Eine Kreiselpumpe ist der am weitesten verbreitete Pumpentyp in der Industrie, der Wasserwirtschaft und im Bauwesen. Aber wie funktioniert eine Kreiselpumpe genau, und für welche Anwendungen ist dieser Typ am besten geeignet? In diesem Artikel erklären wir das Funktionsprinzip, die wichtigsten Bauteile und die wichtigsten Einsatzgebiete, damit Sie besser beurteilen können, ob eine Kreiselpumpe zu Ihrer Anwendung passt.
Was ist eine Kreiselpumpe?
Eine Kreiselpumpe ist ein Pumpentyp, der Flüssigkeiten mithilfe der Zentrifugalkraft fördert. Die Pumpe wandelt Rotationsenergie eines Antriebs (in der Regel ein Elektromotor oder Dieselmotor) in kinetische Energie und anschließend in Druckenergie um und transportiert die Flüssigkeit durch das System.
Kreiselpumpen gehören zur Kategorie der Strömungspumpen und unterscheiden sich von Verdrängerpumpen dadurch, dass sie mit einem kontinuierlichen Förderstrom arbeiten und nicht mit einzelnen Volumina.
Wie funktioniert eine Kreiselpumpe?
Die Funktionsweise einer Kreiselpumpe umfasst drei Schritte.
Schritt 1: Die Flüssigkeit gelangt in das Pumpengehäuse. Die Flüssigkeit wird über den Saugstutzen zur Mitte (dem „Auge“) des rotierenden Laufrads geleitet. Eine Kreiselpumpe saugt die Flüssigkeit nicht aktiv an: Das rotierende Laufrad erzeugt eine Druckabsenkung auf der Saugseite, wodurch der Atmosphärendruck (oder Systemdruck) die Flüssigkeit zur Pumpe drückt.
Schritt 2: Das Laufrad beschleunigt die Flüssigkeit. Das rotierende Laufrad schleudert die Flüssigkeit über seine Schaufeln nach außen. Die Zentrifugalkraft erhöht die Geschwindigkeit der Flüssigkeit. Die Schaufelgestaltung (gebogen, doppelt gebogen oder gerade) bestimmt, wie effizient diese Energieübertragung erfolgt.
Schritt 3: Das Pumpengehäuse wandelt Geschwindigkeit in Druck um. Im spiralförmigen Pumpengehäuse (dem „Spiralgehäuse“) nimmt der Querschnitt allmählich zu. Dadurch wird die Flüssigkeit verlangsamt und kinetische Energie in Druckenergie umgewandelt. Die Flüssigkeit verlässt die Pumpe über den Druckstutzen mit ausreichendem Druck, um das Rohrleitungssystem zu durchströmen.
Dieses Funktionsprinzip macht Kreiselpumpen besonders geeignet für Anwendungen, bei denen große Flüssigkeitsvolumina kontinuierlich gefördert werden müssen.
Aufbau einer Kreiselpumpe
Eine Kreiselpumpe besteht aus den folgenden Kernkomponenten:
Pumpengehäuse (Spiralgehäuse): Das Gehäuseteil, das die Flüssigkeit auffängt und die Geschwindigkeit in Druck umwandelt. Bei größeren Pumpen wird manchmal ein doppeltes Spiralgehäuse (Dual Volute) eingesetzt, um radiale Belastungen auf der Welle zu reduzieren.
Laufrad: Das rotierende Bauteil, das die Flüssigkeit beschleunigt. Es gibt verschiedene Laufradtypen: geschlossene Laufräder (für saubere Flüssigkeiten und hohen Wirkungsgrad), offene oder halboffene Laufräder (für Flüssigkeiten mit Feststoffen) und Freistromlaufräder (für Anwendungen mit groben Feststoffen). Der Laufradtyp hat direkten Einfluss auf Wirkungsgrad, Feststoffdurchgang und Eignung.
Welle und Lager: Die Welle verbindet das Laufrad mit dem Antrieb. Die Lager tragen die radialen und axialen Kräfte. Überdimensionierte Lager verlängern die Lebensdauer erheblich.
Wellenabdichtung: Verhindert Leckage an der Stelle, wo die Welle in das Pumpengehäuse eintritt. Gängige Typen sind Stopfbuchsen und Gleitringdichtungen. Bei abrasiven Flüssigkeiten werden häufig Patronengleitringdichtungen für eine längere Lebensdauer eingesetzt.
Saug- und Druckstutzen: Die Ein- und Ausgänge für die Flüssigkeit, in verschiedenen Nennweiten je nach erforderlichem Förderstrom.
Anwendungen von Kreiselpumpen
Kreiselpumpen werden in vielen Bereichen eingesetzt. Die wichtigsten Anwendungsgebiete:
Industrie: Prozessflüssigkeiten, Kühlwassersysteme, Lebensmittelverarbeitung und chemische Prozesse. Je nach Flüssigkeit werden spezifische Werkstoffe und Laufradtypen gewählt.
Abwasserbehandlung: Förderung von Abwasser mit Feststoffen, Tüchern und organischem Material. Hier sind robuste Pumpen mit hohem Feststoffdurchgang und selbstreinigenden Mechanismen (wie die Eradicator®-Technologie) entscheidend. Die Gorman-Rupp 6400 Series wurde speziell dafür entwickelt.
Bau und Bergbau: Entwässerung von Baugruben, Grundwasser und schlammhaltigem Wasser. Zuverlässigkeit unter wechselnden und schweren Bedingungen steht im Vordergrund.
Wasserwirtschaft und Kommunen: Trinkwasserverteilung, Abwasserpumpwerke und Hochwasserschutz. Langfristige Zuverlässigkeit und niedrige Lebenszykluskosten sind hier ausschlaggebend.
Landwirtschaft und Bewässerung: Wasserversorgung für Bewässerung und Pflanzenproduktion, häufig in Kombination mit langen Rohrleitungen und variablen Förderströmen.
Wann ist eine Kreiselpumpe die richtige Wahl?
Eine Kreiselpumpe ist in der Regel die beste Wahl, wenn es sich um niedrigviskose Flüssigkeiten handelt (bis etwa 300 cP), ein relativ konstanter Förderstrom benötigt wird und die Förderhöhe im Bereich der ausgewählten Pumpe liegt.
Eine Kreiselpumpe ist weniger geeignet bei hohen Viskositäten, stark schwankenden Drücken oder wenn Dosiergenauigkeit erforderlich ist. In diesen Fällen kann eine Verdrängerpumpe die bessere Wahl sein.
Häufig gestellte Fragen
Nein. Eine Kreiselpumpe erzeugt durch das rotierende Laufrad eine Druckabsenkung auf der Saugseite. Der Atmosphärendruck drückt die Flüssigkeit dann zur Pumpe. Deshalb müssen Standard-Kreiselpumpen „unter Zulauf“ aufgestellt werden, oder es ist eine trocken selbstansaugende Variante erforderlich.
Eine Standard-Kreiselpumpe benötigt eine gefüllte Saugleitung, um zu funktionieren. Eine trocken selbstansaugende Pumpe kann sich selbst entlüften und Flüssigkeit ansaugen, ohne dass die Saugleitung zuvor gefüllt sein muss. Gorman-Rupp liefert beide Varianten.
Ja, sofern der richtige Laufradtyp und das richtige Pumpengehäuse gewählt werden. Pumpen wie die 6400 Series sind speziell für Flüssigkeiten mit Feststoffen bis 102 mm Durchgang ausgelegt.
Kavitation entsteht, wenn der Druck auf der Saugseite unter den Dampfdruck der Flüssigkeit fällt, wodurch Dampfblasen entstehen, die implodieren und die Pumpe beschädigen. Stellen Sie eine ausreichende Zulaufhöhe sicher (NPSHa > NPSHr) und begrenzen Sie die Saughöhe. Pumpen mit niedrigen NPSH-Anforderungen, wie die VG Series, verringern dieses Risiko.
Der Wirkungsgrad hängt vom Laufradentwurf, der Passgenauigkeit zwischen Laufrad und Pumpengehäuse, den Betriebsbedingungen (arbeitet die Pumpe im oder nahe dem Betriebspunkt?) und dem Zustand der Verschleißteile wie Spaltringe ab.
Sie möchten wissen, welche Kreiselpumpe am besten zu Ihrer Anwendung passt? Teilen Sie Ihre Anwendungsdaten mit (Förderstrom, Förderhöhe, Fördermedium, Feststoffe, Installationstyp) und wir beraten Sie zur richtigen Konfiguration. Kontaktieren Sie Gorman-Rupp Europe. The Pump People
