Kreiselpumpe

In Heizungs-, Solar- und Kühlanlagen kommen Kreiselpumpen zum Einsatz, die 1956 die bis dahin üblichen Umlaufbeschleuniger ersetzten. Kreiselpumpen unterscheiden sich nach der Art ihrer Konstruktion und nach der Art ihrer Energieumsetzung. Pumpen sind erforderlich, um Flüssigkeiten zu transportieren und die sich dazu einstellenden Durchflusswiderstände im Rohrsystem zu überwinden. Bei Pumpenanlagen mit unterschiedlichen Flüssigkeitsniveaus kommt dabei noch die Überwindung des geodätischen Höhenunterschiedes zur Geltung. Man unterscheidet zwischen normalsaugende und selbstansaugende Pumpen.

Eine normalsaugende Pumpe ist nicht in der Lage, Luftanteile aus der Saugleitung zu evakuieren. Deshalb müssen diese Pumpen und die Saugleitung immer komplett gefüllt sein. Wenn Luft durch Undichtigkeiten, z. B. an der Stopfbuchse des Absperrschiebers oder durch ein nicht schließendes Fußventil in der Saugleitung, in die Pumpe gelangt, müssen Pumpe und Saugleitung wieder neu befüllt bzw. entlüftet werden.

Eine selbstansaugende Pumpe ist nur begrenzt in der Lage, die Saugleitung zu entlüften, d. h. Luft zu evakuieren. Bei der Inbetriebnahme muss die Pumpe evtl. mehrmals gefüllt werden. Die max. Saughöhe beträgt theoretisch 10,33 m und ist vom Luftdruck (1013 hPa = Normal) bei einer Wassertemperatur von 4 °C und 0 m über Normalnull (NN) abhängig.

Da die Pumpe nicht nur den Höhenunterschied von der tiefst möglichen Wasseroberfläche bis zum Saugstutzen der Pumpe, sondern auch die Widerstandsverluste in Anschlussleitungen, Pumpe und Armaturen überwinden muss, beträgt die technisch mögliche Saughöhe (h_s) nur max. 7 - 8 m. Bei der Auslegung der Pumpe ist zu beachten, dass die Saughöhe h_s in die auszulegende Förderhöhe mit negativen Vorzeichen mit einbezogen werden muss.

Die Saugleitung ist mindestens in Nennweite des Pumpenstutzens, wenn möglich eine Nennweite größer, zu verlegen und sie sollte möglichst kurz gehalten werden. Bei einer langen Saugleitung ergeben sich erhöhte Reibungswiderstände, die die Saughöhe stark beeinträchtigen. Die Verlegung der Saugleitung sollte stetig steigend zur Pumpe erfolgen und bei Verwendung von Schlauchmaterial als Saugleitung sollten Spiralsaugschläuche (Dichtigkeit, Festigkeit) favorisiert werden. Undichtigkeiten sind unbedingt zu vermeiden, da sonst Pumpenschäden und Betriebsstörungen auftreten können.

Bei Saugbetrieb ist ein Fußventil stets zur Verhinderung des Leerlaufens der Pumpe und der Saugleitung zu empfehlen. Ein Fußventil mit Saugkorb schützt außerdem die Pumpe und die nachgeschalteten Systeme vor groben Verunreinigungen (Blätter, Holz, Steine, Ungeziefer etc.). Wenn ein Fußventil nicht einsetzbar ist, sollte im Saugbetrieb eine Rückschlagklappe oder ein Rückschlagventil vor der Pumpe (Pumpensaugstutzen) installiert werden.

Kreiselpumpe (Nassläuferpumpe) sind nach der Art ihrer Konstruktion und nach der Art ihrer Energieumsetzung hydraulische Strömungsmaschinen. Obwohl es eine Vielzahl von Bauarten gibt, ist in allen Kreiselpumpen gleich, dass die Flüssigkeit axial in ein Laufrad eintritt.

Die Pumpenwelle, auf der das Laufrad sitzt, wird von einem Elektromotor angetrieben. Das durch den Saugstutzen und den Saughals axial in das Laufrad eintretende Flüssigkeit erhält von den Laufradschaufeln eine Umlenkung in eine radiale Bewegung. Die an jedem Flüssigkeitsteilchen angreifenden Fliehkräfte bewirken beim Durchströmen des Schaufelbereichs sowohl eine Erhöhung des Druckes als auch der Geschwindigkeit. Nach dem Austritt aus dem Laufrad wird die Flüssigkeit im Spiralgehäuse gesammelt. Dabei wird durch die Gehäusekonstruktion die Strömungsgeschwindigkeit wieder etwas verlangsamt. Es erfolgt durch die Energieumwandlung eine weitere Erhöhung des Druckes.

Eine Pumpe besteht aus folgenden Hauptbestandteilen:
• Pumpengehäuse
• Motor
• Laufrad

Eine Kreiselpumpe (Nassläuferpumpe) kann wahlweise in den Vorlauf oder Rücklauf eingebaut werden. Die Auslegung der Pumpe ist von einer Rohrnetzberechnung, in der das Rohrsystem und die Bauteile berücksichtigt werden, abhängig. Der Auslegungspunkt sollte immer in mittleren Bereich der Pumpenkennlinie sein.

Eine radiale Wasserbeschleunigung wird durch das Laufrad der Pumpe erzeugt. Die Welle, die das Laufrad antreibt, ist aus Edelstahl; die Lager dieser Welle sind aus gesinterter Kohle oder aus Keramik. Der Rotor des Motors, der auf der Welle sitzt, befindet sich im Fördermedium. Die Flüssigkeit schmiert die Lager und kühlt den Motor.

Ein Spaltrohr ist die Abgrenzung zum stromführenden Stator des Motors. Es ist aus nichtmagnetisierbarem Edelstahl oder Kohlefaser hergestellt und hat eine Wanddicke von 0,1 bis 0,3 mm.

Für besondere Zwecke, so z. B. Wasserfördersysteme, werden Pumpenmotore mit einer festen Drehzahl eingesetzt.

Eine Pumpe in einem Heizungskreislauf kann mit einer Drehzahlregelung zur Anpassung an den veränderlichen Wärmebedarf des Hauses ausgestattet werden. Je nach Fremdwärme wird eine unterschiedliche Heizwassermenge benötigt, die durch die an den Heizflächen eingebauten Thermostatventilen bzw. einer ERR geöffnet oder geschlossen werden.

Die Motoren der Pumpen werden deshalb in mehreren Drehzahlstufen oder stufenlos geschaltet. Eine Drehzahlumschaltung kann mit Schaltern oder Steckern manuell durchgeführt werden. Eine Automatisierung ist durch zusätzliche externe Schalt- und Regelsysteme möglich, die abhängig von Zeit, Druckdifferenz oder Temperatur arbeiten. Seit 1988 gibt es Konstruktionen mit integrierter Elektronik, welche die Drehzahl stufenlos regelt.

Der elektrische Anschluss von Kreiselpumpen erfolgt je nach Größe und erforderlicher Pumpenleistung mit Wechselstrom 1~230 V oder mit Drehstrom 3~400 V. Die Kreiselpumpen zeichnen sich durch eine große Laufruhe aus und besitzen konstruktionsbedingt keine Wellenabdichtung. Eine wichtige Eigenschaft dieser Konstruktion ist die Fähigkeit zur Selbstentlüftung bei der Inbetriebnahme.

Die Kreiselpumpe der heutige Generation ist nach dem Baukastenprinzip aufgebaut. Alle Baugruppen werden je nach Pumpengröße und erforderlicher Pumpenleistung variabel zusammengebaut. Dadurch ist eine evtl. notwendig werdende Pumpenreparatur durch Ersatzteiltausch einfacher durchzuführen.

Trockenläuferpumpen werden hauptsächlich bei großen Fördermengen in Kühlwassersystemen und bei der Förderung von aggressiven Flüssigkeiten eingesetzt. In diesen Pumpen kommt die Flüssigkeit nicht mit dem Motor in Berührung.