Kreiselpumpenbasis ‖ Laufrad

Die Geometrie des Laufrades

Es ist wichtig, die Profilstruktur eines typischen Kreiselrads zu verstehen. Die Mitte des Laufrads wird als Saugloch (Auge) des Laufrads bezeichnet. Von der Mitte aus erstrecken sich die Laufradschaufeln nach außen. Die Laufradschaufeln sind gekrümmt (normalerweise nach hinten gebogen) und fangen Flüssigkeit auf und bewegen sie, während sich das Laufrad dreht. Der große runde Teil hinter der Schaufel ist die Nabe des Laufrads. Die Nabe stützt die Schaufeln und verbindet sie mit der Laufradbaugruppe. Am Außendurchmesser der Nabe befindet sich die Abdeckung des Laufrads. Ein halboffenes Laufrad hat eine Abdeckung, die die Oberseite der Laufradschaufel bedeckt. Geschlossene Bauweise bedeutet ein Laufrad mit einer Abdeckplatte, die die Ober- und Unterseite der Laufradschaufel bedeckt. Alternativ kann das Laufrad keine Abdeckplatte haben, und dieser Typ wird als offenes Laufrad bezeichnet.

Laufräder können in ihrem Design variieren, aber einige Grundprinzipien bleiben bei allen Laufrädern gleich. Der Außendurchmesser der Schaufel bestimmt den Druck, den die Pumpe erzeugen kann. Ein kleinerer Außendurchmesser erzeugt einen niedrigeren Druck als ein ähnliches Laufrad mit größerem Durchmesser. Die Höhe der Laufradschaufeln bestimmt die von der Pumpe erzeugte Durchflussrate. Eine niedrigere Laufradschaufel erzeugt weniger Durchfluss als ein Laufrad mit einer höheren Schaufel. Diese geometrischen Merkmale des Laufrads bilden den Hintergrund für das Design des Laufradstils.

Physikalische Charakterisierung von Laufrädern

Das Laufrad ist das Bindeglied zwischen der Leistungsaufnahme (Antriebsmaschine) und der Leistungsabgabe (Flüssigkeitsbewegung) der Pumpe. Zu Beginn des Pumpvorgangs dreht die Antriebsmaschine das Laufrad durch die Welle. Während sich das Laufrad dreht, drückt Wasser von der Mitte entlang der Kante des Flügels nach außen und der Druck steigt. Wasser mit hohem Druck wird vom Ende des Flügels in die Spirale (oder Leitschaufel) der Pumpe abgegeben. Entlang des Wegs der Spirale/Leitschaufel wird Wasser mit einer Durchflussrate und einem Druck abgegeben, die durch die Laufradgeometrie bestimmt werden. Das Wasser beschleunigt entlang der Schaufel des Laufrads und bildet einen Unterdruck am Einlass des Laufrads. Der atmosphärische Druck ist größer als der Unterdruck des Sauglochs des Laufrads, wodurch eine Kraft auf die Oberfläche der gepumpten Flüssigkeit ausgeübt wird, sodass die Flüssigkeit weiter zum Saugloch des Laufrads fließt.

Feste Behandlung

Viele Anwendungen erfordern das Pumpen von Flüssigkeiten, die Feststoffe enthalten. Dies ist bei Tauchpumpen üblich, die tiefer im Reservoir liegen, das zum Sammeln von Abfluss und Abfall verwendet wird. Ein Laufradtyp, der für seine Feststoffhandhabungsfähigkeiten bekannt ist, ist das Kanallaufrad. Ein Kanallaufrad ermöglicht es Feststoffen, effizient zwischen den Laufradschaufeln hindurchzufließen. Dieses Laufraddesign wird häufig in Abwasser- und Abwasseraufbereitungsanwendungen verwendet.

Ein weiteres häufig verwendetes Laufrad zur Feststoffförderung ist das Wirbelrad, auch als versenktes Laufrad bekannt. Das Laufrad befindet sich in der Spirale und bildet einen großen offenen Raum zwischen dem Laufrad und dem Saugeinlass. Im Gegensatz zu anderen Laufrädern, die sich auf Schaufeln verlassen, um Wasser zu fördern, erzeugt dieses Laufrad Wirbel in den offenen Räumen der Spirale. Der durch die schnelle Rotation des Laufrads erzeugte Wirbel ermöglicht es der Flüssigkeit und den Feststoffen, sich mit minimalem Kontakt mit dem Laufrad zu bewegen. Es besteht kein Kontakt zwischen der Pumpflüssigkeit und dem Laufrad, was für Anwendungen mit abrasiven oder großen Feststoffpartikeln sehr vorteilhaft ist.

Schneid- und Zerkleinerungspumpe

Für Anwendungen, die anfällig für Verstopfungen sind, gibt es eine Reihe von Laufrädern, die für die Handhabung dieser lästigen Feststoffe ausgelegt sind. Eine Schneidpumpe (Schneidpumpe) ist eine solche Konstruktion. Das Laufrad der Schneidpumpe hat eine scharfe Vorderkante und besteht normalerweise aus einem harten Material wie Wolframkarbid. Diese scharfe Kante ist mit einem engen Spalt zwischen der passenden Saugplatte mit einer scharfen gezackten Kante versehen. Wenn das Laufrad den Feststoff aufnimmt, wird ein Teil des Feststoffs von einer festen gezackten Kante an der Saugplatte erfasst, sodass das rotierende Schneidlaufrad den Feststoff schneiden kann. Das Schneiden der Pumpe reduziert Verstopfungen durch verschiedene Feststoffe und Ablagerungen wie Lappen, „spülbare“ Tücher und sogar Kleidung und reduziert so die Ausfallzeiten der Pumpe. Diese geschnittenen Feststoffe können stromabwärts der Pumpe gefiltert werden.

Ein weiteres Laufraddesign für Verstopfungsanwendungen ist die Zerkleinerungspumpe. Die mechanische Struktur der Zerkleinerungspumpe ähnelt der der Schneidpumpe. Das feste Material wird zwischen der scharfen Vorderkante des Laufrads und der scharfen stationären Kante des Saugeinlasses zerrissen.

Im Gegensatz zu einer Schneidpumpe, die eine gezackte Kante an der Saugplatte verwendet, verfügt die Zerkleinerungspumpe über einen Schneidmessermechanismus, der an der Außenseite des Sauglochs des Laufrads angebracht ist. Zwischen dem Blatt und dem Saugloch des Laufrads sowie zwischen dem Blatt und der Saugplatte werden enge Toleranzen eingehalten. Diese engen Toleranzen ermöglichen das Schneiden des gesamten Blatts und verhindern so ein Verstopfen der gesamten Spirale.

Hochdruckanwendung

Einige Anwendungen erfordern höhere Drücke, z. B. das Pumpen in große Höhen oder wenn die Systemkonstruktion Rohre mit kleinem Durchmesser erfordert. Um diesen hohen Druck zu erreichen, kann die Konstruktion des Laufrads auf verschiedene Weise geändert werden. Eine Möglichkeit, den Druck zu erhöhen, besteht darin, den Außendurchmesser des Laufrads zu vergrößern.

Eine weitere Möglichkeit, den Druck zu erhöhen, besteht darin, Abdeckplatten über und unter den Laufradschaufeln anzubringen. Der Bereich zwischen den Schaufeln des geschlossenen Laufrads verringert die Strömungsrückströmung (interner Rückfluss) und sorgt so für eine effizientere Hochdruckabgabe. Obwohl das geschlossene Laufrad den Druck effektiv erhöhen kann, begrenzt es die Fähigkeit des Laufrads, Feststoffe zu verarbeiten.

Hochdruckpumpen sind normalerweise mit Filtern ausgestattet, um ein Verstopfen des geschlossenen Laufrads zu verhindern. Wenn jedoch eine große Menge Feststoffe vorhanden ist, ist für diese Anwendung möglicherweise eine Zerkleinerungspumpe besser geeignet. An der Außenseite des Einlasses der Zerkleinerungspumpe befindet sich eine Zerkleinerungsklinge. Wenn sich diese scharfe Klinge dreht, zerkleinert sie den Feststoff in feine Fragmente, die durch den Saugfilter in die Pumpe fließen. Die gemahlenen Feststoffe werden dann aus der Pumpe befördert, normalerweise durch ein Hochhublaufrad. In Gebieten mit unebenem Gelände werden Zerkleinerungspumpen häufig bei der städtischen Abwasserentsorgung eingesetzt. Diese Gebiete sind für den Transport des Abwassers auf Hochdruckrohre mit kleinem Durchmesser angewiesen. Die Zerkleinerungspumpe sorgt nicht nur für den erforderlichen hohen Druck, sondern zerkleinert auch Feststoffe und reduziert so das Verstopfen kleinerer Rohre.

Laufradmaterial

Die Wahl des richtigen Baumaterials ist ebenso wichtig wie die Wahl des Laufradtyps. Das Laufrad kann aus verschiedenen Materialien hergestellt werden, beispielsweise aus verschiedenen Gusseisensorten, Edelstahl, Bronze und Kunstharz. Gusseisen ist verschleißfest und wirtschaftlich. Allerdings hält Gusseisen möglicherweise stark abrasiven oder korrosiven Flüssigkeiten nicht stand. Um einen vorzeitigen Ausfall des Laufrads aufgrund von Korrosion zu verhindern, kann es erforderlich sein, ein Laufrad aus Edelstahl zu verwenden. Edelstahl ist zwar teurer als Gusseisen, widersteht jedoch im Allgemeinen korrosiven Chemikalien besser.

Bronze ist ein weiteres korrosionsbeständiges Material, das häufig in Küstengebieten verwendet wird. Bei Offshore-Anwendungen oder Prozessen, bei denen Salzwasser transportiert wird, verhindert Bronze die Erosion durch Salzwasser. Einige kleinere Pumpen verwenden möglicherweise Kunststofflaufräder. Im Vergleich zu Alternativen aus Edelstahl oder Bronze weisen diese geformten Laufräder eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit und hohe Verschleißfestigkeit auf und sind kostengünstig.

Die zu pumpende Flüssigkeit sowie die Systembedingungen bestimmen den erforderlichen Laufradtyp. Teilen Sie dem Pumpenlieferanten diese Informationen unbedingt mit, um die richtige Wahl des Laufrads und der Pumpe zu gewährleisten.