindenden Strömungswiderstände. Verdrängermaschinen sollten auf der Druckseite nicht abgesperrt werden, sofern nicht geeignete Maßnahmen getroffen wurden, um eine Beschädigung der Pumpe, des Antriebs oder der Leitungen bis zur Absperrstelle getroffen werden, wie Rutschkupplungen, Überdruck- und Bypassventile etc.
Man unterscheidet zusätzlich noch zwischen Konstantpumpen und Verstellpumpen. Konstantpumpen verdrängen bei jeder Umdrehung immer das gleiche Volumen. Bei Verstellpumpen hingegen kann das Verdrängungsvolumen eingestellt werden.
Zu diesen gehören:
- Schöpfwerke, im einfachsten Fall ein Eimer im Brunnen.
- Förderschnecken (Archimedische Schraube)
- Balgpumpen.
- Kolbenpumpen
- Rotationskolbenpumpen
- Zahnradpumpen
- Membranpumpen
- Drehschieberpumpen
- Schlauchpumpen
- Zahnriemenpumpen
- Exzenterschneckenpumpen
- Schraubenpumpen und Schraubenverdichter
- Hydraulischer Widder
und viele Sonderkonstruktionen
Strömungspumpen
Bei Strömungsmaschinen wird die Energieübertragung ausschließlich durch strömungsmechanische Vorgänge bewirkt. Das Medium durchströmt die Maschine frei ohne Klappen und Ventile. Im Stillstand könnte das Medium daher die Pumpe rückwärts durchströmen. Daher müssen je nach Anwendung Schieber, Ventile oder Rückschlagklappen eingesetzt werden. Strömungspumpen sind nicht selbst ansaugend, daher müssen die Saugleitungen stets mit Flüssigkeit gefüllt sein, bzw. ein hinreichend großen Flüssigkeitsvolumen vor dem eigentlichen Laufrad-Einlass vorhanden sein. Die maximale Saughöhe wird auch hier durch den örtlichen Luftdruck und auftretende Strömungswiderstände begrenzt. Strömungspumpen sollten im Betrieb auf der Saugseite nicht gedrosselt werden, da hier die Gefahr einer Zerstörung der Schaufeln durch Kavitation entsteht.
Strömungspumpen sind:
Weitere Konstruktionen
Eine Sonderstellung nehmen die Strahlpumpen ein. Bei ihnen wird das zu fördernde Medium durch einen Gas-, Dampf- oder Flüssigkeitsstrahl beschleunigt. Sie nutzen zwar strömungsdynamische Vorgänge, werden aber dennoch zumeist zu den Verdrängerpumpen gerechnet.
Diese sind beispielsweise:
- Blasenpumpe
- Wasserstrahlpumpe
- Dampfstrahlpumpe
- Stoßheber (Hydraulischer Widder)
- Pferdekopfpumpe (Tiefpumpe)
Darüber hinaus gibt es weitere, zum Teil exotische Konstruktionen, welche elektromagnetische oder andere physikalische Eigenschaften des Fördermediums zur Energieübertragung nutzen.
Beispiele hierfür:
- Ionengetterpumpe (siehe Sorptionspumpe unter Vakuumpumpe)
- Titan-Sublimationspumpe
- Turbomolekularpumpe
Anwendungen
- Absaugpumpe
- Barostat in der Neurogastroenterologie
- Blutpumpe (neben dem Herzen gibt es auch künstliche Ausführungen)
- Dosierpumpe (Benzin, Diesel)
- Einspritzpumpe (Benzin, Diesel)
- Feuerlöschpumpe
- Hydraulikpumpe
- Kraftstoffpumpe
- Lenzpumpe
- Luftpumpe
- Ölpumpe
- Säurepumpe
- Vakuumpumpe
- Wasserpumpe
- Kühlwasserpumpe
- Kesselspeisepumpe