Sie denken wahrscheinlich nie an die Maschine, die Flüssigkeit bewegt, bis etwas kaputt geht. Dann wird einem klar, dass die Zivilisation ohne Pumpen aufhört. Vom Konzept her handelt es sich um einfache Geräte: Energie verbrauchen, Flüssigkeit bewegen. Aber welche Technik ist erforderlich, um dies effizient zu erledigen? Das ist eine komplexe, schwierige Geschichte des Bergbaus, der Physik und der Materialwissenschaften.
Die frühesten Versionen waren rohe Gewalt. Denken Sie an persische und römische Wasserräder. Oder die Archimedes-Schraube. Wenn man es dreht, steigt das Wasser. Einfach. Doch als die Bergbaubetriebe im Mittelalter immer tiefer gruben, reichten einfache Räder nicht mehr aus. Sie brauchten Saugpumpen.
Georgius Agricola beschrieb diese bereits 1556 in „De re metallica“. Das Prinzip beruht auf dem atmosphärischen Druck. Heben Sie einen Kolben an. Erzeugen Sie ein Teilvakuum. Der Luftdruck von außen drückt Wasser in den Zylinder. Es ist ein toller Trick. Bis Sie ein hartes Limit erreichen.
Der atmosphärische Druck kann Wasser nur etwa 10 Meter hochdrücken. Versuchen Sie, Wasser aus einem tieferen Minenschacht abzusaugen? Es wird nicht funktionieren. Das Vakuum versagt. Also erfanden Ingenieure die Kraftpumpe. Nun drückt der Abwärtshub des Kolbens Wasser physisch durch ein Seitenventil heraus. Die Höhe hängt von der Kraft ab, die Sie anwenden, nicht nur vom Luftdruck.
Klassifizierung von Pumpen
Wie kategorisieren wir dieses Chaos? Es kommt auf die Energieübertragung an. Es gibt drei grundlegende Möglichkeiten, Flüssigkeiten zu bewegen:
- Volumetrische Verschiebung. Bewegen eines Flüssigkeitsklumpens von Punkt A nach Punkt B.
- Kinetische Energie. Die Flüssigkeit schnell drehen oder mit einem Impuls darauf treffen.
- Elektromagnetische Kraft. Verwendung von Magnetfeldern zum Drücken leitfähiger Flüssigkeiten. Hierfür muss die Flüssigkeit ein guter elektrischer Leiter sein.
Wenn Sie Gas bewegen, sprechen Sie wahrscheinlich von Kompressoren, Gebläsen oder Ventilatoren. Wenn Sie Flüssigkeit mechanisch verdrängen, handelt es sich um eine Verdrängerpumpe. Wenn Sie ein rotierendes Laufrad verwenden, um die Geschwindigkeit zu erhöhen, handelt es sich um eine kinetische Pumpe.
Hier gilt eine allgemeine Faustregel. Verdrängerpumpen bewältigen geringe Volumina bei hohem Druck. Kinetische Pumpen bewältigen große Volumina bei niedrigem Druck. Es ist ein Kompromiss. Ohne spezialisierte Technik ist beides nicht möglich.
Es gibt einen Haken. Sie benötigen einen bestimmten Eingangsdruck, damit die Flüssigkeit in die Pumpe fließen kann. Wenn dieser Druck zu niedrig ist, entsteht Kavitation. Dies ist die Bildung von Hohlräumen, in denen sich Flüssigkeit befinden sollte. In der Saugleitung bilden sich Dampfblasen. Sie wandern in die Pumpe. Sie treffen auf eine Region mit höherem Druck. Sie brechen zusammen.
Das Ergebnis? Übermäßiger Lärm. Vibration. Korrosion. Erosion. Die Pumpe frisst sich von innen heraus auf.
Die Pumpeneffizienz ist nicht statisch. Es kommt auf die Flüssigkeit an. Mobile Flüssigkeiten wie Wasser pumpen effizient. Viskose Flüssigkeiten wie Melasse? Nicht so sehr. Mit steigender Temperatur nimmt die Viskosität ab. Deshalb erhitzen Industrieanlagen oft dicke Flüssigkeiten, bevor sie sie pumpen. Es ist ein praktischer Trick. Erhitze es. Es fließt besser.
Verdrängerpumpen
Diese Pumpen fördern bei jedem Zyklus ein bestimmtes Volumen. Sie sind zuverlässige Arbeitstiere. Unterteilt in zwei Hauptklassen: hin- und hergehende und rotierende.
Zu den Kolben-, Kolben- und Membrantypen gehören Kolben-, Kolben- und Membrantypen. Zu den Rotationspumpen gehören Zahnrad-, Drehkolben-, Schrauben-, Flügelzellen- und Nockenpumpen.
Die Kolbenpumpe ist der älteste verbreitete Typ. Es besteht aus einem Zylinder. Ein Kolben oder Stößel bewegt sich hin und her. Bei einer Kolbenpumpe ist die Dichtung stationär. Der Kolben drückt in die Flüssigkeit. Bei einer Kolbenpumpe bewegt sich die Dichtung mit dem Kolben.
Wenn sich der Kolben nach außen bewegt, vergrößert sich das Volumen im Zylinder. Flüssigkeit tritt durch ein Einweg-Einlassventil ein. Wenn es sich nach innen bewegt, nimmt die Lautstärke ab. Druckspitzen. Flüssigkeit wird aus dem Auslassventil gedrückt.
Die Pumprate ist nicht konstant. Es erreicht den Nullpunkt, wenn der Kolben die Richtung ändert. Der Höhepunkt liegt in der Mitte des Hubs. Um dies auszugleichen, können Sie beide Seiten des Kolbens verwenden. Doppeltwirkende Pumpen. Oder Sie können weitere Zylinder hinzufügen.
Sie können die Geschwindigkeit variieren, indem Sie die Hubgeschwindigkeit der Kolbenstange ändern. Oder durch Veränderung der Hublänge. Der Kolben kann direkt durch Dampf, Druckluft oder Hydrauliköl angetrieben werden. Oder durch eine mechanische Verbindung, die eine Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung umwandelt.
Diese Pumpen sind teuer. Aber sie sind langlebig. Kolbenpumpen laufen seit über 100 Jahren ohne Reparatur oder Austausch. Das ist kein Tippfehler. Ein Jahrhundert Dienst.
Membranpumpen funktionieren ähnlich, ersetzen jedoch den Kolben durch eine pulsierende flexible Membran. Keine Packungen in Kontakt mit der Flüssigkeit. Dies löst ein spezifisches Problem. Lecks. Wenn Sie giftige, ätzende oder teure Chemikalien pumpen, können Sie sich ein Leck in der Packung nicht leisten. Die Membran hält alles im Inneren dicht.
Flüssigkeit tritt durch Rückschlagventile ein und aus. Die Membran kann mechanisch oder durch ein Fluid wie Druckluft oder Öl betätigt werden.
Sie liefern einen pulsierenden Output. Flüssigkeiten. Gase. Mischungen. Sie eignen sich für Flüssigkeiten, die feste Partikel enthalten. Und sie können über einen längeren Zeitraum trocken laufen. Sie können die Pumprate auch bei laufender Maschine ändern.
Wie Außenzahnradpumpen tatsächlich Flüssigkeiten bewegen
Die meisten Leute gehen davon aus, dass Pumpen Zauberkästen sind, die Dinge aufsaugen und ausspucken. Das sind sie nicht. Es sind nur mechanische Fallen. Die Außenzahnradpumpe – das Arbeitstier der industriellen Flüssigkeitsförderung – basiert auf einem überraschend einfachen Trick.
Ein Gang dreht sich. Der Antrieb erfolgt über einen Motor oder Motor. Der andere Gang sitzt einfach da und lässt sich schieben. Es läuft frei.
Hier wird die Physik interessant. Wenn sich diese Zähne voneinander wegdrehen, entsteht eine Lücke. Ein teilweises Vakuum. Die Natur hasst ein Vakuum, also stürzt sie sich hinein, um die Lücke zu füllen. Flüssigkeit wird in den Raum zwischen den Zähnen und dem Gehäuse gesaugt.
Doch die Falle bleibt nicht ewig offen.
Die Zahnräder greifen wieder ineinander. Die Zähne blockieren. Die Flüssigkeit kann nur hinaus. Der Druck steigt. Es drückt die Flüssigkeit in die Auslassleitung.
Denken Sie über die Richtung nach. Sie können die Drehung umkehren. Wenn Sie die Zahnräder in die andere Richtung drehen, tauschen Einlass und Auslass ihre Plätze. Die Pumpe fördert in beide Richtungen, je nachdem, in welche Richtung sich der Motor dreht.
Es ist effizient. Es ist robust. Aber es ist auch einfach.
Ein Teilvakuum, das durch das Lösen der rotierenden Zahnräder entsteht, saugt Flüssigkeit in die Pumpe.
Dieser Mechanismus ist der Grund, warum Zahnradpumpen überall zu finden sind. Sie bewegen dicke Öle. Sie bewegen Treibstoffe. Sie bewegen Chemikalien, die ein empfindlicheres Laufrad zerstören würden.
Das Gehäuse ist fest. Es bewegt sich nicht. Darin bewegen sich die Zähne. Die Flüssigkeit wandert von einer Seite zur anderen und bleibt in den Taschen zwischen den Zähnen und der Wand hängen. Es handelt sich um eine Endlosschleife.
Es gibt kein Pulsieren. Keine Vibration. Nur gleichmäßiger, rhythmischer Druck.
Warum ist das wichtig? Denn wenn Sie etwas bewegen müssen, das sich nicht bewegen möchte – einen schweren Schlamm, ein viskoses Fett, ein dickes Polymer –, brauchen Sie eine positive Verdrängung. Sie müssen das Molekül physisch nach vorne schieben.
Zahnradpumpen leisten genau das. Sie fangen die Flüssigkeit auf. Sie halten es. Sie werfen es auf der anderen Seite raus.
Einfach. Brutal. Wirksam.
Das Design hat sich in einem Jahrhundert kaum verändert. Das ist kein Zeichen von Stagnation. Es ist ein Zeichen der Perfektion.
Oder nah genug dran.
Sobald die Flüssigkeit die Maschenspitze verlässt, steht sie unter Druck. Hochdruck. Genug, um durch schmale Rohre zu schieben. Genug, um den Widerstand zu überwinden.
Sie können den Fluss umkehren. Sie können die Richtung der Entladung ändern. Drehen Sie einfach die Drehung um.
Das ist das Schöne daran. Ein Motor. Zwei Gänge. Ein geschlossener Kreislauf.
Es funktioniert, bis es nicht mehr funktioniert. Durch Verschleiß lockern sich mit der Zeit die Toleranzen. Der Spalt zwischen den Zähnen und dem Gehäuse vergrößert sich. Effizienz sinkt. Die Pumpe bewegt immer noch Flüssigkeit, aber weniger davon.
Aber das ist ein Problem für morgen.
Vorerst dreht sich der Gang. Es entsteht ein Vakuum. Die Flüssigkeit bewegt sich.
Und wir müssen nicht einmal darüber nachdenken.
Interne Getriebemechanik und Einschränkungen
Schauen Sie sich die Innenzahnradpumpe in Abbildung 2 an. Es handelt sich um eine clevere Maschine. Das angetriebene Zahnrad ist ein Rotor mit in seinen Innenumfang eingeschnittenen Zähnen. Diese Zähne kämmen mit einem Zwischenrad, das eine Außenverzahnung aufweist. Die Spannrolle sitzt außermittig. Dieser Versatz erzeugt die Pumpwirkung. Ein fester Gehäuseteil, der Halbmond genannt wird, teilt die Strömung. Es trennt das Zwischenrad vom Rotor.
Dieses Design eignet sich gut für den Umgang mit Flüssigkeiten mit eingeschlossenen Dämpfen oder Gasen. Aber es gibt einen Haken. Die Pumpe nutzt die Flüssigkeit selbst, um die beweglichen Teile im Inneren zu schmieren. Reines Gas pumpen? Ohne diesen Schutzfilm schleifen die Zahnräder aneinander. Sie nutzen sich schnell ab. Die Gase sind also draußen.
Bei Flüssigkeiten ist die Ausgabe konstant. Vernachlässigbare Pulsationen. Wenn Sie die Rotorgeschwindigkeit konstant halten, erhalten Sie einen konstanten Durchfluss. Aber Verschleiß verändert das Spiel. Erosion und Korrosion vergrößern die Lücken zwischen den Zahnrädern. Flüssigkeit rutscht durch diese Lücken zurück, anstatt sich vorwärts zu bewegen. Effizienz sinkt.
Innenzahnradpumpen benötigen die Flüssigkeit zur Schmierung und sind daher zum Pumpen von Gasen ungeeignet.
Verstopfungen sind der andere Feind. Feststoffpartikel verstopfen die engen Zwischenräume. Sie können diese Pumpen nicht mit Schlämmen oder schmutzreichen Flüssigkeiten betreiben. Sie benötigen jedoch keine Rückschlagventile. Diese Einfachheit ermöglicht es ihnen, sehr viskose Flüssigkeiten zu verarbeiten. Dicke Öle? Kein Problem.
Drehkolbenpumpen und Kompressoren
Kolbenpumpen sehen aus wie Cousins von Außenzahnradpumpen. Sie haben die gleiche Grundform. Aber die Rotoren sind unterschiedlich. Anstelle von Zahnrädern haben sie Lappen. Zwei, drei oder vier Lappen. Der Hauptunterschied besteht darin, wie sie sich bewegen. Beide Rotoren werden angetrieben. Sie greifen nicht wie Zahnräder ineinander.
Dieses Design bedeutet mehr Pulsation im Ausgang. Außenzahnradpumpen sind laufruhiger. Drehkolbenpumpen haben eine rauere Strömung. Aber sie nehmen weniger Verschleiß in Anspruch. Die Rotoren berühren sich nicht. Es besteht kein Metall-zu-Metall-Kontakt. Dadurch sind sie für abrasive Materialien beständig, allerdings weniger effizient bei der Strömungsstabilität.
Kolbenkompressoren nutzen dasselbe Prinzip. Sie pumpen Benzin. Jeder Rotor hat zwei Flügel. Sie bewegen Luft oder Gas dort, wo Zahnradpumpen aufgrund mangelnder Schmierung ausfallen würden.
Das Schraubenpumpenprinzip
Schraubenpumpen funktionieren anders. Ein spiralförmiger Schraubenrotor dreht sich in einem festen Gehäuse. Das Gehäuse ist so geformt, dass Hohlräume entstehen. Wenn sich die Schnecke dreht, bewegen sich diese Hohlräume vom Einlass zum Auslass.
Wenn sich am Einlass ein Hohlraum bildet, entsteht ein Teilvakuum. Dieses Vakuum saugt Flüssigkeit in die Pumpe. Die Flüssigkeit wandert in diesem fortschreitenden Hohlraum. Es spritzt nicht herum. Es bewegt sich in einer geraden Linie.
Am Austrittsende verjüngt sich das Gehäuse. Der Hohlraum schließt sich. Dieser Verschluss erhöht den Druck. Der Druck drückt die Flüssigkeit in die Auslassleitung. Es handelt sich um eine positive Verdrängungsmethode.
Schraubenpumpen erzeugen einen gleichmäßigen Fluss, indem sie Flüssigkeit in fortschreitenden Hohlräumen einschließen, die sich axial durch die Pumpe bewegen.
Diese Pumpen sind vielseitig einsetzbar. Sie handhaben Flüssigkeiten mit Dämpfen. Sie verarbeiten auch feste Partikel. Das spiralförmige Design ermöglicht den Durchgang von Schmutz ohne Verklemmen. Die Ausgabe ist stabil. Vernachlässigbare Pulsationen bei gegebener Rotorgeschwindigkeit.
Sie benötigen keine Einlass- oder Auslass-Rückschlagventile. Dadurch sind sie ideal für viskose Flüssigkeiten. Dicke Substanzen gleiten leicht hindurch. Keine zusätzlichen Ventile, die verstopfen könnten.
Kompromisse zwischen Kosten und Langlebigkeit
Schraubenpumpen sind nicht billig. Das sind sie
Die in Abbildung 3 dargestellte Flügelzellenpumpe basiert auf einer einfachen, aber cleveren mechanischen Anordnung. Der Rotor sitzt außermittig im Gehäuse. Rechteckige Flügel sind in Schlitzen am Rand des Rotors untergebracht. Wenn der Motor den Rotor dreht, drückt die Zentrifugalkraft die Flügel nach außen. Sie drücken fest gegen die gewölbte Innenwand des festen Gehäuses. Dadurch entsteht ein dichter Verschluss.
Durch die Drehung des Rotors entsteht auf der Saugseite ein Unterdruck. Flüssigkeit strömt herein, um diese Lücke zu füllen. Die rotierenden Flügel schließen Flüssigkeitstaschen zwischen dem Rotor und dem Gehäuse ein. Sie transportieren diese Flüssigkeit zur Auslassseite. Dort schrumpft der Raum. Der Druck baut sich auf. Die Flüssigkeit wird in die Auslassleitung gedrückt.
So passen Sie die Durchflussrate an
Sie können die Pumprate steuern, indem Sie die Exzentrizität anpassen. Dies bedeutet, dass geändert werden muss, wie weit der Rotor außermittig sitzt. Bewegen Sie es, und Sie ändern das von den Flügeln überstrichene Volumen. Die Konstruktion ist selbstkompensierend für den Verschleiß. Die Flügel gleiten bei zunehmender Abnutzung hinein und heraus. Sie bleiben mit dem Gehäuse in Kontakt. Die Pumpleistung sinkt erst, wenn die Flügel stark abgenutzt sind.
Diese Pumpen sind robust. Sie liefern bei jeder Geschwindigkeit eine konstante Leistung mit vernachlässigbaren Pulsationen. Sie benötigen keine Einlass- oder Auslass-Rückschlagventile. Das vereinfacht das System. Sie kommen gut mit Flüssigkeiten, die mit Dämpfen oder Gasen vermischt sind, zurecht. Bei Feststoffen versagen sie jedoch. Wenn Ihre Flüssigkeit Partikel enthält, verwenden Sie keine Flügelzellenpumpe. Die Flügel verklemmen oder verschleißen sofort.
Es gibt auch Flügelzellenkompressoren, die jedoch Gase und keine Flüssigkeiten pumpen.
Die Umstellung auf kinetische Pumpen
Kinetische Pumpen funktionieren nach einem anderen Prinzip. Sie verleihen der Flüssigkeit zunächst Geschwindigkeit. Anschließend wandeln sie diese kinetische Energie in Druckhöhe um. Der größte Teil der Geschwindigkeit wird zu statischem Druck. Zu dieser Klasse gehören Kreisel- und Regenerationspumpen.
Kreiselpumpen gibt es seit etwa 1680. Über Jahrhunderte hinweg wurden sie kaum genutzt. Warum? Die Technologie war noch nicht ganz da. Es dauerte bis zum 20. Jahrhundert, bis sich kinetische Pumpen durchsetzten. Endlich waren die Materialien und die Fertigungspräzision vorhanden, die für eine effiziente Bewältigung hoher Geschwindigkeiten erforderlich waren. Heute dominieren sie die großräumige Flüssigkeitsbewegung.
Der Unterschied ist grundlegend. Flügelzellenpumpen fangen diskrete Flüssigkeitsmengen ein. Kinetische Pumpen beschleunigen einen kontinuierlichen Strom. Eine davon ist die positive Verdrängung. Der andere ist dynamisch. Beides hat seinen Platz. Wenn Sie jedoch Wasser durch eine Stadt bewegen, verwenden Sie wahrscheinlich eine kinetische Pumpe. Wenn Sie Öl in einer kleinen Maschine dosieren, können Sie eine Flügelzellenpumpe verwenden.
Die Geschichte der Pumpen ist eine Geschichte der Effizienz. Wir sind vom Auffangen der Flüssigkeit zum Werfen übergegangen. Von mechanischen Dichtungen bis zu aerodynamischen Schaufeln. Die Schiebeflügelpumpe bleibt nützlich. Seine Einfachheit ist seine Stärke. Doch die Skalierbarkeit der kinetischen Pumpe veränderte die Branche. Wir haben aufgehört, kleiner und stärker zu bauen. Wir begannen schneller und größer zu bauen.
Es gibt einen Grund, warum wir in einigen Anwendungen immer noch Flügel verwenden. Zuverlässigkeit ist wichtig. Doch die Zukunft gehört denen, die sich mit weniger Energie flüssiger bewegen können. Dafür sorgt die kinetische Pumpe. Es geht nicht nur um Druck. Es geht um Schwung. Und der Schwung ist kaum zu übertreffen, wenn man Millionen Gallonen bewegt.
Die Standard-Kreiselpumpe
Sie werden sie wahrscheinlich nicht bemerken, aber Radialpumpen leisten die schwere Arbeit in allen Bereichen, von der Wasserversorgung Ihres Hauses bis hin zu industriellen Kühlsystemen. Konkret dominiert in dieser Kategorie die Spiralpumpe. Es ist das Arbeitstier, über das Sie mehr wissen möchten.
Flüssigkeit tritt in der Nähe der Mitte des Laufrads ein. Das Laufrad dreht sich mit hoher Geschwindigkeit. Dadurch wird die Flüssigkeit nach außen gegen das Pumpengehäuse geschleudert. Es entsteht ein Teilvakuum. Dieses Vakuum zieht mehr Flüssigkeit an. Der Zyklus geht weiter.
Warum Spiralpumpen gewinnen
Diese Einheiten sind robust. Außerdem sind sie relativ kostengünstig herzustellen. Wenn Sie einen leisen Betrieb und Zuverlässigkeit benötigen, ist dies eine solide Wahl. Die Leistung bleibt stabil, selbst wenn Korrosion und Erosion ihren Tribut fordern.
Der Aufbau ist einfach. Auf engstem Raum kommt es auf Kompaktheit an. Sie benötigen keine Einlass- oder Auslass-Rückschlagventile. Das vereinfacht die Verrohrung. Es reduziert potenzielle Fehlerquellen.
Spiralkreiselpumpen sind robust, leise und zuverlässig, ihre Leistung wird durch Korrosion und Erosion weitgehend unbeeinträchtigt.
Wenn sie kämpfen
Sie sind nicht perfekt. Sie können Flüssigkeiten mit festen Partikeln verarbeiten. Geben Sie jedoch zu viel Dampf in die Mischung. Der Sog bricht. Es folgt Kavitation. Das ist schlecht für die Langlebigkeit.
Die Viskosität ist ein weiterer Feind. Diese Pumpen funktionieren am besten mit nichtviskosen Flüssigkeiten. Etwas Dickes pumpen. Sie werden feststellen, dass die Kapazität erheblich sinkt.
Die Diffusor-Alternative
Nicht alle Radialpumpen verwenden ein Spiralgehäuse. Da ist die Diffusorpumpe. Nachdem die Flüssigkeit das Laufrad verlassen hat, erfolgt ein anderer Ansatz.
Die Flüssigkeit strömt durch einen Ring feststehender Flügel. Diese Flügel verteilen die Flüssigkeit. Sie sorgen für einen kontrollierten Durchfluss. Noch wichtiger ist, dass sie die Geschwindigkeitshöhe effizienter in die Druckhöhe umwandeln.
Es geht um Effizienz. Die Spirale ist einfach. Der Diffusor ist optimiert. Wählen Sie basierend auf den Anforderungen Ihres Prozesses.
Axiale und gemischte Strömungsmechanik
Der Rotor einer Axialkreiselpumpe ist im Wesentlichen ein Propeller. Die Flüssigkeit bewegt sich parallel zur Achse, wie in Abbildung 5 dargestellt. Diffusionsflügel sitzen in der Auslassöffnung. Sie zerstören die Rotationsgeschwindigkeit, die der Propeller der Flüssigkeit verleiht. Auch Axialkompressoren bewegen Gase nach diesem Prinzip.
Mixed-Flow-Pumpen gehen einen anderen Weg. Flüssigkeit tritt sowohl radial als auch axial aus. Es gelangt in ein Spiralgehäuse. Die Geometrie ändert gleichzeitig Richtung und Druck.
Regenerative Pumpendynamik
Eine regenerative Pumpe wird auch als Turbinenpumpe oder Peripheralpumpe bezeichnet. Das Laufrad weist auf beiden Seiten seines Randes Flügel auf. Es dreht sich in einem ringförmigen Kanal im Gehäuse.
Die Flüssigkeit spritzt nicht ungehindert aus der Laufradspitze. Stattdessen zirkuliert es zu einem tieferen Punkt des Laufraddurchmessers zurück. Dieser Vorgang wird als Regeneration bezeichnet. Es erhöht die von der Pumpe entwickelte Förderhöhe.
Die Abstände in diesen Pumpen sind eng. Sie können sie nicht für Flüssigkeiten mit festen Partikeln verwenden. Feststoffe würden den Mechanismus blockieren. Sie fördern Flüssigkeiten mit Dämpfen und Gasen. Sie können sogar Gase pumpen, wenn genügend Flüssigkeit vorhanden ist, um die engen Zwischenräume abzudichten. Sie sind ausschließlich für mobile Flüssigkeiten bestimmt.
Prinzipien der elektromagnetischen Pumpe
Elektromagnetische Pumpen haben eine große Einschränkung. Sie funktionieren nur mit Flüssigkeiten, die den Strom gut leiten. Das die Flüssigkeit führende Rohr befindet sich in einem Magnetfeld. Ein Strom fließt quer durch die Flüssigkeit. Dadurch entsteht eine elektromagnetische Kraft. Die Kraft drückt die Flüssigkeit in Fließrichtung.
Die Strom- und Felderzeugung kann auf verschiedene Arten erfolgen. Das Prinzip entspricht dem eines Elektromotors. Diese Pumpen sind für die Kühlung von Kernreaktoren von entscheidender Bedeutung. Sie bewegen flüssige Metalle effizient, ohne mechanische Teile im Flüssigkeitsstrom zu bewegen.
Gaslifte funktionieren ohne ein einziges bewegliches Teil. Komprimiertes Gas trifft am Boden des Bohrlochs auf die Flüssigkeit. Die Mischung wird leichter. Der Auftrieb übernimmt. Es steigt und fällt ab. Dieses Design handhabt Feststoffe problemlos. Einst üblich für Wasser und Öl, sind Lufttransporte heute selten geworden.
Das Jet-Ejector-Prinzip
Flüssigkeit bewegt sich durch eine Venturidüse. Geschwindigkeitsspitzen. Druckabfall. Dadurch entsteht Sog. Ein zweiter Flüssigkeitsstrom wird mitgerissen.
Dafür nutzen Absauger Wasser. Dampfstrahler drücken Dämpfe. Sie bewältigen große Volumina bei niedrigen Drücken. Hochgeschwindigkeitsdampf gelangt in die Pumpe. Es überträgt den Impuls auf das Gas. Die Mischung trifft auf den Diffusor. Kinetische Energie wird in Druck umgewandelt. Gas bewegt sich von niedrigem zu hohem Druck. Diese Pumpen stammen aus dem Jahr 1850.
Hydraulikzylinder und Wasserhämmer
Ein nach unten fließendes Wasser hebt einen Teil davon höher. Im Einlassrohr schließt sich ein Rückschlagventil. Die kinetische Energie hört plötzlich auf. Wie ein Wasserschlag. Druckspitzen. Ein zweites Ventil öffnet sich. Wasser dringt in die Luftkammer ein. Es drückt das Abflussrohr nach oben.
Der Druck im Einlass sinkt. Das erste Ventil öffnet sich wieder. Druckluft dichtet die Kammer ab. Der Zyklus wiederholt sich. Etwa 15 Prozent des Zulaufwassers erreichen die fünffache Fallhöhe. Diese wurden im späten 18. Jahrhundert entwickelt und versorgen noch heute einige Haushaltssysteme mit Strom.
Ein Vakuum erzeugen
Vakuumpumpen sind Kompressoren. Sie nehmen Gas unter Atmosphärendruck auf. Sie komprimieren es. Sie entladen sich bei Atmosphärendruck. Niederdruckgas hat ein großes Volumen. Diese Pumpen sind sperrig.
Dampfstrahl-Ejektoren dominieren die Industrie. Hubkolben funktionieren auch. Drehschieberpumpen sind weit verbreitet. Alle dienen dazu, Luft abzusaugen.
