Moderne Fluidtechnik, nicht nur für Gefahrstoffe

Pumpen und ihre Eigenschaften im Überblick

Größere Kolbenhandpumpe z.B. um Ölkannen aus dem Vorratstank zu befüllen. Bild: CEMO

Im Arbeitsalltag werden praktisch überall, wo Technik im Spiel ist, Flüssigkeiten umgefüllt. Handarbeit ist aus Gründen des Umwelt-, Unfall- und Arbeitsschutzes kaum sinnvoll, stattdessen wird per Pumpe gefördert. Doch welches Pumpenkonzept ist das richtige für den jeweiligen Einsatzzweck? Die Auswahl ist groß, die Werbung verspricht viel, aber wie sieht es in der Praxis aus? Der folgende kleine Querschnitt durch die Pumpentechnik soll deshalb die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Konstruktionen zeigen sowie deren Eignung für bestimmte Anwendungen erläutern und damit Licht ins „Förderdunkel“ bringen.

Tanken, Ab-, Um- und Nachfüllen sind heute gängige Begriffe, wenn es um Flüssigkeiten geht. Das war nicht immer so, früher war der Eimer oder Beutel im wahrsten Wortsinn das Maß der Dinge bei Förderung und Umschlag von Flüssigkeiten. Nicht ohne Grund wird auch heute noch z.B. Erdöl in Barrel, also (Herings-) Fass gekauft und nicht in der entsprechenden Menge von 159 Litern. Ob Wasser oder brennbare, umweltgefährdende Flüssigkeiten, die gestiegenen Anforderungen an Geschwindigkeit, Sicherheit und ergonomische Arbeitsbedingungen erfordern heutzutage eine auf das Produkt abgestimmte Pumpe. Der Spezialist für Lagerung und Logistik CEMO bietet daher eine breite Palette von Pumpen und Zubehör an, um für alle Förderfälle die richtige Lösung einsetzen zu können.

Verdränger- oder Strömungspumpe?

Moderne Zahnradpumpe, Zahnrad und Innenrotor verdrängen auch zähe Öle gut. Bild: CEMO

Moderne Zahnradpumpe, Zahnrad und Innenrotor verdrängen auch zähe Öle gut.

Grundsätzlich kann man bei Pumpen zwischen Verdränger- und Strömungspumpen unterscheiden. Bei Ersteren verdrängt ein Körper ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen und schiebt es aus dem Pumpenraum heraus. Oft sind hier Ventile oder wenigstens Klappen notwendig, um eine gerichtete Förderströmung zu erreichen. Dafür sind die meisten dieser Verdrängerpumpen wie Kolben-, Membran-, Balgpumpen (mit Ventilen) oder auch Zahnrad- , Schlauch- und Drehschieberpumpen (ohne Ventile) selbstansaugend, d.h. sie müssen nicht vor Inbetriebnahme mit Flüssigkeit gefüllt werden.

Prinzip Drehschieberpumpe: Die „Flügel“ bilden Kammern die das Fluid ansaugen und ausschieben. Bild: CEMO

Prinzip Drehschieberpumpe: Die „Flügel“ bilden Kammern die das Fluid ansaugen und ausschieben.

Bei Strömungspumpen hingegen müssen der Pumpenkörper und die Saugleitung immer mit Medium gefüllt sein, nur dann kann die Pumpe arbeiten. Ist die Strömungspumpe einmal gefüllt, benötigt sie im Betrieb keinerlei Ventile. Die Förderrichtung ist durch die Bauart vorgegeben. Ein Ventil ist nur zum Verhindern des Leerlaufens der Pumpe im ausgeschalteten Zustand erforderlich. Hauptvertreter dieser Pumpen sind Axial-, Diagonal- und Radial-/Kreiselpumpen.

Ein weiterer wesentlicher Unterschied ist der erreichbare Enddruck: Während bei allen Pumpenbauarten die maximale (geodätische) Saughöhe durch den örtlichen Luftdruck und den Dampfdruck der zu fördernden Flüssigkeit vorgegeben ist, sieht es bei der Förderhöhe anders aus. Verdrängerpumpen versuchen das Medium unter allen Umständen wegzudrücken. Ist der hydraulische Druck zu hoch, wird der Antrieb überlastet oder die Mechanik versagt. So können, entsprechend dimensioniert, höchste Drücke – z.B. mehr als 2000 bar in Dieseleinspritzpumpen – erreicht werden. Zur Sicherheit ist daher eine Überlasteinrichtung vorzusehen. Strömungspumpen dagegen haben einen konstruktiv und durch den Energieeintrag vom Motor her vorgegebenen Maximaldruck. Kreiselpumpen z.B. fördern bei null Förderhöhe einen maximalen Volumenstrom, der mit steigendem Gegendruck dann zunehmend kleiner wird und bei maximaler Förderhöhe schließlich versiegt. Förderhöhe und Fördervolumen stehen dabei immer im Verhältnis zur eingebrachten Leistung am Antriebselement (Propeller, Rotor). Eine Drucküberlastung ist hier konstruktiv nicht möglich.

Tipps für die Praxis

Je nach Konstruktion fördern Pumpen stoßweise bis kontinuierlich, hier muss man bei der Auswahl den gewünschten Volumenstrom beachten. Bei Flüssigkeiten mit höherer Viskosität oder gar mit Feststoffanteilen wird die Pumpenauswahl noch schwieriger. Giftige und brennbare Stoffe erfordern oft eine rundum geschlossene Pumpe, ohne (Wellen-) Dichtringe für den Antrieb. Solche Pumpen werden dann über Magnetfelder angetrieben, die durch ein geschlossenes, nichtmagnetisches Gehäuse (Kunststoff, Messing, Edelstahl) auf den permanentmagnetischen Rotor wirken.

Handkolbenpumpen: für Flüssigkeiten und viskose Medien

Die pulsationsfrei fördernde Drehschieberpumpe mit Elektroantrieb wird gerne in Tankanlagen eingesetzt. Bild: CEMO

Die pulsationsfrei fördernde Drehschieberpumpe mit Elektroantrieb wird gerne in Tankanlagen eingesetzt.

Mit der Drehschieberhandpumpe können schon nennenswerte Mengen bewegt werden. Bild: CEMO

Mit der Drehschieber-handpumpe können schon nennenswerte Mengen bewegt werden.

Kleine Handkolbenpumpen eignen sich für Flüssigkeiten und selbst für viskose Stoffe wie Getriebeöl oder Ketchup. Sie eignen sich nur für geringe Volumina aus kleineren Behältern. Größere Pumpen dieses Typs werden gerne als Diesel- oder Heizölpumpe eingesetzt, um kleinere Gefäße zu füllen, z.B. Kanister und Kannen. Größere Mengen lassen sich per Hand besser mit Kurbel- oder Drehschieberpumpen fördern. Das Drehschieberprinzip eignet sich auch für sehr große Durchsätze bei mittleren Drücken. Dabei wird die Pumpe dann per Elektromotor angetrieben und kann so als einzelne Pumpe oder als „treibende Kraft“ in Zapfsäulen dünnflüssige Medien mit 1,5 bis 3 bar Druck und 50 bis 90 l/min fördern.

Zahnradpumpen gibt es auch als platzsparende Fasspumpe. Bild: CEMO

Zahnradpumpen gibt es auch als platzsparende Fasspumpe.

Innenzahnradpumpe für viskose Produkte wie Getriebeöl erreicht bis über 9 bar. Bild: CEMO

Innenzahnradpumpe für viskose Produkte wie Getriebeöl erreicht bis über 9 bar.

Sollen viskose Stoffe bewegt werden wie Motor- oder Getriebeöl eignen sich Zahnradpumpen oder Innenzahnradpumpen (Eaton-Pumpe) besonders gut: Die bei der Drehung ineinander kämmenden Zähne verdrängen auch zähe Stoffe zuverlässig und erzeugen so den nötigen Druck, um die Reibung der viskosen Medien auch in einer längeren Förderleitung zu überwinden. Typisch sind z.B. bei SAE 140 Ölen Drücke von ca. 9 bar bei 9 l/min Fördervolumen. Diese Pumpen werden oft auch als Fasspumpe eingesetzt.

Die robuste druckluftbetriebene Membranpumpe fördert selbst Flüssigkeit mit bis zu 1,6 mm Feststoffpartikeln problemlos. Bild: CEMO

Die robuste druckluftbetriebene Membranpumpe fördert selbst Flüssigkeit mit bis zu 1,6 mm Feststoffpartikeln problemlos.

Geht es noch zäher zur Sache und sind sogar noch Feststoffanteile enthalten, bieten sich druckluftbetriebene Membranpumpen an. Per Druckluft wird eine Membran hin und her gedrückt, diese verdrängt dann rechts und links jeweils das Medium in den beiden Pumpenräumen. Als Ventile dienen vier gummibeschichtete Kugeln, die auch Partikel bis zu 1,5 mm tolerieren. Der Betriebsdruck der Luft liegt bei etwa 6 bis 8 bar, die Fördermenge je nach Medium bei bis zu 14 l/min. Kleinere Membranpumpen mit Elektroantrieb schaffen bei reinen Flüssigkeiten auch bis zu 60 l/min. Je nach Pumpengehäuse und Membran eignen sie sich gleichermaßen für Wasser, Öle und aggressive Stoffe.

Fluidpumpen für kontinuierliche Förderströme

Tragbare, kompakte Radialmotorpumpen eignen sich für große Wassermengen, z.B. Fassbefüllung. Bild: CEMO

Tragbare, kompakte Radialmotorpumpen eignen sich für große Wassermengen, z.B. Fassbefüllung.

Für große, kontinuierliche Förderströme z.B. um Wasserfässer zu befüllen ist eine Radialpumpe ideal. Das mittig einströmende Medium wird durch ein rotierendes Laufrad wie die Schaukeln im Kettenkarussell nach außen gedrängt und beschleunigt. Nach der Erstbefüllung fördert die nicht selbst ansaugende Pumpe stetig, Druckverlust an Ventilen entfällt bauartbedingt. Fördermengen von 500 l/min bei bis zu 3 bar und mehr sind bei kleinen, tragbaren Geräten üblich.

Unterschiedliche Antriebsvariationen

Druckluftbetriebene Sicherheitspumpe hilft u.a. beim Benzinumfüllen. Bild: CEMO

Druckluftbetriebene Sicherheitspumpe hilft u.a. beim Benzinumfüllen.

Wie oben schon beschrieben werden die einzelnen Pumpen neben dem Handbetrieb durch unterschiedliche Antriebe bewegt. Bei normalen Einsätzen im Freien und z.B. dem Medium Wasser kommen Verbrennungsmotoren, in geschlossenen Räumen Elektro- und Druckluftmotoren zum Einsatz. Feuergefährliche Stoffe oder korrosive Medien erfordern speziell abgedichtete Elektro-Motoren (Ex-geschützt). Noch höhere Sicherheit bietet bei leicht entzündlichen Medien eine per Druckluft angetriebene Pumpe. Für alle Pumpen jeglicher Bauart gilt: Höchste Zuverlässigkeit ist nur mit dem entsprechend der Aufgabe ausgesuchten Zubehör zu erreichen. Neben (Boden-)Ventilen, antistatischen Saug- und Druckleitungen zählen dazu auch Saug- oder Vorfilter und auf der Druckseite Filter- bzw. Wasserabscheider.

Über CEMO
Als Hersteller von GFK-Produkten und Komplettanbieter von Problemlösungen in den Bereichen Lagern, Verteilen und sicher Handhaben bietet CEMO große Produktpaletten für viele Branchen. Weitere Dienstleistungen, wie beispielsweise die CEMO-Akademie und Beratungen ergänzen das praxisbezogene Portfolio. Der Pionier auf dem Gebiet der modernen Transport- und Lagerbehältertechnik und Deutschlands Marktführer von gesetzeskonformen Komplettsystemen für Eigenverbrauchstankstellen bietet daneben auch professionelle Lösungen zur Lagerung von wassergefährdenden Stoffen. Ein weiteres Standbein des Unternehmens sind Heizöltanks mit 72-Stunden-Lieferservice zum Kunden, Winterdienstequipment wie Streugutbehälter und Streuwagen sowie traditionelle Transport- und Lagerbehälter für Bau- und Landwirtschaft.

Alle Bilder: CEMO

Andreas Zeiff

Andreas Zeiff

Studium des Chemie-Ingenieurwesens und der Chemie, Beschäftigung mit Elektronik, berufliche Tätigkeit im Maschinenbau, seit Ende 1998 journalistisch tätig für das Redaktionsbüro Stutensee.

Dietrich Homburg

Dietrich Homburg

Dietrich Homburg gründete 1980 das Redaktionsbüro Stutensee, um kleinen und mittelständischen Unternehmen aus dem Bereich der Automatisierungstechnik eine Möglichkeit zu bieten, professionell in der Fachpresse aufzutreten.

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