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Pumpe

Zahnradpumpe: Funktionsweise einfach erklärt

Von Rafael di Silva | 25. Oktober 2024
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Zahnradpumpen sind aus vielen industriellen Prozessen nicht wegzudenken. Ihre Funktionsweise basiert auf zwei Zahnrädern, die Flüssigkeit ansaugen, transportieren und gleichmäßig wieder abgeben.

Zahnradpumpe Funktion

Funktionsweise einer Zahnradpumpe

Zahnradpumpen arbeiten nach dem Verdrängungsprinzip, um Flüssigkeiten effizient zu fördern. Im Inneren der Pumpe drehen sich zwei gegenläufige Zahnräder, die ineinander greifen. Diese Bewegung verhindert, dass das Fördermedium zwischen den Zahnradflanken und dem Gehäuse entweichen kann. Dadurch wird die Flüssigkeit von der Ansaug- zur Druckseite befördert.

Die Funktionsweise der Zahnradpumpe lässt sich in drei Hauptschritte unterteilen:

  1. Ansaugen der Flüssigkeit: An der Saugseite entsteht durch das Entkämmen der Zahnräder ein Unterdruck. Dieser Unterdruck zieht die Flüssigkeit in die Pumpe, wo sie sich in den Zwischenräumen der Zahnradzähne und dem Gehäuse ansammelt.
  2. Transport der Flüssigkeit: Durch die Drehung der Zahnräder wird die Flüssigkeit von der Ansaugseite zur Druckseite transportiert. Enge Spalte zwischen den Zahnradzähnen und dem Gehäuse verhindern ein Zurückfließen der Flüssigkeit und zwingen diese, in eine Richtung zu fließen.
  3. Ausstoßen der Flüssigkeit: Auf der Druckseite greifen die Zahnradzähne erneut ineinander und drücken die Flüssigkeit aus den Zahnzwischenräumen heraus. Die geometrische Form der Zahnräder gewährleistet eine kontinuierliche und gleichmäßige Weiterleitung der Flüssigkeit zur Druckleitung.

Zahnradpumpen sind besonders für ihre konstante Fördermenge bei minimalen Pulsationen bekannt. Diese Eigenschaft macht sie ideal für Anwendungen, bei denen ein gleichmäßiger Flüssigkeitsstrom erforderlich ist, wie in Hydraulikanlagen oder in der Lebensmittelindustrie. Ihre robuste Bauweise und hohe Präzision ermöglichen auch das Fördern hochviskoser Flüssigkeiten, was sie für eine Vielzahl industrieller Prozesse geeignet macht.

Arten von Zahnradpumpen

Zahnradpumpen gibt es in verschiedenen Bauarten, die je nach Einsatzmöglichkeiten und Betriebsweisen variieren:

Außenzahnradpumpen

Außenzahnradpumpen bestehen aus zwei gleich großen Zahnrädern, die sich in einem Gehäuse gegeneinander drehen. Die Zahnräder greifen ineinander, wodurch die Flüssigkeit in den Zahnlücken vom Einlass zum Auslass der Pumpe transportiert wird. Sie sind besonders für mittlere Drücke bis zu 300 bar geeignet und finden Anwendung in Bereichen, die geringe Viskositäten und konstante Fördermengen erfordern.

Innenzahnradpumpen

Innenzahnradpumpen zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise und den exzentrischen Antrieb aus. Ein kleineres Innenzahnrad greift in ein größeres Außenrad, während eine Sichel als Dichtung fungiert. Diese Konstruktion reduziert die Geräuschentwicklung und ermöglicht eine pulsationsarme Förderung bei hohem Wirkungsgrad. Sie werden in Systemen eingesetzt, die eine gleichmäßige Förderung und hohe Betriebssicherheit erfordern, wie hydraulische Pressen und Werkzeugmaschinen.

Zahnringpumpen

Zahnringpumpen nutzen ein zylindrisches Rotor-Zahnrad, das sich versetzt zu einem festen Gehäuse dreht. Dadurch entstehen Förderräume, in denen die Flüssigkeit transportiert wird. Zahnringpumpen sind für Anwendungen konzipiert, die einen ruhigen Lauf und eine lange Lebensdauer bei niedrig- bis mittelviskosen Flüssigkeiten und niedrigem Druck erfordern. Oft werden sie in der Automobilindustrie verwendet.

Schraubenspindelpumpen

Schraubenspindelpumpen arbeiten mit schraubenförmigen Rotoren, die sich gegeneinander drehen und das Fördermedium axial transportieren. Sie bieten eine pulsationsfreie Förderung und eignen sich hervorragend für hochviskose, pastöse oder feststoffbeladene Flüssigkeiten. Diese Pumpen sind in der Öl- und Gasindustrie sowie in der Lebensmittelverarbeitung weit verbreitet.

Vorteile von Zahnradpumpen

Zahnradpumpen bieten viele Vorteile, die sie zur optimalen Wahl für verschiedene Anwendungen machen:

  • Hohe Fördergenauigkeit: Sie sind bekannt für ihre exakte Dosierung und präzise Fördermenge, ideal für Anwendungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen.
  • Robuste Bauweise: Dank ihrer simplen und langlebigen Konstruktion sind sie äußerst widerstandsfähig gegenüber Abnutzung.
  • Kompaktes Design: Das platzsparende Design ermöglicht eine einfache Integration in bestehende Systeme, ideal für mobile Anwendungen oder beengte Räume.
  • Stabile Leistung: Ihnen eigen ist ein gleichmäßiger und pulsationsfreier Flüssigkeitsstrom, selbst bei hochviskosen Medien.
  • Hohe Temperatur- und Viskositätstoleranz: Sie können Flüssigkeiten mit hohen Viskositäten und Temperaturen fördern, was sie für spezielle industrielle Anwendungen geeignet macht.
  • Flexibler Einsatz bei hohen Differenzdrücken: Sie arbeiten effizient bei unterschiedlichen und auch hohen Druckbereichen, was sie vielseitig einsetzbar macht.

Nachteile von Zahnradpumpen

Trotz ihrer zahlreichen Vorteile haben Zahnradpumpen auch einige Nachteile:

  • Hoher Verschleiß durch Feststoffe: Abrasive Materialien können erhöhten Verschleiß an den Zahnrädern verursachen und die Lebensdauer der Pumpe verkürzen.
  • Probleme bei niedrigen Viskositäten: Bei Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität kann es zu Effizienzverlusten und Rückflüssen kommen.
  • Hohe Geräuschentwicklung: Besonders bei hohen Drehzahlen können sie deutliche Geräusche erzeugen, was in lärmsensiblen Umgebungen problematisch sein kann.
  • Wartungsintensiv bei unzureichender Schmierung: Fehlende Schmierung erhöht den Wartungsaufwand und kann zu vorzeitigem Ausfall führen.
  • Begrenzte Eignung für hohe Drücke: Sie sind weniger geeignet für sehr hohe Druckbereiche und stoßen hier an ihre Grenzen.

Anwendungsbereiche von Zahnradpumpen

Zahnradpumpen sind in vielen Branchen und Anwendungen unverzichtbar:

  • Automobilindustrie: Sie fördern Schmierstoffe und Kraftstoffe und sind wichtig für die Verarbeitung von Kleb- und Dichtstoffen.
  • Medizintechnik: Sie gewährleisten präzise Dosierungen, zum Beispiel bei der Herstellung von Dialysefiltern oder künstlichen Organen.
  • Elektronikindustrie: Sie sorgen für gleichmäßigen und präzisen Materialaustrag beim Vergießen von elektronischen Bauteilen.
  • Wasserwirtschaft und Chemie: Sie werden in der Wasseraufbereitung und in chemischen Prozessen verwendet, um konstante Volumenströme sicherzustellen.
  • Land- und Baumaschinen: Sie dienen als Druckgeber für mobile hydraulische Systeme und sind in Baumaschinen für den Betrieb von Anbaugeräten unverzichtbar.
  • Lebensmittelindustrie: Sie fördern hochviskose Medien wie Sirup, Saucen und Fette und eignen sich für den hygienisch sensiblen Bereich.

Diese Vielfalt zeigt, dass Zahnradpumpen aufgrund ihrer robusten Bauweise und Präzision in zahlreichen Industriezweigen unverzichtbar sind. Sie bieten stabile Leistungen in verschiedenen Bedingungen und Anwendungen.

Artikelbild: aarrows/iStockphoto