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1. Vortrag durch
Herrn Dipl.-Ing. Christian Wallrodt
Wernert-Pumpen GmbH
Mülheim an der Ruhr
Pumpen -
Aufbau, Funktionsweise und Betriebsprobleme
Einstufige Kunststoff-Pumpe
Typ SP 350/400
Q = 1.800 m³/ h
H = 22 m

2. Vortragsgliederung
Kurzportrait Firma Wernert
Was sind Pumpen?
Verdrängerpumpe/ Zentrifugalpumpe
Aufbau der einstufigen horizontalen
Kreiselpumpe und des Aggregates
Die Wellenabdichtung
Auslegung und hydraulische Grundlagen
Drossel- und Drehzahlregelung
Betriebsprobleme
So vielfältig wie die Anwendungen sind auch die
Pumpenbauarten. Dieser Vortrag orientiert sich an der
wohl industriell wichtigsten Pumpe,
der einstufigen horizontalen Kreiselpumpe.

3. WERNERT-PUMPEN GMBH
Erfinder der Kreiselpumpe aus
Kunststoff (1927), heute:
International führender Hersteller
von horizontalen und vertikalen
Kreiselpumpen aus Kunststoff in
schwerer Ausführung.
145 Mitarbeiter
Förderung aggressiver, korrosiver,
feststoffbeladener und/ oder
toxischer Flüssigkeiten
Hauseigene
Wellenabdichtungssysteme
Fördermengen 0,5 - 2300 m³/h
Förderhöhen bis 110 m
Verwaltung und Fabrik,
Mülheim an der Ruhr

4. Was sind Pumpen?
Pumpen fördern Flüssigkeiten oder
Mehrstoffgemische auf eine Höhe und/ oder
gegen einen Anlagenwiderstand.
Arbeitsmaschinen -> verbrauchen Energie
Druckaufbau -> Notwendigkeit der Abdichtung
Zwei Hauptprinzipien:
Verdrängerpumpen
Zentrifugalpumpen

5. Verdrängerpumpen
Die Flüssigkeit wird durch
einen Kolben angesaugt
und gegen einen Druck
ausgeschoben.
Hohe Gegendrücke
möglich
Niedrige Fördermengen
Vorteil: gut zum Dosieren
Nachteil: pulsierende
Förderung
Metallmembran-Pumpe, Typ sera,
zum Dosieren bis 300 bar

6. Zentrifugalpumpen
Die Flüssigkeit wird
durch ein rotierendes
Laufrad angesaugt und
durch Zentrifugalkräfte
aus der Pumpe
„herausgeschleudert“.
Niedrige Förderdrücke,
höhere Drücke:
mehrstufige Bauweise
Hohe Fördermengen
Meist Dauerläufer, nicht
zum Dosieren geeignet.
WERNERT
Typ NEWO
für abrasive Medien

7. Aufbau der einstufigen horizontalen
Kreiselpumpe
Ingersoll-Dresser
Pumps
Chemienormpumpe
Typ CPX
Saugstutzen
Druckstutzen
Laufrad
Wellendichtung
Antriebszapfen
Lagerung
Welle

8. Aufbau eines Kreiselpumpen-
Aggregates
1.) 2.)
Ausbauteil
Kupplung
Pumpengehäuse
Motor
Grundplatte

9. Die Wellenabdichtung
Kreiselpumpen mit Wellendurchtritt:
Stopfbuchspackung
Einfachwirkende Gleitringdichtung
Doppeltwirkende Gleitringdichtung
Hermetisch dichte Kreiselpumpen
Magnetkupplungspumpe
Spaltrohrmotorpumpe (hier nicht weiter behandelt)
Hermetisch dichte Verdrängerpumpen
Membrankolbenpumpe (h. n. w. behandelt)
Schlauchpumpe (h. n. w. behandelt)

15. Auslegung und hydraulische
Grundlagen
1.) Vorgabe Fördermenge, Medium und
Fördertemperatur durch Verfahrenstechnik.
2.) Berechnung der benötigten Förderhöhe
anhand der Anlagen-Isometrie.
3.) Pumpen-Bauart in Abhängigkeit von
Medium, Temperatur, Fördermenge und -höhe
unter besonderer Berücksichtigung des
Aufstellungsortes auswählen.

25. A
nlagenkennlinie
statische Förderhöhe
dynamische Förderhöhe
Die Anlagenkennlinie HAnl.(Q)
Die richtige Berechnung - und
natürlich das Verständnis - der
Anlagenkennlinie ist der alles
entscheidende Schritt auf dem
Weg zu einer gelungenen
Pumpenauslegung.
Die Anlagenkennlinie ist eine
parabelförmige Funktion des
Förderstroms.
Ändert sich die Vorlagenhöhe
im Saugbehälter ändert sich
auch der „konstante“ Anteil, also
die statische Förderhöhe.
Wird die Anlage zusätzlich
eingedrosselt (z.B.
verschmutzte Filter) wird die
Parabel steiler.
Aber wo liegt dann der
Betriebspunkt???
weniger Drosselung
mehr Drosselung
sinkende Vorlage
steigende Vorlage
H
Q
Betriebspunkt

26. Das Pumpenkennfeld
Im Pumpenkennfeld trifft der
gewünschte - und errechnete -
Betriebspunkt auf eine konkrete
Pumpenkennlinie, die einem
ganz speziellen
Laufraddurchmesser entspricht.
Dieser Durchmesser wird nun -
ausgehend von lagerhaltigen
Maximaldurchmessern - auf den
Millimeter genau im
Herstellerwerk abgedreht.
Achtung: Leistungskennfeld
bezieht sich immer
auf eine bestimmte Fluid-Dichte,
meist die von Wasser.
Förderhöhenangabe
ist immer
unabhängig von der
Fluid-Dichte!

27. Die Auswahl des
Laufraddurchmessers reduziert
das Pumpenkennfeld auf die
Pumpenkennlinie H (Q) und
P(Q, ς). Der Betriebspunkt kann
sich nur noch auf dieser
befinden.
Faktoren, die diese Kennlinie
verändern:
-Drehzahl der Pumpe
-Viskosität des Mediums (höher
als Wasser)
-Gasanteile im Medium
-Drosselscheibe auf der Pumpe
Oft sind Anlagenkennlinien
falsch berechnet (z. B. mit
zuviel Sicherheit). Dies
kann in der Praxis zu
einem tatsächlichen
Betriebspunkt führen, der
weitab vom gewünschten
Punkt liegt.
Schnittpunkt von
tatsächlicher Anlagenkennlinie
mit
tatsächlicher Pumpenkennlinie
ist der Betriebspunkt!
Der Betriebspunkt
weniger Drosselung
steigendeVorlage
mehr Drosselung
sinkende Vorlage

28. Die sogenannten
Muschelkurven sind Linien
gleichen Wirkungsgrades im
Pumpenkennfeld, vergleichbar
Höhenlinien in einer Landkarte.
Sie helfen einzuschätzen, ob
der Betriebspunkt „gut“ im
Kennfeld liegt, oder ob es sich
schon um die Teillast handelt.
Kleine Pumpen haben immer
geringere Wirkungsgrade als
große Pumpen. Metallische
Pumpen haben bessere
Wirkungsgrade als
Kunststoffpumpen.
Bestpunkt der Pumpe
Der Wirkungsgrad
Bestpunkt der Kennlinie
Teillast

29. NPSH-Wert der Pumpe
Jedes Element (Filter, Armaturen) der
Anlage erzeugt einen Druckverlust,
wenn es durchströmt wird.
Auch Pumpen haben zunächst intern
so einen Druckverlust, bis die
Strömung dann voll vom Laufrad
erfasst ist und Druck aufgebaut wird.
Dieser interne Druckverlust einer
Pumpe wird als NPSH,Pumpe oder
auch NPSH,required bezeichnet und
wird in [m] angegeben, also in etwa
wie ein Förderhöhenverlust.
Der NPSH-Wert
NPSH-Wert der Anlage
Jede Flüssigkeit hat in Abhängigkeit
von ihrer aktuellen Temperatur einen
Dampfdruck. Wird dieser Dampfdruck
in irgendeinem Teil der Anlage
unterschritten (das können auch
Hochpunkte sein!), dann beginnt die
Flüssigkeit zu verdampfen, was auch
als Kavitation bezeichnet wird und zu
üblen Schäden führen kann.
Der Abstand des Flüssigkeitsdruckes
(an dieser Stelle der Anlage) vom
Dampfdruck wird als NPSH-Wert
bezeichnet, und nicht in [bar], sondern
in [m] angegeben.
Am Pumpeneintritt ist dieser Wert
innerhalb der Anlage meist am
geringsten, so daß dieser als
NPSH,Anlage oder NPSH,available
bezeichnet wird.
(Oft wird die Zulaufhöhe zur Pumpe
als NPSH,Anlage genannt – dies ist
aber absoluter BLÖDSINN.)
Es muss immer gelten
NPSH,Pumpe <
NPSH,Anlage
,sonst kommt es in der Pumpe zur Kavitation!
Achtung immer bei Ansaugbetrieb, hohen
Mediumtemperaturen und/oder an Hochpunkten!

30. Drossel- und
Drehzahlregelung
Ziel jeder Regelung:
Fördermengen-Kontrolle
Einfachste Regelung:
Druckseitige Drosselregelung
( „Hahn auf- und zudrehen“ )
Niemals auf der Saugseite
drosseln!!!
Zudrehen= Anlagenparabel wird
steiler
Aufdrehen = Anlagenparabel
wird flacher
Drehzahlregelung spart deutlich
Energie ein, ist aber aufwendiger
( Frequenzumformer).
Pumpenkennlinie verändert sich,
Anlagekennlinie nicht!

31. Dr.-Ing. F.-W. Hennecke,
„Pumpenpapst“ der BASF:
„Die Pumpen sind in Ordnung, sie werden
nur falsch betrieben.“
1. Frankfurter Pumpenanwenderforum, 16.9.1998

32. Betriebsprobleme
Ursachen der Schadensfälle:
45% Falsche Bedienung
25% Falsche Pumpenauswahl
20% Verschleiß
10% Unzulängliche Instandsetzung
Quelle: InfraServ Gendorf, Pumpenstelle, (betreut 5200 Pumpen)

46. Ende des Vortrages
Wir danken für Ihre Aufmerksamkeit
und bitten um
Fragen und Diskussionsbeiträge.
Qualität aus Tradition
Literatur-Tip:
Walter Wagner „Kreiselpumpen und Kreiselpumpenanlagen“
Vogel Buchverlag (Kamprath Reihe)