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Laufrad

Ein Laufrad ist ein rotierendes und mit Schaufeln besetztes Bauteil einer Strömungsmaschine (z. B. Kreiselpumpe). Hier wird durch Strömungsumlenkung an den Schaufeln mechanische Leistung (Schaufelleistung) in Förderleistung umgesetzt. 

Nach EUROPUMP-TERMINOLOGY und DIN24250 wird zwischen Links- und Rechtslaufrad unterschieden. Danach dreht sich das Rechtslaufrad in Einströmrichtung gesehen im Uhrzeigersinn. 

Nach der Reihenfolge der Durchströmung bei mehrstufigen Pumpen und der Aufreihung der Laufräder auf der Pumpenwelle wird zwischen folgenden Anordnungen unterschieden: einstufig, mehrstufig, einströmig, mehrströmig, gleichläufig und gegenläufig. Typische Beispiele von Laufrad-Anordnungen sind in Abb. 17 bis 19 Laufrad dargestellt. 

Nach dem Verlauf der Flusslinien im Laufrad (insbesondere im Bereich des äußeren Laufraddurchmessers) kann die Einteilung der Laufräder in verschiedene Laufradformen erfolgen. 

Laufradformen 



Laufrad: Radialrad mit rein radialen Schaufeln, Staupunktrad, Staupunkt S (Draufsicht ohne vordere Deckscheibe dargestellt) Abb. 1 Laufrad: Radialrad mit rein radialen Schaufeln, Staupunktrad, Staupunkt S (Draufsicht ohne vordere Deckscheibe dargestellt) Laufrad: Radialrad mit Schaufeln, die sich bis in den Saugmund erstrecken (Draufsicht ohne vordere Deckscheibe dargestellt) Abb. 2 Laufrad: Radialrad mit Schaufeln, die sich bis in den Saugmund erstrecken (Draufsicht ohne vordere Deckscheibe dargestellt) Laufrad: Halbaxialrad (Schraubenrad, Diagonalrad) (Draufsicht ohne vordere Deckscheibe dargestellt) Abb. 3 Laufrad: Halbaxialrad (Schraubenrad, Diagonalrad) (Draufsicht ohne vordere Deckscheibe dargestellt) Laufrad: Halbaxialrad (halbaxialer Propeller) Abb. 4 Laufrad: Halbaxialrad (halbaxialer Propeller)

Laufrad: Axialrad (axialer Propeller) Abb. 5 Laufrad: Axialrad (axialer Propeller) Zur Unterscheidung von geschlossenen und offenen, von einströmigen und zweiströmigen Laufrädern, gezeigt an einem Schraubenrad Abb. 6 Laufrad: Zur Unterscheidung von geschlossenen und offenen, von einströmigen und zweiströmigen Laufrädern, gezeigt an einem Schraubenrad a) geschlossenes Laufrad, einströmig; b) offenes Laufrad, einströmig; c) geschlossenes Laufrad, zweiströmig


Zur Aufnahme der Schaufeln besitzen alle Laufräder eine hintere und bei geschlossenen Laufrädern auch eine vordere Deckscheibe (siehe Radseitenreibung); bei einer anderen Betrachtungsweise eine innere und bei geschlossenem Laufrad auch eine äußere Deckscheibe. Fehlt bei einem Laufrad die vordere oder äußere Deckscheibe, so gilt das Laufrad als offen. 

Um bestmögliche Pumpenwirkungsgrade und geringste NPSHR-Werte der Pumpe zu erzielen, muss eine bestimmte Schaufelzahl des Laufrades verwirklicht werden. Mit der Reduktion der Schaufelzahl vergrößern sich die freien Durchtrittsquerschnitte des Laufrades. Dadurch ist eine Förderung von mehr oder weniger stark verunreinigten Flüssigkeiten wie bei Abwasser- und Dickstoffpumpen sowie Feststofftransporten möglich. In der Praxis werden zwecks Förderung von verschlammten oder mit Feststoffbeimengungen versetzten Flüssigkeiten die Schaufelzahlen bei radialen und halbaxialen Laufrädern auf ein, zwei oder drei Schaufeln reduziert. Diese sowohl offen als auch geschlossen ausgeführten Laufräder werden als Kanal- oder Einschaufelräder bezeichnet. 
siehe Abb. 7 bis 13Laufrad


Laufrad: Geschlossenes Einschaufelrad (Draufsicht ohne Deckscheibe dargestellt) Abb. 7 Laufrad: Geschlossenes Einschaufelrad (Draufsicht ohne Deckscheibe dargestellt) Laufrad: Offenes Einschaufelrad Abb. 8 Laufrad: Offenes Einschaufelrad Laufrad: Geschlossenes Einkanalrad (Draufsicht ohne Deckscheibe dargestellt) Abb. 9 Laufrad: Geschlossenes Einkanalrad (Draufsicht ohne Deckscheibe dargestellt)

Laufrad: Geschlossenes Zweikanalrad (Draufsicht ohne Deckscheibe dargestellt) Abb. 10 Laufrad: Geschlossenes Zweikanalrad (Draufsicht ohne Deckscheibe dargestellt) Laufrad: Offenes Zweikanalrad mit S-förmigen Schaufeln Abb. 11 Laufrad: Offenes Zweikanalrad mit S-förmigen Schaufeln

Laufrad: Geschlossenes Dreikanalrad (Draufsicht ohne Deckscheibe dargestellt) Abb. 12 Laufrad: Geschlossenes Dreikanalrad (Draufsicht ohne Deckscheibe dargestellt) Laufrad: Offenes Dreikanalrad mit zylindrischen Schaufeln Abb. 13 Laufrad: Offenes Dreikanalrad mit zylindrischen Schaufeln


Das geschlossene Einschaufelrad kommt bei der Förderung von Flüssigkeiten mit gröbsten Beimengungen zum Einsatz. Kennzeichnend für einen verstopfungsfreien Durchgang ist der Kugeldurchgang. Nachteilig ist die sogennante hydraulische Unwucht auf Grund des unsymmetrieschen Druckfeldes.
siehe Abb. 7Laufrad

Das offene Kanalrad oder Einschaufelrad wird bei ausgasenden Flüssigkeiten verwendet. Als offenes, diagonales Einschaufelrad (D-Laufrad) wird es bezeichnet, wenn die Flusslinien im Laufrad schräg nach außen verlaufen. Es ist besonders gut geeignet für ungereinigtes, feststoffbeladenes und ausgasendes Abwasser sowie für Medien mit höherer Viskosität. siehe Abb. 8Laufrad

Die Schaufeln der axialen und halbaxialen Propeller (siehe Propellerpumpe) können feststehend, (bei demontierter Pumpe) einstellbar oder verstellbar (siehe Laufschaufelverstellung) sein. Bei den einstell- und verstellbaren Schaufeln sind die Kontur des Pumpengehäuses sowie der Nabe im Einstell- und Verstellbereich kugelig ausgeführt. Dadurch bleibt die Spaltweite außen und innen an der Nabe bei allen Schaufelstellungen konstant. siehe Abb. 4Laufrad
Das Freistromrad sowie das Peripheralrad stellen Spezial-Laufräder dar. siehe Abb. 14 und 15Laufrad

Laufrad: Freistromrad Abb. 14 Laufrad: Freistromrad

Laufrad: Peripheralrad Abb. 15 Laufrad: Peripheralrad


Bei der Auslegung einer Pumpe für einen bestimmten Förderstrom (Q) mit zugeordneter Förderhöhe (H) ist die Laufradbauart entscheidend. Die Wahl des Laufrades in axialer, halbaxialer, radialer oder peripheraler Bauart wird dadurch eingeengt, dass die zu erwartende Drehzahl (n) und die Größe des zu erwartenden Laufraddurchmessers (D) keine extremen Werte annehmen sollen. So ist in Abhängigkeit von der spezifischen Drehzahl (ns) die Erreichung optimaler Pumpenwirkungsgrade und Stufenwirkungsgrade an bestimmte Laufradbauarten geknüpft: 

  • Radialräder        ns ≈  12 bis 80 min-1 
  • Halbaxialräder   ns ≈   80 bis 160 min-1 
  • Axialräder          ns ≈ 160 bis 400 min-1 und mehr


Laufrad: Offenes diagonales Einschaufelrad (D-Rad) Abb. 16 Laufrad: Offenes diagonales Einschaufelrad (D-Rad)


Laufrad: Laufradanordnung „einströmig, gleichläufig“ a) einstufig b) zweistufig c) sechsstufig Abb. 17 Laufrad: Laufradanordnung „einströmig, gleichläufig“ a) einstufig b) zweistufig c) sechsstufig

Laufradanordnung „mehrströmig, gegenläufig“ a) zweiströmig, einstufig b) vierströmig, einstufig c) zweiströmig, dreistufig Abb. 18 Laufrad: Laufradanordnung „mehrströmig, gegenläufig“ a) zweiströmig, einstufig b) vierströmig, einstufig c) zweiströmig, dreistufig

Laufradanordnung „einströmig, gegenläufig“ a) zweistufig (back to back) b) vierstufig (cross over) c) sechsstufig (back to bac Abb. 19 Laufrad: Laufradanordnung „einströmig, gegenläufig“ a) zweistufig (back to back) b) vierstufig (cross over) c) sechsstufig (back to back)

Laufrad