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Alles was Sie über Kreiselpumpen wissen müssen

Kreiselpumpen sind sogenannte Strömungsmaschinen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie Energie an Fluide

Funktionsprinzip von Kreiselpumpen

Kreiselpumpen sind sogenannte Strömungsmaschinen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie Energie an Fluide ( vor allem an Flüssigkeiten ) übertragen können, indem sie Zentrifugalkräfte ( Fliehkräfte ) nutzen. Die Hauptanwendung besteht in der Förderung von Flüssigkeiten durch eine Druckerhöhung. Es gibt unterschiedliche Bauformen von Kreiselpumpen, aber das Funktionsprinzip und die strömungstechnischen Eigenschaften sind immer gleich. Der schematische Aufbau von Kreiselpumpen besteht aus einem Pumpen-Laufrad, das in einem Pumpengehäuse rotiert. Das Pumpen-Laufrad besteht aus einer Anzahl von Schaufeln, vorzugsweise in radialer Anordnung, die kinetische Energie auf das zu fördernde Medium übertragen.


Das Pumpengehäuse besitzt einen Saug- und einen Druckflansch für das zu pumpende Fluid. Die Mittelachse des Saugflansches stimmt mit der Rotationsachse des Pumpen-Laufrades überein. Dagegen steht die Mittelachse des Druckflansches senkrecht auf der Laufrad-Achse, liegt aber immer noch innerhalb einer gedachten Ebene durch diese Laufrad-Achse.

Kreiselpumpen Funktionsprinzip

Das zu pumpende Fluid tritt über den Saugflansch kontinuierlich an der Mitte des Pumpen-Laufrades ein. Von dort wird es in radialer Richtung bis zum Rand des Laufrades beschleunigt, wo es dann in das Gehäuse abfließt.

Die Strömung des Fluides wird durch den Druck der Laufradschaufeln beschleunigt, den sie Dank ihrer Krümmung direkt auf das Fluid übertragen.

Auf diese Weise gewinnt das Fluid an Energie, hauptsächlich durch eine Zunahme seiner mittleren Geschwindigkeit ( kinetische Energie ). Innerhalb des Gehäuses wird das Fluid dann anschließend wegen des in Bewegungsrichtung allmählich zunehmenden Querschnitts wieder abgebremst.


operation principle centrifugal pumps

Kreiselpumpen Funktionsprinzip

Eine solche Querschnittsvergrößerung wird im Allgemeinen dadurch erreicht, dass der äußere Randbereich des Gehäuses ( Auslass-Kanal ) spiralförmig gestaltet wird, mit einem Querschnitt ( meist kreisförmig, trapezförmig oder rechteckig), der von Null bis zur Größe des Auslass-Stutzens ansteigt. Auf diese Weise wird die im Fluid enthaltene kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt.

Das Gehäuse ist auf der Seite, die dem Saugstutzen gegenüberliegt, mit einem Deckel verschlossen. Im mittleren Bereich dieses Deckels, dort wo sich der Wellendurchgang befindet, ist in einem Dichtungsgehäuse die Wellendichtung untergebracht. Die Abdichtung zwischen der Hochdruckzone ( innerhalb des Gehäuses ) und der Niederdruckzone ( Saugstutzen ) wird durch ein sehr kleines Spaltmaß zwischen Laufrad und Gehäuse erreicht. Das Laufrad und die Welle sind über zwei Lagerungen freitragend angeordnet, die sich außerhalb des Pumpengehäuses in einem speziellen Lagergehäuse befinden.

Bauarten von Kreiselpumpen: Mit geschlossenem Laufrad

Dieser Laufradtyp hat im Allgemeinen 5 bis 7 Schaufeln und einen Durchmesser zwischen 125 mm und 550 mm.

Die Schaufeln in diesen Pumpen sind einfach rückwärts-gekrümmt in radialer Richtung, typischerweise in geringer Anzahl (hohe Förderhöhen und geringe Volumenströme), während sie eine doppelte Rückwärtskurve mit einer halbaxialen Bewegung in den Pumpen mit einer hohen Anzahl haben können ( niedrige Köpfe und hohe Volumenströme).

Die Schaufeln sind zwischen der Nabenscheibe und der Kronenscheibe vollständig eingeschlossen.

The efficiency of this type of impeller varies from 0.6 for the smallest impellers to 0.83 for the largest impellers.

Der Wirkungsgrad dieses Laufradtyps variiert von 0,6 für die kleinsten Laufräder bis 0,83 für die größten Laufräder. Dieser Laufradtyp eignet sich für saubere Flüssigkeiten oder solche, die leichte Verunreinigungen enthalten.

Bauarten von Kreiselpumpen: Mit Kanallaufrad

Dieser Laufradtyp hat eine geringere Anzahl von Schaufeln, die zwischen 3 und 4 variiert, wobei der Durchmesser zwischen 270 mm und 450 mm liegt.

Die Schaufeln haben im Allgemeinen eine doppelte Rückwärtskurve und eine überwiegend radiale Bewegung und sind zwischen der Nabenscheibe und der Kronenscheibe vollständig geschlossen.

Die Nabe ist im Vergleich zu den oben beschriebenen geschlossenen Laufrädern viel weiter hinten angeordnet. Diese Laufräder sind vergleichsweise wenig effizient, da die Flüssigkeit aufgrund der geringen Anzahl von Schaufeln nicht so gut geleitet wird und weil die Nabe viel weiter hinten angeordnet ist.

Dieses Design ermöglicht aber interne Strömungskanäle mit großen Durchflussquerschnitt, durch die dann Abwasser mit Schwebstoffanteilen ungehindert hindurchfließen kann.

drawing promix centrifugal pump priniple

Centrifugal pump drawing

Bauarten von Kreiselpumpen: Mit Wirbellaufrad

Dieser Laufradtyp ist mit 9 einfach rückwärtsgekrümmten Schaufeln in radialer Richtung ausgestattet.

An diesem Laufrad ist keine Kronenscheibe angebracht, während die Nabenscheibe in Abschnitten eine "Löffel" -Bewegung aufweist. Die Nabe ist so angelegt, dass das Laufrad im Inneren des Gehäuses eine Position aufweist, die viel weiter nach hinten abgewinkelt ist.

Dieses Laufrad ist vergleichsweise wenig effizient, da die Flüssigkeit nicht wie bei anderen Laufradtypen geleitet wird.


Bauarten von Kreiselpumpen: Mit Spirallaufrad

Dies ist ein neuer Typ von Laufrad zur Verwendung bei dichten und hochviskosen Flüssigkeiten oder mit Lösungen, die große Mengen an trockenen Rückständen enthalten.

Das Laufrad ist mit zwei oder vier Schaufeln ausgestattet ( über den gesamten Größenbereich der Baureihe ), je nach Viskosität oder pastösen Beschaffenheit der zu pumpenden Flüssigkeit. Zwei dieser in Bezug auf die Nabe symmetrisch angeordneten Schaufeln sind mit einer Verlängerung ausgestattet, die sich in einer Spiralbewegung von der Nabe bis zum Saugstutzen erstreckt.

Dieser Laufradtyp hat keine Kronenscheibe, weshalb die Abdichtung der Schaufeln untereinander gegenüber der Flüssigkeit durch extrem kleine Spaltmaße zwischen den Schaufeln und der Verschleißplatte im Gehäuse realisiert wird.

Dieses Laufrad ist effizienter als Kanal-und Wirbellaufräder und weist bessere Saugeigenschaften auf.

Charakteristische Bauteile von Kreiselpumpen

Laufrad

Das Laufrad für eine Kreiselpumpe ist in verschiedenen Formen und Größen erhältlich, abhängig von der erforderlichen Leistung und den Eigenschaften der zu pumpenden Flüssigkeiten.


Alle Laufradtypen sind mit einer speziellen Schaufel auf der Rückseite der Nabenscheibe ausgestattet, um axiale Stöße auszugleichen und den Druck in der Dichtungskammer zu verringern.


Der durch diese Beschaufelung erzeugte Kopf kontrastiert die aktive Druckdifferenz zwischen der Spirale und der Dichtungskammer, wodurch die zu pumpende Flüssigkeit in Richtung der Kammer selbst gedrückt wird.


Die Laufräder bestehen aus einer Reihe von verschiedenen Materialien, abhängig von der chemischen Aggressivität und / oder den abrasiven Eigenschaften der zu pumpenden Flüssigkeit. Alle Laufräder werden dynamisch ausgewuchtet, bevor sie in den Pumpen montiert werden.

Gehäuse

Das Gehäuse für Kreiselpumpen ist mit einer einzelnen Saugdüse mit einem einzelnen Spiralrohrbelüfter ausgestattet, der in zwei Versionen erhältlich ist: mit schmaler Spirale oder breiter Spirale.


Die Gehäuse bestehen im Allgemeinen aus denselben Materialien wie die Laufräder. Für spezielle Anforderungen können jedoch unterschiedliche Materialien verwendet werden.


Die Abdichtung zwischen Gehäuse und Deckel wird durch eine eingebaute Flachdichtung erreicht, um den durch Druck und Temperatur verursachten Belastungen besser standzuhalten.


Die für diese Dichtungen verwendeten Materialien sind vollständig asbestfrei.


Das Gehäuse kann in einer beheizten Version (/ RR) geliefert werden und verfügt daher über eine Kammer zum Erhitzen mit Dampf auf einen Druck von 7 bar und eine Temperatur von 180 °C. Die Pumpen der Serien RN / RNS und RKN / RKNS entsprechen standardmäßig den Normen der UNI EN 22858 und zusätzlich zu den Normen der ISO 5199.

Deckel

Der Deckel ist so gestaltet, dass das Laufrad herausgezogen werden kann, ohne das Gehäuse von der Anschlussverrohrung demontieren zu müssen. Die für den Deckel verwendeten Materialien sind die gleichen wie beim Gehäuse.

Der äußere Bereich des Dichtungsgehäuses kann in zwei Versionen geliefert werden:

a) Gekühlte Version / R
Es wird von einer Kühlkammer erzeugt, die Wasser bis zu 4 bar zirkuliert.
Diese Ausführung wird verwendet, wenn extrem hohe Temperaturen der zu pumpenden Flüssigkeit die Funktion und die Haltbarkeit der Wellendichtung beeinträchtigen würden.

b) Beheizte Version / RR
Es wird von einer Heizkammer erzeugt, die Dampf bis zu 7 bar und 180 °C zirkuliert.
Diese Ausführung wird zum Pumpen von Flüssigkeiten verwendet, die bei absinkender Temperatur eventuell erstarren würden. In diesem Fall könnte sonst die Wellendichtung beschädigt werden.

Welle

Der Wellendurchmesser ist so berechnet, dass die Durchbiegung im Bereich der Dichtungen, auch unter Höchstbelastung, minimal ist und dass eine kritische Durchbiegungsdrehzahl erreicht wird, die mindestens doppelt so hoch ist wie die für die Pumpe vorgesehene Drehzahl.

Im Zusammenhang mit der Wellendichtung ist eine Schutzbuchse (Hülse) installiert, um jede Beschädigungen der Welle durch die Dichtung zu vermeiden ( Einlaufen der Welle ).


Opened centrifugal pump

Kreiselpumpe geöffnet

Unterstützung

Die Welle wird von zwei Wälzlagern mit freitragendem Laufrad getragen. Das kupplungsseitige Lager unterstützt auch den verbleibenden axialen Druck des Laufrads. Die Lager sind so dimensioniert, dass sie unter den schwierigsten für die Pumpe geplanten Betriebsbedingungen eine B10-Lebensdauer von 20.000 Stunden erreichen.

Die Funktion der Wellendichtung bei Kreiselpumpen besteht darin, das Eindringen von Luft auf der Saugseite (für Saugpumpen) zu verhindern und mögliche Verluste an Druckflüssigkeit auf der Pumpenauslassseite zu beseitigen oder auf das Minimum zu reduzieren.

Es gibt drei Arten von Wellendichtungen :

  1. geflochten
  2. axial mechanisch
  3. Hydrodynamisch
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