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InhaltsverzeichnisBegriffe der Pumpentechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Förderstrom [m /h] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Förderhöhe [m] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Förderleistung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8dynamische Viskosität η . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Fließverhalten von Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Strömungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Laminare Strömung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Turbulente Strömung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Reynoldszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13NPSH-Wert [m] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14NPSH-Wert der Pumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14NPSH-Wert der Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Berechnung der Druckverluste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16Verlust an Förderhöhe in geraden Rohrleitungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Druckverlust durch Armaturen und Formstücke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Auswahl des Pumpentyps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19Auswahl des Pumpentyps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Kreiselpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20Charakteristik einer Kreiselpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Q/H-Kennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Drosselung des Förderstromes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Blendenberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Korrektur des Laufrad-Durchmessers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Regelung der Pumpendrehzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Pumpen parallel geschaltet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Pumpen hintereinander geschaltet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Kavitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Dampfdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Kreiselpumpenbauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Auswahlkriterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Kreiselpumpe FP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Baugrößenübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Kreiselpumpe FP Leistungsdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Motorleistung des Pumpenantriebs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Wirkungsgrad der Pumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30NPSH-Wert überprüfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Kreiselpumpe FZ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Baugrößenübersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Motorleistung des Pumpenantriebs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Kreiselpumpe FM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

InhaltsverzeichnisVerdrängerpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35Charakteristik und Arbeitsweise einer Verdrängerpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Funktionsschema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Kennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Regelung der Pumpendrehzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Viskosität des Fördermediums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Spaltverluste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Bauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Ausführungsvariationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Auswahl der Bauform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Kreiskolbenpumpe FK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38Typenauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Fall 1: Viskosität η 1 mPa s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Fall 2: Viskoses Fördergut η bis 200 mPa s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Fall 3: Viskoses Fördergut η 200–100.000 mPa s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Drehkolbenpumpe FL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Typenauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Fall 1: Viskosität η 1 mPa s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Fall 2: Viskoses Fördergut η bis 500 mPa s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Fall 3: Viskoses Fördergut η 500–100.000 mPa s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58Auswahl der Gleitringdichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Gleitringdichtung (GLRD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Einfach wirkende GLRD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61Doppelt wirkende GLRD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62„Back to Back“ Anordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63„Face to Face“ Anordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64GLRD Bauformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Gleitwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Nebendichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Reinigung der Pumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67Reinigung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67CIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67CIP-Reinigung der Anlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67CIP-gerechte Konstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67SIP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68Maßeinheiten und Umrechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69Maßeinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Umrechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

Begriffe derPumpentechnikZum Verständnis der folgenden Kapitel werden wir zuerst die in dieser Broschüre verwendeten Fachbegriffe der Pumpentechnik definieren und erläutern. Im Stichwortverzeichnisfinden Sie diese Begriffe alphabetisch geordnet zum Nachschlagen. Maßeinheiten undUmrechnungsformeln sind in einer Übersicht zusammengefaßt.Förderstrom [m /h]Der Förderstrom ist das pro Zeiteinheit durch den Druckstutzen einer Pumpe strömendenutzbare Volumen.Für die Auslegung einer Pumpe muß der Förderstrom möglichst genau bestimmt werden.Förderhöhe [m]Die Förderhöhe ist die von einer Pumpe auf das Fördermedium übertragene nutzbaremechanische Energie, bezogen auf die Gewichtskraft des Fördermediums.Die Förderhöhe einer Pumpe errechnetsich wie folgt:H Hgeo HV pSie setzt sich also zusammen aus: dem zu überwindenden Höhenunterschied zwischen Saug- undDruckseite der Anlage.Hgeo Hdgeo Hsgeo den zu überwindenden Strömungswiderständen in den Rohrwandungen, Formstücken und Armaturen einer Anlage.HV HVS HVd dem Druckverlustp pA pEFörderleistungDie Förderleistung ist die von der Pumpe auf den Förderstrom übertragene nutzbareLeistung.

Begriffe derPumpentechnikBetrachtet man zwei parallele Platten mit der Fläche A und dem Abstand y, die als Folgeeiner Kraft Factio mit einer Geschwindigkeit v gegeneinander verschoben werden, so stelltsich dieser Bewegung eine Kraft Freactio entgegen, die um so größer ist, je größer die dynamische Viskosität der sich zwischen den Platten befindenden Substanz ist.Das Verhältnis F zu A nennt man Schubspannung τ.Die Schubspannung τ wächst proportional zur Schergeschwindigkeit D und zur dynamischen Viskosität η.Das Verhältnis von v zu y bezeichnet man als Schergeschwindigkeit D.Die Größe der dynamischen Viskosität η wird somit:dynamische Viskositätη

Begriffe derPumpentechnikDie dynamische Viskosität η ist dabei eine für die betreffende Flüssigkeit charakteristischeGröße. Sie ist temperaturabhängig. Deshalb muß bei einer Viskositätsangabe stets diedazugehörende Temperatur angegeben werden.Fließverhalten vonFlüssigkeitenIdealviskoses Fließverhalten:Stoffe mit idealviskosem Fließverhalten bezeichnet man als Newtonsche Flüssigkeiten. Essind viskose Flüssigkeiten mit unverzweigten Molekülen. Sie weisen ein proportionalesFließverhalten auf.Typische Newtonsche Flüssigkeitensind: Wasser, Speiseöl, Trinkmilch,Zuckerlösung, Honig.

Begriffe derPumpentechnikPseudoplastisches Fließverhalten:Das Fließverhalten von Stoffen hängt von deren physikalisch-chemischen Eigenschaften ab.Gibt man zu einem reinen Lösungsmittel einen Füllstoff hinzu, so wird sich eine Erhöhungder Viskosität und eine Veränderung im Fließverhalten einstellen.Hochmolekulare Stoffe in Lösung sowie auch Schmelzen weisen mit zunehmender Schubspannung im Allgemeinen eine Viskositätsabnahme auf.Ein solches Fließverhalten wird als pseudoplastisch bezeichnet.Beispiele für pseudoplastisches Fließverhalten:Kondensmilch, OrangensaftIrreversibles Fließverhalten:Substanzen, die durch eine angelegte Schubspannung so verformt werden, daß nach derdestruktiven Phase (Scherzeit) kein Wiederaufbau des Strukturgerüstes stattfindet, zeigenein irreversibles Fließverhalten.Als Folge stellt sich eine bleibende, von der Scherzeit abhängige Viskositätsveränderung ein.Beispiel für irreversibles Fließverhalten:Yoghurt

Begriffe derPumpentechnikStrömungsartenBei der Strömung im Rohr treten je nach Größe der Reynoldszahl ganz bestimmte, typischeStrömungsformen auf, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen.Besonders wichtig ist in diesem Zusammenhang das Auftreten von laminarer und turbulenter Strömung.Laminare StrömungBei der laminaren Strömung oder Schichtströmung bewegen sich die Teilchen auf zurRohrachse parallelen Stromlinien, ohne sich zu vermischen.Die Rauhigkeit der Rohrinnenwand ist hier ohne Einfluß auf den Strömungswiderstand.Laminare Strömung findet man vorwiegend bei Flüssigkeiten mit hoher Viskosität.Der Verlust an Förderhöhe verändert sich linear mit der Strömungsgeschwindigkeit.Turbulente StrömungBei der turbulenten oder wirbelbehafteten Strömung treten neben der in Rohrachsegerichteten Transportbewegung noch Querbewegungen auf, die zu einer ständigen Vermischung der Strömungsteilchen führen.

Begriffe derPumpentechnikDie Rauhigkeit der Rohrinnenwand gewinnt starken Einfluß auf den Strömungswiderstand.Turbulente Strömungen treten vorwiegend bei Wasser und wasserähnlichen Flüssigkeitenauf.Der Verlust an Förderhöhe ändert sich im Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit.Der Zusammenhang zwischen der Strömungsgeschwindigkeit v, der Viskosität η und demInnendurchmesser des Rohres di wird mit der Reynoldszahl beschrieben.Die Reynoldszahl ist RohrinnendurchmesserDichtevηdiρ[m/s][Pa s][mm][kg/dm ]Bei einer Reynoldszahl von 2320 liegt der Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung.Laminare Strömung Rekrit 2320 Turbulente StrömungBeispiel:Durch eine Rohrleitung mit der Nennweite 50 mm strömen in der Sekunde 2 Liter Essigsäure mit einer kinematischen Viskosität von η 1,21 mPa s 0,00121 Pa sund einer Dichte von 1,04 kg/dm .Ist die Strömung laminar oder turbulent?Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit v beträgt:Q [l/s]d [mm]v [m/s]Reynoldszahl

Begriffe derPumpentechnikDamit berechnet sich die Reynoldszahl zu:Die Reynoldszahl liegt über der kritischen Reynoldszahl Rekrit 2320. Die Strömung istturbulent.NPSH-Wert [m]NPSH ist die Abkürzung des englischen Begriffes Net Positive Suction Head.Neben Fördermenge Q und Förderhöhe H gehört der NPSH-Wert zu den wichtigstenBetriebsgrößen einer Kreiselpumpe.NPSH-Wert der PumpeDer NPSH-Wert der Pumpe ergibt sich aus der Art der Konstruktion und der Pumpendrehzahl. Je höher die Pumpendrehzahl wird, umso größer wird der NPSH-Wert der Pumpe.Er wird durch Messungen auf dem Pumpenprüfstand ermittelt und kann ohne Hilfsmittelnicht verändert werden.NPSH-Wert derAnlageDer NPSH-Wert der Anlage ist vom Förderhöhenverlust einschließlich der Verluste inArmaturen und Apparaten in der Saugleitung der Anlage abhängig und muß in jedem Falledurch Berechnung überprüft werden.pE Druck im Eintrittsquerschnitt der Anlage [bar]pA Druck im Austrittsquerschnitt der Anlage [bar]pD Dampfdruck des Fördermediums MittePumpensaugstutzen [bar]pb Luftdruck am Aufstellungsort der Pumpe [bar]HVS Verlust an Förderhöhe der Saugleitung, vomEintrittsquerschnitt der Anlage bis zum Eintrittsquerschnitt der Pumpe [m]Hsgeo geodätische Saughöhe (negativ, wenn Zulaufhöhevorliegt) [m]ρ Dichte des Fördermediums [kg/m ]vE Strömungsgeschwindigkeit am Eintritt [m/s]NPSH pE pb - pDvE H sgeo - HVSρ g2g

Begriffe derPumpentechnikUm einen störungsfreien Betrieb der Pumpe aufrechtzuerhalten und in der Praxis zusichern, muß folgende Bedingung erfüllt sein:NPSHAnlage NPSHPumpeEinen Sonderfall stellen siedende Flüssigkeiten mit Fließgeschwindigkeiten bis 0,3 m/s dar.vE 2Hier gilt: pE pD; da sowohl 2g als auch H VS vernachlässigbar klein werden, folgt:NPSHAnlage Hsgeo

Berechnung derDruckverlusteBereits bei der Auslegung der Anlage und des Rohrleitungssystems vor und nach der Pumpekönnen durch konstruktive Maßnahmen die entstehenden Verluste gering halten werden,z.B. durch: Verlust an Förderhöhein geraden Rohrleitungenausreichend groß dimensionierte Rohrdurchmesser,wenige Formstücke,strömungsgünstige Armaturen,eine kurze Rohrleitungsführung.Für gerade Rohrleitungen können wir aus dem nachfolgenden Diagramm den Förderhöhenverlust bezogen auf eine Rohrlänge von 100 m und eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit v in Abhängigkeit von der Fördermenge und der Rohrnennweite ablesen.

Berechnung Aus dem Diagramm lesen wir ab:StrömungsgeschwindigkeitVerlust an FörderhöheQ 25 m /hDN 50 mmv 3,5 m/sHV 35 m/100 mDer Förderhöhenverlust in Armaturen und Formstücken kann für den praktischen Gebrauchmit hinreichender Genauigkeit mit Hilfe von äquivalenten Rohrlängen ermittelt werden.Dabei wird der Förderhöhenverlust einer Armatur oder eines Formstückes dem einesgeraden Rohres mit einer entsprechenden Länge gleichgesetzt.Die Berechnung gilt nur für Wasser und wasserähnliche Produkte.Bei gleichen Nennweiten der Rohre, Armaturen und Formstücke können wir vereinfachtrechnen.Äquivalente Rohrlängen in Meter für Armaturen und Formstücke(gültig für Re 100.000 und Rauhigkeit k 0,04 mm)Druckverlust durchArmaturen undFormstücke

Berechnung derDruckverlusteBeispiel:FörderstromQ 25 m /hgerade Rohrlänge l 150 mNennweite Rohr DN 50 mmBogen 90 4 StückFreiflußventile2 StückAus Diagramm (Seite 16):v 3,5 m/sHV 35 m/100 m RohrlängeAus Tabelle :äquivalente Rohrlänge 4 Bogen:äquivalente Rohrlänge 2 Freiflußventile:gerade Rohrlänge:GesamtrohrlängelBogen lschieb lRohr lgesamt 1,1 4 4,4m1,2 2 2,4 m150,0 m156,8 mDruckverlust:HVgesamt Hv lgesamtHVgesamt 35 156,8 52 m100Bei laminarer Strömung (hohe Viskositäten) läßt sich der Druckverlust pV berechnen nachder Formel von Hagen-Poiseuille:HV 10 pVvM Q/A [m/s]h [Pa s kg/m s]l [m]d [m] pV [bar]

Auswahl desPumpentypsNach der Berechnung der benötigten Förderhöhe können wir nun die Auswahl des Pumpentyps vornehmen und anschließend mit Hilfe der Fristam -Pumpendiagramme diepassende Baugröße ermitteln.Die Viskosität desFördermediums ist einwichtiges Kriterium beider Pumpenauswahl undliefert uns eine ersteEntscheidungshilfe.Fristam- Kreiselpumpen sind mit einem offenen Laufrad ausgerüstet. Dadurch ist es möglich, Flüssigkeiten mit Viskositäten bis 1000 mPa s zu fördern.Kreiselpumpen haben folgende Eigenschaften: gleichmäßige Wirkung ohne periodische Änderungen des Durchflusses und desFörderdruckes. große Betriebszuverlässigkeit durch geringe Anzahl von beweglichen Teilen. betriebsfähig mit hohen Drehzahlen. Direkte Kopplung mit schnellaufenden Elektromotoren möglich. kleine Ausmaße, dadurch geringer Platzbedarf. niedrige Betriebskosten. gute Regelfähigkeit.Fristam -VerdrängerpumpenBei kleinen Fördermengen und großer Förderhöhe ist meist der Einsatz einer Verdrängerpumpe sinnvoll, obwohl es von der Viskosität des Fördermediums her nicht nötig wäre. EineKreiselpumpe würde aber unter diesen Bedingungen in einem schlechten Wirkungsgradbereich arbeiten.Hinweis:In den nachfolgenden Kapiteln werden die Pumpentypen Kreiselpumpen und Verdrängerpumpen beschrieben und Hilfen für die Auswahl der Baugröße gegeben. An die allgemeineBeschreibung der Pumpentypen schließt sich jeweils ein Abschnitt über den Gebrauch derPumpendiagramme an.Auswahl desPumpentyps

KreiselpumpenCharakteristik einerKreiselpumpeKreiselpumpen sind Strömungsmaschinen zur Energieerhöhung in einem rotierendenLaufrad. Man spricht auch vom hydrodynamischen Förderprinzip.Bei diesem Prinzip wird das Fördermedium mit Hilfe des Laufrades beschleunigt. Die darausresultierende Geschwindigkeitserhöhung des Fördermediums wird im Druckstutzen derKreiselpumpe in Förderhöhe umgesetzt.Q/H-KennlinieBei Kreiselpumpen ist die Förderhöhe H vom Förderstrom Q abhängig. Diese Abhängigkeit,man sagt auch das Betriebsverhalten der Pumpe, wird in Kennlinien dargestellt.Auf dem Prüfstand wird die Pumpe bei konstanter Drehzahl „durchgefahren“ und die WerteQ und H für verschiedene Betriebspunkte ermittelt. Diese Messungen erfolgen ausschließlich mit Wasser, um verschiedene Pumpentypen miteinander vergleichen zu können. DieseMeßwerte – in ein Diagramm eingetragen und miteinander verbunden – ergeben dieQ/H-Kennlinie.Haben wir nun für eine Anlage die Fördermenge Q festgelegt und die Förderhöhe Hberechnet, so erhalten wir den Anlagen-Betriebspunkt. Dieser liegt meist nicht auf derQ/H-Kennlinie der Pumpe. In Abhängigkeit von der geforderten Förderhöhe sucht sich dieKreiselpumpe ihren Betriebspunkt selbst auf der Kennlinie im Schnittpunkt von Anlagenund Pumpenkennlinie. Die Fördermenge steigt von Q1 auf Q2.

KreiselpumpenDen gewünschten Betriebspunkt erreichen wir nur durch Anpassung der Pumpe an dievorgegebenen Betriebsbedingungen.Dies kann durch folgende Maßnahmen erfolgen: Drosselung des Förderstromes Korrektur des Laufrad-Durchmessers Drehzahlregelung des AntriebsmotorsDurch teilweises Schließen eines Drosselventils oder den Einbau einer Blende in die Druckleitung der Pumpe vergrößern sich die Rohrleitungsverluste. Die Anlagen-Kennlinie verschiebt sich.Drosselung desFörderstromesDer Betriebspunkt B1 (Schnittpunkt zwischen Pumpenkennlinie und Anlagenkennlinie)wandert auf der Pumpenkennlinie nach B2.Hinweis: Drosseln verschlechtert den Gesamtwirkungsgrad.Die Drosselregelung oder der Einbau einer Blende ist im Hinblick auf die Investitionskosteneine günstige Regelungsart. Bei größeren Antriebsleistungen sollte in jedem Fall eineWirtschaftlichkeitsuntersuchung vorgenommen werden.Der bleibende Druckverlust in einer Blende kann vereinfacht berechnet werden:ρ [kg/m ]v1 [m/s] pv [bar]Blendenberechnung

KreiselpumpenDie ζ-Werte können aus der untenstehenden Tabelle entnommen werden.Rechengang: Wert für d annehmen, aus Tabelle ζ ablesen, pV berechnen. Weicht pV vom erforderlichen Wert ab, neuen Wert für d annehmen und pV erneutberechnen.Korrektur des Laufrad-DurchmessersEine Korrektur des Laufrad-Durchmessers wird vorteilhaft dort angewendet, wo einedauernde Verringerung des Förderstromes bzw. der Förderhöhe erwünscht ist. Die Förderleistung der Pumpe wird, bei gleichbleibender Pumpendrehzahl, durch Verringern desLaufrad-Durchmessers an den gewünschten Betriebspunkt angepaßt.Der Betriebspunkt verschiebt sich von B1 nach B2 , dem Schnittpunkt der neuen Pumpenkennlinie und der Anlagenkennlinie.Der erforderliche Laufraddurchmesser kann leicht mit folgenden Formeln näherungsweiseberechnet werden:Q1H1 D1 D2 Q2H22N1 D1 D2 N23N AntriebsleistungD Laufrad-DurchmesserQ FörderstromH FörderhöheHinweis: Der Wirkungsgrad der Pumpe verschlechtert sich um so mehr, je stärker korrigiertwird.

KreiselpumpenDurch Verändern der Pumpendrehzahl mit einem regelbaren Getriebe oder Frequenzumrichter können stufenlos eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebspunkte angefahren werden.Der Betriebspunkt verändert sich auf der Pumpenkennlinie von B1 in Richtung B2.Regelung derPumpendrehzahlVom Gesamtwirkungsgrad her ist dies die günstigste Regelung des Förderstromes. Durchdas Regelgetriebe oder den Frequenzumrichter entstehen allerdings zusätzliche Kosten, diein einer Wirtschaftlichkeitsberechnung zu bewerten sind.Die Fördermenge ändert sich linear zurDrehzahl.Die Förderhöhe ändert sich mit demQuadrat der Drehzahl.Die Antriebsleistung ändert sich mit derdritten Potenz der Drehzahl.Bei der Parallelschaltung von Pumpen addieren sich die Förderströme bei der entsprechenden Förderhöhe. Dies gilt sowohl für Pumpen mit gleicher als auch für Pumpen mit ungleicher Q/H-Kennlinie.Pumpen parallelgeschaltet

KreiselpumpenPumpen hintereinander geschaltetEine mehrstufige Kreiselpumpe kann man sich als Reihenschaltung von einzelnen Pumpenvorstellen.Zu beachten ist:Eine stehende Pumpe stellt im Rohrleitungssystem einen erheblichen Widerstand dar. Beider Reihenschaltung sind deshalb Bypass-Leitungen zu installieren.Bei der Reihenschaltung von Kreiselpumpen addieren sich die Förderhöhen bei entsprechendem Förderstrom zu der gemeinsamen Pumpenkennlinie (- - -).KavitationKavitation zeigt sich durch starke Geräuschentwicklung der Pumpe. Gleichzeitig geht diePumpenleistung stark zurück.Wie entsteht Kavitation bei Kreiselpumpen?Der niedrigste Druck tritt direkt am Laufradeingang der Pumpe – dem Saugmund – auf.Hier kann durch örtliche Druckabsenkung Flüssigkeit verdampfen. Es entstehen winzigkleine Dampfblasen. Diese werden von der Flüssigkeit mitgerissen und zerfallen schlagartig,wenn sie wieder in Bereiche mit höherem Druck geraten. Dabei können Druckspitzen vonbis zu 100.000 bar entstehen.Wird die Pumpe nun längere Zeit unter Kaviatationsbedingungen betrieben, entsteht amLaufrad der Pumpe, am Pumpendeckel und -gehäuse starker Verschleiß. Die Oberflächebekommt eine löchrige, narbenartige Struktur.

KreiselpumpenWie vermeiden wir Kavitation?Wir müssen dafür sorgen, daß an jeder Stelle in der Pumpe der Druck des Fördermediumsüber dessen Dampfdruck bei der jeweiligen Temperatur liegt. Der Dampfdruck wird ausTabellen des entsprechenden Fördermediums entnommen.Der NPSH-Wert der Anlage muß mindestens 0,5 m höher sein als der NPSH-Wert derPumpe.Für einen sicheren, kavitationsfreien Betrieb gilt:NPSHAnlage 0,5 m NPSH PumpeDer Dampfdruck des Fördermediums ist temperaturabhängig. Er steigt mit steigenderTemperatur des Fördermediums.Bei wechselnden Temperaturen des Fördermediums ist bei der Ermittlung des NPSH-Wertesder Anlage immer der höchste Wert des Dampfdruckes anzusetzen.Dampfdruck

KreiselpumpenKreiselpumpenbauformenDas Fristam- Kreiselpumpenprogramm umfaßt folgende Bauarten: Fristam -Kreiselpumpe FPDas Konstruktionsprinzip der Fristam- Kreiselpumpe FP mit offenem Laufrad, sowie demströmungstechnisch optimierten Förderkanal schonen das Fördermedium und minimieren dessen Erwärmung. Viskositäten bis 1000 mPa s stellen kein Problem dar. DasFördermedium kann luft- und gashaltig, homogen oder mit Beimengungen sein. Niedrige NPSH-Werte ermöglichen den Einsatz auch unter ungünstigen Bedingungen. DieFristam -Kreiselpumpe FP ist eine nicht selbstansaugende Pumpe. Sie ist voll CIP- undSIP-fähig. Fristam -Kreiselpumpe FM,Die Kreiselpumpe FM ist eine Mehrstufenpumpe. Sie ist speziell zur Erzeugung großerFörderhöhen entwickelt worden. Die Kreiselpumpe FM kann unter drucktechnischbesonders erschwerten Bedingungen eingesetzt werden, wie z.B. Beschickung vonFiltern, Erhitzern und Füllern, Einspeisung, Umwälzung und Druckerhöhung in Umkehrosmoseanlagen. Fristam -Kreiselpumpe FZDie Kreiselpumpe FZ arbeitet nach dem Seitenkanalprinzip. Laufräder mit strahlenförmigangeordneten Schaufeln übertragen die Druckenergie auf das Fördermedium. Durchenge Dichtspalte werden hervorragende Saugleistungen ermöglicht. Das Fördern vongashaltigen Produkten ist ebenso möglich, wie das Entlüften der Saugleitung. Damitkann eine optimale Entleerung der Anlage durchgeführt werden.

KreiselpumpenAuswahlkriterienDie Entscheidung zwischen den Pumpentypen FP und FM ist außerdem noch vom benötigten Förderstrom abhängig.

KreiselpumpenKreiselpumpe FPAuswahl der BaugrößeBeispiel:Fördermenge QA 90 m /hFörderhöhe HA 75 mSchritt 1:Bestimmen Sie die Baugröße der Pumpe.FP-BaugrößenBaugrößenübersichtGewählt: Pumpenbaugröße: FP 3552

KreiselpumpenSchritt 2:Tragen Sie den Betriebspunkt Ihrer Anlage in das Pumpendiagramm ein.Liegt der Betriebspunkt der Anlage nicht auf der Pumpenkennlinie, haben Sie die Möglichkeit, durch Drosselung, Abdrehen des Laufrad-Durchmessers oder Drehzahlregelung desPumpenantriebsmotors den Betriebspunkt der Pumpe an Ihren Anlagenbetriebspunktanzupassen. (siehe Seiten 21–23)FP 3552Aus Diagramm: Laufrad-Durchmesser 230 mmKreiselpumpe FPLeistungsdiagramm

KreiselpumpenMotorleistung desPumpenantriebsSchritt 3:Bestimmen Sie die Motorleistung mit der Fördermenge und deren Schnittpunkt mit dementsprechenden Laufrad-Durchmesser.Wählen Sie aus der Motorentabelle den nächsten, in der Leistung höherliegenden Motor alsAntriebsmotor.Erforderliche Motorleistung aus Diagramm: N 26 kWGewählter Motor: 30,0 kWWirkungsgrad derPumpeSchritt 4:Überprüfen Sie den Wirkungsgrad:Q H ρη 367 Nη 90 75 1367 26η 0,7 70%Q [m /h]H [m]N [kW]ρ [kg/dm ]ρwasser 1 kg/dm

KreiselpumpenSchritt 5:Überprüfen Sie die Bedingung NPSHAnlage NPSHPumpeAus Diagramm: NPSH-Wert der Pumpe 2,4 mNPSH-Wertüberprüfen

KreiselpumpenKreiselpumpe FZAuswahl der BaugrößeBeispiel:Förderstrom QA 30 m /hFörderhöhe HA 24 mSchritt 1:Wählen Sie die Baugröße, deren Kennlinie oberhalb des Betriebspunktes der Anlage liegt.FZ-BaugrößenBaugrößenübersichtGewählt: Pumpenbaugröße: FZ 22 p

Die dynamische Viskosität η ist dabei eine für die betreffende Flüssigkeit charakteristische Größe. Sie ist temperaturabhängig. Deshalb muß bei einer Viskositätsangabe stets die . der Formel von Hagen-Poiseuill