Es gibt unzählige Arten von Pumpen, die bestimmte Funktionen erfüllen. Unter ihnen gibt es eine weniger bekannte, aber sehr nützliche und effiziente Verdrängerpumpe. Diese Pumpe wird in allen Branchen am häufigsten eingesetzt, von der Erdöl- und Gasindustrie über Pharmaunternehmen bis hin zu Lebensmittelfabriken. Eines ist sicher: Das Verständnis einer Verdrängerpumpe, ihrer Funktionsweise und ihrer Vorteile kann helfen, das grundlegende Problem zu lösen, welche Pumpe am besten für den jeweiligen Einsatzort geeignet ist. Dieser Blogbeitrag befasst sich mit den Funktionsprinzipien von Verdrängerpumpen und ihren Anwendungen in verschiedenen Branchen.
Was ist eine Verdrängerpumpe?
Eine Verdrängerpumpe ist eine Pumpe, bei der ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen durch den Einsatz einer Energiequelle aufgefangen und bewegt wird, und diese Flüssigkeit wird dann durch einen Auslassschlauch gedrückt. Im Allgemeinen saugen Zentrifugalpumpen Flüssigkeiten an, daher die hohe Drehzahl, während Verdrängerpumpen unabhängig vom Gegendruck ein konstantes Flüssigkeitsvolumen fördern können. Dadurch eignen sie sich für Hochdruckanwendungen oder wenn dicke Flüssigkeiten mit hoher Viskosität gepumpt werden sollen.
Die Verdrängerpumpen werden in zwei Arten von Pumpen unterteilt, nämlich in Rotationspumpen und Kolbenpumpen. Bei diesen Typen werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt, wobei das Endprodukt gleich bleibt, da der eingestellte Durchfluss immer gleich ist.
Wie funktioniert eine Verdrängerpumpe?
Eine Verdrängerpumpe ist definiert als eine Maschine, die Flüssigkeitsmengen vom Einlass zum Auslass der Pumpe verdrängt. In der Praxis bedeutet dies, dass die Flüssigkeit durch die Schaffung von Hohlräumen in die Pumpe gesaugt wird, was als Flüssigkeitsrückhaltung bezeichnet wird. Gegenwärtig ist der durchschnittliche Wassereinlassdruck in der Kammer mit dem internen Einklemmen der Flüssigkeiten verbunden.
In Kreiselpumpen werden solche Strukturen durch Zahnräder gedreht, die eine geometrische Struktur bewegen, um das fließende Wasser zu erfassen. Diese Elemente drehen sich schnell, so dass ein konstanter Flüssigkeitsstrom gewährleistet ist. Im Gegensatz dazu arbeiten Kolbenpumpen mit einem Kolben oder einer Membrane, die eine Flüssigkeit in einer oszillierenden Bewegung verdrängen können.
Arbeitsprozess
Der Prozess lässt sich wie folgt darstellen:
- Einlass: Die Pumpe erzeugt einen Sog in der Kavität, so dass die Flüssigkeit hineinfließt.
- Einfangen der Flüssigkeit: Nach dem Eintritt in die Kammer wird die bewegte Flüssigkeit durch zusätzliche bewegliche Teile oder durch die oben beschriebene Kolbenarbeit in der Kammer eingeschlossen.
- Verdrängung: Diese eingeschlossene Flüssigkeit wird dann von der Pumpe durch Verkleinerung des Volumens der Kammer, in der sich die Flüssigkeit befindet, durch die Druckleitung nach außen gedrückt.
Dieser zyklische oder kontinuierliche Prozess macht Verdrängerpumpen ideal für Situationen, in denen ein kontrolliertes Flüssigkeitsvolumen innerhalb einer bestimmten Zeit gefördert werden muss.
Arten von Verdrängerpumpen
Heutzutage gibt es verschiedene Arten von Verdrängerpumpen, darunter:
Zahnradpumpen
Die nahezu parallelen Formen schneiden einen Weg durch die Pumpenstopfbuchsen und umfassen eine Reihe von stiftartigen Vorsprüngen oder Flüssigkeitsfängern, die die Flüssigkeit zwischen den gegenüberliegenden Zahnpositionen auffangen. Solche Pumpen werden häufig dort eingesetzt, wo eine hohe Präzision der geförderten Flüssigkeitsmenge erforderlich ist, z. B. in Systemen zur Umwälzung von Ölen.
Drehkolbenpumpen
Axialkolbenpumpen bestehen aus 2 gelappten Rotoren, die in einem sehr kleinen Spalt arbeiten, um den Flüssigkeitstransport zu bewältigen. Die Rotoren befördern hier nur Flüssigkeit vom Einlass zum Auslass mit wenig bis gar keinem Kontakt. Diese Pumpen werden auch in sanitären Anwendungen wie der Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung eingesetzt.
Membranpumpen
Sie verwenden eine flexible Membran, die abwechselnd Vakuum und Druck erzeugt, um eine Flüssigkeit zu bewegen. Sie werden häufig in der chemischen Verarbeitung und Abwasseraufbereitung eingesetzt, da sie in der Lage sind, korrosive Flüssigkeiten zu pumpen.
Peristaltische Pumpen
Bei dieser Art von Pumpe wird ein flexibler Schlauch durch Rollen oder Schuhe eingeengt, um eine Flüssigkeit darin zu fördern. Diese Pumpe ist besonders im medizinischen Bereich von Vorteil, da sie eine Verunreinigung der Flüssigkeit verhindert, da die Flüssigkeit nur mit dem Schlauch in Berührung kommt.
Kolbenpumpen
Bei diesen Pumpentypen wird der Kolben als Element verwendet, um eine Flüssigkeitsmenge durch Vorwärts- und Rückwärtsbewegung in einem Zylinder von einer Position zur nächsten zu bewegen. Kolbenpumpen sind dafür bekannt, dass sie einen hohen Druck erzeugen können, weshalb sie in Hydrauliksystemen mit porösen Medien eingesetzt werden.
Vorteile von Verdrängerpumpen
Verdrängerpumpen haben eine Reihe von Vorteilen, die der Grund dafür sind, dass sie in den meisten Bereichen eingesetzt werden. Zu diesen Vorteilen gehören insbesondere:
- Konstante Durchflussmenge: Einer der wichtigsten positiven Aspekte von Verdrängerpumpen ist, dass sie eine konstante Fördermenge über einen bestimmten Druckbereich aufrechterhalten können. Diese Fähigkeit ist bei einer ganzen Reihe von Prozessen wertvoll, einschließlich der Abgabe oder Dosierung einiger Flüssigkeiten.
- Kann hohen Drücken standhalten: Der einzige Nachteil von Verdrängerpumpen ist die Druckerzeugung einer Verdrängerpumpe, die über 4000 psi betragen kann, weshalb sie für Anwendungen eingesetzt werden, bei denen Flüssigkeiten über eine lange Strecke oder unter erheblichem Druck gefördert werden.
- Umgang mit viskosen Flüssigkeiten: Im Gegensatz zu Kreiselpumpen, die dicke oder viskose Flüssigkeiten nur unzureichend fördern können, sind Verdrängerpumpen dafür ausgelegt, hochviskose oder dicke Flüssigkeiten effizient zu pumpen. Daher eignen sie sich unter anderem für das Pumpen von Ölen, Sirup und Schlämmen.
- Selbstgrundierung: Die meisten Verdrängerpumpen sind selbstansaugend, so dass man mit dem Pumpen beginnen kann, ohne die Pumpe manuell anzusaugen. Diese Eigenschaft ist in Bereichen, in denen ein zuverlässiger und einfacher Betrieb der Pumpe erforderlich ist, von wesentlicher Bedeutung.
- Energie-Effizienz: Diese Pumpen sind im Vergleich zu Kreiselpumpen auch effizienter, wenn sie in hochviskosen Flüssigkeiten oder Hochdrucksystemen betrieben werden, daher der hohe Wirkungsgrad. Langfristig können Kosten eingespart werden, da für den Betrieb der Pumpen weniger Energie verbraucht wird.
Einsatz von Verdrängerpumpen
Aufgrund ihrer Beschaffenheit können Verdrängerpumpen bei vielen industriellen Tätigkeiten eingesetzt werden, weshalb sie in vielen Branchen immer wieder verwendet werden. Einige der Einsatzorte sind die folgenden:
- Öl und Gas: Verdrängerpumpen werden zum Fördern von Rohöl, Schmiermitteln, Ölen und anderen Erdölprodukten oder dicken Flüssigkeiten oder unter hohem Druck eingesetzt, wie es in der Öl- und Gasindustrie üblich ist.
- Essen und Getränke: Sogar in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, die hygienische Bedingungen für das Pumpen von viskosen Materialien wie Soßen, Sirup und Milchprodukten erfordert. Zum Pumpen von Hygieneauskleidungen werden Drehkolbenpumpen verwendet.
- Pharmazeutika: Verdrängerpumpen eignen sich in der pharmazeutischen Produktion hervorragend zum Dosieren und Abgeben empfindlicher oder steriler Flüssigkeiten, ohne dass es während des Prozesses zu Kontaminationen kommt.
- Chemische Verarbeitung: Membran- und Kolbenpumpen sind die am häufigsten verwendeten Arten von Pumpen in Anlagen, die aggressive oder korrosive Flüssigkeiten fördern.
- Abwasserbehandlung: Unter den verschiedenen Kategorien von Verdrängerpumpen haben Membranpumpen durch das schnelle Pumpen von dicken Klebstoffen und Schlämmen einen bemerkenswerten Einzug in die Abwasserwirtschaft gehalten.
Gemeinsame Anwendungen von Verdrängerpumpen und Zentrifugalpumpen
Sie werden sich vielleicht fragen: "Wozu braucht man diese Verdrängerpumpe, wenn es eine Kreiselpumpe gibt?" Die Antwort liegt ganz einfach in den Merkmalen der Anwendung begründet. Hier sind einige Besonderheiten zu beachten:
- Konsistenz der Durchflussrate: Bei Verdrängerpumpen erzeugt praktisch der gesamte Druck im Zylinder einen nahezu konstanten Durchfluss, so dass die Durchflussmenge unabhängig von Druckänderungen unverändert bleibt, während bei Kreiselpumpen die Durchflussmenge des Systems in Abhängigkeit vom Systemdruck schwankt.
- Druck: Verdrängerpumpen sind vorzuziehen, wenn das System unter hohem Druck arbeitet, während Kreiselpumpen mit steigendem Druck zunehmende Effizienzverluste aufweisen.
- Viskosität der Flüssigkeit: Verdrängerpumpen eignen sich am besten zum Fördern von dickflüssigen Medien, da Kreiselpumpen beim Fördern von sehr zähflüssigen Medien ineffizient sind.
Schlussfolgerungen
Viele Systeme verlassen sich auf Verdrängerpumpen, weil sie eine gleichmäßige Fördermenge bei unterschiedlichen Druckverhältnissen gewährleisten und das Pumpen von Flüssigkeiten mit hoher Viskosität ermöglichen. Bei jedem Projekt, bei dem Öle, Chemikalien, Lebensmittel oder sogar Abwasser gefördert werden müssen, ist es sehr wahrscheinlich, dass man eine Verdrängerpumpe findet, die für die Arbeit geeignet ist. Wenn Sie wissen, wie die Pumpen funktionieren, welche verschiedenen Typen es gibt und wofür sie eingesetzt werden können, sind Sie gut gerüstet, um die beste Pumpe für Ihre Bedürfnisse auszuwählen.
Bei der Auswahl einer Pumpe sind die Viskosität der Flüssigkeit, die Druckanforderungen und die Durchflussmengen zu berücksichtigen. Bei den meisten schwierigen Pumpanwendungen bieten Verdrängerpumpen angemessene und geeignete Energielösungen, was sie zu einer Notwendigkeit für industrielle und gewerbliche Anwendungen macht.
