Welche Pumpen eignen sich für die Industrie?

Das Wichtigste auf einen Blick

Kreiselpumpen sind erste Wahl für Wasser, Kühlmittel und andere dünnflüssige Medien mit großen Volumenströmen.
Verdrängerpumpen halten den Förderstrom auch bei hohem Gegendruck konstant und dosieren genauer.
Exzenterschneckenpumpen fördern zähe, abrasive und scher empfindliche Medien mit geringer Pulsation.
Die Abnahmeprüfung nach DIN EN ISO 9906 legt fest, wie stark die gelieferte Kennlinie von der zugesagten abweichen darf.
Beispielpreise reichen von rund 900 Euro netto für eine kleine Normpumpe bis über 15.000 Euro für eine Exzenterschneckenpumpe in Edelstahl.

Kreiselpumpen: große Mengen bei mäßigem Druck

Eine Kreiselpumpe erzeugt Förderdruck über ein rotierendes Laufrad. Das Laufrad beschleunigt das Medium, das Gehäuse wandelt die Geschwindigkeit anschließend in Druck um. Weil der Volumenstrom vom Gegendruck der Anlage abhängt, fällt die Kennlinie mit steigender Fördermenge ab.

Der Betriebspunkt liegt dort, wo sich Pumpen- und Anlagenkennlinie schneiden. Weit vom Bestpunkt entfernt sinkt der Wirkungsgrad, die Radialkräfte steigen und die Lager werden stärker belastet. Der VDMA hat zusammengefasst, was bei der Eignung von Pumpen für die Industrie zu beachten ist.

Einstufige Normpumpen nach DIN EN 733 sind die Arbeitspferde für Kühlwasser, Prozesswasser und Spülkreisläufe. Mehrstufige Ausführungen erreichen höhere Förderhöhen und kommen bei Kesselspeisewasser oder Umkehrosmose zum Einsatz. Für Abwasser mit Feststoffen gibt es Freistromräder, die den freien Durchgang vergrößern.

Die Wirkungsgrade liegen bei kleinen Kreiselpumpen zwischen 40 und 60 Prozent, bei mittleren Aggregaten zwischen 65 und 80 Prozent. Große mehrstufige Maschinen erreichen bis etwa 85 Prozent. Alle Angaben gelten für den Bestpunkt, im Teillastbetrieb fällt der Wert deutlich ab.

Verdrängerpumpen: konstanter Strom gegen jeden Druck

Verdrängerpumpen schließen ein Volumen ein und schieben es gegen den Druck der Anlage. Der Förderstrom bleibt dadurch nahezu unabhängig vom Gegendruck, was für Dosieraufgaben und hohe Drücke entscheidend ist. Zu dieser Familie gehören Kolben-, Membran-, Zahnrad-, Schraubenspindel- und Exzenterschneckenpumpen.

Der Vorteil zeigt sich bei zähen Medien. Eine Kreiselpumpe verliert ab einer Viskosität von etwa 100 mm²/s schnell an Wirkungsgrad, während eine Verdrängerpumpe die Förderung hält. Der VDMA stellt im Vergleich von Kreisel- und Verdrängerpumpen die Kennlinien beider Familien gegenüber.

Nachteile sind Pulsation, Verschleiß an Dichtflächen und eine gewisse Empfindlichkeit gegen harte Feststoffe. Pulsationsdämpfer, Windkessel und größere Rohrquerschnitte reduzieren die Schwingungen im Leitungssystem. Pneumatische Membranpumpen dürfen trocken laufen und eignen sich für aggressive Medien, arbeiten aber wegen der Drucklufterzeugung mit schlechterem Gesamtwirkungsgrad.

Exzenterschneckenpumpen für zähe und scher empfindliche Medien

Eine Exzenterschneckenpumpe besteht aus einem rotierenden Metallrotor und einem elastomeren Stator. Zwischen beiden bilden sich abgeschlossene Kammern, die das Medium axial und mit geringer Scherung transportieren. Das prädestiniert diese Bauart für Schlämme, Polymerlösungen, Suspensionen und Lebensmittel mit Stückigkeit.

Druck und Fördermenge hängen von der Stufenzahl und der Drehzahl ab. Je nach Baulänge liegen die Drücke zwischen etwa 6 und 48 bar, die Fördermengen reichen von wenigen Litern bis über 300 m³/h. Wirkungsgrade von 60 bis 75 Prozent sind typisch.

Der Stator ist das Verschleißteil. Bei abrasiven Medien entscheidet die Elastomerqualität über die Standzeit, bei hohen Temperaturen die Werkstoffgrenze. Ein Wechsel des Stators kostet je nach Baugröße mehrere hundert bis über tausend Euro, deshalb gehört er in die Instandhaltungsplanung.

Bauarten, Wirkungsgrade und Beispielpreise im Vergleich

Die folgende Übersicht nennt Erfahrungswerte für Standardausführungen ohne Montage und ohne Sonderwerkstoffe.

Bauart	Wirkungsgrad	Druckbereich	Typischer Einsatz	Beispielpreis netto
Einstufige Kreiselpumpe	65 bis 80 %	bis 10 bar	Kühlwasser, Prozesswasser	900 bis 2.500 Euro
Mehrstufige Kreiselpumpe	75 bis 85 %	bis 40 bar	Kesselspeisung, Osmose	3.000 bis 8.000 Euro
Zahnradpumpe	60 bis 80 %	bis 100 bar	Öle, Schmierstoffe	700 bis 3.000 Euro
Pneumatische Membranpumpe	40 bis 60 %	bis 8 bar	aggressive Medien, Schlämme	1.500 bis 6.000 Euro
Exzenterschneckenpumpe	60 bis 75 %	6 bis 48 bar	Schlämme, Polymere	4.000 bis 15.000 Euro

Kennlinien und Abnahmeprüfung nach DIN EN ISO 9906

DIN EN ISO 9906 beschreibt die Abnahmeprüfungen für Kreiselpumpen. Sie definiert Toleranzen für Förderstrom, Förderhöhe, Leistungsaufnahme und Wirkungsgrad und teilt sie in die Klassen 1B, 1E, 2B und 2U. Klasse 1B ist die strengste und verlangt die genaueste Messtechnik.

Für die Bestellung zählt, welche Klasse im Datenblatt vereinbart ist. Wer enge Garantiewerte einkauft, sollte die Prüfung auf dem Prüfstand beauftragen und das Protokoll den Abnahmepapieren beilegen. Abweichungen innerhalb der vereinbarten Klasse sind kein Mangel.

Anlagen der Wasserver- und Abwasserentsorgung werden in den Gremien des DIN-Normenausschuss Wasserwesen (NAW) genormt. Auslegung, Werkstoffe und Prüfverfahren greifen dort ineinander.

Pumpenauswahl in fünf Schritten

Der VDMA hat zusammengestellt, wie sich Fehler bei der Pumpenauswahl vermeiden lassen. In der Praxis hat sich diese Reihenfolge bewährt:

Förderaufgabe beschreibenMedium, Temperatur, Viskosität, Feststoffanteil, pH-Wert und Dichte.
Förderstrom und Förderhöhe berechnen, aus geodätischer Höhe, Rohrreibung, Armaturen und Gegendruck.
Bauart wählenKreiselpumpe für dünnflüssige Medien, Verdrängerpumpe für Dosierung, hohe Drücke oder zähe Medien.
Werkstoff und Gleitringdichtung festlegen, dazu den NPSH-Wert prüfen und Kavitation ausschließen.
Angebote über zehn Jahre vergleichenKennlinie, Abnahmeklasse, Regelung, Ersatzteilpreise und Energiebedarf.

Beispielrechnung: Was der Wirkungsgrad im Jahr ausmacht

Beispielrechnung für eine Prozesswasserpumpe mit 30 m³/h Förderstrom, 40 m Förderhöhe, 6.000 Betriebsstunden im Jahr und einem Strompreis von 0,20 Euro je kWh.

Die Hydraulikleistung ergibt sich aus Dichte, Erdbeschleunigung, Förderstrom und Förderhöhe: 1.000 kg/m³ mal 9,81 m/s² mal 0,00833 m³/s mal 40 m, das sind 3.270 Watt.

Bei einem Wirkungsgrad von 70 Prozent nimmt die Pumpe 4,67 kW auf, bei 80 Prozent sind es 4,09 kW. Über 6.000 Stunden summiert sich das auf 28.020 beziehungsweise 24.540 kWh.

Mit 0,20 Euro je kWh kostet der Betrieb im ersten Fall 5.604 Euro, im zweiten 4.908 Euro. Die Differenz von rund 700 Euro pro Jahr rechtfertigt einen höheren Kaufpreis, solange dieser Unterschied nicht mehr als etwa 7.000 Euro beträgt.

Hersteller und Beschaffung für den Betrieb

KSB liefert mit der Baureihe Etanorm eine Normpumpe nach DIN EN 733, dazu mehrstufige Aggregate der Reihen Movitec und Omega sowie Abwasserpumpen der Baureihe Amarex. Grundfos bietet die mehrstufige Kreiselpumpe CR für Prozesswasser und die Baureihen NB und NK für Kühl- und Heizkreise. Wilo ist mit Helix, Stratos und der Abwassertechnik aus der EMU-Reihe vertreten.

Für Exzenterschneckenpumpen stehen Anbieter wie NEMO von Netzsch und Seepex, Schlauchpumpen liefert unter anderem Watson-Marlow. Bei der Beschaffung lohnt der Blick auf die Ersatzteilversorgung: Dichtungen, Statoren und Laufräder sollten kurzfristig verfügbar sein.

Für die Nachrüstung mit effizienteren Aggregaten und Drehzahlregelungen bietet die KfW Förderkredite für Energieeffizienz und Umweltschutz im Unternehmen an. Angaben zu Wasserentnahme und Abwassermenge der Betriebe liefert die Wasserwirtschaftsstatistik des Statistischen Bundesamtes.

Häufige Fragen

Wann ist eine Verdrängerpumpe die bessere Wahl?

Wenn der Volumenstrom auch bei schwankendem Gegendruck konstant bleiben soll, wenn dosiert wird oder wenn das Medium zäh, scher empfindlich oder mit Feststoffen beladen ist. Für große Mengen dünnflüssigen Wassers bleibt die Kreiselpumpe wirtschaftlicher.

Welcher Wirkungsgrad ist realistisch?

Kleine Kreiselpumpen erreichen im Bestpunkt 40 bis 60 Prozent, mittlere 65 bis 80 Prozent, große mehrstufige Aggregate bis etwa 85 Prozent. Verdrängerpumpen liegen je nach Bauart bei 60 bis 85 Prozent. Pneumatische Membranpumpen schneiden wegen der Drucklufterzeugung schlechter ab.

Was kostet eine Industriepumpe?

Einstufige Normpumpen in Grauguss beginnen bei rund 900 Euro netto, Edelstahlausführungen kosten 2.000 bis 4.000 Euro. Mehrstufige Kreiselpumpen liegen bei 3.000 bis 8.000 Euro, Exzenterschneckenpumpen je nach Baugröße und Werkstoff bei 4.000 bis 15.000 Euro. Montage und Rohrleitung kommen hinzu.

Welche Norm regelt die Abnahmeprüfung?

DIN EN ISO 9906 für Kreiselpumpen. Die Toleranzklasse wird im Datenblatt vereinbart, Klasse 1B ist am strengsten. Bei Verdrängerpumpen werden Abnahme und Dichtheit getrennt nach den jeweiligen Produktnormen geprüft.