Aufbau der Hubkolben- oder Kolbenpumpe

Eigentlich lautet die exakte technische Bezeichnung der Kolbenpumpe „Hubkolbenpumpe“. Der Aufbau ist etwas aufwendiger als bei der Zahnradpumpe (Funktion), dennoch besteht auch diese Pumpe grundsätzlich aus wenigen Komponenten:

• ein Gehäuse mit Kolbenhülse, Ein- und Auslauf
• Einlassventil
• Auslassventil
• Hubkolben

Funktionsweise der Kolbenpumpe

Am besten lässt sich die Hubkolbenpumpe in der Draufsicht erklären, wenn das Gehäuse t-förmig ist. An der langen Seite bewegt sich im Innern ein Kolben auf und ab. An der Seite des oberen Totpunkts (OT) befindet sich der Gehäuseteil mit der Flüssigkeit oder dem Gas, das gefördert werden soll.

Auf der einen Seite (bei einer T-Form), beispielsweise links, befindet sich ein Einlassventil. An der anderen, rechten Seite ein Auslassventil. Bewegt sich der Kolben nun zum unteren Totpunkt, also vom Flüssigkeitsbehälter weg (und vergrößert diesen dadurch), entsteht ein Vakuum.

Abwechseln Unter- und Überdruck

Das Einlassventil ist so konzipiert, dass es bei Unterdruck öffnet, das Auslassventil dagegen wird durch den Unterdruck verschlossen. Durch diesen Unterdruck wird nun die zu fördernde Flüssigkeit bzw. das Gas angesaugt. Am unteren Totpunkt (UT) angekommen, läuft der Kolben jetzt wieder zum oberen Totpunkt. Der Kolben schiebt quasi die Flüssigkeit oder das Gas zusammen und komprimiert es dabei.

Typische Anwendungen für Kolbenpumpen

So entsteht nun ein Überdruck im Flüssigkeitsraum. Durch diesen Überdruck wird das Einlassventil geschlossen und das Auslassventil geöffnet, jetzt wird die Flüssigkeit oder das Gas gefördert. Dabei lassen sich die geförderten Substanzen je nach Pumpenbau und Substanz auch komprimieren. Die Anwendungen für die Kolbenpumpe sind vielseitig:

• Schwengelpumpe (Grundwasserpumpe an einem Gartenbrunnen)
• Dosierpumpen (wie am Seifen- oder Duschgel-Spender)
• Fahrradpumpen
• andere Luftpumpen
• Wasserpumpen
• diverse Ölpumpen (manuell, hydraulisch und elektrisch angetrieben), beispielsweise zum Heizöl abpumpen

Insbesondere über die letzten Jahrhunderte der Industrialisierung bis zum Ende des 20. Jahrhunderts wurden Hubkolbenpumpen vielfach eingesetzt. Doch aufgrund besserer Fördereigenschaften musste die Kolbenpumpe der Kreiselpumpe (Funktion) weichen.

Seit mehr als 2.000 Jahren werden Kolbenpumpen verwendet

Dennoch gehört die Kolbenpumpe zu den erfolgreichsten Pumpen der Geschichte. Schon die Römer wussten die Hubkolbenpumpe für ihre Bewässerungssysteme zu nutzen. Auch die im Mittelalter kulturell aufstrebende islamische Welt nutzte die Pumpen.

Schon damals war die pulsierende Förderung ein Problem

Schon damals wurde der größte Nachteil der der Kolbenpumpe durch Verbesserungen weitgehend neutralisiert. Aufgrund des Arbeitsprinzips (Verdichten beim Kolbenhub zum OT, Unterdruck erzeugen bzw. Ansaugen beim Hub zum unteren Totpunkt) ergibt sich eine Förderstrompulsation, die geförderte Flüssigkeit wird also pulsierend gefördert.

Die Römer und islamischen Anwender lösten das Problem, indem mehrere Pumpen mit versetzt arbeitendem Kolbenhub hintereinander über Nockenwellen geschaltet wurden. Heute werden dazu auch Flüssigkeits- oder Gaspuffer verwendet.

Abgeänderte Funktionsweise bzw. Aufbau von Hubkolbenpumpen

Die Kolbenpumpe muss nicht zwingend aus einem festen Kolben bestehen. Eine Membran erfüllt ebenfalls das Prinzip des Kolbenhubs, wobei auch eine Membran über einen dahinter gelegenen Hubkolben angetrieben werden könnte. Darüber hinaus gibt es auch Pumpen mit zwei Hubkolben, die ihre Arbeitsschritte abwechselnd vollziehen. Diese doppelten Kolbenpumpen werden als Inline-Pumpen bezeichnet.