Was ist eine Pumpe?

Pumpen gehören zu den ältesten und gleichzeitig wichtigsten technischen Einrichtungen zur Förderung von Flüssigkeiten. Ob in der Trinkwasserversorgung, der chemischen Industrie, der Energieerzeugung, der Lebensmittelproduktion oder der Abwasserbehandlung – überall dort, wo Flüssigkeiten bewegt, dosiert oder unter Druck gesetzt werden müssen, kommen Pumpen zum Einsatz.

Obwohl Pumpen in unterschiedlichsten Bauformen und Größen erhältlich sind, verfolgen sie stets das gleiche Ziel: Sie übertragen mechanische Energie auf ein Fluid, um dieses zu fördern und dabei einen bestimmten Volumenstrom sowie den erforderlichen Druck bereitzustellen.

Definition einer Pumpe

Eine Pumpe ist eine Maschine, die Flüssigkeiten oder Flüssigkeits-Gas-Gemische von einem Ort zu einem anderen transportiert. Dazu erhöht sie die Energie des Fördermediums, sodass Strömungswiderstände, Höhenunterschiede oder Prozessdrücke überwunden werden können.

Entgegen einer häufigen Annahme „erzeugt“ eine Pumpe nicht einfach Druck. Vielmehr stellt sie Energie zur Verfügung. Der tatsächlich auftretende Druck ergibt sich aus dem Widerstand des angeschlossenen Systems, beispielsweise durch Rohrleitungen, Armaturen, Filter oder Behälter.

Eine Pumpe arbeitet daher immer als Bestandteil eines Gesamtsystems und kann nicht unabhängig von den Betriebsbedingungen betrachtet werden.

Funktionsprinzip einer Pumpe

In vielen Anwendungen reicht die natürliche Schwerkraft nicht aus, um Flüssigkeiten zu transportieren. Flüssigkeiten müssen:

• über größere Entfernungen gefördert werden,
• in höhere Ebenen gepumpt werden,
• durch Rohrleitungen und Armaturen strömen,
• dosiert oder verteilt werden,
• unter Druck in Prozesse eingebracht werden.

Typische Beispiele sind:

• Förderung von Trinkwasser,
• Dosierung von Chemikalien,
• Kühlwasserkreisläufe,
• Heizungs- und Klimasysteme,
• Abwasser- und Kläranlagen,
• industrielle Produktionsprozesse.

Die wichtigsten Aufgaben einer Pumpe

Je nach Anwendung kann eine Pumpe unterschiedliche Aufgaben erfüllen:

Die häufigste Aufgabe besteht darin, ein Medium von einem Ausgangspunkt zu einem Zielpunkt zu transportieren.

Während der Strömung entstehen Reibungsverluste in Rohrleitungen, Armaturen, Wärmetauschern oder Filtern. Die Pumpe muss genügend Energie bereitstellen, um diese Verluste auszugleichen.

Bei Dosierpumpen steht nicht die maximale Fördermenge, sondern die möglichst genaue und reproduzierbare Förderung definierter Mengen im Vordergrund.

Viele technische Prozesse benötigen einen bestimmten Betriebsdruck, beispielsweise bei Filteranlagen, Reaktoren oder Hochdruckreinigern.

Wichtige Kenngrößen einer Pumpe

Zur Beschreibung einer Pumpe werden verschiedene technische Größen verwendet.

Die Fördermenge beschreibt das Volumen, das innerhalb einer bestimmten Zeit transportiert wird.

Typische Einheiten sind:

• Liter pro Stunde (l/h)
• Liter pro Minute (l/min)
• Kubikmeter pro Stunde (m³/h)

Die Fördermenge ist häufig die erste Größe, die bei der Auswahl einer Pumpe festgelegt wird.

Der Druck beschreibt die Kraft, die auf eine bestimmte Fläche wirkt.

Typische Einheiten:

• bar
• Pascal (Pa)
• Megapascal (MPa)

Der erforderliche Druck ergibt sich aus den Widerständen des Gesamtsystems.

In der Pumpentechnik wird häufig die Förderhöhe verwendet. Sie beschreibt die Energie, die die Pumpe dem Medium zuführt, ausgedrückt als Höhe einer Flüssigkeitssäule.

Die Förderhöhe wird üblicherweise in Metern angegeben.

Nicht die gesamte aufgenommene Antriebsleistung wird in hydraulische Leistung umgewandelt. Ein Teil geht durch Reibung, Leckagen oder Strömungsverluste verloren.

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen abgegebener hydraulischer Leistung und aufgenommener Antriebsleistung.

Welche Pumpenarten gibt es?

Die Vielzahl der verfügbaren Pumpen lässt sich grundsätzlich in zwei Hauptgruppen einteilen:

Verdrängerpumpen fördern ein definiertes Volumen pro Hub oder Umdrehung.

Typische Vertreter:

• Kolbenpumpen
• Membranpumpen
• Zahnradpumpen
• Schlauchpumpen
• Schraubenspindelpumpen

Sie eignen sich besonders für:

• hohe Drücke,
• viskose Medien,
• präzise Dosieraufgaben.

Strömungspumpen übertragen ihre Energie kontinuierlich auf das Medium.

Typische Vertreter:

• Kreiselpumpen
• Seitenkanalpumpen
• Axialpumpen
• Diagonalpumpen

Sie werden häufig eingesetzt, wenn große Fördermengen wirtschaftlich bewegt werden sollen.

Warum gibt es so viele verschiedene Pumpen?

Keine einzelne Pumpe kann alle Anforderungen gleichzeitig erfüllen.

Jede Anwendung stellt andere Anforderungen an:

• Fördermenge,
• Druck,
• Temperatur,
• Viskosität,
• Feststoffanteile,
• Gasanteile,
• chemische Beständigkeit,
• Energieeffizienz,
• Wartungsaufwand.

Aus diesem Grund haben sich im Laufe der Zeit zahlreiche Pumpenprinzipien entwickelt, die jeweils für bestimmte Aufgaben optimiert sind.

Die richtige Pumpe auswählen

Die Auswahl einer geeigneten Pumpe erfolgt immer auf Basis der Anwendung. Wichtige Fragen sind:

• Welche Fördermenge wird benötigt?
• Welcher Druck muss überwunden werden?
• Welche Temperatur besitzt das Medium?
• Wie hoch ist die Viskosität?
• Enthält das Medium Feststoffe oder Gasanteile?
• Welche Werkstoffe sind chemisch beständig?
• Sind besondere Anforderungen wie ATEX oder Dosiergenauigkeit zu berücksichtigen?

Eine sorgfältige Auslegung erhöht nicht nur die Betriebssicherheit, sondern reduziert auch Energieverbrauch, Verschleiß und Wartungskosten.

Fazit

Pumpen sind unverzichtbare Komponenten moderner technischer Anlagen. Ihre Aufgabe besteht darin, Flüssigkeiten durch die Bereitstellung von Energie zu fördern und dabei die erforderliche Fördermenge sowie den notwendigen Druck bereitzustellen. Die Auswahl der richtigen Pumpe hängt von zahlreichen Faktoren ab und erfordert ein Verständnis der zugrunde liegenden physikalischen Zusammenhänge sowie der verschiedenen Pumpenprinzipien.

Die folgenden Artikel erläutern die unterschiedlichen Pumpenarten, deren Funktionsweisen sowie typische Einsatzgebiete im Detail.