Interessanterweise wird die Erfindung der Wasserstrahlpumpe mit einem Mann in Verbindung gebracht, der eigentlich immer im Zusammenhang mit dem gegenteiligen Naturelement, dem Feuer, Erwähnung findet.
Die Entwicklung der Wasserstrahlpumpe wird Robert Wilhelm Bunsen zugeschrieben, der gleichermaßen den nach ihm benannten Bunsenbrenner erfand. Tatsächlich war Bunsen ein im 19. Jahrhundert in Göttingen tätiger Chemiker, der unter anderem auch die Spektralanalyse mitentwickelte.
Das Kernstück einer Wasserstrahlpumpe ist die sogenannte Venturi-Düse. Dabei handelt es sich im Grunde um ein Rohr, das sich an einer Stelle verengt. Der Durchmesser wird durch einen Konus geringer. Was passiert nun, wenn dieses Rohr beispielsweise an die Wasserleitung eines Hauses angeschlossen wird? Oftmals fragen sich begabte Heimwerker auch ob sie die Venturidüse selber bauen können.
Die Fließgeschwindigkeit im verengten Teil des Rohres ist höher als im Teil mit dem größeren Durchmesser, es entsteht ein Differenzdruck. Das ist vergleichbar mit einem Gartenschlauch, der an seinem Ende mit den Fingern zusammengepresst wird. Der Wasserstrahl reicht durch die nun erhöhte Fließgeschwindigkeit weiter.
Es entsteht ein Unterdruck beziehungsweise ein Saugeffekt. Auf diese Weise können mit einer Venturi-Düse verschiedene Medien angesaugt oder gepumpt werden.
Welche Vorteile besitzt die Wasserstrahlpumpe?
Ihr wohl größter Vorteil ist darin zu sehen, dass sie keinen Motor und auch kein Pumpengehäuse benötigt. Sie kann ganz einfach an eine bestehende Wasserleitung angeschlossen werden. Wasserstrahlpumpen können sehr klein dimensioniert sein.
Da in der BRD der Druck des öffentlichen Wassernetzes etwa 3 bis 4 bar beträgt, kann die Wasserstrahlpumpe überall eingesetzt werden, wo sie daran angeschlossen werden kann.
Was sind die Nachteile der Wasserstrahlpumpe?
Die Wasserstrahlpumpe benötigt immer Wasser als Antriebs- oder Saugmedium. Dieses Antriebswasser vermischt sich gezwungenermaßen mit dem anzusaugenden Medium. Dementsprechend ist die Wasserstrahlpumpe nicht geeignet, um ein Medium zu befördern, das unvermischt bleiben soll.
Obwohl die Wasserstrahlpumpe keinen Motor besitzt, erzeugt sie doch sehr hohe Geräuschemissionen. Nicht zuletzt ist auf den logischerweise hohen Wasserverbrauch hinzuweisen.
Die unterschiedlichen Einsatzgebiete
Vorwiegend kommt die Wasserstrahlpumpe in Laboratorien zur Erzeugung eines Vakuums zum Einsatz. Die Wasserstrahlpumpe, direkt am Wasserhahn des Spülbeckens angeschlossen, gehört zur Standardausstattung von Laboren.
Auch zur Filtration von kleineren Flüssigkeitsmengen, die mit sehr feinen Partikeln durchsetzt sind, kommt eine Wasserstrahlpumpe zum Einsatz. Während für große Mengen an verschmutzten oder getrübten Flüssigkeiten üblicherweise eine Kammerfilterpresse verwendet wird, lohnt sich dieser Aufwand bei kleineren Mengen wirtschaftlich nicht.
So kann die Filterung solcher Flüssigkeiten sehr lange dauern, weil allein über die Schwerkraft die Filtration erfolgt. Mithilfe einer Wasserstrahlpumpe kann jedoch ein Unterdruck erzeugt werden, der die Flüssigkeit unter Zurücklassung der Partikel durch den Filter saugt. Auf diese Weise können aber auch feste, jedoch pulver- oder sandförmige Stoffe schonend getrocknet werden.
Ein eher etwas neueres Einsatzgebiet ist die Wasserstrahlpumpe zur Reinigung von Swimmingpools. Verschiedene Anbieter führen Reinigungsbürsten mit Anschluss an die Wasserleitung im Programm. Hier stehen sich zwei bereits genannte Vor- und Nachteile gegenüber.
Einmal der Nachteil des hohen Wasserverbrauchs und einmal der Vorteil, keine elektrische Pumpe betreiben zu müssen. Diese Form der Reinigungsbürsten ist eher für kleinere Becken vorgesehen, die über keine Umwälz- oder Filterpumpe verfügen.
Da hier oft so oder so mit hohen Wasserdrücken hantiert wird, kommt die Wasserstrahlpumpe vorwiegend zum Leerpumpen voll gelaufener Keller zum Einsatz. So muss keine Extra-Pumpe aufgebaut werden, sondern es ist nur die Wasserstrahlpumpe an die Schläuche anzuschließen, sie in den leer zu pumpenden Bereich zu stellen und sodann Wasser Marsch vom nächst gelegenen Hydranten oder der Pumpe des Feuerwehrwagens.
Verschiedene Bauformen einer Wasserstrahlpumpe
Im Labortechnischen Bereich finden sich meist Wasserstrahlpumpen, die mittels eines Gewindes direkt an den Wasserhahn anzuschrauben sind. Sie verfügen über einen Eingangs- sowie einen Ausgangskonus, wobei jedoch nur der Ausgangskonus von Außen sichtbar ist.
Die Wasserstrahlpumpe dieser Bauart verfügt über einen dickeren Teil, in dem nicht sichtbar das Wasser durch den ersten Konus gepresst wird.
Das beschleunigte Wasser fließt nun unter dem Differenzdruck in den zweiten Konus ein und von dort in den Ausgang. Am dickeren Teil der Pumpe ist zudem die Ansaugleitung angeflanscht.
Je nachdem verfügt die Saugleitung über ein eigenes Rückschlagventil, um bei Fehlbedienungen zu verhindern, das Wasser einströmt oder abgesaugte Luft zurückströmt. Neben den meist etwas stabileren Ausführungen für Labore werden derartige Wasserstrahlpumpen auch im Fachhandel für Aquarienzubehör geführt. Auch interessant kann das Thema Rückspülfilter sein.
Wasserstrahlpumpen sind ebenso in Kunststoffausführungen erhältlich, die auf herkömmliche Wasserleitungen abgestimmt sind. Sie werde vorwiegend im gewerblichen Bereich genutzt, um etwa Wasser oder anderen Flüssigkeiten ein drittes Medium zuzuführen und gleichzeitig eine Durchmischung erfolgen zu lassen.
Über den jeweiligen Düsendurchmesser sowie die Fließgeschwindigkeit des Wasserstrahls kann die Dosierung der Beimischung reguliert werden. Auf diese Weise lassen sich Flüssigkeiten mit Gasen genauso wie Flüssigkeiten mit Flüssigkeiten oder Gasen mit Gasen durchmischen. Der jeweilige prozentuale Anteil ist hierbei sehr exakt bestimmbar.
Gerade in der Chemie finden diese Bauformen häufig ihren Einsatz, da die Gefahr einer Fremdverschmutzung, etwa Betriebsöle von Motorpumpen, praktisch ausgeschlossen ist.
Im Bereich des Rettungs- und Bergungswesen kommen weit massivere Wasserstrahlpumpen zum Einsatz. Die Pumpen bestehen üblicherweise aus einem Aluminiumgehäuse, an das jeweils eine Kupplung für C- und B-Schläuche angeflanscht sind.
Ihr Vorteil ist, dass sie selbst in sehr tiefen Bereichen eingesetzt werden kann. Schon die im öffentlichen Wassernetz anstehenden 3 bar reichen aus, um mit der Wasserstrahlpumpe aus Tiefen von bis zu 30 m Flüssigkeiten abzusaugen. Je höher der Wasserdruck der zuführenden Leitung, desto höher die mögliche Wassersäule.
Die Ansaughöhe spielt bei der Wasserstrahlpumpe keine Rolle, da sie auf dem Grund des abzusaugenden Bereichs positioniert wird.
Im Weiteren wird für den Einsatz einer Wasserstrahlpumpe auch keine elektrische Zuleitung oder ein Verbrennungsmotor benötigt. Das macht sie zur idealen Pumpe etwa in explosionsgefährdeten Räumlichkeiten.
Wasserstrahlpumpe beziehungsweise Venturi-Düse
Das Kernstück der Wasserstrahlpumpe, die Venturi-Düse, findet sich noch in vielen anderen Segmenten. So etwa in Instrumenten zur Messung von Strömungsgeschwindigkeiten. Die Erfassung von Strömungsgeschwindigkeiten mittels einer Venturi-Düse gilt als hoch präzise und ist in der Norm ISO 9300 beschrieben.
Auch in den Vergasern von Kraftfahrzeugen kommt eine Venturi-Düse zum Einsatz. Hier ist sie dafür zuständig, die exakt richtige Luftmenge dem Gas oder dem Flüssigkraftstoff beizumischen, damit es genügend Sauerstoff besitzt, um im Zylinderkopf zündfähig zu sein.
In der industriellen Abgasreinigung werden Venturi-Düsen verwendet, um aus den Abgasen kleinste Partikel, unter 1 µm, abzuscheiden.
Wasserstrahlpumpe selber bauen oder kaufen?
Vom technischen Aufwand her gesehen, lässt sich eine Wasserstrahlpumpe ohne Weiteres mit entsprechenden Materialien aus dem Baufachhandel selbst herstellen. Wer hier auf der Suche ist, der findet im Internet sicherlich die passende Bauanleitung.
Ob sie dann aber auch für den gewünschten Zweck geeignet ist, steht auf einem anderen Blatt.
Wer es Feuerwehren gleich tun möchte und eine entsprechende Wasserstrahlpumpe sein eigen nennen will, muss schon etwas tiefer in die Tasche greifen. So ab etwa 500 Euro sind Wasserstrahlpumpen der DIN 14422:2013-09 erhältlich. Dazu braucht es aber auch das passende Zubehör wie C- und B-Schläuche und zumindest einen Hydranten vor der Haustür.