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Vorsatzläufer

Der Vorsatzläufer wird auch als Inducer bezeichnet und ist ein axiales Laufrad mit geringer Schaufelzahl, das unmittelbar vor dem regulären Laufrad einer Kreiselpumpe angeordnet ist sowie die gleiche Drehzahl wie dieses aufweist. Er wird bei mehrstufigen Pumpen entsprechend vor der ersten Stufe angeordnet. 

Die Aufgabe des Vorsatzläufers ist die Verminderung des erforderlichen NPSH-Wertes der Pumpe. Dies geschieht durch Erhöhung des statischen Drucks vor dem Laufrad. Dabei spielt auch die Drallströmung (Gleichdrall) hinter dem Vorsatzläufer eine wichtige Rolle (siehe Zulaufbedingung).
siehe Abb. 1 Vorsatzläufer

Vorsatzläufer (in Rot) vor der ersten Pumpenstufe einer Unterwassermotorpumpe Abb. 1 Vorsatzläufer: Vorsatzläufer (in Rot) vor der ersten Pumpenstufe einer Unterwassermotorpumpe


Mit einem Vorsatzläufer kann nur im Teillastbereich der Pumpe eine nennenswerte Verminderung des erforderlichen NSPH-Wertes erreicht werden. Dadurch hat eine Pumpe mit Vorsatzläufer nur einen eingeschränkten Betriebsbereich gegenüber einer Pumpe ohne Vorsatzläufer. 

Um eine Versperrung der Strömungsquerschnitte durch Dampfblasen (siehe Kavitation) im Vorsatzläufer auf den Schaufeldruckseiten zu vermeiden, wird dieser zweckmäßig für den gewünschten Einsatzbereich überlastig ausgelegt. So läuft er praktisch bei allen infrage kommenden Betriebspunkten in Teillast und liefert dem Pumpenlaufrad den nötigen Vordruck (siehe Kennlinie). Bei starker Teillast treten zudem für die Vorsatzläufer typische niederfrequente Druckschwankungen auf. Wechselnde Zuström- und Kavitationsschwankungen rufen dies hervor. 

Die im Teillastbetrieb möglicherweise auftretende Ablösung auf der Saugseite wirkt weit weniger störend als auf der Druckseite, die bei axialen Laufrädern meist einen Zusammenbruch der Förderhöhe zur Folge hat. 

Die Förderhöhe ist bei der Beurteilung des Pumpenwirkungsgrades einer mit Vorsatzläufer versehenen Pumpe eine wichtige Größe. So arbeitet der Vorsatzläufer mit großem Eintrittsstoß (siehe Stoßverlust im Teillastgebiet) und daher mit schlechterem Wirkungsgrad als das Pumpenlaufrad. Hierbei ist das Verhältnis der Förderhöhe vom Vorsatzläufer zu der des Pumpenlaufrades wichtig. Von diesem Verhältnis ist die Wirkungsgradverschlechterung der gesamten Einheit, bestehend aus Vorsatzläufer und Pumpe, stark abhängig. Daraus folgt, dass ein Vorsatzläufereinsatz bei Pumpen mit kleiner spezifischer Drehzahl (große Förderhöhe) wirkungsgradmäßig günstiger als bei Pumpen mit großer spezifischer Drehzahl ist. 

Die Schaufeln eines Vorsatzläufers werden hauptsächlich in drei Formen ausgeführt. 

Formen des Vorsatzläufers 

  • Schraubenfläche: Die Förderhöhe wird nur (bei kleineren Förderhöhen des Vorsatzläufers) durch die Anstellwinkel der Schaufeln erzeugt. 
  • Gewölbte Schaufeln mit verschiedenen Skelett-linien: Anstellung und Umlenkung bestimmen die Förderhöhe. 
  • Schaufeln mit S-Schlag: Der Verlauf der Strömungsumlenkung wird vorgegeben (siehe Drallströmung). 

Kleine Schaufelzahlen (max. vier) des Vorsatzläufers haben sich wegen der geringen Gefahr der Versperrung durch Dampfblasen bewährt. Die Vorsatzläufer sind einer hohen Beanspruchung durch Kavitation ausgesetzt, darum sind sie aus kavitationsbeständigem Werkstoff gefertigt. 

Häufige Fertigungsmethoden des Vorsatzläufers 

  • Schweißen: vorgebogene Blechschaufeln 
  • NC-Fräsen (NC = Numerical Control): nach Berechnungskoordinaten 
  • Kopierfräsen: nach genauem Modell 
  • Gießen: Genaugussverfahren

Vorsatzläufer