Diese Art von Pumpen wird für Fördermedien eingesetzt, die ihre Kompressibilität in nicht besonders signifikanter Weise manifestieren.
Das Arbeitsmedium wird von der Maschine periodisch mit über die Zeit hinweg veränderlichem Steuervolumen verarbeitet.
Die Arbeit wird statisch auf die Maschine, auf in Bewegung befindliche Oberflächen übertragen.
Verdrängerpumpen können wie folgt sein:
Dies hängt davon ab, ob die Bewegung von einem mechanischen Organ auf oszillierende oder auf rotierende Weise übertragen wird.
Die Menge des verdrängten Fördermediums hängt von verschiedenen Faktoren ab.
mt : Theoretische Masse des verdrängten Fördermediums (abhängend vom Volumen der Kammer, in die das Medium eintritt)
λv : umetrischer Füllkoeffizient (Füllfaktor), der sich aus dem Verhältnis zwischen der Masse des angesaugten Fördermediums ma und der theoretischen Masse mt ergibt
λp : Verlustkoeffizient (Verlustfaktor), der sich aus dem Verhältnis zwischen der Masse des Fördermediums auf der Druckseite mm und angesaugter Masse ma ergibt
Daher ergibt sich für die endgültige Gewichtsleistung des Fördermediums auf der Druckseite:
ηv efficienza volumetrica, prodotto tra λv * λp.
Im Allgemeinen handelt es sich bei oszillierenden Verdrängerpumpen um Kolbenpumpen, die auf der Grundlage ihrer Kolbenart klassifiziert werden können:
Diese können weiter unterteilt werden in:
Singolo effetto
Doppio effetto
Nachstehend die Beschreibung des idealen Arbeitzyklus einer oszillierenden Verdrängerpumpe, wobei davon ausgegangen wird, dass innerhalb der Pumpe selbst keinerlei Arten von Verlusten auftreten.
Idealer Arbeitszyklus
Phase 1-2: das Fördermedium wird in die Kammer angesaugt
Phase 2-3: es erfolgt eine sofortige Kompression
Phase 3-4: das Fördermedium wird Richtung Druckleitung geschoben
Phase 4-1: sofortige Ausdehnung (Dekompressionsphase)
In der Realität sieht der Zyklus folgendermaßen aus:
Realer Arbeitszyklus
In der Abbildung ist ersichtlich, dass der reale Zyklus vom idealen aufgrund einiger Erscheinungen, die keinesfalls unberücksichtigt bleiben dürfen, abweicht.
Im Speziellen:
Für diese Erscheinungen gibt es allerdings Abhilfen:
Wie bereits erwähnt zählt die unregelmäßige Fördermenge zu den Hauptproblemen oszillierender Verdrängerpumpen.
Da sowohl bei Kolben- wie bei Membranpumpen das für den Schub zuständige Organ durch eine sich über die Zeit hinweg ändernde Geschwindigkeit (Vs(t)) gekennzeichnet ist, ist auch die von der Pumpe produzierte unmittelbare Fördermenge (Qis) variabel.
Betrachten wir als einfaches Beispiel eine oszillierende Pumpe mit zylinderförmigem Kolben und gewöhnlichem Kurbelgetriebe.
Die Entwicklung der Fördermenge im Laufe der Zeit entspricht der Form der Grafik der Abbildung a).
Um den Fluss zu regeln und die Zeiten, während der die Fördermenge auf Null sinkt, vollkommen zu vermeiden, ist eine der einfachsten Lösungen die Erhöhung der Kolbenanzahl (Grafik b) und c)) oder gleichermaßen die Steigerung der Wirkung des einzelnen Kolbens (Grafik b), Pumpe mit einem doppelt wirkenden Zylinder).
Verlauf der Fördermenge für ein, zwei, drei Zylinder
Durch die Verwendung einer Pumpe mit mehreren Zylindern oder mit doppelt wirkenden Zylindern werden die auf die Pulsationen eines Pumpsystems zurückzuführenden Probleme verringert.
Zur Regulierung der Fördermenge kann auch auf Windkessel entlang der Ansaug- und der Druckleitung zurückgegriffen werden.
Diese sind zur Hälfte mit dem Arbeitsmedium und zur Hälfte (obere Hälfte) mit einem Gas (häufig Luft) gefüllt.
Windkessel
Mit Bezugnahme auf die Grafiken zum Verlauf der Fördermenge können zwei Phasen während des Kolbenzyklus unterschieden werden:
Auf diese Weise kann die Fördermenge in den Leitungen ziemlich konstant gehalten werden.
Dieser Mechanismus wird durch das im Kessel enthaltene Gas beschleunigt, das durch seine Komprimierung und Ausdehnung die Pulsation des Flüssigkeitsstroms abschwächt.