Grundbegriffe

Pumpen: fördern Flüssigkeiten; Kreiselpumpen, volumetrisch fördernde Pumpen; Selbstansaugende Pumpen; hermetische Pumpen

Verdichter: arbeiten mit gas- oder dampfförmigen Medien; das Druckverhältnis zwischen Ein- und Austritt spielt bei Verdichtern eine entscheidende Rolle; man unterscheidet zwischen Kreiselverdichter (p2/p1>4) und Gebläse (p2/p1 = 1,1-4) und Ventilatoren (p2/p1 = 1-1,1)

Differenzdruck im Wesentlichen die durch die Strömung erzeugten Druckverluste im Rohrleitungssystem, geodätisch bedingte Differenzdrücke zwischen A und B sowie systembedingte Druckunterschiede (z.B. Förderung in einen Druckbehälter) zwischen den Orten A und B überwinden

•Strömungskraftmaschinen: vorhandene Strömungsenergie wird in nutzbare elektrische Energie umgewandelt (Turbinen)

• Strömungsarbeitsmaschinen: vorhandene Energie in Form von Strom oder Dampf wird einem Arbeitsmedium zugeführt und in Strömungsenergie umgewandelt (Pumpen, Verdichter)

o Strömungsmaschinen: Übertragung der Energie über Schaufeln

o Verdrängermaschinen: volumetrisch fördernde Pumpen (z.B. Kolbenpumpe)

o Hydraulische Maschinen: fördern Flüssigkeiten, Pumpen

o Thermische Maschinen: fördern Gase und Dämpfe (kompressibel, Wärmeaufnahme), Verdichter

Der wesentliche Unterschied besteht in der Kompressibilität von Gasen und Dämpfen. Durch die Verdichtung erwärmt sich das Arbeitsmedium, was in manchen Fällen eine Zwischenkühlung erforderlich macht.

-überträgt mechanische Arbeit durch ein mit Schaufeln besetztes, rotierendes Laufrad auf die in den Laufradkanälen befindliche Flüssigkeit. -Durch die Rotation des in der Regel von einem Elektromotor über eine Welle angetriebenen Laufrades und der dadurch erzeugten Fliehkraft wird die Flüssigkeit aus dem Laufrad verdrängt, so dass über den Saugstutzen der Pumpe kontinuierlich neue Flüssigkeit zuströmt.

-Die Energieübertragung ist beendet, sobald die Flüssigkeit die Laufradkanäle verlässt. Sie hat eine Erhöhung des Druckes und eine Zunahme der Geschwindigkeit des Fördermittels verursacht. Die Druckerhöhung im Laufrad ist eine Folge der Wirkung der Fliehkräfte und gegebenenfalls auch der verzögerte Relativströmung in den Laufradkanälen.

Die gleichzeitige Zunahme der Absolutgeschwindigkeit des Fördermittels zwischen Laufradein- und -austritt

in der Pumpe lediglich eine Erhöhung des Druckes angestrebt ist

überschüssige Geschwindigkeitsenergie muss deshalb nachträglich in Druckenergie umgewandelt werden

Dies geschieht z.B. in einem schaufellosen, sich in Umfangsrichtung erweiternden Ringraum (Spiralgehäuse)

Es ist aber auch möglich, dem sich drehenden Laufrad ein feststehendes beschaufeltes Laufrad (Leitrad) nachzuschalten, dessen Schaufelkanäle sich nach außen hin allmählich erweitern und so die Strömung verzögern um eine Umwandlung von Geschwindigkeitsenergie in Druckenergie zu erreichen

Stopfbuchspackung oder eine Gleitringdichtung

im Bereich relativ kleiner Förderströme und großer Förderhöhen eingesetzt (großer Druckaufbau)

Mit zunehmendem Förderstrom und abnehmendem Druckaufbau (d.h. abnehmender Förderhöhe) weicht das Laufrad immer mehr von der radialen Form ab, bis es schließlich zum axial durchströmten Propeller wird

geringe Förderhöhe

Große Druckhöhen erfordern im Allgemeinen eine mehrstufige Ausführung. Bei diesen mehrstufigen Ausführungen sind mehrere gleichwertige Lauf- und Leiträder (Stufen) hintereinander auf einer gemeinsamen Welle geschaltet und werden der Reihe nach vom Fördermittel durchströmt. Der erzielte Enddruck ist gleich der Summe der Stufendrücke.

Sollen große Förderströme bei kleinen Druckerhöhungen verwirklicht werden, setzt man die mehrflutige Kreiselpumpe ein. Hier sind mehrere Laufräder parallel geschaltet. Zwei Einzelräder werden zu einem Radpaar mit doppelseitigem Fördermitteleintritt zusammengeschaltet, wovon wieder mehrere Radpaare auf einer Welle angeordnet werden können. Mehrströmige (mehrflutige) Pumpen findet man z.B. als Kühlwasserpumpen für Kondensatoren in Kraftwerken.

pS = pD = p = const.

das Fluid strömt genau entlang der Schaufelkontur. Eine solche Strömung würde sich einstellen, wenn das Laufrad unendlich viele, sehr dünne Schaufeln hätte.

mit endlicher Laufschaufelzahl verläuft die Strömung nicht mehr schaufelkongruent und hat einen drallfreien Eintritt

Betrachtet man jetzt ein Laufrad mit endlicher Schaufelzahl bei gleichen Abmessungen D1, D2 und gleicher Drehzahl, so ändern sich die Umfangsgeschwindigkeiten u1 und u2 nicht. Auch die Geschwindigkeit c1u wird von der Endlichkeit der Schaufelzahl nicht beeinflusst. Die Umfangskomponente c2u verringert sich jedoch durch die tatsächlich immer vorhandene

endliche Anzahl von Schaufeln auf c 3u -> c*2u

Yschendlich ist stets kleiner als Yschunnendlich, da c3u<c2u. Die Differenz Yschunendlich-Ysch ist die Minderarbeit

Verluste, die als Wärme an das Arbeitsfluid übergehen, nennt man innere Verluste. Hierzu gehören hydraulische; Mengen-Spalt- und Radreibungsverluste