Die Plungerpumpe

Aufbau, Funktionsprinzip und Verwendung

Plungerpumpen sind als zuverlässige Hochdruckpumpen in vielen industriellen Anwendungen zu finden, beispielsweise für Reinigungsanwendungen oder in der Prozesstechnik der chemischen Industrie. Die Verdrängerpumpen sind für kleine oder große Fördermengen geeignet und erzielen verschiedene Druckstufen. Sie fördern alle flüssigen Medien wie Wasser, Öle oder Flüssiggase in einem weiten Temperaturbereich. Auch abrasive Medien wie Waschmittelslurries oder Kohlemaischen lassen sich mit den Oszillierenden Plungerpumpen problemlos über verschiedene Druckstufen verpumpen.

Die Plungerpumpe

Bei der Plungerpumpe handelt es sich um eine Sonderausführung der Kolbenpumpe. Der Begriff Plunger stammt aus dem Englischen und bedeutet Kolbenstange oder Tauchkolben. 

Im Gegensatz zu einer Kolbenpumpe reicht der Kolben nicht bis zur Zylinderwand. Die Kolbenstange selbst stellt den Kolben dar. Nach außen hin besitzt er keine mit der Zylinderwand abschließenden Dichtungen. Die Pumpe arbeitet nach dem Verdrängungsprinzip.

Das Funktionsprinzip der Plungerpumpe

Im Gegensatz zu einer Kolbenpumpe hat die Plungerpumpe keine sich mit dem Kolben mitbewegende, sondern eine fest verbaute Dichtung in der Stopfbuchse. Ein zurückfahrender Plunger erzeugt eine Saugwirkung im Flüssigkeitsteil und öffnet das Saugventil. Das Medium strömt in den Flüssigkeitsteil. Anschließend erfolgt die Vorwärtsbewegung des Plungers. Der Plunger verdrängt durch sein eigenes Volumen das zur Verfügung stehende Volumen und erhöht den Druck der zu verpumpenden Flüssigkeit. Das Saugventil schließt sich und das Druckventil öffnet der unter Druck stehenden Flüssigkeit den Weg in den Prozessbereich.

Die Vor- und Rückwärtsbewegung des Plungers wiederholt sich kontinuierlich und öffnet oder schließt die Ventile. Abhängig von der Anwendung wiederholen sich die Zyklen bis zu mehrere hundert Mal pro Minute. Um einen stoßweisen Flüssigkeitsstrom zu verhindern, kommen sogenannte saugseitige und druckseitige Pulsationsdämpfer zum Einsatz, die für ein gleichmäßiges Strömen und verminderte Pulsationen sorgen. Zur Erhöhung der Fördermenge und für einen gleichmäßigeren Förderstrom lassen sich mehrere Plunger in einer einzigen Pumpe im Verbund verwenden. Sie speisen über das gleiche Druckrohr den gemeinsamen Prozessbereich. Die Anzahl der Plunger in der Pumpe variiert abhängig von der Bauform und Anwendung.

Angetrieben werden die Plunger hydraulisch oder von einer Kurbelwelle mit Pleuel und Kreuzköpfen. Sind mehrere Plunger vorhanden, lassen sich die Winkelpositionen an der Kurbelwelle so verteilen, dass die Druckspitzen in der Pumpe zeitlich versetzt sind.
 

Funktionsweise einer Plungerpumpe

3D Animation

Der Aufbau der Plungerpumpe

Grundsätzlich besteht die Plungerpumpe aus zwei Hauptkomponenten: dem Triebwerk und dem Flüssigkeitsteil.

Das Triebwerk setzt die rotierende Bewegung eine Antriebsmotors in eine oszillierende Vor- und Rückwärtsbewegung des Plungers um. Hierfür kommen Kurbelwelle, Pleuel und Kreuzköpfe zum Einsatz. An die Kreuzköpfe angekoppelt sind die Plunger, die über die Stopfbuchsen in den Flüssigkeitsteil der Pumpe eindringen. Antriebsmotoren können elektrische Motoren, aber auch Verbrennungsmotoren sein. Hydraulische Antriebe sind ebenfalls möglich. Um für den harten Dauereinsatz unter extremen Bedingungen gerüstet zu sein, ist das Triebwerk aus einem robusten Gusswerkstoff gefertigt.

Der Flüssigkeitsteil besteht aus den Stopfbuchsen und dem Ventilraum, in dem die Druckerhöhung des Mediums stattfindet. Die verschiedenen Komponenten des Flüssigkeitsteils kommen mit den flüssigen Fördermedien in Berührung und sind daher den Anforderungen entsprechend auszuführen. Stopfbuchsgehäuse, Ventilblock und die Ventile sind aus Materialien gefertigt, die auf die Anwendung und die zu verpumpende Flüssigkeit abgestimmt sind. Dies können beispielsweise  einfache Gussmaterialien, hochlegierte Edelstähle wie Superduplex oder sogar Titan sein.

Die im Flüssigkeitsteil fest verbauten Dichtungslösungen können abhängig vom zu bedienenden Prozess mit Hilfssystemen wie Sperrsystemen, Einspritzungen oder Spülungen ausgestattet sein.

Anwendungsbereiche für Hochdruck-Plungerpumpen

Die Einsatzmöglichkeiten der Plungerpumpen sind sehr vielfältig. Überall dort, wo flüssige Medien mit Hochdruck zu fördern sind, stellen sie geeignete Lösungen zur Verfügung. Die Anwendungen reichen von Pumpen für Reinigungsprozesse kleinster Leistungsklassen mit wenigen Kilogramm bis zu Pumpanlagen für die Prozessindustrie mit Leistungsanforderungen von mehreren Megawatt und 40 Tonnen Gewicht. Mit den Hochdruckpumpen sind Druckstufen von bis zu 3.000 bar erreichbar.

Dank durchdachter konstruktiver Gestaltung, optimierter Materialauswahl, flexibler Steuerung der Drehzahl und hoher Präzision in der Herstellung lassen sich Plungerpumpen 24 Stunden am Tag und circa 8.000 Stunden ohne Unterbrechung im Jahr einsetzen. Förderbar sind alle Medien in einem flüssigen Aggregatzustand. Dies können Wasser oder Öl unter normalen Temperaturen, aber auch Heißöle und Flüssiggase wie Kohlendioxid und Ammoniak sein. Aufgrund des Funktionsprinzips sind Plungerpumpen für Medien mit Abrasivstoffen wie Waschmittelslurries oder Kohlemaischen ebenfalls bestens geeignet.

Typische Anwendungsbereiche für Plungerpumpen sind:

  • Reinigungsanwendungen
  • Kohleverflüssigung
  • Prozesstechnik der chemischen und pharmazeutischen Industrie
  • Druckprüfung
  • Harnstoffproduktion
  • Oberflächenbearbeitung
  • Öl- und Gasförderung

Plungerpumpen arbeiten nach dem Verdrängungsprinzip und sind bestens für den zuverlässigen Dauerbetrieb geeignet. Sie sind für unterschiedliche flüssige Medien einsetzbar und erzielen Drücke bis 3.000 bar. URACA besitzt viel Know-how in der Entwicklung und Fertigung von Plungerpumpen.

Haben Sie Fragen oder sind Sie auf der Suche nach einer passenden Pumpe für Ihre Anwendung, kontaktieren Sie die Experten von URACA jetzt.