Glossar

Das Abdrehen des Laufraddurchmessers dient einer dauerhaften Reduzierung der Förderhöhe und erzielt so eine feinere Abstufung des ursprünglichen Kennfelds. Als Faustformel mit dem herstellerspezifischen Exponenten m gilt:

Mit den Ähnlichkeitsgesetzen ist es möglich, die Kennlinien einer Kreiselpumpe für andere Drehzahlen zu berechnen. Als Faustformeln mit dem herstellerspezifischen Exponenten n gelten:

Die Anlagenkennlinie (= Rohrleitungskennlinie) setzt sich aus einem statischen und einem dynamischen Anteil zusammen. Sie gibt die erforderliche Förderhöhe an, um den gewünschten Förderstrom durch das Rohrleitungssystem der Anlange zu fördern.

Je nach Anwendungsgebiet und Bauform der Kreiselpumpe muss der passende Antrieb gewählt werden, der den jeweiligen Anforderungen gerecht wird. Überwiegend werden Elektromotoren verwendet, aber auch Dieselmotoren oder batteriebetriebene Elektromotoren kommen zum Einsatz.

Die Produktrichtlinie ATEX 2014/34/EU (fr. "Atmosphére Explosible") befasst sich mit der Explosionsgefährdung von elektrischen, mechanischen, hydraulischen und pneumatischen Anlagen. Dabei werden Klassifikationen vorgenommen und technische Anforderungen an die Anlagenkomponenten definiert.

Der Axialschub resultiert aus den Axialkräften, die auf den Pumpenläufer einwirken. Er wird von vielen Faktoren beeinflusst.

Der Bestpunkt wird auch als "Auslegungspunkt" bezeichnet. In diesem Punkt erreicht die Pumpe ihr Minimum an Verlusten und wird im höchsten Wirkungsgrad betrieben.

ls Betriebspunkt bezeichnet man den Schnittpunkt von Pumpen- und Anlagenkennlinie. Entspricht dieser dem Bestpunkt, läuft die Pumpe im Optimum. (vgl. Kennlinie)

Verschiedene Bauarten beschreiben die Verbindungsart der Pumpe mit der Antriebseinheit (Motor). Bei der Blockbauweise spricht man von einer direkten Montage des Pumpenkörpers auf die Motorwelle.

Eine Doppeldichtung kommt zum Einsatz, wenn das Fördermedium als gefährlich gilt und eine Leckage unter allen Umständen zu vermeiden ist. Hier unterscheidet man die "Tandem-Anordnung", wo zwei Gleitringdichtungen hintereinander in gleicher Richtung angeordnet sind und die "Back-to-Back- Anordnung", bei der die Gleitringdichtungen Rücken an Rücken angeordnet werden.

Zur Änderung des Betriebspunktes einer Kreiselpumpenanlage eignet sich die Drehzahlregelung. Dabei wird die Drehzahl der Antriebseinheit variiert. Bei der Drehzahlregelung wird die Pumpenkennlinie gemäß der Ähnlichkeitsgesetze verändert und an den gewünschten Betriebspunkt angepasst.

Die Drosselkurve bezeichnet die Aufzeichnung der Förderhöhe über dem Förderstrom. Charakteristisch für Kreiselpumpen ist die abnehmende Förderhöhe bei zu nehmendem Förderstrom.

Zur Änderung des Betriebspunktes einer Kreiselpumpenanlage eignet sich die Drosselregelung. Durch ein Drosselorgan in der Druckleitung der Anlage wird der dynamische Anteil der Anlagenkennlinie verändert. Es entsteht eine neue Förderhöhe, die deutlich über der geforderten Förderhöhe liegt. Die Differenz wird durch Dissipation im Drosselorgan vernichtet. Daraus ergeben sich insgesamt höhere Betriebskosten, da die Pumpe weiter entfernt vom Bestpunkt und mit einem niedrigen Wirkungsgrad betrieben wird. Aufgrund der hohen Druckverluste ist diese Regelung nicht mehr zeitgemäß. (vgl. Drehzahlregelung)

Druckverluste sind durch Wandreibung (in Rohrleitungen) und Strömungswiderstände (in Armaturen und Formstücken) verursachte Druckdifferenzen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Fördermediums sowie Größe, Form und Oberflächenbeschaffenheit der Rohrleitung nehmen Einfluss auf mögliche Druckverluste. Um die Druckverluste möglichst klein zu halten, sind große Rohrdurchmesser und Strömungsgeschwindigkeiten notwendig. Die Beachtung dieser Verluste dient der optimalen Auslegung der einzusetzenden Kreiselpumpe sowie die Effizienz der gesamten Anlage.

Mithilfe von Energieeffizienzklassen können Produkte hinsichtlich ihres Energieverbrauchs bzw. Wirkungsgrad eingeordnet und verglichen werden.

Eine einstufige Blockpumpe verbindet Pumpenkörper und Antrieb auf einer gemeinsamen Welle. Sie ist horizontal aufgebaut.

Eine einstufige Inlinepumpe ist durch einen vertikalen Aufbau die platzsparende Alternative zu einer normalen Blockpumpe.

Eine Eintauchpumpe ist dichtungslos und besitzt eine Deckplatte mit Steigrohr. Der Pumpenkörper selbst befindet sich in der Anwendung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels.

Da Elektromotoren in den meisten Fällen standardisiert und einfach zu beschaffen sind, werden diese überwiegend als Pumpenantrieb verwendet. Während der Umwandlung von elektrischer in mechanischer Energie entsteht bei geringen Verlusten eine hohe Leistung. Der Motor birgt zudem die Möglichkeit einer Drehzahlregelung.

Die Richtlinie 2012/27/EU zur Energieeffizienz stellt Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung von Produkten mit signifikantem Energieverbrauch. Durch den Einsatz von energieeffizienten Pumpen ergeben sich mitunter enorme finanzielle Einsparmöglichkeiten.

Um Feststoffe im Fördermedium transportieren zu können, ist der Kugeldurchgang des Laufrades das entscheidende Maß. Wenn erforderlich, besteht die Möglichkeit eine Freistrompumpe einzusetzen.

Eine Flüssiggaspumpe ist in der Lage, Flüssigkeit-Gas-Gemische bei großen Druckdifferenzen zu fördern. Flüssiggaspumpen eignen sich zum Beispiel bei der Förderung von verflüssigtem Kohlenwasserstoff (LPG) oder von verflüssigten, meist aus Methan entstehendem, Erdgas (LNG).

Bei der Auslegung jeder Pumpe ist auf die spezifische Förderaufgabe zu achten. Diese umfasst insbesondere den gewünschten Druckaufbau, sowie die Eigenschaften des Fördermediums wie Dichte, Viskosität oder Temperatur.

Die Förderhöhe (H) einer Pumpe beschreibt die dem Fördermedium zwischen Saug- und Druckstutzen der Pumpe zugeführte Energie und wird in der Einheit Meter (m) angegeben. Die Förderhöhe lässt sich mit folgender Formel berechnen:

Als Fördermedium wird im Allgemeinem ein Stoffgemisch mit entsprechenden physikalischen Eigenschaften bezeichnet, welches mittels einer Pumpe gefördert wird. Das Fördermedium kann aus einer oder mehreren Phasen bestehen, wobei eine Phase einen Anteil des Mediums beschreibt, der gleichartige physikalische und chemische Eigenschaften aufweist.

Eine Freistrompumpe bietet die Möglichkeit, feststoffhaltige Fördermedien zu transportieren. Durch ein zurückgesetztes offenes Laufrad wird ein nahezu freier Strömungsweg zwischen Saug- und Druckstutzen geschaffen.

Frequenzumrichter generieren zur direkten Versorgung von elektrischen Maschinen eine variabale Spannung. Sie ermöglichen einen Sanftanlauf, indem die Anfangsfrequenz sowie die Spannung des Frequenzumrichters kontinuierlich von einem Minimalwert auf den vorgegebenen Zielwert hochgefahren werden. Dadurch werden starke Druckstöße der Anlage vermieden und die Lebensdauer des Rohrsystems verlängert.

Kreiselpumpen sind in der Lage gewisse Anteile an Gasen im flüssigen Fördermedium mitfördern zu können. Bei höheren Gasanteilen führen Gasansammlungen zur Blockade der Strömung und zum Abbruch der Förderung. Bei Mehrphasenströmungen eignen sich besonders gut sog. Mehrphasenpumpen, die einen besonders hohen Gasanteil vertragen.

Ein geschlossenes Laufrad wird durch eine Tragscheibe, auf der die Laufradschaufeln fixiert sind und eine Deckscheibe, durch die die Schaufeln abgedeckt werden, charakterisiert.

Die Geschwindigkeitsenergie stellt einen Teil der Gesamtenergiezufuhr durch das Laufrad dar. Die Geschwindigkeitsenergie wird üblicherweise mit Hilfe von beschaufelten Leiträdern oder Spiralgehäusen in Druckenergie umgewandelt.

Gleitringdichtungen werden zur Abdichtung der rotierenden Welle gegenüber dem Pumpengehäuse eingesetzt und bestehen aus einem rotierenden Gleitring und einem stationären Gegenring. Durch die Kraft einer Feder und des umgebenden Fördermediums wird der rotierende Gleitring gegen den Gegenring gepresst. Aufgrund des hohen Drucks in der Pumpe gelangt nur eine geringe Fördermenge als Leckage durch die zwei Gleitflächen und bildet dort einen Schmierfilm. (vgl. Leckage)

Kommt es zu einer lokalen Verdampfung der Flüssigkeit aufgrund von Unterschreitung des Dampfdrucks des Fördermediums, spricht man von "Kavitation". Sie nimmt durch das Einengen der freien Strömungsquerschnitte Einfluss auf das Strömungsverhalten der Kreiselpumpe und hat einen Abfall der Förderhöhe und des Wirkungsgrads zur Folge. Durch implodierende Gasblasen folgt die Zerstörung vorhandener Schutzschichten auf den Oberflächen im Pumpeninneren. In der Folge kann die Metalloberfläche ständig chemisch angegriffen und abgetragen werden.

Ein Pumpenkennfeld setzt sich aus den Drosselkurven einzelner Pumpen eines Pumpentyps zusammen. Durch Abbilden sämtlicher Baugrößen mit jeweils unterschiedlichen Laufraddurchmessern ergibt sich ein Gesamtbild der Typenreihe.

Eine Kennlinie zeigt eine Fördergröße in Abhängigkeit zum Förderstrom. Dabei wird zwischen der Kennlinie der Pumpe und der Anlagenkennlinie unterschieden. Üblicherweise werden Förderhöhe, NPSH und Leistung in Abhängigkeit zum Förderstrom dargestellt.

Korrosion ist die Reaktion eines metallischen Werkstoffs mit seiner Umgebung, wobei messbare Veränderungen des Werkstoffs hervorgerufen werden. Vorbeugend kann mit der richtigen Werkstoffauswahl diesem Problem entgegengewirkt werden. Es wird zwischen verschiedenen Korrosionsarten und -mechanismen unterschieden. (Vgl. Werkstoff)

Kreiselpumpen bewirken durch strömungstechnische Vorgänge eine Energieübertragung auf das Fördermedium. Flüssige Medien, die anteilig Gase oder Feststoffe enthalten können, werden so auf ein höheres Druckniveau transportiert.

Die Aufgabe von Laufrädern ist die Energieübertragung von der Maschine auf das Fördermedium. Sie werden auch als "Herzstück" der Kreiselpumpe bezeichnet.

Lebenszykluskosten beschreiben die verschiedenen Kostenquellen eines Pumpensystems über die gesamte Lebensdauer. Hierbei spielen alle Kostenarten, von der Beschaffung, über den Betrieb bis hin zur Entsorgung der Pumpe eine Rolle. Insgesamt dient diese Berechnung als Entscheidungshilfe, ob sich die Investition einer neuen Anlage lohnt oder ob die vorhandene repariert wird.

Als Leckage wird das Austreten des Mediums aus einer einzelnen Komponente oder einem System durch ein Loch bzw. eine Undichtigkeit bezeichnet. Dadurch können Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase unerwünscht ein- oder austreten. Bei Gleitringdichtungen hingegen ist eine Leckage zwingend notwendig, damit sich zwischen den Gleitflächen ein Schmierfilm bilden kann und diese reibungslos aneinander laufen. Diese Leckage entsteht dadurch, dass die Flüssigkeit aus den Bereichen hohen Drucks im Inneren der Pumpe hin zu den Bereichen niedrigen Druckes in der Atmosphäre gepresst wird.

Kreiselpumpen werden über eine rotierende Welle angetrieben. Dazu ist eine gewisse Antriebsleistung erforderlich, die sowohl von den Eigenschaften des Fördermediums als auch von der Förderaufgabe abhängt. Die Leistungsaufnahme einer Pumpe in Abhängigkeit des Förderstroms wird in einer Kennlinie dargestellt.

Beschaufelte Leiträder ermöglichen eine verlustarme Energieumwandlung von Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie. Im Gegensatz zu Spiralgehäusen bewirken Leiträder außerdem einen Ausgleich von Radialkräften auf das Laufrad. Es ist auf eine harmonische Auslegung von Laufrad und Leitvorrichtung zu achten.

Hermetisch dichte Magnetkupplungen sind notwendig, wenn toxische, karzinogene oder gesundheitsgefährdende Fördermedien im Einsatz sind. Die Flüssigkeit im Pumpeninneren wird durch einen Spalttopf, der sich zwischen einem Außenmagnet auf der Antriebswelle und einem Innenmagnet auf der Pumpenwelle befindet, hermetisch von der Atmosphäre abgedichtet. Magnetische Kräfte bewirken eine synchrone Rotation der Pumpenwelle, indem das Drehmoment der Antriebseinheit vom rotierenden Außenmagneten auf den Innenmagneten übertragen wird. (vgl. Magnetkupplungspumpe)

Eine Magnetkupplungspumpe ist eine wellendichtungslose Pumpe, die über eine Magnetkupplung verfügt. Sie kommt zum Einsatz, wenn das geförderte Medium unter keinen Umständen an die Atmosphäre gelangen darf.

Die Mehrphasenförderung ermöglicht eine Förderung von Fluiden, die aus mehreren Phasen bestehen (z.B. flüssige und gasförmige Phasen). (vgl. Fördermedium)

Eine Mehrphasenpumpen ist in der Lage, mehrere Phasen zu fördern. (vgl. Mehrphasenförderung)

Eine mehrstufige Inlinepumpe ist vertikal aufgebaut und wird durch mehrere Druckstufen charakterisiert.

Eine mehrstufige Pumpe ermöglicht durch mehrere hintereinander angeordnete Druckstufen eine entsprechend hohe Förderhöhe. Dies wäre alternativ nur mit sehr großen Laufraddurchmessern möglich.

Der Mindesteffizienzindex (MEI) ist ein Vergleichswert für den Wirkungsgrad von Pumpen mit unterschiedlichen Baugrößen- und Arten am Markt. Die Richtgröße liegt derzeit bei ≥ 0,4. Je besser der Wirkungsgrad einer Pumpe, desto größer der MEI-Wert.

Es wir generell zwischen dem NPSHA_A Wert und dem NPSH_R-Wert unterschieden. Der Wert NPSH_A (eng. available net positive suction head) gilt als vorhandene Druckreserve am Saugstutzen. Die Druckhöhendifferenz, in welcher der NPSH_A-Wert gemessen wird, setzt sich aus der Differenz zwischen dem Totaldruck im Saugstutzen und dem Verdampfungsdruck des Fördermediums zusammen. Zur Berechnung des vorhandenen NPSH-Wertes gilt:

Der NPSH_R-Wert beschreibt die erforderliche Druckreserve am Pumpeneintritt, sodass der Dampfdruck des Mediums aufgrund von Druckverlusten beim Einströmen in die Pumpe nicht unterschritten wird. Für kavitationsfreien Betrieb muss daher folgende Bedingung erfüllt sein:

Bestehen Schwankungen hinsichtlich des Förderstroms oder kann der gewünschte Förderstrom nicht mit einer einzelnen Pumpe erzielt werden, können mehrere gleiche oder unterschiedliche Pumpen parallel geschaltet werden. Dabei überwinden alle Pumpen dieselbe Druckdifferenz bzw. Förderhöhe.

Um den Betriebspunkt der Pumpe im Anlagenbetrieb an die veränderliche Förderaufgabe anpassen zu können, werden verschiedene Pumpenregelungen verwendet. Es können konstruktive Eingriffe an Lauf- und Leitvorrichtungen vorgenommen werden oder die Pumpe temporär - zum Beispiel durch eine Drosselung - geregelt werden.

Das Betriebsverhalten einer Kreiselpumpe in einem kontinuierlichen Prozess kann durch verschiedene Regelungsverfahren an den Prozessablauf angepasst werden. Es wird zwischen üblichen Verfahren wie Konstantdruck-, Differenzdruck- und Temperaturregelung unterschieden.

Ist der Anwendungsfall von einer schwankenden Förderhöhe gekennzeichnet, können in Reihe geschaltet werden. Hierbei wird eine Summenkennlinie des Pumpensystems ermittelt, indem die Förderhöhen für entsprechende Förderströme addiert werden.

Die Höhe, aus der eine Pumpe das Fördermedium, ohne Entstehung von Kavitation, ansaugen kann, beschreibt die Saugfähigkeit. Hierbei ist unter anderem auf den atmosphärischen Luftdruck zu achten, da dieser Auswirkungen auf die Saugfähigkeit einer Pumpe hat.

Eine selbstansaugende Kreiselpumpe ist in der Lage, ohne externe Hilfseinrichtung die Saugleitung zu entlüften. Das allgemeine Prinzip einer selbstansaugenden Pumpe beruht darauf, dass Flüssigkeit wiederholt durch das Laufrad gefördert wird und dabei stets Gas aus der Saugleitung mittransportiert, welches dann über den Druckstutzen entweicht. (vgl. Saugfähigkeit)

Sensoren dienen der Erfassung physikalischer und chemischer Größen und werden zum Weiterverarbeiten in ein elektrisches Signal umgewandelt. Sie sind zentraler Bestandteil von Regelkreisen zur Drehzahlregelung.

Die spezifische Drehzahl ist die Zusammenfassung von Leistungsdaten (Förderhöhe, Drehzahl der Antriebswelle und Förderstrom). Eine radiale Ausrichtung der Laufrad schaufeln kommt bei einer kleinen spezifischen Drehzahl mit einer großen Förderhöhe und kleinen Volumen strömen zum Einsatz. Bei einer verhältnismäßig kleineren Förderhöhe und einem großen Förderstrom ergibt sich eine große spezifische Drehzahl. Hier werden Axialräder eingesetzt.

Spiralgehäuse, denen ein konischer Druckstutzen nach gestellt ist, werden als Leitvorrichtung in Pumpen verbaut, mit Hilfe derer Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie umgewandelt wird. Es ist auf eine harmonische Auslegung von Laufrad und Leitvorrichtung zu achten, sodass für den gewünschten Auslegungspunkteine verlustarme Energieumwandlung ermöglicht wird.

Fördert die Pumpe einen Volumenstrom, der niedriger als der Volumenstrom im Bestpunkt ist, wird von Teillast gesprochen. (vgl. Überlast)

Kommt es zu einer vollständigen Verdampfung des Schmierfilms innerhalb einer Gleitringdichtung, spricht man von einem Trockenlauf. Hierbei reiben die Gleitflächen von Gleit- und Gegenring ohne Schmierung aufeinander. Der Trockenlauf bei Gleitringdichtungen ist zu vermeiden, da er zur Zerstörung führt.

Wird eine Pumpe in Überlast betrieben, fördert sie einen Volumenstrom, der höher als der Volumenstrom im Bestpunkt ist. (vgl. Teillast)

Verdrängerpumpen fördern das Medium in einem in sich geschlossenem Volumen und arbeiten nach dem gleichnamigen Verdrängerprinzip. Durch das wechselseitige Ansaugen und Verdrängen des Mediums durch den Verdrängungskörper wird eine Förderung erzielt.

Es wird von Verlusten in einer Pumpe gesprochen, wenn die über die Welle bereitgestellte mechanische Energie nicht vollständig auf das Fördermedium übertragen werden kann. Hier wird zwischen äußeren und inneren Verlusten unterschieden. Als äußere Verluste werden mechanische Verluste in Lagerung, Dichtung usw. bezeichnet, die die Eigenschaft des Fördermediums nicht verändern. Innere Verluste hingegen sind zum Beispiel hydraulische Verluste (Flüssigkeitsreibung, Strömungsablösung, Impulsaustausch), Spalt-und Leckageverluste und Scheibenreibungsverluste. Sie äußern sich in der Erwärmung des Fördermediums.

Wellenabdichtungen dienen der Abdichtung der rotierenden Welle gegenüber dem Gehäuse. Unterschiedliche Dichtungskonzepte verhindern, dass das Fördermedium durch Spalte zwischen Gehäuse teil und Welle in die Atmosphäre entweicht. Hierfür wird in den meisten Fällen eine Gleitringdichtung verwendet.

Werkstoffe werden nach der gestellten Förderaufgabe und den resultierenden Anforderungen ausgewählt. Es gibt meist mehrere Möglichkeiten den passenden Werkstoff zu bestimmen. Allerdings wird hier dem Fördermedium besondere Aufmerksamkeit geschenkt, um eine optimale Lösung zu finden.

Der Wirkungsgrad beschreibt das Verhältnis zwischen der nutzbaren Förderleistung und der aufgenommenen Antriebsleistung. Er ist vom Betriebspunkt der Pumpe abhängig. Allgemein gilt: je höher der Wirkungsgrad, desto wirtschaftlicher arbeitet die Pumpe. Der Wirkungsgrad lässt sich mit folgender Formel berechnen:

Um die Förderhöhe einer Pumpe bei gleicher Drehzahl zu verändern, wird der Auftrittswinkel der Laufrad schaufeln durch einseitiges Zuschärfen der Hinterkante verändert. Dies bewirkt eine Vergrößerung der Förderhöhe.