Kolbenpumpe

Eine '''Kolbenpumpe''' ist eine [[Pumpe]] zur Förderung von Flüssigkeiten oder Gasen, wobei Gase dabei auch verdichtet werden. Dabei wird mit einem Kolben, der in einem [[Zylinder (Technik)|Zylinder]] läuft, im ersten Takt das zu fördernde Medium durch ein Einlassventil angesaugt. Anschließend wird es durch das Auslassventil ausgestoßen. Dieses Prinzip wird auch als Verdrängerpumpe bezeichnet.

Mit Kolbenpumpen können beim Fördern von Flüssigkeiten hohe Drücke erreicht werden. Zudem ist das geförderte Flüssigkeitsvolumen genau bestimmbar (''Dosierpumpe''). Der Antrieb kann von Hand (zum Beispiel handbetriebene [[Schwengelpumpe]]), Elektromagneten oder durch Motoren erfolgen. Die Kolbenpumpe wurde 1649 von [[Otto von Guericke]] erfunden und diente ihm beim Versuch der [[Magdeburger Halbkugeln]] zur Herstellung eines technischen Vakuums.

Die Bedeutung des Einsatzes der Kolbenpumpen hat sich seit dem 19. Jahrhundert verschoben. Mit der Einführung der [[Kreiselpumpe]] ging der Einsatz der Kolbenpumpe bei der Förderung großer Volumen oder verschmutzter Flüssigkeiten ([[Trinkwasser]], [[Abwasser]]) zurück. Heute werden Kolbenpumpen z. B. in [[Dosierpumpe]]n, handbetriebenen [[Förderanlage]]n und zur Herstellung großer Drücke eingesetzt.

[[Datei:kolbenpumpe3.gif|thumb|Kolbenpumpe für [[Kraftstoff]]e und [[Additive]]]]

In '''Schöpfkolbenpumpen''' sitzt das Auslassventil im Kolben selbst. Dadurch wird das zu pumpende Material im Ausschiebetakt auf die andere Seite des Kolbens befördert und von dort im nachfolgenden Ansaugtakt ausgeschoben, während gleichzeitig auf der anderen Kolbenseite neues Material angesaugt wird. Dieser Pumpentyp eignet sich zum Pumpen von [[Viskosität|hochviskosem]] Material und wird gerne in [[Fassfolgeplattenpumpe]]n eingesetzt. '''[[Dosierpumpe]]n''' basieren auf dem Prinzip der Schöpfkolbenpumpe.

Viele [[Seifenspender]] basieren auf dem Prinzip einer Kolbenpumpe. Die beiden Bilder zeigen ein Beispiel. Der Kolben (3) sitzt verschiebbar auf der Achse (2) innerhalb des Gehäuses (4). Die hohle Achse setzt sich in den seitlichen Seifenauslass (1) fort. Beim Drücken des Kopfs (1) gibt der Kolben den Zulauf über die seitlichen Löcher am unteren Ende der Achse frei. Gleichzeitig wird die Feder (5), die am unteren Ende im Gehäuse abgestützt ist, gespannt. Die Seife drückt die Kugel (6) nach unten und verschließt den Zulauf. Beim Loslassen des Knopfs kehren sich die Durchlass- und Schließfunktionen der Ventile um. Seife wird angesaugt und füllt das Gehäuse. Ein erneutes Drücken presst die Seife aus dem Spender.

Bei einer '''[[Membranpumpe]]''' wird das Fördermedium statt durch einen Kolben durch eine Membran angesaugt bzw. ausgestoßen. Man unterscheidet hierbei mechanisch angelenkte Membranpumpen und hydraulisch angelenkte Membranpumpen (auch: Kolben-Membranpumpen). Bei letzteren wird die Membran (typische Werkstoffe sind etwa PTFE oder Stahl) beidseitig mit Druck belastet und hat keine äußeren Kräfte abzustützen. Mit hydraulisch angelenkten Membranpumpen wurden daher bereits Drücke bis zu 3500bar erreicht.

[[Datei:Pumpdia01.svg|gerahmt|rechts|Schematische Darstellung eines Schöpfwerks und einer Kolbenpumpe]]

[[Datei:Kolbenpumpe.jpg|upright|thumb|links|Historische Kolbenpumpe]]

[[Datei:Noerdlingen Eisenbahnmuseum 1572.jpg|upright|left|thumb|Doppelverbundluftpumpe Bauart Nielebock-Knorr]]

Dampfbetriebene Kolbenpumpen sind schwungradlose Dampfmaschinen, bei denen Antriebskolben und Arbeitskolben auf einer gemeinsamen Kolbenstange aufgekeilt sind. Kolbenpumpen arbeiten mit Volldruck, denn es gibt keine Steuerungseinrichtung, die die Dampfzufuhr während der Arbeitsbewegung absperren könnte, so dass die Expansion des Dampfes genutzt werden könnte. Die Umsteuerung erfolgt am Ende des jeweiligen Arbeitshubes, weshalb der Dampf mit Betriebsdruck aus dem Arbeitsraum entweicht. Das erzeugt das für diese Pumpen typische und bei ungenügender Dämpfung peitschende Arbeitsgeräusch. Um den Nachteil der Volldruckarbeitsweise wenigstend teilweise auszugleichen, sind Kolbenpumpen entwickelt worden, die mit '''Verbundwirkung''' arbeiten. Hat der Dampf seine Wirkung im kleineren Hochdruckzylinder getan, wird er über die Steuerung der Pumpe in den größeren Niederdruckteil geleitet, wo er weiter entspannt wird und einen Teil seiner Wärmeenergie abgeben kann. Erst nach dieser zweiten Stufe gelangt der Dampf über den Auspuff ins Freie oder er wird einer Vorwärmeinrichtung zugeführt, wo dem Dampf weitere Energie entzogen wird, um das Kesselspeisewasser vorzuwärmen.Siehe auch: [[Duplexpumpe]]

[[Datei:Inline-Pump.JPG|right|thumb|Inline-Pumpe]]

Eine weitere Variante ist die [[Schwingkolbenpumpe]] die auch als Variation einer [[Freikolbenmaschine]] möglich ist.  

Eine [[Luftpumpe|Fahrradpumpe]] ist ebenfalls eine Kolbenpumpe. Der Kolben dichtet nur bei der Auslassbewegung den Zylinder ab und übernimmt so die Aufgabe des Einlassventils. Das Auslassventil ist nicht in der Pumpe integriert. Mit einer Fahrradpumpe lässt sich deshalb kein Luftballon aufpumpen. Als Auslassventil fungiert das Ventil des Fahrradschlauchs.

Die [[Axialkolbenpumpe]] und die [[Radialkolbenpumpe]] sind weitere Bauformen von Kolbenpumpen. Bei diesen beiden o. g. Bauformen werden Flüssigkeiten, vor allem Mineralöle und Sonderflüssigkeiten (z.B. HFA, HFC, HFD, Bohremulsion) gefördert. Das Einsatzgebiet derartiger Hydraulikpumpen ist breit gefächert: von Werkzeugmaschinen, hydraulischen Fahrantrieben (z.B. Bau- und Landwirtschaftsmaschinen) und Prüfständen bis hin zu Windkraftanlagen.