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I. Funktionsprinzip und benötigte Materialien

Bevor wir beginnen, wollen wir kurz die Funktionsweise verstehen. Dieses Tutorial behandelt die gängigste Kreiselpumpe. Wenn der Gleichstrommotor eingeschaltet wird und das Laufrad mit hoher Drehzahl dreht, bewegen die Schaufeln das Wasser. Durch die Zentrifugalkraft wird das Wasser von der Mitte des Laufrads zum Rand geschleudert, wodurch sich in der Mitte ein Unterdruckbereich bildet. Das Wasser am Rand wird ständig angesaugt, während das überschüssige Wasser unter hohem Druck aus dem Auslass ausgestoßen wird.

Liste der benötigten Materialien

1. Kernstromversorgung: ein Gleichstrommotor (empfohlen wird ein 5V- bis 12V-Motor, der problemlos mit Batterien oder über USB betrieben werden kann).

2. Pumpengehäuse und Laufrad: Ein kleiner Plastikflaschenverschluss (der als Pumpengehäuse dient).
   Eine runde Kunststoffplatte, die etwas kleiner als ein Flaschenverschluss ist (kann aus einer anderen Flasche ausgeschnitten werden, um ein Laufrad herzustellen).

3. Wasserzulauf und -ablauf: zwei dünne, flexible Schläuche (kann mit einem Tropfschlauch, einem Kugelfüllsystem oder einem Strohhalm befüllt werden).
   Heißklebepistolen und Klebesticks (zum Abdichten und Befestigen).

4. Stromversorgung und Anschluss: Stromversorgung mit entsprechender Spannung (z. B. 9-V-Batterie, 12-V-Netzteil oder Lithiumbatterie).
   Mehrere Drähte.
   (optional) Wird zur einfachen Steuerung des Schalters verwendet.

II. Produktionsschritte

Schritt 1: Das Laufrad herstellen. Das Laufrad ist das „Herzstück“ der Pumpe, und seine Konstruktion beeinflusst direkt die Förderhöhe und den Durchfluss der Pumpe.

1. Richten Sie die Mitte der runden Kunststoffplatte an der Welle des Gleichstrommotors aus und markieren Sie den Mittelpunkt mit einem Stift.
2. Schneiden Sie 6 bis 8 gleichmäßige Stücke von der Mitte nach außen aus. Hinweis: Schneiden Sie das Material nicht vollständig ab. Lassen Sie den mittleren Bereich intakt.
3. Biegen Sie jedes Flügelrad leicht in die gleiche Richtung (im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn) in einem bestimmten Winkel; dies ist der Schlüssel zur Erzeugung von Zentrifugalkraft.
4. Bohren Sie zum Schluss ein Loch in die Mitte des Laufrads, setzen Sie es fest auf die Motorwelle und fixieren Sie es mit einem Tropfen Heißkleber oder Klebstoff, um sicherzustellen, dass es sich nicht löst.

Schritt 2: Das Pumpengehäuse herstellen

Nehmen Sie einen Plastikflaschenverschluss. Das ist unser Pumpengehäuse.

Bohren Sie zwei Löcher in die Seite des Flaschenverschlusses, um das Zulauf- und das Ablaufrohr anzuschließen. Ein Loch sollte nahe am Rand liegen (als Wasserauslass), das andere seitlich oder oben (als Wassereinlass). Der Abstand zwischen den beiden Löchern muss angemessen sein.

Schritt 3: Montage und Abdichtung

1. Setzen Sie den Motor mit dem Laufrad in die mittlere Öffnung oben am Flaschenverschluss ein.
2. Stecken Sie die beiden Schläuche in den Wasserzulauf bzw. -ablauf an der Seite. Hinweis: Das Auslassrohr sollte nahe am Rand des Flaschenverschlusses und in Drehrichtung tangential zum Laufrad ausgerichtet sein. Nur so lässt sich die höchste Wasseraufbereitungseffizienz erzielen.
3. Wichtiger Schritt: Dichten Sie mit einer Heißklebepistole alle Spalten zwischen Motor und Gehäuse sowie zwischen Schlauch und Gehäuse ab. Die Dichtigkeit ist entscheidend dafür, ob die Wasserpumpe ausreichend Saugkraft und Druck erzeugen kann. Achten Sie darauf, dass keine Luft austritt.
4. Warten Sie, bis der Schmelzkleber vollständig ausgehärtet ist.

Schritt 4: Stromkreisverbindung

1. Verbinden Sie die beiden Drähte des Gleichstrommotors mit dem Netzkabel. Dreht sich der Motor in die falsche Richtung, funktioniert die Wasserpumpe nicht richtig. Vertauschen Sie einfach die beiden Drähte, um die Drehrichtung zu ändern.
2. (Optional) Schalten Sie einen Schalter in den Stromkreis ein, um die Steuerung zu vereinfachen.
3. Stecken Sie das Einlassrohr in die Wasserquelle und führen Sie das Auslassrohr zu der Stelle, an der die Wasserversorgung benötigt wird.

III. Testen und Optimieren

Die Pumpe kann mit einer 9-V-Batterie oder einem 12-V-Netzteil gestartet werden.

Screening häufiger Probleme:

• Kein/Geringer Wasserstand: Dichtheit der Anschlüsse prüfen, um Luftleckagen zu vermeiden; sicherstellen, dass sich der Motor in die richtige Richtung dreht. Biegewinkel und Form der Laufradschaufeln optimieren.

Tipps zur Leistungsverbesserung

• Spannungserhöhung: Durch Erhöhung der Spannung innerhalb der Nennspannung des Motors können Drehzahl, Förderhöhe und Durchflussrate gesteigert werden.

• Optimierung des Laufrads: Durch den Einsatz von Materialien wie 3D-Druck kann ein robusteres und präziseres Laufrad hergestellt werden.

• Strömungswiderstandsreduzierung: Gewährleisten Sie einen ausreichenden Ein- und Austrittsdurchmesser des Rohrs und vermeiden Sie scharfe Kanten.

IV. Gebrauchs- und Sicherheitshinweise

Anwendungsszenarien:

• Tischbrunnen, Umwälzpumpen für Aquarien;

• Automatische Tropfbewässerungssysteme für Balkonpflanzen;

• Lehrmittel zur Vermittlung von Zentrifugalkraft und motorischen Prinzipien in Grund- und weiterführenden Schulen.

Sicherheitshinweise:

• Um ein Durchbrennen zu verhindern, schalten Sie die Stromversorgungen ab, deren Spannung die Nennspannung des Motors überschreitet.

• Die Stromkreisverbindungen sollten gut isoliert sein, insbesondere bei hohen Spannungen;
  Berühren Sie das rotierende Laufrad nicht, solange es läuft.

Abschluss

Dieses Projekt ermöglicht nicht nur den Bau einer praktischen kleinen Wasserpumpe, sondern vermittelt auch das Funktionsprinzip von Gleichstrommotoren und Kreiselpumpen. Viel Spaß beim praktischen Arbeiten – legen Sie gleich los!