Wasserpumpen im Kfz

[Mach2.8]

Hier möchte ich verschiedene technische Unterschiede und Funktionen ansprechen:
Mein Job hat mit Wasserpumpen zu tun, aber nicht im Kfz Bereich. Die Technik ist aber gleich.

Ein "Kunststofflaufrad" hat auf jeden Fall Vorteile. Mag sein, dass vor vielen Jahren falsche Kunststoffe eingesetzt wurden.
Wir alle reden von Massenträgheit bei den Rädern/Felgen. Warum sollte das bei einem Pumpenlaufrad anders sein ? Belastung der Lager und Welle/Wellendichtung. Die Wellendichtung ist eine Gleitringdichtung, die nicht "dicht" ist. Gleiten 2 Ringe auf einem Wasserfilm. Schmierung durch das Medium. Im Idealfall ohne nennenswerten Austritt. Bis zu 4 Tropfen/h sind für ein solches System normal.
Alle Pumpenhersteller verbauen schon immer bei Heizungspumpen bis 4kw Laufräder aus Kunststoff. Damit habe ich seit 32 Jahren zu tun. Etwas Erfahrung in diesem Bereich ... glaub ich zumindest.
Ich würde nie ein LR aus Metall einsetzen. Klar ist, Material und die Auswuchtung sind entscheidend. Im Heizungsbereich arbeiten wir mit über 4400U/min. und bis 140°C. Im Klimabereich mit unterschiedlichen Frostschutzmitteln, ähnlich wie im Fahrzeugbereich.

Die etablierten Pumpenhersteller im Kfz-Bereich sind sicher gut aufgestellt. Die Vergrößerung der Anbieterfotos zeigen manche Unterschiede.

Stellt euch mal die ständigen Lastwechsel/Drehzahländerungen/Startvorgänge der Wapu vor. Da hat ein schwereres Metall-LR am Sitz mehr zu schaffen wie ein leichtes Kunststoff-LR. Beachte Montageart des LR auf der Welle. Kein Hersteller hat eine Nut-Federlösung zur Verdrehsicherung.
So wie ich auf den Fotos der verschiedenen Hersteller sehen konnte, werden die Laufräder auf die Welle gepresst. Die Kunststoff-LR sind auf einer Wellenhülse aus Metall, die auf Passung zur Welle aufgepresst wird.
Es gibt LR aus unterschiedlichem Kunststoff, die technische Ausführung ist immer die Standardvariante. Keine effizienten 3-D LR.
LR aus Aluguß, direkt aufgepresst, da hätte ich so meine Probleme damit.
LR aus Edelstahlblech bei Conti.
"Stahlblech" (was immer das ist) bei 2 anderen Herstellern. Wobei die Qualität nicht die von Conti ist. Laut Foto wohlgemerkt.

Frostschutzmittel sind ursprünglich aggressiv. Deshalb werden Additive zugesetzt. Jeder Anbieter hat andere Mischungen und Zusätze. Deshalb darf nur immer der gleiche Anbieter verwendet werden. Oder komplett tauschen wenn unklar ist, was bisher eingefüllt wurde. Einfach irgendwo kaufen und nachfüllen - auch wenn es der gleiche Grundstoff ist - das kann die Wirkung der Additive beeinträchtigen und aufheben. Die Folge ist Korrosion, Auflösen oder Weiten von Dichtungen und Schläuchen. Oder auch Auflösen eines LR.
Auch die Mischung machts. Zu wenig oder zuviel Frostschutzmittel schadet (beeinträchtigt die Wärmeübertragung, wird aggressiv)
Die Additive "brauchen" sich auf, deshalb sollte das Kühlmittel in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. In großen Kühlanlagen sollten Proben gezogen und beim Hersteller die Additive geprüft und wenn nötig nachgefüllt werden .... macht so gut wie niemand, deshalb gibt es viele Probleme in solchen Systemen...Im Kfz lohnt sich eine solche Prüfung aus Kostengründen nicht.

Beim Riemenantrieb kommen einseitige Zug-Kräfte auf die Lager, ständige Beschleunigung und Abbremsen. Thema Qualität der Lager-Kosten.
Nicht jeder Wapu-Anbieter fertigt alle Teile selber. Dann kommt es darauf an, was und in welcher Qualität kauft der Anbieter ein.

In neuen Kfz sind überwiegend elektrisch angetriebene Wapu verbaut. Ein großer Pumpenhersteller in NRW hat vor einigen Jahren Hocheffizienzpumpen mit 3-D LR und neuer Motorentechnik entwickelt und auch für Kfz Hersteller angeboten. Niemand wollte die haben. Nach Jahren kam BMW doch als einziger auf die Idee, dass man damit den Verbrauch der Motoren senken könnte.
So eine elektronisch geregelte Hocheffizienzpumpe spart halt doch einiges an Leistung. Bei Volllast des Motors hat ein Riementrieb 2700Watt Leistungsaufnahme, in gleicher Situation kann eine el.geregelte mit 27W laufen.
3D LR zu fertigen ist nicht ganz so einfach, bisher aus Kunststoff, der eine Hersteller kann LR aus Edelstahl 3-D fertigen. Einzig weltweit. Nur für große Laufräder interessant.

Bis hier mal.

[PeWe]

Hallo Daniel,

einen herzlichen Dank dafür. Ich finde es Klasse, dass du uns an deiner Erfahrung teilhaben lässt...

Beste Grüße an den Kaiserstuhl
PeWe

[hoschi]

dickes dito!!!!!!!!!!
vielen dank für den input...

[Stevmon]

Vermutlich hat somit ein qualitativ einigermaßen ordentliches Pumpenrad aus Kunststoff Vorteile gegenüber einem Pumpenrad aus Metall. Allerdings gibt es beim Kunststoff auch vom Fahrzeughersteller schwarze Schafe.

Ich kann dazu die Erfahrung mit vielen Fahrzeugen geben, die nie Probleme mit der Wasserpumpe hatten, egal ob Kunststoff oder Metalllaufrad. Einzig die Erfahrung mit meinem A3 8L fällt extrem negativ auf. Dort war ab Werk eine Wasserpumpe mit Kunststofflaufrad verbaut. Nach 12.000 km hat sich die Verbindung des Laufrades mit der Welle zu lösen begonnen. (Laut Werkstatt gab es einen Rückruf deshalb, habe ich aber nicht nachgeprüft). Mitten auf der Bundesstraße hat sie dann im Sommer ihren Geist aufgegeben, ein Viertel des Laufrades ist herausgebrochen. Vorher stieg die Temperatur an zwei Ampeln leicht und ging dann beim Fahren wieder zurück. Hätte lieber gleich anhalten sollen. Folge war kaputte Kopfdichtung und Kopf verzogen.

Dann eine neue originale Wasserpumpe von Audi verbaut und bei 36.000 km hat sich die Pumpe ebenfalls aufgelöst. Auf der Autobahn in einem Tunnel stieg die Temperatur an und bis zum Tunnelende war es schon erledigt. Kopfdichtung hin und Kopf verzogen...
Dort war ebenfalls die Verbindung von Laufrad und Welle lose und das Lager stark undicht. Netterweise wird die Pumpe dort vom Zahnriemen angetrieben. Also jedes Mal eine schöne Rechnung von der Werkstatt.

Jetzt ist eine Pumpe mit Metalllaufrad drin und der Wagen hat 110.000 km runter. Motor läuft allerdings seit den "Zwischenfällen" nicht mehr ganz optimal aber hält sich noch

Bei meinen übrigen bisher gefahrenen Fahrzeugen hatte ich nie Probleme und hab immer so bei 100.000 bis 150.000 km die Wasserpumpe vorsorglich getauscht.

[427]

Vielen Dank für die interessanten Infos.

[325i vfl]

Ich wollte zwar erst unsere Erfahrungen mit Kunststoffrad nicht schreiben, aber wenn der Audi A3 8l schon mal auftaucht.

Meine Frau hat ihren Audi A3 8L noch im Erstbesitz. Vor ca. 2 Jahren ist ihr aufgefallen, dass die Temperaturanzeige nach sehr kurzer Fahrtstrecke plötzlich bis in den roten Bereich gewandert ist. Motor ausgemacht, wieder gestartet, die Temperatur hat sich dann sehr schnell normal eingependelt. Das ist eine Woche lang immer wieder mal passiert. Sonst war auf den ersten Blick nichts auffällig.
Der Verdacht ging dann letztlich zur Wasserpumpe, da im Web über defekte Kunststoffräder berichtet wurde. Gelesen hatte ich aber auch, dass angeblich diese Art Probleme bei Audi durch Nachbesserung mit anderen Kunststoffen nicht mehr auftreten. Unser A3 sollte vom Baujahr bereits die bessere Wasserpumpe haben.
Skeptisch und doch entschlossen habe ich die WaPu ausgebaut. Wie eigentlich auch erwartet, war das Laufrad auf der Welle lose.
Die Wasserpumpe war soweit noch dicht und von der Lagerung Top in Schuss.

Der Audi A3 hat jetzt seit 2 Jahren eine SKF mit Metallrad.
Der E30 hat auch eine SKF mit Metallrad bekommen, die aber leider jetzt schon nach ca. 30.000 km Lagergeräusche macht.

Was nun besser ist kann ich nicht beurteilen, (ich nix Experte) bin aber der Meinung, dass das Risiko "Motorschaden" wegen einem losen Metallrad sicherlich niedriger ist als wie bei den Kunststoff Rädern.
Inzwischen habe ich auch Pumpen mit Alu Laufrad in Ebay gefunden. Das könnte eine alternative zum schweren Guss Rad sein. Materialtechnisch würde das auch zum Alu Motor passen.

Die Sache vom User Mach2.8 mit der elektrischen Pumpe finde ich total innovativ.
Als kleine externe, elektrische Pumpe im Kühlerschlauchkreis mit eingebaut wäre das vom Wechseln nur noch ein Kinderspiel.
Die Vorteile zum Energieverbrauch und der Massenträgheit hat Mach2.8 bereits aufgezeigt. Für mich würde das im Motorsport wirklich Sinn machen. Für den Alltag sehe ich auch potential zum Energiesparen, wenn ich die Wasserpumpe nicht über die Motordrehzahl laufen lasse, sondern einfach über die Motortemperatur gesteuert und die Pumpe dann Drehzahl geregelt nach Bedarf laufen lasse. Dieses System wird in Heizungsanlagen bei Neubau oder Umbau mit einer Energieffizienz Pumpe sogar schon vorgegeben.

Gruß
Jürgen

[Mach2.8]

Ich muss korrigieren:
Fachlich korrekt sind das keine Additive, sondern Inhibitoren. Hätte vorher genauer nachschauen sollen. Schlägt schon das Alter zu

Zink reagiert mit Glykol, löten also mit Ag oder Cu, keine chloridhaltigen Flussmittel, also auch kein Wasser das mehr wie 100mg/kg Chloride enthält benutzen (in Breisach hier haben die hohe Chloridwerte im Trinkwasser mit den entsprechenden Folgen).

Korrosion von Metallen in g/m², geprüft nach ASTM D 1384 (336h/88°C, 6l Luft/h)
Stahl CK22 <-0,5 Glykol,Leitungswasser -76
Grauguss GG25 <0,5 zu -192
Kupfer <-0,5 zu -1
Messing MS63 -0,6 zu -1
Edelstahl 1.4541 <0,5 zu -0,5
Aluguss AlSi6Cu3 -1,4 zu -32
Alu 99,5 -2,0 zu -5

Nehmen wir mal an, die Inhibitoren vom Kühlmittel sind "verbraucht" oder es wurde mit unterschiedlichen Mitteln nachgefüllt, sehen wir laut Tabelle wie viel Material da verschwindet. Auch eine Möglichkeit, warum sich ein LR ablöst oder auflöst. Die Tabelle ist mit Luft (vom Glykolhersteller), das Kühlmittel ist auch nicht Sauerstoff frei.
Auch Elektroerosion kann entstehen. Das drehende Laufrad lädt sich statisch auf, der über die Welle abfließende Strom erodiert Material ab, das LR wird lose.
Das Ganze ist eine Wissenschaft für sich und vieles erst die letzten Jahre aufgefallen da die Bauteile effizienter gleich dünner und empfindlicher wurden. Im Heizungsbereich kam das vermehrt auf, da viele Schäden auftraten und man gezwungen war, die Ursachen genauer zu lokalisieren. Da spielen noch der PH Wert des Mediums zu den verbauten unterschiedlichen Metallen eine Rolle. Materialabtrag vom feinsten.
Ich vermute, dass manche Kühlerschäden im Kfz auch aus solchen Bedingungen entstehen.