Wie funktionieren Kreiselpumpen?

Kreiselpumpen zählen zu den am weitesten verbreiteten Maschinen im industriellen Umfeld. Die Technik basiert auf zwei zentralen Komponenten: einem Laufrad und einem Spiralgehäuse, das das Laufrad und die Förderflüssigkeit umschliesst.

Einführung in die Technologie

Kreiselpumpen zählen zu den am weitesten verbreiteten Maschinen im industriellen Umfeld. Die Technik basiert auf zwei zentralen Komponenten: einem Laufrad und einem Spiralgehäuse, das das Laufrad und die Förderflüssigkeit umschliesst.

Die Pumpen sind in unterschiedlichsten Grössen erhältlich. Axialkreiselpumpen, die in der kommunalen Wasserversorgung eingesetzt werden, können sehr gross sein, während sie in häuslichen Anlagen eher klein und kompakt sind.

Kreiselpumpen

Die Grundlagen ihrer Funktionsweise

Flüssigkeit tritt durch einen Einlauf in der Mitte des Laufrads, den Saugmund, in die Pumpe ein. Reibung zwischen der Flüssigkeit und der Oberfläche des rotierenden Laufrads versetzt die Flüssigkeit in Rotation. Die rotierende Flüssigkeit wird dann durch die Zentrifugalkraft im Laufrad nach aussen gedrängt. Es ist das gleiche Phänomen, dass dafür verantwortlich ist, dass Objekte, die sich um einen Mittelpunkt drehen, nach aussen gedrängt werden. So gewinnt die Flüssigkeit kinetische Energie.

Die Energiemenge, die der Flüssigkeit hinzugefügt wird, hängt von drei Faktoren ab: der Dichte der Flüssigkeit, der Drehgeschwindigkeit des Laufrads und dem Durchmesser des Laufrads.

Vom Laufrad strömt die Flüssigkeit in die Kammer des Spiralgehäuses und wird von dort zum Auslass auf der Druckseite und anschliessend ins System geleitet.

Die Bauweise der Pumpe ermöglicht hohe Fördermengen mit niedrigem Druck und erzeugt einen pulsationsfreien Durchfluss, wodurch sich diese Pumpen besonders für kontinuierliche Förderaufgaben eignen.

Ein verbreiteter Irrtum ist, dass die Krümmung der Laufradschaufeln die Förderung der Flüssigkeit unterstützt, indem sie die Flüssigkeit umschliesst und durch die Pumpe drückt. Tatsächlich dienen die Schaufeln dazu, die Flüssigkeit möglichst reibungslos durch die Pumpe zu leiten. Rückwärts gekrümmte Schaufeln tragen beispielsweise zur Stabilisierung die Durchflussbedingungen bei hohen Geschwindigkeiten bei und reduzieren die Anforderungen an den Pumpenmotor. Die Korrekte Drehrichtung eines Laufrads lässt sich daher anhand der Krümmung der Schaufeln bestimmen.

Spezifische Herausforderungen von Kreiselpumpen

Im Bezug auf Kreiselpumpen ist auch unbedingt zu berücksichtigen, dass sie aufgrund der Art, wie sie Energie an die Flüssigkeit weitergeben, ganz eingetaucht und in direktem Kontakt mit der zu fördernden Flüssigkeit sein müssen.

Eine Kreiselpumpe fördert keine Luft und ist nicht selbstansaugend. Daher müssen die Pumpen vor dem Einschalten mit dem zu fördernden Medium gefüllt werden. Während des Betriebs müssen sie ebenfalls unter positivem Druck gehalten werden, da die Pumpe sonst trocken laufen kann. Daher sollten Sie auch nicht für Anwendungen mit Ansaughöhe genutzt werden. Wenn nicht genügend Flüssigkeit vorhanden ist, beeinträchtigt das nicht nur die Leistung sondern verursachte auch Kavitation in der Pumpe, was in der Regel zu irreparablen Schäden führt.

  • Unter kritischen Ansaugbedingungen dürfen die Pumpen nicht trocken laufen
  • Feste Drehzahl und begrenzte Drehzahlregelung
  • Das Laufrad erfordert in der Regel eine komplexe Gleitringdichtung
  • Problematisch bei abrasiven und hochviskosen Medien

Das Design der Pumpe ist im Vergleich zu anderen Pumpentypen — wie etwa Schlauchpumpen — sehr komplex und erfordert Fachpersonal für die Instandhaltung und den Austausch der Dichtungen.

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