Wie eine Tauchkreiselpumpe und ein Laufrad funktionieren

Eine Tauchkreiselpumpe kombiniert einen Elektromotor und hydraulische Kreiselstufen in einer Einheit, die dafür ausgelegt ist, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels zu arbeiten. Diese Anordnung eliminiert viele Ansaugprobleme und ermöglicht es der Pumpe, Wasser aus Brunnen, Tanks, Senken, Reservoirs und Prozesssystemen nach oben zu fördern.

Das Laufrad ist entscheidend für die Leistung. Sein Durchmesser, die Schaufelform, die Kanalbreite, die Drehzahl und die Beziehung zum Gehäuse bestimmen, wie Energie auf die Flüssigkeit übertragen wird. Das Verständnis dieser Grundlagen hilft Käufern beim Vergleich einer Tauchkreiselpumpe, einer Kreiselbrunnenpumpe und anderer Tauchwasserpumpenkonstruktionen.

Wasser tritt in der Nähe des Zentrums oder des Auges des rotierenden Laufrads ein. Die Schaufeln beschleunigen das Wasser nach außen. Der umgebende Diffusor oder die Schnecke wandelt dann einen Teil dieser Geschwindigkeit in Druck um. In einer einstufigen Pumpe geschieht dies einmal. In einer mehrstufigen Pumpe durchströmt Wasser eine Reihe von Laufrädern und Diffusoren, wobei in jeder Stufe der Druck erhöht wird.

Der Motor liefert Wellenleistung, während die hydraulische Baugruppe Durchfluss, Förderhöhe und Wirkungsgrad bestimmt. Verluste treten im Motor, in den Lagern, Dichtungen, internen Leckpfaden und hydraulischen Kanälen auf. Der Gesamtwirkungsgrad spiegelt das kombinierte Ergebnis wider.

Eine Oberflächenpumpe muss eine Saughöhe erzeugen und eine gefüllte Saugleitung aufrechterhalten. Eine untergetauchte Kreiselpumpe beginnt damit, dass Wasser bereits ihren Einlass umgibt. Dies reduziert Probleme mit der Selbstansaugung und senkt das Risiko von Kavitation, die durch übermäßige Saughöhe verursacht wird.

Der Unterwasserbetrieb beseitigt nicht jedes Einlassrisiko. Unzureichende Eintauchtiefe kann Wirbel erzeugen und Luft ansaugen. Ein verengter Einlass, übermäßige Temperatur oder eine schlechte Senkengeometrie können den verfügbaren Druck immer noch reduzieren und zu instabilem Betrieb führen.

Geschlossene Laufräder haben vordere und hintere Deckscheiben um die Schaufeln. Sie sind üblich in Klarwasserpumpen und können einen guten Wirkungsgrad bieten. Ihre engen inneren Spielräume machen sie weniger tolerant gegenüber großen Feststoffen.

Halboffene Laufräder haben eine Deckscheibe und können einige suspendierte Materialien handhaben, während sie bei bestimmten Konstruktionen eine Spielraumverstellung ermöglichen. Offene Laufräder bieten einen breiteren Zugang zu den Schaufeln und eignen sich möglicherweise für Flüssigkeiten mit mehr Feststoffen, obwohl Wirkungsgrad und Verschleißverhalten von der spezifischen Geometrie abhängen.

Wirbellaufräder erzeugen ein rotierendes Strömungsfeld und begrenzen den direkten Kontakt zwischen großen Feststoffen und dem Laufrad. Verstopfungsfreie Kanalradpumpen verwenden breite Kanäle für Abwasser. Laufräder mit gemischtem Fluss und Axialfluss werden eingesetzt, wenn sehr hohe Durchflussmengen bei geringer oder moderater Förderhöhe erforderlich sind.

Die richtige Konstruktion hängt von der Flüssigkeit ab. Ein hocheffizientes Klarwasserlaufrad kann in abrasiven Schlämmen schnell versagen, während ein Abwasserlaufrad mit breiten Kanälen bei Klarwasseraufgaben unnötig mehr Energie verbrauchen kann.

Eine einstufige Tauchkreiselwasserpumpe wird oft für Entwässerungs-, Umwälz-, Förder- oder Anwendungen mit moderater Förderhöhe verwendet. Eine Kreiselbrunnenpumpe verwendet üblicherweise mehrere Stufen, da tiefe Brunnen eine erhebliche Förderhöhe bei einem engen Durchmesser erfordern.

Das Hinzufügen von Stufen erhöht die Förderhöhe, aber auch die Länge, die Anzahl der Komponenten und die Empfindlichkeit gegenüber abrasivem Verschleiß. Für die Auswahl einer Tiefbrunnenpumpe sollte die Anzahl der Stufen anhand der erforderlichen Betriebsweise bestimmt und nicht nur anhand der Nennbrunnen tiefe gewählt werden.

Die Förderhöhen-Durchflusskurve zeigt, wie die Förderhöhe mit zunehmendem Durchfluss abnimmt. Die Wirkungsgradkurve identifiziert den Punkt des besten Wirkungsgrads und den Bereich darum herum. Die Leistungskurve zeigt die aufgenommene Leistung, während für relevante Konstruktionen eine NPSH-Kurve bereitgestellt werden kann.

Wählen Sie die Pumpe bei der tatsächlichen gesamten dynamischen Förderhöhe aus. Diese umfasst die vertikale Hubhöhe, den Auslassdruck und die Reibungsverluste. Ein Betriebspunkt zu nahe am Absperrpunkt kann zu interner Rezirkulation, Hitze, Radialkräften und Vibrationen führen. Ein Betrieb zu weit rechts kann den Motor überlasten oder ungünstige Einlassbedingungen schaffen.

Kombinieren Sie niemals maximalen Durchfluss und maximale Förderhöhe, als wären sie ein Betriebspunkt. Es handelt sich um separate Endpunkte. Fordern Sie die Kurve für das exakte angebotene Laufrad, die Stufenzahl, die Drehzahl und die Frequenz an.

Bei gleicher Pumpengeometrie ändert sich der Durchfluss ungefähr proportional zur Drehzahl, die Förderhöhe ungefähr mit dem Quadrat der Drehzahl und die Leistung ungefähr mit dem Kubik der Drehzahl. Diese Beziehungen erklären, warum eine moderate Drehzahlreduzierung in einem System mit variablem Durchfluss Energie sparen kann.

Tatsächliche Systeme und Pumpenwirkungsgrade erschweren das Ergebnis, daher sollte ein Frequenzumrichter innerhalb der Herstellergrenzen eingesetzt werden. Minimale Motorkühlung, Lagerverhalten, Resonanz, Kabelwirkungen und der zulässige Betriebsbereich müssen berücksichtigt werden.

Gusseisen bietet Festigkeit und Wert für viele Klarwasser- und Industrieanwendungen. Edelstahl verbessert die Korrosionsbeständigkeit in geeigneten Flüssigkeiten. Bronze, Duplex-Edelstahl, technische Polymere und gehärtete Legierungen dienen spezialisierteren Bedingungen.

Der Wirkungsgrad hängt teilweise von engen Spielräumen zwischen rotierenden und stationären Teilen ab. Abrasive Partikel vergrößern diese Spielräume und erhöhen die interne Leckage. Eine Pumpe kann weiterlaufen, während sie zunehmend weniger Förderhöhe und Durchfluss liefert. Austauschbare Verschleißringe oder Verschleißplatten können die Leistung wiederherstellen, ohne das komplette Gehäuse ersetzen zu müssen.

Viele Tauchmotoren übertragen Wärme auf das umgebende Wasser. Tiefbrunnenmotoren können eine minimale Strömungsgeschwindigkeit entlang der Motoroberfläche erfordern. In einem großkalibrigen Brunnen, Tank oder offenen Reservoir kann eine Strömungshülse Wasser am Motor vorbeileiten, um die Kühlung aufrechtzuerhalten.

Thermosensoren, Überlastrelais, Phasenausfallschutz, Trockenlaufschutz und Feuchtigkeitssensoren helfen, Schäden zu verhindern. Das Steuerungsschema sollte auf die Motorgröße, die Betriebskritikalität und die Folgen eines Ausfalls abgestimmt sein.

Kavitation tritt auf, wenn der lokale Druck so weit abfällt, dass sich Dampfblasen bilden und kollabieren. Symptome können Geräusche, Vibrationen, reduzierte Leistung und Schäden am Laufrad sein. Lufteintrag kann ähnliche Instabilität verursachen.

Sorgen Sie für ausreichende Einlassuntertauchung, entfernen Sie Verengungen, vermeiden Sie scharfe Anströmungen und stellen Sie sicher, dass die Pumpe nur vertikal oder horizontal installiert wird, wenn dies zulässig ist. Bei Tiefbrunneninstallationen sollten Einzugsziehen, saisonale Wasserstände, Brunnenertrag und die Position der Pumpe über dem Brunnenboden berücksichtigt werden.

Verwenden Sie eine mehrstufige Kreiselbrunnenpumpe für tiefe Bohrlöcher und die Förderung von Klarwasser mit hoher Förderhöhe. Verwenden Sie eine Tauchkreiselpumpe im Entwässerungsstil für Senken, Baustellenwasser und allgemeine Förderaufgaben. Wählen Sie Abwasserhydrauliken, wenn große oder faserige Feststoffe vorhanden sind. Erwägen Sie Pumpen mit gemischtem Fluss oder Axialfluss für große Mengen bei geringer Förderhöhe.

In jedem Fall sollten Durchfluss, Förderhöhe, Flüssigkeit, Temperatur, Einbaumaße, Stromversorgung und Betriebszeitplan aufeinander abgestimmt werden. Der Begriff Tauchpumpe beschreibt die Installationsumgebung; er definiert kein universelles hydraulisches Design.

Geben Sie Durchfluss, gesamte dynamische Förderhöhe, Flüssigkeitszusammensetzung, Feststoffe, Temperatur, Brunnen- oder Senkenabmessungen, minimale und maximale Wasserstände, Abflussrohrgröße und -länge, Anzahl der Fittings, Stromversorgung, Installationsausrichtung, erwartete Betriebsstunden, Kabellänge und Steuerungsanforderungen an.

Für Brunnen fügen Sie Gehäusedurchmesser, Gesamttiefe, statischen Wasserstand, Pumpwasserstand, Brunnenertrag, Siebposition, Sandgehalt und die erforderliche Pumpeneinstelltiefe hinzu.

Eine Tauchkreiselpumpe wandelt Motorleistung in Flüssigkeitsgeschwindigkeit und dann in Druck um. Eine zuverlässige Auswahl hängt von mehr als nur Motor-Kilowatt oder Auslassdurchmesser ab. Durch die Abstimmung von Laufradtyp, Stufenzahl, Leistungskurve, Material, Kühlungsanordnung und Betriebsbereich auf das reale System können Käufer einen stabilen Durchfluss, geringeren Energieverbrauch und eine längere Lebensdauer erzielen.

Reduzierter Durchfluss bedeutet nicht immer, dass der Motor defekt ist. Mögliche Ursachen sind ein sinkender Wasserstand, umgekehrte Drehung bei einem Drehstrommotor, verschlissene Spielräume, ein verstopfter Einlass, ein teilweise geschlossenes Ventil, Rohrverkalkung, Lufteintrag oder eine veränderte Systemförderhöhe. Vergleichen Sie aktuelle Betriebsmessungen mit den Inbetriebnahmedaten, bevor Sie die Pumpe demontieren.

Ein Laufrad kann durch Kavitation, Korrosion, Abrieb oder Fremdkörpereinschlag beschädigt werden. Ungleichmäßige Beschädigung erzeugt hydraulische Unwucht und Vibrationen. Die Wiederherstellung nur des Motors, während verschlissene hydraulische Teile unverändert bleiben, kann die Pumpe wieder in Betrieb nehmen, ohne ihre Kapazität wiederherzustellen.