Leistung Pumpe berechnen

Leistung ist Arbeit pro Zeit und Arbeit ist Kraft mal Weg.
Kraft ist wiederum Masse mal Beschleunigung.

Die Grundkenngrößen Masse, Beschleunigung, Zeit und Weg findet man in einer Pumpe wieder. Eine umzuwälzende Flüssigkeit hat selbstverständlich eine definierte Masse, die über eine bestimmte Strecke bewegt wird. Dazu ist Kraft nötig. Nimmt man nun noch den Faktor Zeit hinzu, ist man wieder bei der Leistung.

Wozu dient die Berechnung der Pumpenleistung?

Eine Pumpe übernimmt in einem hydraulischen System zwei Aufgaben:

• Erzeugen eines Arbeitsdruckes
  Je höher der Arbeitsdruck ist, desto größer sind die herstellbaren Kräfte. Der Arbeitsdruck ist zeitunabhängig. Er definiert aber die Kapazität eines hydraulischen Systems dahingehend, dass er die zu bewältigende Arbeit (Kraft mal Weg) festlegt.
• Erzeugen eines Volumenstroms
  Der Volumenstrom sagt schließlich etwas über die Geschwindigkeit eines hydraulischen Systems aus. Je schneller das Fluid im System fließt, desto schneller bewegen sich auch die angeschlossenen Aktoren.

Faktoren der Pumpenleistung

Die Leistung einer Pumpe hängt von drei Faktoren ab:

1. Umwälzvolumen des Pumpenteils
2. Drehgeschwindigkeit des Antriebs
3. Kraft des Antriebs

Ein Antrieb kann noch so groß ausgelegt sein, wenn die Pumpe nur eine geringe Menge an Volumen umschlagen kann, dann ändert auch eine höhere Kraft oder Geschwindigkeit nichts. Umgekehrt kann eine leistungsstarke Pumpe niemals ihr volles Potenzial erreichen, wenn sie mit einem zu schwachen Antrieb ausgestattet ist. Motor und Pumpe müssen deshalb aufeinander abgestimmt sein, um möglichst effizient arbeiten zu können.

Widerstand gegen die Pumparbeit

Eine Pumpe arbeitet in einem hydraulischen System immer gegen einen gewissen Widerstand an. Typische Einflussfaktoren für diesen Widerstand sind die Zähflüssigkeit des hydraulischen Mediums und der systemeigene Gegendruck. Zu enge Kanäle, falsch ausgewählte Ventile oder zu viele Abzweigungen können die Leistung einer Pumpe deutlich reduzieren.

Das hydraulische System und die Leistung der Pumpe mit ihrem Antrieb müssen ebenfalls aufeinander abgestimmt sein. In der Pumpenberechnung arbeitet man deshalb bevorzugt mit der Wirkungsgradzahl 510

510 = 600 (Umrechnungsfaktor) * 0,85 (Summe Wirkungsgrade E-Motor/Pumpe)

Formeln für die Berechnung einer Pumpe

Die Auslegung eines Pumpaggregats für ein hydraulisches System geschieht in drei Schritten:

#1 Bestimmung der Fördermenge Q
Die Fördermenge „Q“ ist das Volumen, welches die Pumpe durchschleusen muss und wird mit Hilfe des Füllvolumens der Pumpe „Vg“ und der Anzahl der Umdrehungen „n“ berechnet.

Die Formel lautet:
Fördermenge „Q“ gleich Füllvolumen „Vg“ mal Umdrehungen „n“ geteilt durch 1000

Q = (Vg x n) / 1000

#2 Bestimmung der Antriebsleistung P
Die Leistung „P“ des angeschlossenen Motors berechnet mit Hilfe des Pumpendrucks „p“ und dem Wirkungsgrad „510“ (oder auch Pumpenkonstante).

Die Antriebsleitung „P“ ist gleich Pumpendruck „p“ mal Fördermenge „Q“ geteilt durch den Wirkungsgrad „510“:

P = (p x Q) / 510

Mit diesen Faktoren und diesen beiden Formeln lässt sich jede Pumpe und ihr Antrieb auf die jeweilige Situation auslegen.

#3 Leistung Pumpe berechnen – anhand eines Praxisbeispiels

Eine Hebebühne benötigt ein Pumpaggregat.
Sie benötigt einen Druck von 100 bar und eine Fördermenge von 10 l/min.

Berechnung der Motorleistung „“P:
P = (100 bar X 10 l/min) / 510 = 1,96 ≙ 2 kW

Ein E-Motor mit 2 kW Leistung und einer Drehzahl von 1000 U/min reicht in diesem Fall aus.

Nun wird die Pumpe ausgelegt.
Dazu stellt man die Formel zur Bestimmung der Fördermenge „Q = (Vg x n) / 1000“ nach Füllvolumen „Vg“ um.

Vg = Q * 1000 / n.

Daraus ergibt sich:
Vg = 10 l/min   x   1000  /  1000 U/min  
Vg = 10 cm³/U

Eine Pumpe mit einer Leistung von 10 cm³ / Umdrehung reicht für diese Anwendung aus.