Eine vertikale Kreiselpumpe kann gekühltes Wasser durch ein Gebäude zirkulieren lassen, den Wasserdruck in einer Kläranlage erhöhen oder Wasser aus einem tiefen Sumpf fördern. Für diese Aufgaben können sehr unterschiedliche Pumpenkonstruktionen zum Einsatz kommen, auch wenn alle drei als „vertikal“ beschrieben werden.
Der Begriff bezieht sich auf die Ausrichtung der Pumpenwelle. Es allein sagt Ihnen nicht, wie viele Laufräder die Pumpe hat, wo der Motor sitzt oder ob die Pumpe Feststoffe fördern kann.
Das Verständnis dieser Unterschiede macht es einfacher, eine Pumpe auszuwählen, die zur Installation passt – und Probleme zu vermeiden, die ein größerer Motor nicht lösen kann.
Was ist eine vertikale Kreiselpumpe?
A vertikale Kreiselpumpenutzt ein oder mehrere rotierende Laufräder auf einer vertikalen Welle, um Energie auf eine Flüssigkeit zu übertragen. Der Motor treibt die Welle an und die hydraulischen Komponenten leiten die Flüssigkeit vom Einlass zum Auslass.
Durch die vertikale Anordnung kann der Platzbedarf für die Installation reduziert werden. Bei einigen Konstruktionen ermöglicht es auch, dass das Pumpelement unterhalb des Flüssigkeitsspiegels sitzt, während der Motor darüber zugänglich bleibt.
Eine kleine Stellfläche bedeutet jedoch nicht zwangsläufig auch einen kleinen Wartungsraum. Der Ausbau des Motors, der Wellenausbau und der Zugang zu internen Komponenten erfordern möglicherweise einen erheblichen Freiraum über der Pumpe.
Gängige vertikale Kreiselpumpentypen
Beim Vergleichvertikale KreiselpumpentypenDenken Sie daran, dass die Namen unterschiedliche Funktionen beschreiben. „Inline“ beschreibt die Düsenanordnung, „mehrstufig“ beschreibt die Anzahl der hydraulischen Stufen und „Sumpf“ beschreibt eine Einbauanordnung. Auf eine einzelne Pumpe können mehrere Beschreibungen passen.
1. Vertikale Inline-Pumpen
Eine vertikale Inline-Pumpe verfügt über Saug- und Druckanschlüsse, die entlang derselben Rohrmittellinie angeordnet sind, wobei der Motor normalerweise über dem Gehäuse montiert ist. Dieses Layout wird häufig in Heizungs-, Klimaanlagen- und Wasserzirkulationssystemen verwendet. Referenz: KSB, Inline-Pumpe
Viele vertikale Inline-Pumpen verwenden ein einzelnes Laufrad. Ihr praktischer Nutzen liegt auf der Hand: Sie passen genau in einen Rohrverlauf und nehmen relativ wenig Bodenfläche ein.
Typische Anwendungen sind:
- Kaltwasser- und Heizwasserzirkulation
- Kühlwasserkreisläufe
- Gebäudewasserversorgung
- Allgemeiner Reinwassertransfer
Überprüfen Sie zur Installation die Supportanforderungen des Herstellers. Eine Inline-Anordnung bedeutet nicht automatisch, dass die Rohrleitungen das volle Pumpen- und Motorgewicht tragen können. Auch Rohrspannungen können das Gehäuse verformen oder die Ausrichtung beeinträchtigen.
2. Vertikale mehrstufige Pumpen
Bei einer vertikalen mehrstufigen Pumpe sind mehrere Laufräder auf einer Welle in Reihe geschaltet. Die Flüssigkeit durchläuft nacheinander jede Stufe und gewinnt auf dem Weg zum Auslass an zusätzlicher Druckhöhe.
Der wichtige Unterschied besteht darin, dass Stufen den Kopf erhöhen. Durch das Hinzufügen von Stufen wird die Durchflussrate nicht in gleicher Weise vervielfacht. Referenz: KSB, Mehrstufenpumpe
Diese Pumpen werden üblicherweise zur Druckerhöhung, Umkehrosmose-Einspeisung und industriellen Wassersystemen in Betracht gezogen, die einen relativ hohen Förderdruck erfordern.
Wenn beispielsweise eine Stufe bei einer bestimmten Strömung eine Fallhöhe von etwa 20 Metern entwickelt, können fünf vergleichbare Stufen bei dieser Strömung etwa 100 Meter liefern. Dies ist eine Illustration; Die tatsächliche Leistung muss anhand der Pumpenkennlinie überprüft werden.
Viele kompakte vertikale mehrstufige Pumpen verfügen über schmale Innenkanäle für saubere Flüssigkeiten. Sie sollten nicht als geeignet für Sand, Fasern oder andere Feststoffe angesehen werden.
3. Vertikale Turbinenpumpen
Bei einer herkömmlichen vertikalen Turbinenpumpe mit Längswelle wird die Trommelbaugruppe unterhalb des Flüssigkeitsspiegels platziert. Ein Motor über der Anlage treibt die Laufräder über eine vertikale Welle an, und das Wasser fließt durch die Säule nach oben zum Auslasskopf.
Die Schüsselbaugruppe kann je nach erforderlicher Aufgabe eine oder mehrere Stufen umfassen. Referenz: Goulds, Vertikale Turbinenpumpen
Typische Anwendungen sind Rohwasseraufnahme, Bewässerung, Kühlwasserversorgung und Wasserentnahme aus Brunnen oder Nassbrunnen.
Der niedrigste Betriebswasserstand ist ebenso wichtig wie der Normalstand. Unzureichende Eintauchtiefe oder schlechte Ansaugbedingungen können zu Lufteinschlüssen und einem instabilen Betrieb führen. Daher muss bei der Auswahl auf die Trommeleinstellung, die Einlaufgeometrie und die Anordnung der Wellenlager geachtet werden.
4. Vertikale Sumpfpumpen
Bei einer vertikalen Sumpfpumpe hängt das Pumpelement in einem Tank oder einer Grube, während der Antriebsmotor über der Flüssigkeit bleibt.
Abhängig vom hydraulischen Design und den Materialien kann diese Anordnung saubere Flüssigkeiten, verunreinigte Prozessflüssigkeiten oder Flüssigkeiten mit Feststoffen fördern. Die Fähigkeit zur Handhabung von Feststoffen muss für das jeweilige Modell bestätigt werden. Referenz: Sulzer, Vertikale Sumpfpumpen
Diese Pumpen werden für die industrielle Entwässerung, Sammelgruben und Prozesssümpfe eingesetzt.
Ein wichtiger Auswahlpunkt ist die Anordnung der Welle und der Lagerung. Einige Konstruktionen verwenden eingetauchte Führungslager; andere verwenden eine freitragende Welle ohne Tauchlager. Dieser Unterschied wirkt sich auf die zulässige Einbautiefe, die Wartungsanforderungen und die Eignung für abrasive Flüssigkeiten aus.
Funktionsprinzip der vertikalen Kreiselpumpe
DerVertikale Kreiselpumpe in BetriebDas Prinzip der Kreiselpumpe folgt dem gleichen Energieübertragungsprozess wie bei anderen Kreiselpumpen. Durch die vertikale Montage der Welle ändert sich die mechanische Anordnung, aber das Laufrad liefert weiterhin die Energie, die die Flüssigkeit bewegt.
Schritt 1: Flüssigkeit erreicht den Laufradeinlass
Flüssigkeit tritt in den Sauganschluss oder den Unterwassereinlass ein und bewegt sich in Richtung des Laufradauges.
Der Einlass muss kontinuierlich mit Flüssigkeit versorgt werden. Bei einer konventionellen Aufputzpumpe müssen vor der Inbetriebnahme das Gehäuse und die Ansauganlage je nach Bedarf befüllt und entlüftet werden. Eine vertikale Welle macht eine Pumpe nicht selbstansaugend.
Bei einem eingetauchten Pumpelement ist immer noch ein ausreichender Flüssigkeitsstand erforderlich, um geeignete Ansaugbedingungen aufrechtzuerhalten.
Schritt 2: Das Laufrad überträgt Energie auf die Flüssigkeit
Der Motor dreht die Welle und das Laufrad. Wenn Flüssigkeit durch die Laufradkanäle strömt, erhöhen die rotierenden Schaufeln ihre Energie.
Bei einem typischen Radiallaufrad tritt die Flüssigkeit nahe der Mitte ein und bewegt sich nach außen in Richtung der Laufradperipherie. Auch im Laufrad steigt der Druck; es entsteht nicht erst, nachdem die Flüssigkeit die Klingen verlassen hat.
Schritt 3: Das Gehäuse oder der Diffusor stellt den Druck wieder her
Die das Laufrad verlassende Flüssigkeit gelangt in ein Spiralgehäuse oder einen Diffusor. Diese stationären Kanäle sammeln und leiten die Strömung und wandeln einen Teil ihrer Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie um. Referenz: ASHRAE, Kreiselpumpen
Bei einer vertikalen mehrstufigen Pumpe leiten Rücklaufkanäle die Flüssigkeit zum nächsten Laufrad, wo sie mehr Energie erhält.
Schritt 4: Flüssigkeit fließt in das System
Die Flüssigkeit tritt durch den Auslassanschluss aus und bewegt sich durch die angeschlossenen Rohrleitungen.
Der tatsächliche Durchfluss hängt vom Zusammenspiel zwischen Pumpenkurve und Systemwiderstand ab. Durch die Änderung der Ventilstellung, des Rohrwiderstands oder der Pumpengeschwindigkeit kann sich der Betriebspunkt verschieben. Eine Kreiselpumpe liefert daher nicht in jedem Betriebszustand einen festen Förderstrom.
So wählen Sie die richtige vertikale Kreiselpumpe aus
Beginnen Sie mit den Dienstbedingungen und wählen Sie dann die Vereinbarung aus.
Erforderlicher Durchfluss und Gesamtförderhöhe
Geben Sie die erforderliche Durchflussrate und die gesamte dynamische Förderhöhe bei diesem Durchfluss an. Berücksichtigen Sie Höhenunterschiede, Rohrreibung, Geräteverluste und alle erforderlichen Druckunterschiede zwischen den Systemgrenzen.
Bei einem vollständig gefüllten geschlossenen Zirkulationskreislauf wird die Gebäudehöhe nicht einfach zur Zirkulationshöhe addiert. Die Pumpe überwindet hauptsächlich den Kreislaufwiderstand, während der Systemfülldruck separat geregelt wird.
Flüssigkeitseigenschaften
Bestätigen Sie die Temperatur, Dichte, Viskosität, chemische Zusammensetzung und den Feststoffgehalt der Flüssigkeit.
Diese Eigenschaften beeinflussen hydraulische Leistung, Motorleistung, Materialien, Dichtungen und Lagerauswahl. Eine Pumpe, die bei sauberem Wasser gut funktioniert, ist möglicherweise für den gleichen Durchfluss und die gleiche Förderhöhe mit einer abrasiven oder viskosen Flüssigkeit ungeeignet.
Saugbedingungen
Überprüfen Sie den Einlassdruck oder den minimalen Flüssigkeitsstand, die Verluste in der Saugleitung und die Flüssigkeitstemperatur. Die verfügbare positive Nettosaughöhe muss den Bedarf der Pumpe um einen angemessenen Spielraum übersteigen.
Ein größerer Motor kann unzureichende Saugbedingungen nicht korrigieren.
Wartungszugang
Lassen Sie Platz für die Arbeit, die die Pumpe letztendlich benötigen wird. Überprüfen Sie, ob der Motor, die Dichtung, die rotierende Baugruppe oder die komplette Säule während der Wartung angehoben werden müssen.
Dies ist besonders wichtig, wenn eine vertikale Zentrifugaleinheit ausgewählt wird, die in einen engen Anlagenraum passt.
FAQ
FAQ
F: Sind alle vertikalen Kreiselpumpen mehrstufig?
A: Nein. Vertikalpumpen können einstufig oder mehrstufig sein. Wellenausrichtung und Stufenanzahl beschreiben separate Merkmale.
F: Kann eine vertikale Kreiselpumpe trocken laufen?
A: Die meisten herkömmlichen Designs sollten nicht trocken laufen. Gleitringdichtungen und flüssigkeitsgeschmierte Lager können ohne die erforderliche Flüssigkeitsversorgung beschädigt werden. Befolgen Sie die Bedienungsanleitung des ausgewählten Modells.
F: Ist eine vertikale Pumpe effizienter als eine horizontale Pumpe?
A: Die Wellenausrichtung allein bestimmt nicht die Effizienz. Dabei spielen hydraulische Auslegung, Pumpengröße, Drehzahl und Betriebspunkt eine Rolle. Vergleichen Sie die Leistungskurven bei der erforderlichen Belastung.
Auswahl einer Pumpe für Ihre Anwendung
Eine Inline-Pumpe eignet sich möglicherweise für einen Zirkulationskreislauf, während eine vertikale mehrstufige Pumpe möglicherweise besser für eine Wasserversorgung mit höherem Druck geeignet ist. Wasser, das aus einem tiefen Nassbrunnen entnommen wird, kann eine vertikale Turbinenanordnung erfordern. Für eine Prozesssammelgrube ist möglicherweise eine speziell entwickelte Sumpfpumpe erforderlich.
Bevor Sie ein Angebot anfordern, bereiten Sie den erforderlichen Durchfluss, die Gesamtförderhöhe, die Flüssigkeitsdetails, den minimalen Eingangsdruck oder Flüssigkeitsstand, die Stromversorgung und die Installationsabmessungen vor. Mit diesen Informationen kann ein Lieferant die Pumpenkurve und -konstruktion anhand der tatsächlichen Aufgabe bewerten.