Wasserstrahlpumpe

Eine Wasserstrahlpumpe oder auch Strahlpumpe ist eine einfache Injektorpumpe, die verwendet wird, um ein Vakuum zu erzeugen oder Flüssigkeiten oder Gase abzusaugen. In der Wasserversorgung wird sie verwendet, um Gase wie Sauerstoff bzw. Luft anzusaugen und sie dem Wasser beizumischen. Die Erfindung wird zumeist Robert Wilhelm Bunsen zugeschrieben.

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Aufbau und Funktionsweise

  Die Wasserstrahlpumpe besitzt zwei Eingänge und einen Ausgang und besteht im Prinzip aus zwei ineinander gesteckten Rohren. Am Wassereingang tritt ein Wasserstrahl unter dem vollen Leitungsdruck aus einer Düse in ein Rohr mit größerem Durchmesser. Zwischen dem schnell strömenden Wasserstrahl und dem umgebenden Medium entstehen durch Reibung Verwirbelungen und in der Folge eine Vermischung der Medien. Bei diesem Vorgang wird kinetische Energie vom Wasserstrahl auf das umgebende Medium übertragen, womit ein effektiver Fördermechanismus zur Verfügung steht. Durch Ausfördern des Mediums entsteht ein Unterdruck im Rohr, dadurch kann das zu fördernde Medium durch den Vakuumanschluss nachströmen. So wird das Medium proportional mit der Menge des gesaugten Wassers ausgestoßen.   Schwankt die Durchflussmenge – im Extremfall durch unüberlegtes Schließen des Wasserhahnsnbsp;– schwankt auch das erreichbare Vakuum entsprechend. Wird der in der Apparatur erreichte Druck überschritten, wird Wasser in die Apparatur zurück gesaugt, man spricht dann vom Rückschlag. Der maximal erzeugbare Unterdruck entspricht dem Dampfdruck des Wassers und ist damit temperaturabhängig, er beträgt 6 hPa bei 0 °C. Die Saugleistung ist direkt proportional zum Wasserdurchfluss.

Einsatzgebiete

Zum Einsatz in Laboratorien kommende Wasserstrahlpumpen bestehen meist aus Glas, Kunststoff oder Metall und werden mittels eines Schlauches an einen Wasserhahn angeschlossen. Wegen des großen Wasserverbrauches, des unangenehm hohen Geräuschpegels sowie der Belastung des Abwassers mit gegebenenfalls hohen Anteilen organischer Lösemittel werden die Wasserstrahlpumpen zunehmend von elektrisch betriebenen Vakuumpumpen verdrängt. Bei der Benutzung von Wasserstrahlpumpen muss wegen der Gefahr des Rückschlags zwischen Apparatur und Pumpe immer eine Sicherheitswaschflasche angebracht werden.

Da die Pumpe selbst keinen Antrieb benötigt, ist auch kein Stromanschluss oder ein Verbrennungsmotor notwendig. Daher kann die Pumpe auch in explosionsgefährdeten Räumen betrieben werden.

Bei der Feuerwehr ist die Wasserstrahlpumpe eine wasserführende Armatur zur Wasserentnahme und wurde vor allem früher häufig zum Leerpumpen von vollgelaufenen Kellern eingesetzt.

Andere Anwendungen des Förderprinzips

Das hier zur Anwendung kommende Förderprinzip wird auch anderweitig eingesetzt. So wird beispielsweise im Bunsenbrenner, im Teclubrenner und in der Lötlampe Brenngas aus einer kleinen Öffnung in ein weites Rohr eingeleitet. Am unteren bzw. hinteren Ende hat das Rohr eine oder mehrere Öffnungen, durch die Luft aus der Umgebung angesaugt wird. Dieser Ansatz hat die Vorteile, dass ein simpler Mechanismus zur Ansaugung der Luft zur Verfügung steht und dass sich Luft und Brenngas vor der Verbrennung effektiv vermischen.

In Dampfloks wurde das Prinzip zur Anfachung des Feuers und damit zur Leistungssteigerung eingesetzt (von Richard Trevithick um etwa 1800 erstmals angewendet). Hier wird der verbrauchte Dampf aus dem Arbeitszylinder nicht einfach in die Umgebung abgelassen, sondern durch ein Rohr in den Kamin geleitet und dort nach oben ausgeblasen. Die Pumpwirkung saugt Luft durch Luftklappen in die Feuerbüchse und facht damit das Feuer an. Der entstehende Rauch und die heißen Verbrennungsgase werden dann durch die Heizrohre in den Kamin gesaugt und nach außen abgeleitet.

Siehe auch

• Wasserstrahlpumpe (Feuerwehr)

Literatur

Prandtl und Tietjens, Fundamentals of Hydro- and Aerodynamics, 1934, Dover, Seite 243