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Wasserversorgung

Wenn man an eine Pumpe denkt, so fällt einem zunächst ein, dass die Menschen schon seit Urzeiten nach technischen Mitteln gesucht haben, Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, auf ein höheres Niveau zu heben. Das diente sowohl der Bewässerung von Feldern als auch der Füllung von Schutzgräben um befestigte Städte und Burgen.

Das einfachste Schöpfwerkzeug ist die menschliche Hand – und zwei Hände schaffen mehr als eine!

So kamen unsere prähistorischen Vorfahren bald zu der Erkenntnis, tönerne Gefäße zu Mulden zu formen. Der erste Schritt zur Erfindung des Kruges war getan. Mehrere solche Krüge wurden dann an eine Kette oder auf ein Rad gehängt. Menschen oder Tiere setzten ihre Kraft ein, dieses Schöpfwerk in Bewegung zu setzen und Wasser zu heben. Archäologische Funde weisen solche Becherwerke sowohl in Ägypten als auch in China in der Zeit um 1000 v. Chr. nach. Die folgende Zeichnung zeigt eine zeichnerische Rekonstruktion eines chinesischen Schöpfrades. Es handelt sich um ein Rad mit aufgesetzten Tontöpfen, die an ihrem oberen Scheitelpunkt das Wasser ausgossen.

Eine geniale Fortentwicklung findet man im Jahre 1724 unserer Zeitrechnung bei Jacob Leupold (1674-1727), der gebogene Rohre in ein Rad einbaute. Durch die Drehung des Rades wurde das Wasser zwangsläufig zur Mittelachse des Rades gehoben. Das in einem Fluss strömende Wasser ist zugleich der Antrieb dieses Hebewerkes. Besonders auffallend an dieser Konstruktion ist die Formgebung der gebogenen Rohre. Sie haben eine verblüffende Ähnlichkeit mit der Formgebung der Laufräder heutiger Kreiselpumpen.

Archimedes (287-212 v. Chr.), der wohl größte Mathematiker und Wissenschaftler des Altertums, beschreibt um 250 v. Chr. die nach ihm benannte archimedische Schraube. Durch die Drehung einer Spirale/Schnecke in einem Rohr wird Wasser nach oben gehoben. Allerdings floss immer eine Menge Wasser zurück, da noch keine gute Abdichtung bekannt war. So entstand eine Abhängigkeit zwischen der Schraubenneigung und dem Förderstrom. Im Betrieb konnte zwischen größerer Menge oder größerer Förderhöhe gewählt werden. Je steiler die Schraube gestellt wurde, umso höher förderte sie bei abnehmender Liefermenge.

Wieder verblüfft uns die Ähnlichkeit im Betriebsverhalten mit den heutigen Kreiselpumpen. Die später noch zu beschreibende Pumpenkennlinie hat die gleiche Abhängigkeit zwischen Förderhöhe und Förderstrom. Aus unterschiedlichen historischen Quellen wurde herausgefunden, dass diese Schraubenpumpen mit Neigungen zwischen 37° und 45° betrieben wurden. Sie brachten dabei Förderhöhen zwischen 2 m und 6 m und maximale Förderströme um 10 m³/h.