Es gibt zwei wichtige Pumpenfunktionsprinzipien
Zunächst einmal muss zwischen selbst und nicht selbst ansaugenden Pumpen unterschieden werden. Bauartbedingt gibt es hier zwei große Pumpenbauformen:
- Verdrängungspumpen wie die Kreiselpumpe (nicht selbst ansaugend)
- hydraulische Pumpen wie die Kolbenpumpe (selbst ansaugend)
Die Verdrängungspumpe
Der Unterschied ergibt sich schon anhand der Bezeichnung der Verdrängungspumpe. Das Fördermedium (im Fall der Gartenpumpe ist Wasser das zu förderende Fluid oder Medium) wird durch das Pumpenrad in Bewegung gesetzt und in eine bestimmte Richtung, nämlich zum Ablauf oder Auslass transportiert. Aufgrund der grundsätzlichen Eigenschaften von Gas und Luft kann eine solche Pumpe daher die Luft nur extrem begrenzt verdrängen.
Tauchpumpen und Kreiselpumpen sind nicht wirklich selbst saugend
Sie müssen eine solche Gartenpumpe entlüften. Eine typische Verdrängungspumpe, die weitverbreitet zum Einsatz kommt, ist die Kreiselpumpe. Wiederum ein typischer Vertreter der Kreiselpumpen ist die Tauchpumpe (44,99 € bei Amazon*) . Wie es der Name schon sagt, muss die Tauchpumpe in das zu fördernde Medium eingetaucht oder nach Einbaubesonderheiten entlüftet werden.
Selbstansaugende Pumpen saugen nur begrenzt selbst an
Die selbstansaugende Pumpe dagegen kann bis zu einem bestimmten Grad tatsächlich selbst ansaugen. Allerdings hängen die konkreten Saugleistungen wieder von der Bauweise ab. Wie bereits geschrieben, ist die Kolbenpumpe eine typische hydraulisch arbeitende Saugpumpe. Allerdings kann auch diese Pumpe nur bis zu einem bestimmten Grad Wasser ansaugen. Diesen maximalen Wirkungsgrad beschreiben wir etwas später, da auch nicht selbstsaugende Pumpen in gewissem Umfang davon betroffen sind.
Die Schwengelpumpe als Beispiel zum Entlüften selbstsaugender Pumpen
Dafür wollen wir etwas deutlich auf die Ausführung einer solchen selbst saugenden Pumpe eingehen. Die manuell mit Muskelkraft betriebene Schwengelpumpe ist dafür ein gutes Beispiel. Bei der Schwengelpumpe handelt es sich um eine Kolbenpumpe. Damit müsste sie ja eigentlich selbstansaugend sein. Was sie grundsätzlich, aber nicht in jeder Situation ist.
Wenn Sie schon einmal mit einer Schwengelpumpe gepumpt haben, die längere Zeit nicht benutzt wurde, wissen Sie, dass Sie ewig pumpen könnten, ohne auch nur einen Tropfen Wasser zu fördern. Nun wird aber Wasser in eine Öffnung der Pumpe gefüllt und plötzlich funktioniert die Pumpe. Das hat bei einer Schwengelpumpe zumeist zwei Gründe:
- der Kolben wird jetzt in seinem Laufzylinder abgedichtet
- die Wassersäule wird verkürzt
Füllen Sie nun etwas Wasser ein, wirkt dieses Wasser zwischen dem beweglichen Kolben und der Zylinderwand wie eine Dichtung. Pumpen Sie nämlich „trocken“, zieht immer Luft von oben am Kolben vorbei bzw. entweicht hier – die Pumpe kann nicht genügend Unterdruck erzeugen. Dichten Sie nun aber ab mit Wasser, kann genug Unterdruck entstehen, das Wasser wird angesaugt.
Die physikalischen Gesetze auf der Erde stellen die nächste Einschränkung dar
Doch in manchen Fällen müssen Sie das Ansaugrohr zusätzlich mit Wasser füllen – wie bei einer nicht ansaugenden Gartenpumpe. Das liegt an den folgenden physikalischen Gesetzen: Wir leben auf der Erde mit einem Überdruck, denn die Luft hat ebenfalls Gewicht und wird von der Schwerkraft angezogen. Da es aber „normal“ ist, bezeichnen wir es auch als normalen Druck oder atmosphärischen Druck. Normaler Druck ist dabei eigentlich falsch, weil es tatsächlich ein Überdruck ist.
Definition Unterdruck
In dem Bereich vom gegebenen atmosphärischen Überdruck bis herunter zu einem Druck von 0 sprechen wir daher von Unterdruck. Unter 0 beginnt dagegen ein Vakuum – die Luft wird jetzt dem Raum entzogen.
Eine selbstansaugende Wasserpumpe erzeugt also Unterdruck
Eine selbst saugende Pumpe nutzt dieses Prinzip, das heißt, sie kann einen bestimmten Unterdruck erzeugen – so wie die plötzlich abgedichtete Schwengelpumpe. Allerdings kann eine herkömmliche Saugpumpe niemals mehr Druck zum Ansaugen erzeugen, als vom Wert „Null“ bis zum gegebenen atmosphärischen Überdruck. Dieser Druck lässt sich auch in Wasser messen.
Dabei muss die Pumpe gegen den Druck als Wassersäule ankommen
Hier kann er in bar angegeben werden, aber auch in der Länge der Wassersäule. Denn je höher Wasser aufeinander liegt, desto höher wird auch hier der Druck am Grund des Wasserbehälters. Die länge einer Wassersäule von ungefähr zehn Metern entspricht dabei in etwas dem atmosphärischen Druck, in dem wir leben.
Folglich ist eine Saugpumpe, aber auch eine Verdrängungspumpe, auf diese 10 m Förderleistung begrenzt. Allerdings ist der Pumpenwirkungsgrad durch hydraulische und Antriebsreibung begrenzt. Ausschlaggebend ist daher die Förderhöhe, die auf dem Datenblatt einer Pumpe angegeben ist. Selbst bei guten Pumpen liegt die Förderhöhe lediglich um 7 bis 8 m.
Bedeutung der Förderhöhe bezieht sich auf Wassersäule und nicht geodätische Höhe
Dabei müssen Sie sich diese Wassersäule nicht zwingend stehend vorstellen. Sie zeigt ihre Wirkung auch bei einer liegenden Rohrleitung. Die selbst saugende Pumpe kann also nur bis zu dieser Länge (oder Höhe) fördern. Wollen Sie eine längere Förderleitung, benötigen Sie entweder Ventile, die wie ein Rückschlagventil wirken oder Kaskadenpumpen, also Pumpen alle 5 bis 8 m, je nach Pumpenleistung.
Daraus folgt wiederum, dass Sie selbst eine selbstansaugende Gartenpumpe durchaus entlüften müssen. Wird nämlich ein höherer Unterdruck zum Ansaugen benötigt, muss die Pumpe entsprechend dicht sein. Um das zu kaschieren, können Sie die Wassersäule verkürzen, indem Sie die Ansaugleitung zumindest teilweise mit Wasser füllen.
Die scheinbar selbstsaugende Kreiselpumpe
Kreiselpumpen werden auch selbstsaugend angeboten. Jedoch handelt es sich hier um einen Trick. Entweder ist das Pumpengehäuse wasserdicht, sodass kein Wasser auslaufen kann. Der Ansaugbereich muss dann aber immer noch unmittelbar in den Behälter mit dem Wasser getaucht werden. Einen weiteren, ähnlichen Lösungsvorschlag bietet die Jetpumpe.
Die Jetpumpe
An ihrer Ansaugöffnung befindet sich ein kleines Schaufelrad, das nach dem hydraulischen Prinzip, also dem in Bewegung setzen des Fördermediums, arbeitet. Daher kann diese kleine, vorgeschaltete Pumpe auch Luft bis zu einem bestimmten Anteil fördern. In einer Entmischkammer wird dann das Wasser in das Pumpengehäuse geleitet und die Luft durch entstehenden Überdruck selbst entlüftet.
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