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Am Typenschild von Filterpumpen finden sich stets Angaben zur maximalen Durchflussmenge und zur maximalen Förderhöhe. Beide Parameter können aber nicht gleichzeitig erreicht werden, sie stehen über die Leistung zueinander in Beziehung

Aquarienfilter und Durchfluß

  • Für alle Arten von Strömungspumpen gilt:

P = (Q * g * ϱ * h) / η

P= elektrische Leistung, bleibt gleich

Q= Durchflußmenge

h= Förderhöhe

η= Wirkungsgrad

g= Gravitationskonstante

ϱ= Dichte

Durch Umformung erhält man:

Q = (P * η) / (g * ϱ * h)

Je größer die Förderhöhe h wird, desto geringer wird die Fördermenge Q.

Die maximale Fördermenge ergibt sich bei minimaler Förderhöhe.

Durch andere Umformung erhält man

h = (P * η) / (Q * g * ϱ)

und erkennt, je größer die Fördermenge Q wird, desto geringer wird die Förderhöhe h.

Die maximale Förderhöhe ergibt sich bei minimaler Fördermenge.

Die Durchflußmessung:

Die Durchflußmenge kann man mittels “auslitern” leicht bestimmen.

Man füllt ein Gefäß mit bekanntem Volumen mit dem Wasserstrahl aus dem Pumpen- bzw Filterauslaß und misst die Füllzeit. Die so ermittelten Werte können einfach umgerechnet werden auf die üblichen Liter pro Stunde.

Genau so möglich ist der umgekehrte Weg. Man füllt das Messgefäß während einer bestimmten Zeitspanne – beispielsweise 10 Sekunden – und ermittelt die aufgefangene Wassermenge. Die Umrechnung ist die gleiche.

Die Umrechnung allgemein:

Q = (3600 * x) / t

Q=[l/h] Durchflußmenge

x=[l]      Meßgefäßvolumen

t=[sec]   Gemessene Füllzeit

Eine Messung sollte immer einfach und praktikabel sein.

Besonders einfach und praktisch geht´s mit einem Litermaß aus Mutti´s Küchenschrank. Ein Litermaß gibt es in jeder Küche, man braucht nichts zu kaufen und nicht lange nach etwas Geeignetem zu suchen. Und handlich ist es auch. In der Gleichung wird das Meßvolumen x=1 und es wird eine Kopfrechnung daraus.

Die Umrechnung für ein Litermaß:

Q = 3600 / t

Beispiel mit Litermaß, gemessene Füllzeit 15 Sekunden

3600/15= 240 l/h

Anmerkung:

Für die Zeitmessung ist jede Uhr mit Sekundenanzeige geeignet.

Die Förderhöhe:

Der Laie wird sich vielleicht fragen, wozu eine Filterpumpe denn Förderhöhe benötigt, wo doch überall nur von der Fördermenge die Rede ist. Nun, nach der Eingangs gezeigten Gleichung kann eine Fördermenge nicht entstehen, wenn die Pumpe keine Förderhöhe, keinen Druck erzeugt. Nichts bewegt sich, wenn keine entsprechende Kraft wirkt. Mit der reinen Bewegung ist es nicht getan, es müssen Leitungswiderstände und geodätische Höhe überwunden werden. Nach der Gleichung von Bernoulli werden die Leitungsverluste, die Reibungsverluste, als Druckverlust angesehen.

Die von der Pumpe zu überwindende Höhe oder Gegendruck besteht aus 2 Komponenten:

-Die geodätische Förderhöhe
– Die Verlusthöhe

Beispiel Filterbecken:

Diese Anordnung nennt man hydraulisch offener Kreis. Hier treten beide Komponenten in Erscheinung.

Die geodätische Förderhöhe wird gemessen zwischen den beiden Wasserspiegeln. Die Verlusthöhe entsteht durch Reibung in der Leitung von der Pumpe zum AQ.

Beispiel Außenfilter:

Dabei handelt es sich um einen hydraulisch geschlossenen Kreis. Es sind ausschließlich Verluste zu überwinden. Die Wassersäulen im Vorlauf und im Rücklauf sind gleich hoch, die Drücke heben sich auf.

Bei transparenten Filterschläuchen kann man fallweise Schwebeteilchen sehen, die vom Wasser transportiert werden. Wenn man den Filter abschaltet, bleiben diese Teilchen sofort stehen und bewegen sich in keine Richtung. Das System ist im Gleichgewicht, der Kreis hydraulisch geschlossen.

Nur wenn der Auslauf sich nicht unter Wasser befindet, wirken die Zentimeter vom Wasserspiegel bis zu höchsten Punkt des Überlaufbogens als statische Druckhöhe.

Es mag den Laien verwundern, weil die tatsächliche Fördermenge eines Außenfilters wesentlich geringer ausfällt als am Typenschild angegeben. Verluste von 50-70% sind aber normal und werden von den Herstellern auch so angegeben.

Das Experiment:

Mit einem kleinen Experiment kann jedermann diese Gesetzmäßigkeiten von Durchflußmenge und Förderhöhe leicht selbst überprüfen und nachvollziehen.

Einfach einen entsprechend langen Schlauch auf die Pumpe oder der Pumpenkopf einer Filterpumpe montieren, das Ganze am Besten in eine teilgefüllte Badewanne stellen und einschalten. Solange sich das Schlauchende nahe des Wasserspiegels befindet, beobachtet man einen kräftigen, vollen Wasserstrahl mit offensichtlich großer Fördermenge. Wenn man das Schlauchende anhebt, wird der Wasserstrahl zusehends schwächer, die Durchflußmenge wird offensichtlich geringer, je höher man das Schlauchende anhebt. Die Höhe, bei der gerade kein Wasser mehr austritt ist die maximale Förderhöhe dieser Pumpe.

 Die Kennlinien:

Typische Kennlinie einer Kreiselpumpe

Der Hersteller erstellt für jede Pumpentype verschiedene Kennlinien. Sehr wesentlich ist das so genannte Q-h-Diagramm, bei dem die Förderhöhe abhängig von der Fördermenge angegeben ist. So kann man rasch geeignete Pumpentypen finden. Für eine überschlägige Abschätzung kann man auch zwischen bekannten Maximalwerten von Q und h linear interpolieren.

Betriebspunkt eines hydraulischen Systems

Die hydraulischen Verluste einer Anlage steigen mit der Durchflußmenge und lassen sich ebenfalls in einem Q-h-Diagramm darstellen. Am Schnittpunkt der Pumpenkennlinie mit der Anlagenkennlinie ist der Betriebspunkt der Pumpe.


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