Die Packung ist eine berührende Dichtung. Sie ist im Vergleich zu den meisten Wellendichtungen nachstellbar und für größere als bei den Radialwellendichtringen anliegende Drücke sowie Umfangsgeschwindigkeiten geeignet (siehe auch Wellendichtung).
Der Parallelbetrieb zweier Kreiselpumpen dient durch das Zu- und Abschalten der jeweiligen Pumpe einer stufenweisen Regelung. So ist bei zwei parallel geschalteten Kreiselpumpen I und II der Förderstrom QI+II die Summe der Förderströme der Einzelpumpen, wobei die Förderhöhen gleich sind, d.h.:
Der tatsächliche Förderstrom und die Förderhöhe der parallel arbeitenden Pumpen (Betriebspunkt) ergibt sich aus dem Schnittpunkt der gemeinsamen Pumpen- und Anlagenkennline. siehe Abb. 1 bis 5 Parallelbetrieb
Jede der Pumpen muss mit eigenem Rückschlagorgan (siehe Armatur) gesichert sein. Kreiselpumpen im Parallelbetrieb arbeiten problemlos, wenn es sich um Pumpen mit stabilen Drosselkurven mit möglichst gleicher Nullförderhöhe handelt. siehe Abb. 1 Parallelbetrieb
Abb. 1 Parallelbetrieb: zwei Kreiselpumpen I und II mit stabilen Drosselkurven
Dabei können die Kreiselpumpen bzgl. ihrer Förderhöhen (H(Q)) durchaus verschiedene Kennlinien haben. Bei Rückgang von QI+II auf Q´I+II reduzieren sich bspw. auch die jeweiligen Einzelförderströme QI und QII auf Q´I und Q´II. Bei unterschiedlichen Nullförderhöhen (H0) der Pumpen I und II wird die Pumpe I sehr schnell zur Nullförderhöhe gedrängt, während II noch fördert. siehe Abb. 2 Parallelbetrieb
Abb. 2 Parallelbetrieb: Zwei Kreiselpumpen I und II mit unterschiedlichen Nullförderhöhen
Werden zwei Kreiselpumpen I und II mit instabilen Kennlinien sowie gleichen Scheitelförderhöhen (HSch) betrachtet, so sind diese im Bereich 4 bis 5 im Parallelbetrieb zu fahren und jede gleichartige Kreiselpumpe ist problemlos zuschaltbar. siehe Abb. 3 Parallelbetrieb
Abb. 3 Parallelbetrieb: Zwei Kreiselpumpen I und II mit instabilen Kennlinien und gleichen Scheitelförderhöhen
In Punkt 4 kann aufgrund der Nullförderhöhe (H0) eine gleichartige Pumpe gerade noch zugeschaltet werden. Zwischen den Punkten 4 bis kurz vor dem Punkt 0 ist das nicht mehr möglich. Diese zuschaltbare Pumpe könnte in diesem Betriebsbereich das Rückschlagventil mit dem darauf lastenden Druck der anderen Pumpen nicht öffnen, da ihre Nullförderhöhe (H0) kleiner als HI+II ist. In einem weiteren Fall werden zwei Kreiselpumpen I und II mit instabilen Kennlinien im Parallelbetrieb betrieben, wobei die Scheitelförderhöhe (HSch) der Pumpe I größer als die der Pumpe II ist. Sobald die Förderhöhe des Betriebspunktes (HI+II) größer als die kleinste Scheitelförderhöhe (HSchII) ist, führt der Parallelbetrieb zur instationären Strömung und wird damit sehr unübersichtlich. Beim Anfahren von parallelgeschalteten Kreiselpumpen mit instabilen Kennlinien bei ungleichen Nullförderhöhen muss die Pumpe mit der kleineren Nullförderhöhe (H0II) zuerst in Betrieb genommen werden, da sie andernfalls ihr unter dem Druck der anderen Pumpe geschlossenes Rückschlagorgan nicht öffnen könnte (H0I > H0II). siehe Abb. 4 Parallelbetrieb
Abb. 4 Parallelbetrieb: Zwei Kreiselpumpen I und II mit instabilen Kennlinien und ungleichen Scheitelförderhöhen
Derartige Betriebseinschränkungen können sehr störend wirken und sollten durch eine sorgfältige Planung von vornherein vermieden werden. Wird ein Parallelbetrieb von zwei Pumpen nicht verlangt, dann ist es einfacher und kostengünstiger, anstelle der zwei Kreiselpumpen nur ihre beiden Laufräder in Form einer zweiströmigen Pumpe zusammenzufassen. Bei Parallelbetrieb einer Kolben- mit einer Kreiselpumpe addieren sich der über der Förderhöhe annähernd konstante Förderstrom der Kolbenpumpe (QK) mit dem der Kreiselpumpe (QI). siehe Abb. 5 Parallelbetrieb
Abb. 5 Parallelbetrieb: Kolbenpumpe und Kreiselpumpe
Der Begriff Pegel wird in der Messtechnik für die Bezeichnung des Niveaus einer physikalischen Messgröße verwendet. Anwendung findet er als Wasser-, Schall-, Füllstands-, Signal- und Spannungspegel.
Der Pendelmotor einer Arbeitsmaschine (bspw. Kreiselpumpe) oder der Pendelgenerator einer Kraftmaschine (bspw. Wasserturbine) bietet bei sorgfältiger Ausführung sehr genaue Messmöglichkeiten für das Drehmoment. Dieses wird durch Messung des Reaktionsmoments (Gegenmoment) am Stator des Motors oder Generators durch Auswiegen bei bekanntem Hebelarm bestimmt. Dazu muss der Stator der Pendelmaschine um die Maschinenachse drehbar gelagert sein. Im Regelfall dient hierzu die Doppellagerung durch Kugel- oder Rollenlager (siehe Wälzlager).
Wird eine sehr hohe Messgenauigkeit benötigt, sollten die "äußeren Lager" als hydrostatische (strömungsfreie Flüssigkeiten) oder aerostatische (strömungsfreie Gase) Lager ausgebildet sein. Hierbei wird nur das an die Arbeitsmaschine abgegebene oder von der Kraftmaschine kommende Drehmoment gemessen. siehe Abb. 1 Pendelmotor
Abb. 1 Pendelmotor: Schematische Darstellung eines Pendelmotors
Diverse Verluste, die innerhalb der äußeren Lager entstehen, beeinflussen die Messung nicht. Es wird daher bei besonders hohen Genauigkeitsanforderungen angestrebt, alle für den Fall irrelevanten Verlustquellen (z. B. Pumpenlager) mit dem pendelnden Teil (Stator) zu verbinden.
Die Peripheralpumpe (siehe auch Seitenkanalpumpe) ist eine Kreiselpumpe, deren Laufrad (siehe Peripheralrad) in einem weitgehend konzentrischen Gehäusekanal mit Ein- und Austrittsöffnung rotiert, sodass das Fördermedium durch mehrfaches Überströmen zwischen Laufrad und Gehäusekanal eine starke Energiezufuhr erfährt. Dabei bewegt sich das Fördermedium insgesamt unter Druckzunahme entlang des Umfangs von der Einlass- zur Auslassöffnung des Gehäuses. Ein zwischen Auslass- und Einlassöffnung befindlicher Unterbrecher verhindert einen hydraulischen Kurzschluss zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite des Gehäusekanals. Aufgrund der starken Energieerhöhung können die Peripheralpumpen verhältnismäßig klein gebaut werden und werden oft als Blockpumpen eingesetzt. siehe Abb. 1, 2 Peripheralpumpe
Abb. 1 Peripheralpumpe: Einstufige Pumpe
Abb. 2 Peripheralpumpe: Prinzip der Energiezufuhr im Laufrad einer Peripheralpumpe
Die Druckzahlen von Peripheralpumpen übertreffen die der Seitenkanalpumpen und auch ihre Kennlinien sind steiler. Mit zunehmendem Förderstrom nimmt die Leistungsaufnahme der Peripheralpumpen ab.
Durch Anordnung mehrerer (bis zu drei) Schaufelkränze auf den unterschiedlichen Durchmesserstufen am Laufrad wird die Peripheralpumpe zu einer mehrstufigen Pumpe. Sie erreicht dann bei üblichen Drehzahlen von 2.900 min-1 Förderhöhen bis zu 1.200 m und überdeckt damit im Bereich kleiner Förderströme einen Teil des Einsatzbereiches von Getriebehochdruck- (siehe Getriebepumpe) und sogar von Verdrängerpumpen. siehe Abb. 3 Peripheralpumpe
Abb. 3 Peripheralpumpe: Mehrstufige Pumpe
Weitere Eigenarten der Peripheralpumpen bestehen darin, dass sie im Gegensatz zu anderen Kreiselpumpen verhältnismäßig große Gasanteile mit fördern können (siehe Zweiphasenströmung) und auch bei starker Dampfblasenbildung (siehe Kavitation) ohne Abreißen der Förderung sowie ohne erhebliche Störung der Laufruhe weiter zu betreiben sind. Dabei entfernt sich die Drosselkurve nicht plötzlich, sondern nur allmählich von der kavitationsfrei gemessenen Drosselkurve. Ein weiterer Vorteil ist schließlich die symmetrische Zuströmung (siehe mehrströmige Pumpe) zum Laufrad (geringer Axialschub). siehe Abb. 4 Peripheralpumpe
Abb. 4 Peripheralpumpe: Kennlinien einer Peripheralpumpe (Nennweite DN 25, Laufraddurchmesser 125 mm, Drehzahl n = 2900 min–1)
Peripheralpumpen haben im Vergleich zu den Radialpumpen geringere Pumpenwirkungsgrade. Sie eignen sich zur Förderung nichtverschmutzter Flüssigkeiten, z. B. als Kesselspeisepumpe für Kleinkessel, Druckerhöhungspumpe, Autowaschpumpe und Pumpe für die chemische Industrie sowie überall dort, wo kleine Förderströme auf hohe Drücke gebracht werden müssen.
Das Peripheralrad ist ein spezielles Laufrad, das viele kleine, zweiströmig beaufschlagte radiale Schaufeln am Umfang besitzt (siehe auch Peripheralpumpe).
Der pH-Wert ist nach der DIN 38404 (Teil 5, Ausgabe 2009) der negative dekadische Logarithmus des Zahlenwertes der in mol/l (Konzentration) angegebenen Wasserstoff-Ionen-Aktivität. Er gibt damit an, wie stark die saure oder basische Wirkung einer wässrigen Lösung ist.
Die Skala zur Bestimmung des pH-Wertes reicht von 0 bis 14. siehe Abb. 1 pH-Wert
Abb. 1 pH-Wert: Skala zur Bestimmung des pH-Wertes
Die Bestimmung des pH-Wertes kann nach verschiedenen Methoden erfolgen. So werden bei der kolorimetrischen Messung Indikatoren verwendet, die bei bestimmten pH-Werten Farbumschläge zeigen (Titration) oder in Form von Universalindikatoren (Papier, Stäbchen usw.) mit entsprechenden Farbvergleichsskalen verglichen werden können.
Eine besonders genaue pH-Messung wird durch die elektrometrische pH-Bestimmung mit Elektroden (z. B. Glaselektroden) und Vergleichslösungen (Pufferlösungen) erreicht; siehe auch DIN 19260 und 19261.
In einem photovoltaischen Pumpsystem wird Solarenergie direkt in Elektrizität umgewandelt, um Pumpen mit einem Elektromotor anzutreiben. Die Systeme finden meist Anwendung bei Viehtränken, zur Bewässerung oder Trinkwasserversorgung in sonnenreichen Gegenden. siehe Abb. 1 Photovoltaisches Pumpsystem
Abb. 1 Photovoltaisches Pumpsystem: Prinzipieller Aufbau mit drehstrommotorisch betriebener Pumpe
Der Einsatz von photovoltaischen Pumpsystemen ist insbesondere dort wirtschaftlich und sinnvoll, wo keine Netzelektrizität verfügbar ist. Anders als bei anderen Photovoltaiksystemen kann auf die Speicherung elektrischer Energie fast immer verzichtet werden. Um die schwankende Verfügbarkeit der Solarenergie auszugleichen, kann Wasser in einem Hochbehälter gespeichert werden. Alternativen zu photovoltaischen Pumpsystemen sind u. a. von einem Verbrennungsmotor oder durch Windenergie betriebene Pumpsysteme.
Im Gegensatz zu solarthermisch betriebenen Pumpsystemen erfolgt bei photovoltaischen die Wandlung der Solarenergie durch den photovoltaischen Effekt in Gleichstrom und -spannung. Ein Photovoltaikgenerator besteht dabei aus einem, meist jedoch aus mehreren Photovoltaikmodulen. Diese setzen sich wiederum aus mehreren Solarzellen zusammen. Die photovoltaisch erzeugte Energie kann entweder direkt zum Antrieb von Pumpen mit Gleichstrommotor (bürstenbehaftete Gleichstrommotoren oder bürstenlose elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren) verwendet werden. Zum Betrieb von Pumpen mit Drehstrommotoren mit photovoltaischer Energie wird ein Wechselrichter benötigt, der Gleichstrom und Gleichspannung in dreiphasigen Wechselstrom und Wechselspannung umwandelt. siehe Abb. 2 Photovoltaisches Pumpsystem
Abb. 2 Photovoltaisches Pumpsystem: Antrieb einer Unterwassermotorpumpe
Der Betriebspunkt der Kreiselpumpe muss der verfügbaren Solarenergie angepasst werden. Dazu wird die Drehzahl der Pumpe eingestellt. Vorteilhaft ist dabei die Regelung des Betriebspunktes, bei der Spannung und Strom des Photovoltaikgenerators im Leistungsoptimum liegen (sog. "Maximum Power Point Tracking" (MPP- Tracking)).
Die Bezeichnung PI ist die engl. Abkürzung für "proportional integral" und steht für einen Regler, dessen Wert der Stellgröße proportional ist zur Regeldifferenz und zu ihrem Zeitintegral.
Der piezoelektrische Sensor steht für ein Messprinzip, das auf dem piezoelektrischen Effekt beruht, wodurch eine Druck-, Schwingung- oder Kraftmessung möglich wird. Dieser Sensor stellt aufgrund physikalischer Prinzipien allerdings nur eine Änderung der Messgröße fest, da im statischen und quasistatischen Zustand keine Energie gewandelt werden kann.
Die Pipelinepumpe dient zur Überwindung von Höhenunterschieden (siehe geodätische Höhe) und Rohrreibungsverlusten beim Transport des Rohöls durch Rohrleitungen (Pipelines) aus den Erzeugungsgebieten oder Tanklagern zu den Raffinerien sowie zur Förderung der raffinierten Erzeugnisse wie Benzin, Kerosin, Heizöl oder Dieselöl in die Verbrauchergebiete (Produktpipelines). Sie können auch als Laugedruckpumpen in Gaswäschen oder Kavernenpumpen zur Ausspülung und Befüllung von Salzstöcken eingesetzt werden. Diese Pumpenverwendungsgebiete erfordern Pumpen ohne Entlastungseinrichtung. siehe Abb. 1 Pipelinepumpe
Abb. 1 Pipelinepumpe: Einstufige, zweiströmige Ausführung mit längsgeteiltem Gehäuse
Anforderungen an Pipelinepumpen
Betriebssicherheit: Dies erfordert einen einfachen und robusten Aufbau. Daraus folgen eine geringe Stufenzahl und Ausgleich der axialen Kräfte durch gegenläufig angeordnete oder zweiströmige Laufräder (siehe gegenläufige sowie mehrströmige Pumpe). siehe Abb. 1 und 2 Pipelinepumpe
Abb. 2 Pipelinepumpe: Zweistufige, einströmige Ausführung mit längsgeteiltem Gehäuse
Leichte Montage und Demontage: Die gute Zugänglichkeit und Auswechselbarkeit von Verschleißteilen wird durch die Gehäuseteilung in Wellenebene (siehe Längsteilung) und durch die Anordnung der Stutzen am Gehäuseunterteil erreicht. siehe Abb. 11 Pumpengehäuse
Hoher Wirkungsgrad über einen möglichst weiten Förderbereich: Diese Forderung kann durch die Wahl mehrstufiger, gegenläufiger Pumpen oder insbesondere bei großen Förderströmen von einstufigen Maschinen mit zweiströmigem Laufrad erfüllt werden. Die Pumpen können auch parallel oder hintereinander geschaltet werden (siehe Parallel- oder Serienbetrieb). Die Viskosität des verwendeten Fördermediums muss bei der Auslegung berücksichtigt werden.
Anpassungsfähigkeit durch verschiedene Einbauten an die Förderleistungen bei Ausbaustufen: Durch Veränderung der Laufradbreite oder des Laufraddurchmessers können diese Anpassungen vollzogen werden.
Beim Pumpengehäuse von mehrstufigen Pumpen sind die Umführungskanäle strömungstechnisch günstig ausgebildet. Die auswechselbaren Buchsen schützen sämtliche einem Verschleiß unterliegenden Laufflächen. siehe Abb. 2 Pipelinepumpe
Als Wellendichtungen werden fast ausschließlichGleitringdichtungen verwendet. Es ist möglich, eine Packungsstopfbuchse einzubauen. Als Lager werden sowohlWälz- als auch Gleitlager, zur Aufnahme des Axialschubes auch Drucksegmentlager verwendet. Durch die Verwendung einer elastischen Wellenkupplung mit Abstandshülse wird das Auswechseln der antriebsseitigen Gleitringdichtung oder der Lager ohne Abbau des Pumpenläufers ermöglicht. Damit entfällt die Verschiebung oder Entfernung des Antriebs von der Grundplatte (siehe Prozessbauweise). Eine Boosterpumpe ist praktisch immer vorhanden, sodass meist kein extrem niedriger NPSH-Wert gefordert wird. Die Pipelinepumpen werden meist vollautomatisch von einer Leitstelle betrieben.
Beim Anfahren ist darauf zu achten, dass durch eine Folgesteuerung das Öffnen des Saugschiebers, des Druckschiebers und der Hauptschieber der Pumpstation sowie das Einschalten der Schmierölpumpe und Zubringerpumpe (Boosterpumpe) zeitlich verkettet sind.
Das PITOT-Rohr bezeichnet eine Staudrucksonde zur Messung des Gesamtdrucks von Fluiden. Es ist ein gerades oder L-förmiges Rohr, das zur Messung einseitig offen ist und parallel zur Strömung mit der Öffnung entgegen der Strömungsrichtung ausgerichtet wird. Der Einsatz erfolgt in der Messtechnik.
Ein Plastomer ist ein Kunststoff, der sich ab einer bestimmten Temperatur verformen lässt und nach seiner Abkühlung wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückgeht. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholt werden, solange keine Überhitzung stattfindet.
Die Bezeichnung PM ist die engl. Abkürzung für "permanent magnet" und bedeutet, dass dieser Motor ein elektronisch kommutierter Motor (EC-Motor) mit einem aus Permanentmagneten bestehenden Rotor ist.
Die Bezeichnung PN ist nach ISO 7268 bzw. EN 1333 eine alphanumerische Kenngröße für Referenzzwecke, bezogen auf die Kombination von mechanischen und maßlichen Eigenschaften eines Bauteils in einem Rohrleitungssystem.
Sie umfasst die Buchstaben PN, gefolgt von einer dimensionalen Zahl (z. B. PN16). Die Zahl hinter den Buchstaben PN ist kein messbarer Wert und sollte nicht in Berechnungen verwendet werden, außer wenn es in den entsprechenden Normen angegeben wird. Bauteile mit gleichem PN (z. B. Flansche) haben bei gleicher DN gleiche Anschlussmaße. Andere Bezeichnungsmöglichkeiten wie Class sind auch gebräuchlich, jedoch nur in Verbindung mit der Angabe NPS (Nominal Pipe Size). Die genormten Nenndruckstufen der nicht mehr gültigen DIN 2401 wurden nicht in die EN 1333 übernommen. siehe Abb. 1 PN
Abb. 1 PN: PN-Stufen nach EN 1333 und ISO 7268
Unabhängig von diesen Festlegungen werden die Nenndruckstufen nach der ungültigen DIN 2401 nach wie vor angewendet, weshalb diese hier informativ angegeben sind. siehe Abb. 2 PN
Abb. 2 PN: PN-Stufen nach DIN 2401-1 Ausgabe 1991-09 (zurückgezogen 1997-09)
Für Kreiselpumpen werden in der Regel 2- und 4-polige Asynchronmotoren eingesetzt. Deren Drehzahl lässt sich durch den Einsatz von Frequenzumrichtern variieren. Die Volllastdrehzahlen von Asynchronmotoren liegen etwa um 1 % bei großen und bis 6 % bei kleinen Motorleistungen unter den Synchrondrehzahlen, die bei Leerlauf fast erreicht werden. siehe Abb. 1 Polzahl
Abb. 1 Polzahl: Synchrondrehzahlen von Asynchronmotoren
Als Potenzialausgleich wird die elektrische Verbindung bezeichnet, welche die leitfähigen Körper (z. B. Gehäuse, Montageplatten etc.), elektrischen Betriebsmittel und fremde leitfähige Teile auf annähernd gleiches Potenzial wie das Erdpotenzial bringt. Als Schutzmaßnahme bewirkt der Potenzialausgleich, dass eine im Fehlerfall auftretende Berührungsspannung sehr gering ist und keine Unfälle verursachen kann. Er muss hochfrequenztauglich und niederohmig ausgeführt werden. Die Potenzialausgleichsschiene dient bei elektronischen Steuerungen auch als Massereferenzpunkt.
Die Potenzialströmung ist (bis auf isolierte Singularitäten) eine wirbel- und quellenfreie Strömung. Ihr Geschwindigkeitsfeld erfüllt die Bedingung der Drehungsfreiheit rot() = und lässt sich gemäß = grad(Ф) aus einem Geschwindigkeitspotenzial Ф ableiten.
Bei inkompressiblen Medien erfüllt dieses Geschwindigkeitspotenzial Ф die Potenzialgleichung ΔФ = 0. Darin ist Δ der LAPLACE-Operator. Die Potenzialgleichung kann an festen Wänden zwar die Bedingung der tangentialen Strömungsrichtung, nicht jedoch die Haftbedingungen verifizieren. Ein geschlossener, allseits umströmter Körper kann in einer Potenzialströmung keinen Widerstand, sondern lediglich einen Auftrieb erfahren.
Einfache Beispiele von Potenzialströmungen sind die Parallelströmung, Quellen- oder Senkenströmung und der Potenzialwirbel. Bei der Quellen- oder Senkenströmung ändert sich die (allein vorhandene) Radialkomponente (vr), bei dem Potenzialwirbel die (allein vorhandene) Umfangskomponente (vu) umgekehrt proportional mit dem radialen Abstand (r) vom Zentrum. In beiden Fällen befindet sich im Zentrum bei r = 0 eine Singularität, da dort die Geschwindigkeit unbegrenzt ansteigt.
Potenzialströmungen können im strengen Sinne nur Strömungen reibungsfreier Medien sein. Strömungen realer, also reibungsbehafteter Medien, lassen sich jedoch in genügend großem Abstand von festen Wänden meist angenähert als Potenzialströmung auffassen, während die Reibungskräfte nur in einer dünnen wandnahen Grenzschicht zu berücksichtigen sind.
Die Umströmung von Körpern, insbesondere bei Strömungen und Druckverlauf in einem Schaufelgitter, können in guter Näherung bei großen REYNOLDS-Zahlen (d. h. dünne Grenzschichten) wie eine Potenzialströmung berechnet werden, wenn die Körperkontur um die Verdrängungsdicke der Grenzschicht korrigiert wird.
Wichtige Methoden zur Berechnung von Potenzialströmungen (z. B. Tragflügeltheorie) sind die konforme Abbildung (Strömungsfeld winkelgetreu mit Hilfe einer Abbildungsfunktion von einer komplexen Ebene in eine andere übertragbar) oder das Singularitätenverfahren (Strömungsfeld durch Belegung der umströmten Körper mit separaten oder kontinuierlichen Singularitäten wie Quellen, Senken bzw. Wirbel darstellbar). Im Rahmen der numerischen Strömungsberechnungen können Potenzialströmungen auch unmittelbar durch numerische Lösung der das Strömungsfeld beschreibenden Differenzialgleichungen (EULER-Gleichungen) berechnet werden, die sich von den NAVIER-STOKES-Gleichungen durch das Fehlen der Reibungsterme unterscheiden. Bei der Behandlung der Potenzialströmung in einem rotierenden Schaufelgitter ist zu beachten, dass dort zwar die Absolutströmung () drehungsfrei ist, die Relativströmung () jedoch infolge des als starrer Körper rotierenden Bezugssystems nicht die Bedingung der Drehungsfreiheit erfüllt, sodass rot() ungleich Null ist. Daraus resultiert der im Schaufelkanal eines reibungsfrei durchströmten Laufrades entgegen dem Drehsinn des Laufrades drehende Relativwirbel.
Das PRANDTL-Rohr ist eine Staudrucksonde zur Messung der örtlichen Geschwindigkeit in einer Strömung. Anwendung findet es in der Messtechnik.
Dabei wird die örtliche Strömungsgeschwindigkeit aus der Differenz des Gesamtdruckes (gemessen wie bei dem PITOT-Rohr) und des statischen Druckes (entnommen an seitlichen Bohrungen des PRANDTL-Rohrs) bestimmt.
Die Bezeichnung PROFIBUS ist die engl. Kurzform für "PROcess FIeldBUS" und ist ein universelles, offenes Feldbussystem. Dieses seriell arbeitende Kommunikationssystem dient dem Informationsaustausch zwischen den Automatisierungssystemen sowie den angeschlossenen dezentralen Feldgeräten.
Der Propeller ist eine Strömungsmaschine in Form eines Axialrades ohne Gehäuse, das aufgenommene mechanische Arbeit an das Fördermedium in Form von Strömungsenergie abgibt.
Ein gemeinsames Merkmal des Schiffspropellers, des Propellerrührwerks und der Propellerpumpe ist das axialeLaufrad (siehe Axialpumpe, Propeller).
Es kann mit feststehenden Schaufeln (Festpropeller), nur im demontierten Zustand einstellbaren Schaufeln (Einstellpropeller) oder mit Schaufeln, deren Steigung während des Betriebes zu verstellen sind (Verstellpropeller), ausgeführt werden. Aus diesem Grund wird auch eine Pumpe mit verstellbaren Schaufeln in einem halbaxialen Laufrad als Propellerpumpe bezeichnet.
Die Propellerpumpen haben von allen Kreiselpumpen die größten spezifischen Drehzahlen (ns > 110 min-1),werden aber am häufigsten bei ns > 160 min-1 eingesetzt. Je höher diese liegen, desto geringer sind die Laufschaufelzahl, die Wölbung der Profile und das Nabenverhältnis. Die Propellerpumpen sind für große Förderströme und kleine Förderhöhen (etwa bis 15 m in einer Stufe mit Axialpropeller und etwa 20 m mit Halbaxialpropeller) geeignet.
Die Drosselkurve verläuft im Vergleich zu anderen Kreiselpumpen steil und besitzt eine Abreißgrenze, die das Betriebsverhalten dieser Pumpenbauart prägt. siehe Abb. 3, 4 Kennfeld und Abb. 1, 4 Kennlinie
Die Kurve des Leistungsbedarfes (siehe Kennlinie) hat ihr Maximum beim Förderstrom Null, weshalb die Propellerpumpen mit geöffnetem Druckschieber zur Vermeidung von Überlastungen des Antriebes (beim Anlaufvorgang) angefahren werden. Der kennzeichnende Verlauf dieser Kennlinien (mit "Sattel" und "Abreißgrenze" sowie steigender Leistungsbedarf bei Förderstromminderung) macht die sonst unwirtschaftliche Bypassverstellung hier als Umlaufregelung interessant, wobei sich durch Öffnen einer Umlaufleitung (Bypass) der Leistungsbedarf und die Förderhöhe vermindern, der nutzbare Förderstrom sich jedoch vergrößert. Die Steigung der Laufschaufeln und damit des Volumenstroms einschließlich der "Abreißgrenze" lässt sich durch eine Laufschaufelverstellung während des Betriebes mittels mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Verstellgetriebes (siehe Laufschaufelverstellung(öffnet in einem neuen Tab)) in weiten Grenzen verändern. Diese Art der Regelung wird deshalb bei Propellerpumpen sehr oft angewendet. Durch diese während der Montage einstellbaren Schaufeln werden nachträgliche Förderhöhenkorrekturen bei baugleichen Einzelteilen und ohne nachträgliche mechanische Sonderbearbeitung möglich. Diese Verstellpropellerpumpen werden bei kleinsten Schaufelwinkeln, d. h. geringstem Leistungsbedarf, angefahren.
Die axialen Propellerpumpen siehe Abb. 1 Pumpengehäuse werden überwiegend als Rohrgehäusepumpen ausgeführt und bei den halbaxialen sind neben Rohrgehäuse- auch Spiralgehäusepumpen verbreitet, die bei großen Abmessungen ein Betongehäuse besitzen.
Die Pumpenwelle bei den Rohrgehäusepumpen wird im Steigrohr in meist wassergeschmierten Wellenführungslagern (siehe Gleitlager) geführt. Der Axialschub wird oberhalb der Stopfbuchse in einem kräftigen Axiallager (siehe Gleit- und Wälzlager) aufgenommen. siehe Abb. 1 Propellerpumpe
Abb. 1 Propellerpumpe: Rohrgehäusepumpe mit halbaxialem Propeller
Da die Strömung in axialen Laufrädern sehr empfindlich auf Störungen in der Zuströmung reagiert, müssen die Einlaufkammern, -düsen oder -krümmer sehr sorgfältig geplant werden (siehe Zulaufbedingung).
Propellerpumpen werden mit Durchmessern bis zu mehreren Metern ausgeführt.
Propellerpumpen werden meistens einstufig ausgeführt; bei größeren Förderhöhen existieren sie vereinzelt als axiale Propellerpumpe aufgrund der guten Regelmöglichkeit durch eine Laufschaufelverstellung auch mehrstufig. Die mehrstufige Bauart bedeutet bei Verstellpropeller- oder Propellerpumpen mit herausziehbarem Laufzeug (siehe Herausziehbare Pumpe) einen erheblichen Mehraufwand gegenüber der einstufigen, axialen Ausführung.
Sind größere Förderhöhen erwünscht, wird eher eine Propellerpumpe mit einem halbaxialen Laufrad (Propeller) oder die Schraubenradpumpe verwendet. Dabei sind bei der Propellerpumpe die Laufschaufeln gegen die Hauptströmungsrichtung geneigt, sodass deren Verstelldrehachsen einen Winkel zwischen 25º und 45º gegen die radiale Richtung beschreiben. Damit verbindet die Propellerpumpe mit halbaxialer Propellerbeschaufelung die Vorteile der großen Förderhöhen bei halbaxialen Laufrädern mit den Vorteilen der guten Regelbarkeit von Verstellpropellern.
Propellerpumpen werden als Schöpfwerks- (Be-und Entwässerung), als Kühlwasser- (Kraftwerke, Schiffe), als Umwälz- (Siedewasserreaktor, Heizungsanlage), als universelle Krümmergehäusepumpe (chemische und Nahrungsmittel-Industrie) und zur Schuberzeugung mit einem Propeller im Querstrahler verwendet. siehe Abb. 2 Propellerpumpe
Abb. 2 Propellerpumpe: Krümmergehäuse-Pumpe (auch ohne Leitrad für beide Durchflussrichtungen) mit einstellbaren Schaufeln
Die Prozessbauweise ist die Bezeichnung für einen konstruktiven Aufbau einer Kreiselpumpe, der die Forderungen der Raffinerietechnik nach schneller Demontage und Wiedermontage erfüllt und deswegen bei Prozesspumpen häufig anzutreffen ist. Dies bedeutet, dass zur Inspektion oder zum Austausch von Innenteilen nach dem Abkuppeln des Motors und Lösen des Verbindungsflansches das gesamte Laufzeug der Pumpe mit der Lagerung und der Wellendichtung aus dem Pumpengehäuse herausgezogen werden kann, ohne dass dieses aus der Rohrleitung herausgenommen werden muss. siehe Abb. 1 Prozessbauweise
Abb. 1 Prozessbauweise: Niederdruck-Kreiselpumpe
Wird zudem noch eine Wellenkupplung mit Zwischenhülse verwendet, so kann bei dem Herausziehen des Laufzeuges sogar der Motor auf dem Pumpenfundament verbleiben. Auch die elektrischen Zuleitungen bleiben fest installiert, da das seitliche Herausnehmen der Zwischenhülse genügend axialen Spielraum für den Ausbau des Laufzeuges lässt. siehe Abb. 2 Prozessbauweise
Abb. 2 Prozessbauweise: Elastische Wellenkupplung mit Zwischenhülse
Diese servicefreundliche Bauart wurde unter dem Namen Prozessbauweise auch auf Pumpen für andere Branchen übertragen, um bei größeren Anlagen den rationellen Einsatz des Fachpersonals zu ermöglichen.
Ein Prozessleitsystem dient zur Überwachung und Steuerung von automatisierten Anlagen. Zu den grundsätzlichen Aufgaben gehören die Prozessdatenerfassung, -auswertung, -visualisierung und -bedienung sowie die Alarmierung, Protokollierung und Bilanzierung.
Die Prozesspumpe ist eine Kreiselpumpe für den Einsatz in chemischen Prozessen bspw. in Erdölraffinerien und der Petrochemie (sieheRaffineriepumpe). Sie ist meist inProzessbauweisegefertigt. Wie die Chemiepumpe wird die Prozesspumpe für aggressive chemische Flüssigkeiten verwendet. Darüber hinaus ist sie für höhere Systemdrücke und -temperaturen geeignet. Wird eine Prozesspumpe in der Erdölindustrie eingesetzt, muss sie meist den Anforderungen des American Petroleum Institute (API) entsprechen.
Der PTC-Widerstand (engl. Abkürzung für "Positive Temperature Coefficient") wird auch als Kaltleiter bezeichnet und ist ein Thermistor mit einem positiven Temperaturkoeffizienten. Dabei steigt mit der Temperatur auch der Widerstandswert an.
Der Einsatz eines PTC-Widerstandes erfolgt bei der Temperaturerfassung, besonders zum thermischen Überlastschutz von Elektromotoren.
Die Pumpenanlage wird kurz auch als Anlage bezeichnet und umfasst in der Kreiselpumpentechnik nur den vom Fördermedium durchströmten Raum ohne Pumpe. Es wird zwischen einer saug- und druckseitigen Anlage unterschieden, wobei beide jeweils aus einem entsprechenden Behälter und einer entsprechenden Rohrleitung einschließlich aller dort installierten Armaturen bestehen. Die saugseitige Anlage liegt zwischen dem zu definierendenEintrittsquerschnitt (Ae) der Anlage und dem Eintrittsquerschnitt (As) der Pumpe, während die druckseitige Anlage zwischen dem Austrittsquerschnitt (Ad) der Pumpe und dem zu definierenden Austrittsquerschnitt (Aa) der Anlage liegt. siehe Abb. 2 Förderhöhe
Wesentliche Energieverbraucher sind neben dem Endverbraucher (z. B.Druckbehälter, Kühler, Kondensator, Hochbehälter) auch die Rohrleitung mit den Formstücken und Armaturen.
Die Pumpenbauart kann nicht immer aus der Pumpenbezeichnung abgelesen werden, da dazu die unterschiedlichsten Kriterien für die Kennzeichnung einer Pumpe herangezogen werden.
Das Kennzeichen dieser hydraulischen Strömungsmaschinen ist die Energieübertragung innerhalb der Laufradbeschaufelung aufgrund von Strömungsumlenkungen (siehe Strömungslehre). Im Gegensatz dazu steht das Prinzip der Volumenverdrängung bei den Verdrängerpumpen.
Das Prinzip der Verdrängerpumpe ist das Verdrängungsprinzip. Ein Kennzeichen dafür ist die periodische Volumenänderung.
Darüber hinaus kann auch die Expansionswirkung von Dämpfen oder Gasen zur Verdrängung benutzt werden (Pulsometer, HUMPHREY-Pumpe).
Strahlpumpe (Tiefsaugevorrichtung)
Die Druckunterschiede in einer vom Treibmedium durchströmten Düse werden zur Förderung einer Flüssigkeit benutzt. Treibmedien können dabei Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe sein.
Diese Pumpen haben keine bewegten Teile und sind damit sehr einfach aufgebaute Apparate.
Die Funktion von Gasmischhebern wie Druckluftheber, Air-Lift oder Mammutpumpen beruht auf der Auftriebswirkung eines Flüssigkeits-Gas-Gemisches (siehe Zweiphasenströmung). Sie sind daher nur in Pumpenanlagen mit ausreichenden geodätischen Höhenunterschieden anwendbar.
Stoßheber
Stoßheber (hydraulische Widder) nutzen die kinetische Energie einer strömenden Flüssigkeitssäule und formen deren Energie durch plötzliche Abbremsung in andere Energiearten (z. B. Druckenergie) um.
Hebewerk
Hebewerke heben Flüssigkeiten bei unverändertem Druck durch Verwendung von Schöpfrädern, Eimerwerken, archimedischen Schrauben (siehe Schneckentrogpumpe) und ähnlichen Vorrichtungen auf ein höheres Niveau.
Elektromagnetische Pumpe
Ihre Funktion beruht auf der direkten Einwirkung eines Magnetfeldes auf das ferromagnetische Fördermedium, weshalb ihr Einsatz auf die Förderung flüssiger Metalle begrenzt ist.
Konstruktive Merkmale Wenn konstruktive Merkmale zur Unterscheidung der Pumpen herangezogen werden, sind diese nur für jeweils eine der unter Arbeitsprinzip oder Wirkungsweise genannten Klassen aussagefähig, denn die unterschiedlichen Wirkungsweisen erfordern an sich schon konstruktive Differenzierungen.
Die nachfolgenden Unterscheidungsmerkmale beziehen sich auf Kreiselpumpen.
Radial- und Halbaxialrad können mit offenen (ohne Deckscheibe) oder mit geschlossenen Kanälen (mit Deckscheibe) gebaut werden.
Das Axialrad kann als Propeller mit seiner Nabe aus einem Stück gegossen werden. Die Schaufeln können aufgrund der besseren Kennlinienkorrektur einstellbar in der Nabe befestigt oder aus Gründen der Regelbarkeit im Betrieb verstellbar (siehe Laufschaufelverstellung) ausgeführt sein.
Die Propellerschaufeln müssen nicht senkrecht zur Pumpendrehachse angeordnet sein (siehe Propellerpumpe), besonders wenn der Propeller unter Beibehaltung seiner regeltechnischen Vorteile für größere Förderhöhen eingesetzt und deswegen mit radialen Geschwindigkeitskomponenten (diagonal) durchströmt werden soll.
Das Laufrad einer Kreiselpumpe kann beidseitig oder einseitig (fliegend) gelagert sein. Die einseitige Lagerung erspart eine Wellendichtung, vergrößert aber die Wellendurchbiegung bei sonst vergleichbaren Verhältnissen.
Bei großen Förderströmen kann das beidseitig gelagerte Laufrad zweiströmig (siehe mehrströmige Pumpe) gebaut werden, wobei zugleich derAxialschub ausgeglichen werden kann.
Große Förderhöhen lassen sich durch die mehrstufige Anordnung (siehe mehrstufige Pumpe) von Laufrädern erreichen. Soll auch hier der Axialschub ausgeglichen werden, kann bei gerader Anzahl der Stufen die Hälfte der Laufräder spiegelbildlich angeordnet werden.
Auch Kombinationen der mehrströmigen und mehrstufigen Bauweisen sind möglich.
Gehäuseform
Die vielfältigen Gehäuseformen bieten die meisten konstruktiven Merkmale (siehe Pumpengehäuse).
Aufstellungsart
Die verschiedenen Möglichkeiten der Aufstellungenthalten eine ganze Reihe konstruktiver Unterscheidungsmerkmale.
Zunächst sind Kreiselpumpen mit horizontaler (siehe Horizontalpumpe) und vertikaler (siehe Vertikalpumpe) Welle zu unterscheiden.
Kreiselpumpen können trocken (siehe Trockenaufstellung) oder nass (siehe Nassaufstellung) aufgestellt werden. Die nass aufgestellten Kreiselpumpen heißen auch Tauchpumpen und werden von dem Fördermedium überflutet wie die Mehrzahl der Rohrgehäusepumpen.
Kreiselpumpen mit schräg liegender Welle waren früher gelegentlich bei großen Schöpfwerkspumpen zu finden.
Auch die Befestigung der Kreiselpumpe auf dem Fundament ist ein auffallendes Unterscheidungsmerkmal. So kann diese auf eigenen Füßen stehen wie bei der horizontalen Pumpe mit "Füßen unten" oder mit "Füßen in Achsmitte" oder als Blockpumpe an der Antriebsmaschine angeflanscht sein.
Die Verbindung zwischen dem Gehäuse der Kreiselpumpe und Antriebsmaschine wie bei den Flanschmotoren oder Motorlaternen bietet weitere Unterscheidungsmerkmale.
Hinzu kommt die Form der Grundplatte, ob diese gemeinsam für das gesamte Aggregat oder für Motor und Pumpe getrennt ausgelegt ist.
Schließlich sind von den ortsfesten Pumpen noch die fahrbaren oder tragbaren Pumpen zu unterscheiden.
Verwendungszweck oder Einsatzgebiet
Die Bezeichnung der Pumpe nach ihrem Verwendungszweck (siehe Pumpenverwendungsgebiet) ist sehr gebräuchlich. Dabei werden die Betriebsart, das Einsatzgebiet oder das Fördermedium als Kennzeichen in ihrem Namen genannt, weshalb sie meist selbsterklärend sind.
Betriebsart
Neben der Hauptpumpe gibt es Reserve- und Austauschpumpen.
Die betriebliche Aufgabe kennzeichnen schließlich Begriffe wie: Vollast- oder Grundlastpumpe, Teillast- (z. B. Halblast-) oder Schwachlastpumpe sowie Spitzenlast-, Hilfs-, Anfahr- und Notpumpe.
Einsatzgebiet
In der Wasserwirtschaft wie der Wasserversorgung, Be- und Entwässerung sowie Abwasserbeseitigung sind dies die Wasserwerks-, Wasserversorgungs-, Hydrophorpumpe (siehe Hauswasserversorgungsanlage), Tiefbrunnen- und Bohrloch-,Bewässerungs-, Beregnungs-, Schöpfwerks- oder Entwässerungs-, Hochwasser- und Regenwasserpumpe.
In sonstigen Anwendungsgebieten sind dies die Baugruben-, Bagger-, Feuerlösch-, Abpress-, Spül-, Tanksäulen- sowie Entlüftungspumpe (siehe Heberleitung).
Fördermedium
Häufig werden Pumpen auch in Bezug auf ihr Fördermedium benannt.
Die häufigsten Pumpen fördern dabei Flüssigkeiten, deren wesentlicher Bestandteil das Wasser ist. Dazu gehören die Reinwasser-, Trinkwasser-, Warm- und Heißwasser-, Kühlwasser-, Seewasser-, Sole-, Kondensat-, Speisewasser-, Abwasser-, Fäkalien-, Jauche- und Gülle-, Schlamm-, Dickstoff-, Feststoff-, Zellstoff- sowie Holzstoffpumpe (siehe Stoffförderung).
Nach weiteren Fördergütern sind benannt: die Ölpumpe (Heiz-, Schmier- und Heißölpumpe), Kraftstoff-, Wärmeträger-, Kältemittel-, Flüssiggas-, Fett-, Säurepumpe, Lauge-, Getränkepumpe (Milch-, Bier- oder Weinpumpe), Fisch-, Rüben-, Rübenschnitzel-, Obst- und Betonpumpe (zur Förderung von fl üssigem Beton auf Baustellen)
Die Benennung einer Kreiselpumpe nach ihrem Werkstoff bezieht sich primär auf den Gehäusewerkstoff. Die verschiedenen Einzelteile einer Pumpe bestehen funktionsgemäß aus dem jeweils zweckmäßigsten und nicht für alle Teile einheitlichen Werkstoff (siehe Werkstoffauswahl). Zudem werden bei dieser Klassifizierung nur die Werkstoffgruppen genannt:
Häufig sind die flüssigkeitsberührenden Teile einer Kreiselpumpe mit einer Schutzschicht überzogen wie bei einer gepanzerten, emaillierten, kunststoffausgekleideten und gummierten Pumpe (siehe Feststoffpumpe). So sind die Bezeichnungen korrosionsfeste oder verschleißfeste Pumpen wegen des Zusammenspiels von Pumpenwerkstoff, Fördermedium, Strömungsgeschwindigkeit sowie Temperatur für die Pumpenklassifizierung unpräzise und reichen ohne erläuternde Angaben kaum für eine Groborientierung aus.
Der Pumpendrehsinn wird bei der Angabe der Drehzahl gesondert als Rechts- oder Linkslauf ausgegeben. Rechtslaufend bedeutet dabei die Drehrichtung der Pumpenwelle (vom Antrieb aus) im Uhrzeigersinn. In Zweifelsfällen ist die Blickrichtung in einer Skizze festzulegen.
Ein Pumpendruckstutzen ist der austrittsseitig am Pumpengehäuse zu definierende Querschnitt (Kreisquerschnitt) als Grenze zwischen druckseitiger Pumpenanlage und Pumpe (siehe Austrittsquerschnitt).
Entscheidend für die Funktionstüchtigkeit des Pumpenfundaments sind seine Festigkeit und sein Schwingungsverhalten (DIN ISO 10816-1).
Pumpenfundamente und ihre Eigenheiten
Betonfundamente: Auf sie wird eine für die Kreiselpumpe und deren Antrieb gemeinsame Grundplatte (Fundamentplatte) gesetzt.
Tischfundamente aus Beton oder Stahl: Sie sind auf speziellen Schwingelementen gelagert, um eine optimale Schwingungsisolierung gegenüber der Umgebung zu erzielen (siehe Schwingung). Die einzelnen Maschinen (Getriebe, Antrieb) werden mit getrennten Grundplatten oder -rahmen (Fundamentrahmen) auf dem Tisch befestigt.
Ein besonderes Pumpenfundament ist nicht erforderlich, wenn die Grundplatte z. B. aus Gusseisen, Stahl oder Beton ausreichend verwindungssteif ausgeführt ist, sodass kleinere bis mittlere Pumpenaggregate bei nur mäßigen Belastungen durch die Rohrleitungen fundamentlos aufgestellt werden können (siehe Aufstellung).
Pumpengehäuse dienen dem flüssigkeitsdichten und druckfesten Abschluss des Pumpeninnenraumes nach außen. Bei Kreiselpumpen umschließen sie den Pumpenläufer, der dem Fördermedium durch Laufräder auf der rotierenden Welle Energie zuführt.
Bei den Verdrängerpumpen hingegen umschließen sie die rotierenden oder oszillierenden Verdränger (z. B. ein oder mehrere Kolben).
Der Zu- und Abführung des Förderstroms dienen die Eintritts- und Austrittsstutzen, die (ihrer Funktion nach) oft auch als Zulauf- oder Saug- sowieDruckstutzen bezeichnet werden. Sie werden mit Rohrverbindungen (z. B. Flanschen, Verschraubungen) an Rohrleitungen angeschlossen, sofern sie nicht:
wie bei vertikalen Rohrgehäusepumpen saugseitig in den offenen Flüssigkeitsspiegel eintauchen; siehe Abb. 1 Pumpengehäuse
wie bei Tauchmotorpumpen mit dem gesamten Pumpengehäuse eingetaucht sind. siehe Abb. 2 Pumpengehäuse
Erfordert die Bauart der Pumpe, dass die Antriebswelle durch das Pumpengehäuse geführt wird, so verhindern Wellendichtungen das Austreten von größeren Flüssigkeitsströmen aus dem oder das Eindringen von Luft in das Pumpengehäuse. Diese Teile des Pumpengehäuses werden Dichtungs- oder Stopfbuchsgehäuse genannt.
Fast jede Pumpenbauart hat ihre eigene Gehäuseform, an der sie äußerlich erkennbar ist. Mit wachsenden spezifischen Drehzahlen werden als Gehäuseformen verwendet:
Spiralgehäuse, bei dem zum Ausgleich des Radialschubs gelegentlich auch eine Doppelspirale mit zwei um 180° versetzt beginnenden Spiralen ausgeführt ist. siehe Abb. 3 Pumpengehäuse und Abb. 6 Spiralgehäuse
Drallspirale, mit einem im Meridianschnitt stark unsymmetrischen Spiralquerschnitt. siehe Abb. 4 Pumpengehäuse
Ringraumgehäuse, mit über dem Umfang gleichbleibendem Querschnitt. siehe Abb. 13 und 15 Pumpengehäuse
Rohrgehäuse, das den aus dem Leitrad kommenden Förderstrom der Pumpe in axialer Richtung weiterführt. siehe Abb. 1 Pumpengehäuse
Abb. 4 Pumpengehäuse: Spiralgehäusepumpe mit Schraubenrad und Drallspirale
Auch der Druckbereich prägt die Pumpengehäuseformen. So erfordern die Niederdruckpumpen andere konstruktive Lösungen als Hoch- und Höchstdruckpumpen. Denn mit einem zunehmenden Druckniveau müssen die Wandstärken des Druckgehäuses erhöht werden. Dabei muss die Dimensionierung des Pumpengehäuses sowohl nationalen als auch internationalen Regelwerken entsprechen. Bei Spiralgehäuse- und mehrstufigen Hochdruckpumpen werden die äußeren geometrischen Formen zugunsten von zylindrischer (siehe Topfgehäusepumpe), kegeliger oder kugeliger (siehe Umwälzpumpe) Pumpengehäuse angepasst. siehe Abb. 5, 6 Pumpengehäuse
Abb. 5 Pumpengehäuse: Kesselspeisepumpe in Topfbauweise
Abb. 6 Pumpengehäuse: Umwälzpumpe mit Pumpengehäuse in Kugelform
Diese Konfigurationen ermöglichen trotz des hohen Innendrucks eine niedrige Spannungsbelastung des Pumpengehäuses und geeignete Herstellmethoden für dickwandige (geschmiedete) Bauteile. Nicht mit der Topf- oder Mantelgehäusepumpe zu verwechseln ist die vertikale Topfpumpe, die aus Gründen des Saugverhaltens häufig alsKondensat- oder Raffineriepumpe eingesetzt wird. Ihr Topf umschließt die Pumpensaugseite.
Daneben bietet die aus Montagegründen geforderte Gehäuseteilung in Form der Querteilung (quer zur Welle) oder Längsteilung (in Wellenebene geteilt) weitere konstruktive Unterscheidungsmerkmale. siehe Abb. 7, 8 Pumpengehäuse
Abb. 7 Pumpengehäuse: Quergeteilte, vertikale Spiralgehäusepumpe in Inline-Ausführung
Abb. 8 Pumpengehäuse: Längsgeteilte, horizontale Spiralgehäusepumpe mit zweiströmigem Zulauf
Ein weiteres für die Form des Pumpengehäuses entscheidendes Kriterium ist die Lage der Pumpenstutzen. So ist bspw. der axiale Eintrittsstutzen bei einstufigen Spiralgehäusepumpen ein besonderes Merkmal dieser Pumpenbauart im Gegensatz zur Inlinepumpe mit einander gegenüberliegenden Stutzen oder zur Raffineriepumpe mit der Stutzenstellung "top-top"(beide Stutzen oben). siehe Abb. 9, 10 Pumpengehäuse
Selbst die Aufnahme der Lagerung von fliegend gelagerten Pumpenwellen in einem Lagerträger oder die Verwendung eines Lagerbocks wie bei der Spiralgehäusepumpe dient als konstruktives Klassifizierungsmerkmal eines Pumpengehäuses.
Bei Gliederpumpen mit Querteilung des Pumpengehäuses werden die Gehäuseteile nach ihrer Funktion benannt: Saug-, Stufen- (mögliche mehrfache Anordnung hintereinander) und Druckgehäuse. Im zusammengebauten Zustand werden diese durch Zuganker druckfest miteinander verbunden. Die Abdichtung der einzelnen Gehäuseteile gegen den Innendruck geschieht meist durch Flachdichtungen, O-Ringe oder direkte metallische Abdichtungen wie beim Aufeinanderpressen der planparallelen Stufengehäusepassflächen bei den Höchstdruckpumpen. Liegt die Gehäuseteilfuge in der Wellenebene wie bei der Längsteilung, so besteht das Pumpengehäuse bei Kreiselpumpen mit horizontaler Welle aus einem Gehäuseunterteil, das die beiden Stutzen für die Rohranschlüsse und die Pumpenfüße enthält sowie einem einfach gebauten Pumpenoberteil. siehe Abb. 11 Pumpengehäuse
Abb. 11 Pumpengehäuse: Gehäuseunterteil und Läufer einer zweiströmigen radialen Spiralgehäusepumpe, Gehäuseteilfuge in Wellenebene (Längsteilung)
In der Teilfuge enthalten beide Pumpenteile einen Flansch(öffnet in einem neuen Tab) der sich um das gesamte Pumpengehäuse einschließlich der beiden Stopfbuchsgehäuse erstreckt und mit zahlreichen Schrauben das Gehäuse druckfest sowie flüssigkeitsdicht verschließt. Bei ein- und mehrstufigen Pumpen mit vertikaler Welle wird der Pumpenläufer häufig in einem vom Fördermedium geschmierten Lager geführt, sodass die zweite Wellendichtung nicht erforderlich ist. siehe Abb. 14 Pumpengehäuse
Mehrstufige Pumpen mit vom Fördermedium geschmierten Lagern können äußerst kompakt gebaut werden und haben zudem eine ausgezeichnete Laufruhe, die durch einen (aufgrund des kurzen Lagerabstandes) sehr steifen Pumpenläufer bedingt ist. Darüber hinaus ergibt die Wahl von ausschließlich vom Fördermedium geschmierten Lagern eine materialsparende Gesamtkonfiguration der Pumpe und macht nur eine Niederdruckgleitringdichtung notwendig. siehe Abb. 14 Pumpengehäuse
Außer den genannten Gehäuseteilen gehören zu den Pumpengehäusen noch die Wärmesperre und das Kühlgehäuse, das oft durch einen besonderen Kühldeckel verschlossen wird. Sie haben beide die Aufgabe, bei Pumpen mit heißem Fördermedium den Wärmestrom vom Pumpeninnenraum zum Pumpenlager und (soweit vorhanden) zur Wellendichtung bzw. zum Nassläufermotorzu mindern. Umgekehrt hat ein Pumpenheizmantel die Aufgabe, den Inhalt des Pumpengehäuses bei stehender Pumpe durch ständige Wärmezufuhr auf Betriebstemperatur zu halten, um unerwünschte Ablagerungen sowie Kristallbildungen oder gar ein Erstarren des Fördermediums zu verhindern. siehe Abb. 12 Pumpengehäuse
Abb. 12 Pumpengehäuse: Chemienormpumpe, saug- und druckseitig heizbar
Die Pumpengehäuse werden überwiegend gegossen, können aber auch geschmiedet, geschweißt, gepresst oder gezogen werden. siehe Abb. 3, 4 und 5 Kesselspeisepumpe
Die Maschinensicherheit hängt wesentlich von der Haltbarkeit des Pumpengehäuses ab, sodass viele branchenspezifische Regelwerke die Gehäusewerkstoffe und z. T. auch die Bemessung der Wandstärken vorschreiben. Häufig dabei verwendete metallische Gusswerkstoffe sind Gusseisen, Sphäro- und Stahlguss, ferritische oder austenitische Chromstähle, austenitisches Gusseisen, aber auch Duplexstähle für hochkorrosionsfeste Anwendungen wie z. B. in der Meerwasserentsalzung (siehe Werkstoffe). siehe Abb. 13 Pumpengehäuse
Abb. 13 Pumpengehäuse: Kreiselpumpe mit Gehäuse aus gezogenem Chromnickelstahl
Bei vertikalen einstufigen Pumpen für große Förderströme werden häufig Pumpengehäuse aus Beton gefertigt. Dieses gilt insbesondere für Rohrgehäusepumpen, siehe Abb. 2 Schöpfwerkspumpe, aber auch für sehr große Spiralgehäusepumpen. siehe Abb. 6 Kühlwasserpumpen
Abb. 14 Pumpengehäuse: Mehrstufige Kreiselpumpe mit fördermediumgeschmierten Lagern
Für die Entwicklung von Pumpen und die Prüfung der fertigen Produkte bspw. für einen Abnahmeversuch als Garantienachweis ist es unerlässlich, auf einem Pumpenprüffeld vorab zu experimentieren und zu kontrollieren (Endkontrolle). Die hierzu notwendigen Prüfstände sind je nach Aufgabenstellung unterschiedlich aufgebaut und reichen vom einfachen Funktionsprüfstand bis zu komplizierten Prüfanlagen für höchste Genauigkeitsansprüche. Hierbei wird zwischen "offenen" und "geschlossenen" Prüfständen unterschieden.
Beim offenen Prüfstand wird die Pumpe an einem Becken mit einem freien Wasserspiegel (siehe Atmosphärenduck) aufgebaut. Hier entnimmt sie diesem das Fördermedium und fördert es über Mess- sowie Regeleinrichtungen (siehe Messtechnik) wieder ins Becken zurück. siehe Abb. 1 Pumpenprüffeld
Bei den geschlossenen Prüfständen (Ringleitungen) können durch geeignete Systemdrucküberlagerungen unterschiedlichsteBetriebsbedingungen (siehe NPSH-Anlage) unabhängig von der Aufstellungshöhe der Pumpen simuliert werden. Dies ist besonders wichtig bei Untersuchungen zurKavitation. siehe Abb. 2, 3 Pumpenprüffeld
Abb. 3 Pumpenprüffeld: Blick auf geschlossenen Prüfstand (Kavitationsprüfstand)
Um das Betriebsverhalten von Pumpen messen und beurteilen zu können, muss eine Anzahl charakteristischer Größen gemessen bzw. aus den Messwerten errechnet werden. Das gewährleistet, dass die Größen, Förderstrom, Förderhöhe, Drehmoment, Leistungsbedarf, Drehzahl, Antriebsleistung, NPSH und evtl. Temperaturen während des Prüflaufes bestimmt werden können. Trotz der Möglichkeit oder auch der Notwendigkeit, dass Kreiselpumpen (besonders mit höherem Leistungsbedarf) in der Anlage vor Ort (in situ) geprüft werden, müssen in der Kreiselpumpentechnik die Pumpenprüffelder ständig verbessert, angepasst oder neu geplant werden. In Zukunft werden bspw. Prüffeldmessungen, die bei den Einzelprodukten die Endkontrolle darstellen, noch stärker rationalisiert. Durch den vermehrten Einsatz der elektronischen Datenverarbeitungsanlagen ist der Ablauf einer Pumpenprüfung weitgehend zu automatisieren. Dabei ist auch eine umfassende Dokumentation der gemessenen Daten möglich.
Durch die immer größer werdenden Pumpeneinheiten sind Prüfungen unter originalen Bedingungen auf dem Pumpenprüffeld nicht immer zu realisieren. Daher können Prüfungen mit reduzierter Drehzahl, wie es die Normen zulassen, durchgeführt werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit eines Modelltests. Hierbei wird ein verkleinertes Modell der zu prüfenden Kreiselpumpe untersucht. Diese Versuche verlangen allerdings eine sehr hohe Genauigkeit, da die Versuchsergebnisse auf Realbedingungen hochgerechnet werden müssen (Modellgesetze).
Die Aufgabe der Pumpenprüfung ist der Nachweis von Förder- und Leistungsdaten, die Kontrolle der Funktionstüchtigkeit und Ermittlung von Erkenntnissen zur Verbesserung sowie Weiterentwicklung der Produkte (Forschung und Entwicklung).
Hierzu ist es notwendig, die Messung von Drücken, Förderströmen, abgegebenen und aufgenommenen Leistungen, Drehzahlen, Geräuschen, Festigkeiten, Schwingungen und die Beurteilung von Verhaltensweisen der Pumpen unter besonderen Bedingungen (siehe Betriebsverhalten) durchführen zu können.
Verwendete Messgeräte
Die Messgeräte für Abnahmeversuche müssen hohen Genauigkeitsforderungen genügen und unterliegen einer Eich- und Kalibrierpflicht (Wiederholkalibrierungszyklen empfohlen in der DIN EN ISO 9906). Diese Genauigkeitsanforderungen werden durch die Prüfklasse der verwendeten Abnahmenorm definiert.
Druckmessungen
Im Allgemeinen sind auf einem Pumpenprüffeld ausreichend: Elektronische Drucktransmitter, Drucksensoren und Federmanometer Klasse 0,6. Der dabei maximal zulässige Fehler des Gerätes liegt bei 0,6 % des Endausschlages.
In besonderen Fällen wie der Erfassung von Vorgängen (z. B. instationäre Strömung) sind für hochfrequente Aufzeichnungen geeigneteSensoren und Datenlogger erforderlich.
Messung von Förderströmen
Bei kleineren Förderströmen können Behältermessungen durchgeführt werden.
Häufiger ist auf dem Pumpenprüffeld der Einsatz genormter Drosselgeräte entsprechend der ISO 5167 (siehe Normblende, -düse und -venturidüse, Venturirohr) sowie der Geschwindigkeitsmessgeräte MID (Magnetisch-Induktive Durchflussmessung) oder Ultraschallmengenmessung und Massemessgeräte nach dem CORIOLIS-Prinzip.
Bei sehr großen Förderströmen müssen besondere Verfahren eingesetzt werden wie bspw. Flügelmessungen über dem Querschnitt.
Leistungsmessungen
Für sehr genaue Messungen auf dem Prüffeld bieten sich Drehmomentmessgeräte zwischen Motor und Pumpe an, was meist mit einer Drehzahlmessung verbunden ist.
Im Normalfall wird die aufgenommene elektrische Leistung des Antriebs nach der Zwei-Wattmeter-Methode gemessen. Die Motor-Eichung erfolgt üblicherweise über die Einzelverlustbestimmung.
Drehzahlmessungen
Drehzahlmessungen werden auf dem Pumpenprüffeld oft mit digitalen Zählgeräten mittels Impulse je Umdrehung gezählt.
Werden 60 Impulse je Umdrehungen bei einer Zähldauer von 1 Sek. gewählt, ist eine direkte Anzeige in min-1 möglich. Die Anzeigegenauigkeit ist mit ± 1 min-1 sehr hoch.
Vereinfacht werden Drehzahlmessungen auch mit Handstich-Drehzählern und Tachometern nach dem Wirbelstrom-Prinzip (Fehler: 0,5 % und weniger) vorgenommen.
Spezielle Messeinrichtungen
Bei der Planung eines Pumpenprüffeldes müssen auch die z. T. speziellen Anforderungen bei den Geräusch- und Schwingungsmessungen, NPSH-Messungen, Modellversuchen in Wasser, Wälz- und Gleitlagerversuchen, Dauerversuchen und Versuchen mit giftigen, heißen, explosiven Fördermedien in Betracht gezogen werden (siehe Sicherheitsbestimmungen).
In Sonderfällen kommen Geschwindigkeitsmessungen mit Laser- und Ultraschalltechnik zum Einsatz.
Besonderheiten von Prüfständen
Bei Prüfungen in offenem oder geschlossenem Kreislauf entsprechend den Prüfstandmöglichkeiten wird die gesamte aufgenommene Pumpenleistung in Wärme umgesetzt. Damit ist ein relativ großes Prüfwasser-Reservoir erforderlich sowie evtl. auch Kühleinrichtungen.
Ein Pumpensaugstutzen ist der eintrittsseitig am Pumpengehäuse zu definierende Querschnitt (Kreisquerschnitt) als Grenze zwischen saugseitiger Pumpenanlage und Pumpe (Eintrittsquerschnitt).
Das Pumpenverwendungsgebiet ist sehr vielseitig und hängt vom verwendeten Fördermedium sowie den damit geforderten Werkstoffeigenschaften ab. Es hat Einfluss auf die Pumpenbauart. Große Einsatzgebiete sind die Verfahrens-, Gebäude- und Haus-, Kraftwerks-, Schiffs- sowie Wasserwirtschaftstechnik.
Die Pumpenwelle überträgt das Drehmoment des Antriebes bei Kreiselpumpen auf die Laufräder und bei rotierenden Verdrängerpumpen auf die Verdrängungskörper. Bei oszillierenden Verdrängerpumpen hat sie die Form einer Kurbel- oder Nockenwelle. Die Pumpenwelle ist bei den Kreiselpumpen der zentrale Bestandteil eines Pumpenläufers und verbindet die Laufräder, Wellenüberzüge (z. B. Abstandshülsen zwischen den Laufrädern oder Wellenschutzhülsen im Bereich der Wellendichtungen), die Lager (Wälzlager oder Gleitlagerhülsen und Spurscheiben), ggf. Entlastungsscheiben oder -kolben (siehe Entlastungseinrichtung) und die Kupplung sowie sonstige noch zum Läufer gehörende Pumpenteile (z. B. Spritzringe, Wuchtscheiben, Vorsatzläufer, Wellenmuttern) miteinander. Bei den Blockpumpen entfällt die Kupplung (siehe Wellenkupplung) und die Hohlwellen der Propellerpumpen enthalten zusätzlich noch die Verstellstange zur Betätigung des Verstellgetriebes (siehe Laufschaufelverstellung).
Die Pumpenwelle hat neben der Energieübertragung noch die Aufgabe, die Drehkörper des Pumpenläufers so mit den Bohrungen des Pumpengehäuses zu zentrieren, dass sich die genannten Teile unter Beachtung der Wellendurchbiegung im Betrieb möglichst nicht berühren.
Da die radialen Abstände zwischen dem Pumpenläufer und -gehäuse (Dichtungsspalte oder Laufspiele) aus Gründen der Reduzierung von Verlustströmen (siehe Spaltverlust) oder Leckströmen möglichst klein gehalten werden, kann es bspw. bei mehrstufigen Pumpen in gewissen Betriebszuständen zur vorübergehenden Berührung in diesen Spalten kommen, weshalb Mindestgleiteigenschaften von den Werkstoffen an dieser Stelle gefordert werden.
Bei der Bemessung der Pumpenwelle müssen nicht nur die maximal zu übertragenden Drehmomente und zulässigen Wellendurchbiegungen, sondern auch etwaige Biege- und Drehschwingungen beachtet werden (siehe Schwingung). Die Ermittlung der kritischen Drehzahlen verlangt aufgrund der theoretisch kaum vorhersagbaren Dämpfungseinflüsse durch Drosselspalte und spezielle Versteifungseffekte bei den verschiedenen Arten der Aufstellungbesondere praktische Erfahrungen. Darüber hinaus sind, abgesehen von den aufgrund ihrer Wellenüberzüge nicht mit dem Fördermedium in Berührung kommenden trockenen Wellen, die Einflüsse der Korrosion auf den Wellenwerkstoff zu beachten. Das heißt, es muss eine korrosionsbeständige Werkstoffqualität verwendet werden (siehe Werkstoffauswahl). In jedem Fall gilt aber, dass sich der Wellenwerkstoff auch unter wechselnden Temperaturen im Laufe der Zeit nicht dauerhaft verformen darf.
Der beste Pumpenwirkungsgrad (ηopt) bezeichnet den höchsten Wirkungsgrad bei der im Liefervertrag angegebenen Drehzahl und Förderflüssigkeit. Bei Kreiselpumpen mit nicht klar definierter Trennung zwischen Pumpen- und Antriebswelle wie bei der Block- und Tauchmotorpumpe wird statt des Pumpenwirkungsgrades der Wirkungsgrad des Pumpenaggregates (ηGr) angegeben (siehe DIN EN ISO 17769-1), Gr steht für Group. Dieser ist das Verhältnis der Förderleistung (PQ) zu der durch die Antriebsmaschine (siehe Antrieb) aufgenommenen Leistung, die an einer zu vereinbarenden Stelle zu messen ist. Dies kann bspw. an den Klemmen des Motors oder am Beginn eines Unterwasserkabels erfolgen.
Der erreichbare Pumpenwirkungsgrad ist in starkem Maße von der spezifischen Drehzahl, Baugröße sowie Bauart der Pumpe abhängig und steigt mit zunehmender Baugröße sowie spezifischer Drehzahl. Richtwerte für den erreichbaren Wirkungsgrad von Kreiselpumpenausführungen nach dem Stand der Technik resultieren aus statistischen Analysen der Werte vieler bereits ausgef ührter Pumpen. siehe Abb. 1 und 2 Pumpenwirkungsgrad
Abb. 1 Pumpenwirkungsgrad: erreichbare Wirkungsgrade η einstufiger Spiralgehäusepumpen ohne Leitrad sowie Wirkungsgradgewinn Δη durch zusätzliches Leitrad als Funktion der spezifischen Drehzahl ns
Abb. 2 Pumpenwirkungsgrad: erreichbare Wirkungsgrade η mehrstufiger Hochdruckpumpen (nach KARASSIK) als Funktion der spezifischen Drehzahl ns
Unter einer Pumpstation versteht man die Einheit von Einlaufbauwerk, einer beliebigen Anzahl von Pumpen und einem Auslaufbauwerk. Einlauf- und Auslaufbauwerk können in Abhängigkeit von der Pumpenart komplizierte Formen annehmen.
