Kreiselpumpen

Kreiselpumpen: Die rotierenden Leistungsträger

Im Grundsatz machen sich Kreiselpumpen die Eigenschaften von strömenden Flüssigkeiten zunutze, indem ein sich innerhalb einer Flüssigkeit drehendes Laufrad im Zentrum der Pumpe Unterdruck, am Rand jedoch Überdruck erzeugt. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit radial, axial oder parallel zur Drehachse des Laufrades in Bewegung gesetzt werden. Form und Bauart des Drehrades bestimmen dabei die jeweilige Bewegungsrichtung der Flüssigkeit (des Mediums).

Die auch als Strömungspumpe bezeichnete Kreiselpumpe ist nur bei vollständiger Füllung der Pumpe mit Flüssigkeit voll funktionsfähig. Dabei spielt die Quantität der zugleich mitbeförderten gasförmigen Bestandteile eine wesentliche Rolle für die Leistungsfähigkeit der Pumpe. Können diese wie bei der normal saugenden Kreiselpumpe nicht entfernt werden, so kommt es zu Kavitationseffekten oder der Kumulation von Luft und Gas, die zum einen den erforderlichen Förderstrom negativ beeinflussen oder gar unterbinden, zum anderen aber ein erhebliches Verschleißpotential für Laufrad und Pumpe darstellen.

Unterschiedliche Kreiselpumpentypen definieren sich je nach gewünschter Anwendung. Ausschlaggebend sind hier die Art des zu fördernden Mediums, die angestrebte Fördermenge, die Feststoffteilchen-Beschaffenheit von Flüssigkeiten und die zu kalkulierenden Möglichkeiten ihres Transportes oder Ausschlusses sowie die Beständigkeit von Pumpen- und Laufradmaterials gegen aggressive Chemikalien.

Entsprechend ihrer Förderweise wird unterschieden zwischen

• Axialpumpen
• Radialpumpen
• Seitenkanalpumpen

Bei der Axialpumpe erfolgt die Förderung parallel zur Pumpenwelle, einem propeller-ähnlichem Laufrad, das sich in einem röhrenförmigen Pumpengehäuse dreht. Der Transport der Flüssigkeit erfolgt dabei spiralförmig durch den Pumpenläufer.

Die Radialpumpe befördert das Medium demgegenüber, indem der Flüssigkeitsaustritt senkrecht zur Achse des Laufrades erfolgt. Die dabei erzeugte höhere Zentrifugalkraft und der damit einhergehend hohe Förderdruck vermindert gleichzeitig den Volumenstrom. Verwendung findet die Radialpumpe überwiegend bei der Förderung von dickflüssigen Medien.

Die Seitenkanalpumpe arbeitet selbstansaugend, da hier die Prinzipien der Verdränger- und der Strömungspumpe kombiniert werden, indem ein spiralförmiges Schaufelrad einem sternförmigen Pumpenrad vorgeschaltet wird. Der Vorteil besteht darin, dass hierbei gasförmige Bestandteile des Fluids mitbefördert werden können, da diese selbständig abgesaugt werden. Der störungsfreie Betrieb der Pumpe setzt allerdings das Nicht-Vorhandensein von abrasiven Bestandteilen im Fördermedium voraus.

Unterschiedliche Bauarten von Kreiselpumpen

Kreiselpumpen definieren sich im Wesentlichen über

• Das Laufrad
• Das Pumpengehäuse
• Den Pumpenantrieb
• Die Wellendichtung

Das Laufrad überträgt die Bewegungsenergie auf das geförderte Medium und beeinflusst somit die Effektivität der Energieübertragung und die Förderleistung der Pumpe. Es entscheidet zugleich über die Förderrichtung des Mediums. In Bewegung gesetzt und gehalten wird das Laufrad mittels einer Welle, welche die mechanische Energie des Antriebs überträgt. Entscheidend ist dabei, dass die Welle entsprechend der Beschaffenheit von Pumpe und Medium, insbesondere bei aggressiven Flüssigkeiten, gegen das Gehäuse sorgfältig abgedichtet wird. Infrage kommen hier etwa Radialwellen- und Gleitringdichtungen oder Magnetkupplungen.

Der Standardantrieb von Kreiselpumpen erfolgt über einen Elektromotor, der vor allem bei kleinen und mittleren Anwendungen eingesetzt wird.

Wo werden Kreiselpumpen eingesetzt?

Die Einsatzgebiete von Kreiselpumpen sind ausgesprochen vielfältig und werden grundsätzlich über das Erfordernis definiert, Flüssigkeiten oder auch Feststoffe zu transportieren. Beispiele dafür sind:

• Entwässerung in Haus, Garten, Land- und Bauwirtschaft
• Förderung von aggressiven und explosiven Medien
• Förderung von Chemikalien in der chemischen Industrie und in Laboren
• Kühlkreisläufe, Heizungs- und Klimaanlagen
• Befüllung und Entleerung von Tanks
• und weitere

Es ist offensichtlich, dass für die Auswahl der jeweils geeigneten Pumpe die Materialbeschaffenheit der verschiedenen Pumpenkomponenten, der Pumpenaufbau und die Eigenschaften des zu transportierenden Mediums ausschlaggebend sind.

Was ist der Vorteil einer Kreiselpumpe?

Kreiselpumpen, auch Zentrifugalpumpen genannt, bieten zahlreiche Vorteile, die sie zu einer der am häufigsten eingesetzten Pumpentypen in industriellen und häuslichen Anwendungen machen. Hier sind die wichtigsten Vorteile:

1. Einfacher Aufbau und Wartung

   Kreiselpumpen haben ein einfaches Design mit wenigen beweglichen Teilen, was ihre Konstruktion robust und die Wartung unkompliziert macht. Durch den geringen mechanischen Verschleiß sind sie langlebig und benötigen weniger häufige Reparaturen.

2. Hohe Fördermengen

   Kreiselpumpen eignen sich besonders gut für Anwendungen, bei denen große Mengen an Flüssigkeit gefördert werden müssen. Sie können kontinuierlich große Volumina bei konstantem Druck bewegen, was sie ideal für die Wasserversorgung, Bewässerung oder industrielle Prozesse macht.

3. Geringe Strömungsschwankungen

   Im Vergleich zu anderen Pumpentypen, wie Kolben- oder Membranpumpen, erzeugen Kreiselpumpen einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Förderstrom ohne nennenswerte Schwankungen. Dies ist besonders in Prozessen vorteilhaft, die eine stabile Durchflussrate erfordern.

4. Kompakte Bauweise

   Kreiselpumpen sind relativ kompakt, wodurch sie weniger Platz einnehmen. Dies macht sie ideal für den Einsatz in Anlagen, bei denen der Raum begrenzt ist.

5. Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten

   Kreiselpumpen können für eine breite Palette von Flüssigkeiten verwendet werden, darunter Wasser, Chemikalien, Öl, Abwasser und sogar feststoffhaltige Flüssigkeiten (in speziellen Ausführungen). Dies macht sie vielseitig einsetzbar, sowohl in der Industrie als auch im privaten Bereich.

6. Hoher Wirkungsgrad bei niedrigen bis mittleren Druckverhältnissen

   Kreiselpumpen sind besonders effizient bei Anwendungen, die einen niedrigen bis mittleren Druck und eine hohe Fördermenge erfordern. Ihr Wirkungsgrad nimmt jedoch bei sehr hohen Druckverhältnissen ab, weswegen sie für solche Aufgaben weniger geeignet sind.

7. Selbstregelung der Fördermenge

   Die Fördermenge einer Kreiselpumpe passt sich automatisch den Druckverhältnissen im System an. Wenn der Druck im System steigt (z.B. durch einen höheren Widerstand), sinkt die Fördermenge der Pumpe. Dies hilft, Schäden durch Überdruck zu vermeiden und ermöglicht einen schonenden Betrieb.

8. Energieeffizienz

   Dank ihrer Fähigkeit, große Mengen an Flüssigkeit mit minimalem Energieaufwand zu fördern, gelten Kreiselpumpen als sehr energieeffizient, insbesondere bei kontinuierlichem Betrieb. Durch die Verwendung moderner Antriebe können weitere Energieeinsparungen erzielt werden.

9. Modulare Bauweise

   Viele Kreiselpumpenmodelle lassen sich modular erweitern oder anpassen, sodass verschiedene Komponenten einfach ausgetauscht oder angepasst werden können. Das erleichtert die Anpassung an spezifische Einsatzbedingungen oder Flüssigkeiten.

10. Breites Einsatzspektrum

    Kreiselpumpen sind in vielen Industrien unverzichtbar, darunter:

    • Wasserversorgung und Bewässerungssysteme
    • Kläranlagen und Abwasseraufbereitung
    • Chemische und petrochemische Industrie
    • Lebensmittel- und Getränkeindustrie
    • Kühlkreisläufe und Heizsysteme

Fazit

Der Hauptvorteil einer Kreiselpumpe liegt in ihrer Kombination aus einfacher Handhabung, Effizienz und Vielseitigkeit. Sie ist besonders für Anwendungen geeignet, bei denen hohe Fördermengen und kontinuierlicher Betrieb gefordert sind.

Was ist besser Kolben oder Kreiselpumpe?

Kreiselpumpe ist besser geeignet, wenn:

• Hohe Fördermengen bei geringem bis mittlerem Druck benötigt werden.
• Saubere oder leicht verschmutzte, niedrigviskose Flüssigkeiten gefördert werden.
• Ein gleichmäßiger, kontinuierlicher Förderstrom gewünscht ist.
• Effizienz und niedrige Wartungskosten entscheidend sind.

Kolbenpumpe ist besser geeignet, wenn:

• Hoher Druck oder eine genaue Dosierung erforderlich sind.
• Zähflüssige, abrasive oder feststoffhaltige Medien gefördert werden müssen.
• Präzise Mengensteuerung und Hochdruckanwendungen im Vordergrund stehen.

Die Wahl zwischen Kolben- und Kreiselpumpe hängt stark vom Einsatzbereich und den spezifischen Anforderungen ab. In vielen Standardanwendungen ist die Kreiselpumpe die effizientere Wahl, während die Kolbenpumpe in anspruchsvollen, hochdruck- oder viskosen Anwendungen unschlagbar ist.

Video: Funktionsprinzip einer Radialpumpe