Eine Kreiselpumpe ist eine Maschine, die die Rotation nutzt, um einer Flüssigkeit Geschwindigkeit zu verleihen und diese Geschwindigkeit dann in einen Fluss umwandelt.
Lassen Sie uns diese Definition in ihre Bestandteile zerlegen, damit wir jeden einzelnen betrachten können:
- Eine Zentrifugalpumpe ist eine Maschine.
- Eine Zentrifugalpumpe nutzt Rotation, um einer Flüssigkeit Geschwindigkeit zu verleihen.
- Eine Zentrifugalpumpe wandelt Geschwindigkeit in Durchfluss um.
„Eine Zentrifugalpumpe ist eine Maschine.“ Jede Kreiselpumpe enthält eine Baugruppe von mechanischen Komponenten, die den Betrieb der Pumpe ermöglichen. Diese mechanische Baugruppe umfasst die Pumpenwelle, die auf Lagern montiert ist, den Dichtungsmechanismus, der die Pumpe vor übermäßiger Leckage schützt, strukturelle Komponenten, die dafür ausgelegt sind, die Beanspruchungen und Lasten zu bewältigen, die der Pumpe während des Betriebs auferlegt werden, und Verschleißflächen, die es ermöglichen, die Pumpe zu reparieren und in ihre ursprünglichen Spezifikationen zurückzuversetzen.
„Eine Zentrifugalpumpe nutzt Rotation, um einer Flüssigkeit Geschwindigkeit zu verleihen.“ Jede Zentrifugalpumpe enthält ein Laufrad. Das Laufrad ist die hydraulische Komponente, die sich dreht, um der gepumpten Flüssigkeit Geschwindigkeit zu verleihen.
„Eine Zentrifugalpumpe wandelt Geschwindigkeit in Durchfluss um.“ Jede Zentrifugalpumpe enthält ein Gehäuse. Das Gehäuse ist die hydraulische Komponente, die die vom Laufrad übertragene Geschwindigkeit aufnimmt und die gepumpte Flüssigkeit zum Druckpunkt der Pumpe leitet.
Auf der grundlegendsten Ebene besteht eine Kreiselpumpe nur aus diesen drei Komponenten:
- Ein Laufrad, das sich dreht und die Geschwindigkeit auf eine Flüssigkeit überträgt.
- Ein Gehäuse, das die vom Laufrad erzeugte Geschwindigkeit aufnimmt und in eine stabile Strömung umwandelt.
- Eine Baugruppe mechanischer Komponenten, die es dem Laufrad ermöglicht, sich im Pumpengehäuse zu drehen.
Zentrifugalpumpenlaufräder
Das Laufrad einer Zentrifugalpumpe wird schnell gedreht, um der gepumpten Flüssigkeit eine Geschwindigkeit zu verleihen.
Wenn Sie noch nie ein Pumpenlaufrad gesehen haben, stellen Sie sich einen Bootspropeller vor.
Wenn ein Bootspropeller gedreht wird, verleiht er der Flüssigkeit um ihn herum eine Geschwindigkeit. Wenn sich die Flüssigkeit bewegt, zwingt diese Geschwindigkeit den Propeller dazu, sich im Wasser vorwärts zu bewegen.
Stellen Sie sich nun vor, was passieren würde, wenn das Boot an Ort und Stelle verankert wäre, und zwar so fest, dass sich das Boot nicht bewegen könnte. Stellen Sie sich weiter vor, dass die vom Bootspropeller erzeugte Geschwindigkeit begrenzt und kontrolliert wird, so dass ein Wasserstrom erzeugt wird, den Sie dorthin lenken können, wo es Ihnen gefällt.
In der Tat ist das, was wir gerade beschrieben haben, eine Zentrifugalpumpe – in der Tat ähnelt eine Axialpumpe dem, was wir gerade beschrieben haben, in hohem Maße.
In einer Zentrifugalpumpe haben Sie ein Laufrad, das sich schnell dreht und der Flüssigkeit in der Pumpe eine Geschwindigkeit verleiht, so wie ein Bootspropeller dem Wasser in einem See eine Geschwindigkeit verleiht. Das Gehäuse ist der Teil der Anordnung, der diese Geschwindigkeit aufnimmt, auffängt, kontrolliert und in eine nützliche Richtung weiterleitet.
Jedes Laufrad hat eine oder mehrere Schaufeln, die sich von der Mitte oder Nabe des Laufrads nach außen zum Außendurchmesser erstrecken. Wenn sich das Laufrad dreht, bewirkt die Zentrifugalkraft, dass sich die Flüssigkeit schnell von der Mitte des Laufrads entlang der Schaufeln bewegt und dann das Laufrad am äußersten Durchmesser verlässt. Das Ergebnis ist, dass die gepumpte Flüssigkeit den Umfang des Laufrads mit einer sehr hohen Geschwindigkeit verlässt.
Es gibt viele verschiedene Arten von Zentrifugalpumpenlaufrädern. Die gängigsten Arten von Pumpenlaufrädern werden in unserem Artikel Grundlegende Pumpenkomponenten besprochen: Volutes, Casings, and Impellers.
Centrifugal Pump Casings
Das Gehäuse der Zentrifugalpumpe ist die Komponente der Pumpe, die die gesamte vom rotierenden Laufrad erzeugte Geschwindigkeit in einen kontrollierten und stabilen Fluss umwandelt und durch den Druckpunkt aus der Pumpe leitet.
Der häufigste Gehäusetyp wird als Spiralgehäuse bezeichnet und sieht ähnlich wie ein Schneckenhaus aus.
Das Laufrad befindet sich innerhalb der Spirale. Wie Sie vielleicht in der obigen Abbildung gesehen haben, ist das Laufrad jedoch normalerweise nicht mittig in der Spirale platziert.
Das Laufrad ist stattdessen so positioniert, dass der Außendurchmesser des Laufrads der Spirale an dem Punkt kurz hinter dem Auslass am nächsten ist. Dieser Punkt, an dem das Laufrad der Spirale am nächsten ist, wird als Schnittwasser bezeichnet.
Ausgehend vom Schnittwasser vergrößert sich der Abstand zwischen Spirale und Laufrad allmählich, bis der Austrittspunkt erreicht ist. Diese stetige Vergrößerung der Fläche um das Laufrad herum bedeutet, dass sich der Druck vom kleinsten zum größten Abstand aufbaut und der steigende Druck die Flüssigkeit aus der Druckstelle drückt.
Wir haben in diesem Artikel nur kurz das Thema Pumpengehäusedesign gestreift. Weitere Informationen zu den gängigsten Typen von Pumpengehäusen finden Sie in unserem Artikel Grundlegende Pumpenkomponenten: Volutes, Casings, and Impellers.
Zentrifugalpumpenaggregate
Zentrifugalpumpen sind für sich allein nicht viel wert. Sie müssen mit anderen Geräten kombiniert werden, um nützlich zu sein. Die Kombination von Geräten, die eine Kreiselpumpe funktionsfähig machen, wird als Pumpenaggregat bezeichnet.
Ein Kreiselpumpenaggregat besteht mindestens aus zwei Komponenten: einer Pumpe und einem Antrieb.
In den meisten Fällen ist der Antrieb in einem Kreiselpumpensystem ein Elektromotor. Das ist jedoch nicht immer der Fall. Pumpen können auch von anderen Antrieben wie Erdgasmotoren oder sogar Dampfturbinen angetrieben werden.
Das häufigste Pumpaggregat kombiniert eine Kreiselpumpe, die von einem Elektromotor angetrieben wird.
Das Bild oben zeigt eine Close-Coupled End-Suction Pump. Dies ist die einfachste und häufigste Art von Kreiselpumpenaggregaten. Bei dieser Art von Pumpenaggregat ist das Laufrad am Ende der Motorwelle montiert und das Pumpengehäuse ist direkt an der Stirnseite des Motors angebracht. Bei einem Blockpumpenaggregat machen die Motorlager und die Welle den größten Teil des mechanischen Teils der Pumpe aus.
Eine weitere gängige Pumpenbauart ist die rahmenmontierte Endsaugpumpe. Bei einer rahmenmontierten Endsaugpumpe umfasst die Pumpe eine komplette mechanische Baugruppe und ist mit einem Antrieb gekoppelt, die beide auf einer gemeinsamen Grundplatte montiert sind.
Dies ist bei weitem keine vollständige Liste möglicher Konfigurationen von Pumpenaggregaten. In dem Artikel über gängige Pumpenausführungen werden wir auf andere gängige Konfigurationen von Pumpeinheiten eingehen. Für den Moment bleibt festzuhalten, dass ein Pumpenaggregat aus einer Kreiselpumpe und einem Antrieb, z. B. einem Elektromotor, besteht und je nach Ausführung der Pumpe auch zusätzliche Komponenten wie Grundplatten und Kupplungen enthalten kann.
Zusammenfassung
Eine Zentrifugalpumpe ist eine Maschine, die durch Rotation einer Flüssigkeit Geschwindigkeit verleiht und diese dann in einen Fluss umwandelt.
Jede Zentrifugalpumpe besteht aus einem Laufrad, einem Gehäuse und einer Anordnung mechanischer Komponenten, die es dem Laufrad ermöglichen, sich im Gehäuse zu drehen. Das Laufrad dreht sich schnell und verleiht einer Flüssigkeit Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit wird durch das Gehäuse in Druck und Durchfluss umgewandelt.
Zentrifugalpumpen müssen mit einem Antrieb zu einem Zentrifugalaggregat kombiniert werden, um sinnvoll zu sein. Kreiselpumpenaggregate variieren in ihrer Komplexität von der einfachsten und gebräuchlichsten – einer an einen Elektromotor gekoppelten Endsaugpumpe – bis hin zu komplexen, kundenspezifischen Multi-Millionen-Dollar-Aggregaten, die aus vielen Einzelkomponenten bestehen.