Industriepumpen verstehen: Typen, Funktionsweise & Hauptmerkmale

Was ist eine Pumpe?

Eine Pumpe befördert Flüssigkeiten durch mechanische Arbeit. Klassisch werden Pumpen in drei Haupttypen unterteilt, basierend auf der Art der Fluidbewegung: direkter Hub, Verdrängung und Schwerkraft. Entsprechend gibt es Direkt-Hub-Pumpen, Verdrängerpumpen und Schwerkraftpumpen mit unterschiedlichen Bauteilkonstruktionen. Pumpen werden meist durch hin- und drehende Mechanismen angetrieben und wandeln Energie in mechanische Arbeit um, um das Fluid zu bewegen. Industrielle Pumpen, die nach diesen drei Prinzipien arbeiten, sind weit verbreitet, da jedes Verfahren spezifische Vorteile bietet.

Klassifizierungen

Mechanische Industriepumpen können entweder in das Fördermedium eingetaucht (Tauchpumpen) oder außerhalb platziert (Trockenaufstellung) werden. Nach dem Verdrängungsprinzip lassen sie sich in Verdrängerpumpen, Impulspumpen, Strömungspumpen, Schwerkraftpumpen, Dampfpumpen und ventillose Pumpen einteilen. Grundlegend unterscheidet man jedoch zwei Basisbauarten: Verdrängerpumpen und Kreiselpumpen (Zentrifugalpumpen).

Antriebsquellen

Pumpen können vielfältige Energiequellen nutzen: Muskelkraft, Elektrizität, Windkraft. Die Bandbreite reicht von Mikropumpen für medizinische Anwendungen bis zu großen Industriepumpen in Wasserversorgungssystemen oder Kühlmittelkreisläufen von Maschinen. Letztere müssen korrosionsbeständig gegenüber dem geförderten Medium sein.

Anwendungsbereiche industrieller Pumpen sind breit gefächert: Brunnenförderung, Aquarien- und Teichfiltration, Kühlung und Kraftstoffeinspritzung in der Automobilindustrie, Öl- und Gasförderung in der Energiewirtschaft. In der Werkzeugmaschinenbranche fördern sie Schneidflüssigkeiten und Kühlschmierstoffe. In biochemischen Prozessen dienen sie der Arzneimittelherstellung. Auch als künstliche Körperersatzteile finden sie Verwendung – etwa als künstliche Herzen oder Penisprothesen.

Laufradanzahl

Die Anzahl der Laufräder bestimmt die Arbeitsweise und die Förderleistung. Eine Pumpe mit nur einem drehenden Laufrad heißt einstufige Pumpe. Enthält sie zwei oder mehr Laufräder, spricht man von zwei- oder mehrstufigen Pumpen.

Im biologischen Bereich wurden diverse chemische und biomechanische Pumpen entwickelt. Bionik (Biomimikry) inspiriert dabei neue mechanische Pumpen – ähnlich wie frühe Flugversuche, die Vögel studierten. Nicht jeder Ansatz gelingt, doch viele biologischen Vorbilder fördern den wissenschaftlichen Fortschritt.

Verdrängerprinzip

Eine Verdrängerpumpe saugt ein festes Volumen Flüssigkeit an und presst es in die Druckleitung. Dabei erweitert sich die Saugkammer, Flüssigkeit strömt ein; bei Zusammenziehen der Druckkammer wird das Medium ausgestoßen. Pro Zyklus wird eine konstante Menge gefördert.

Sicherheitsaspekte bei Verdrängerpumpen

Im Gegensatz zu Kreiselpumpen liefern Verdrängerpumpen bei gegebener Drehzahl einen nahezu konstanten Volumenstrom, unabhängig vom Gegendruck. Sie sind daher Konstantstrommaschinen. Mit steigendem Druck nimmt die interne Leckage leicht zu, was einen absolut konstanten Strom verhindert. Da Verdrängerpumpen kein Schließventil wie Kreiselpumpen besitzen, dürfen sie nicht gegen ein geschlossenes Ventil auf der Druckseite laufen. Andernfalls steigt der Druck bis zum Bersten der Leitung oder Beschädigung der Pumpe.

Notwendige Schutzmaßnahmen

Aus Sicherheitsgründen ist ein Überdruck- oder Sicherheitsventil auf der Druckseite zwingend erforderlich. Hersteller und Betreiber müssen dies beachten. Das Ventil kann intern oder extern ausgeführt sein; viele Hersteller bieten werksseitig interne Sicherheitsventile an.