Fördern von Flüssigkeiten und Gasen

Fördern von Flüssigkeiten Theoretische Grundlagen

Zum Bewältigen der vielseitigen Flüssigkeitsförderprobleme stehen dem Chemieingenieur zahlreiche Pumpenbauarten zur Verfügung. Als Betreiber von Pumpenanlagen muß er mit dem Aufbau, der Arbeitsweise und dem Betriebsverhalten der in der Chemieindustrie am häufigsten eingesetzten Pumpentypen vertraut sein. Folgend soll die Auswahl und der Einsatz der jeweils zweckmäßigsten Pumpe erläutert werden.

Aufgaben der Flüssigkeitspumpen

Unter Pumpen versteht man allgemein Arbeitsmaschinen oder Arbeitsvorrichtungen (Strömungsapparaturen), die zum Zwecke der Förderung fluider Stoffe die Druck- oder Geschwindigkeitsenergie des Fördermediums statisch oder dynamisch erhöhen. Flüssigkeitspumpen dienen der Flüssigkeitsförderung, wobei entweder ein Höhen- oder ein Druckunterschied oder beides zugleich zu überwinden ist. Häufig besteht die Aufgabe der Pumpe darin, eine Flüssigkeit aus einem tief gelegenen Behälter oder Brunnen in einen hoch liegenden Behälter zu fördern. Stehen beide Behälter unter gleichem Druck (z. B. normalem Luftdruck), ist lediglich der Höhenunterschied zu überwinden. Handelt es eich bei dem Hochbehälter um einen unter Überdruck stehenden Druckbehälter, so muß zusätzlich dieser Überdruck überwunden werden. In jedem Falle muß bei der Flüssigkeitsförderung der von der Pumpe zu erzeugende Druck so hoch bemessen sein, daß nicht nur Höhen- und Druckunterschiede bewältigt, sondern auch alle durch Strömungswiderstände verursachten Druckverluste im Rohrleitungssystem abgedeckt werden.

Klassifizierung der Pumpen

Die Klassifizierung der Pumpen kann nach folgenden Gesichtspunkten erfolgen

Danach unterscheidet man: Kesselspeisepumpen Umwälzpumpen Dosierpumpen usw.

Kolbenpumpen

Die Kolbenpumpen haben trotz der weiten Verbreitung der Kreiselpumpen ihren festen Platz in der Industrie. Mit ihren zahlreichen Vorteilen sind die Kreiselpumpen zwar für den größten Teil des Leistungsfeldes wirtschaftlicher einsetzbar, jedoch bleiben die Förderung von Flüssigkeiten mit großen Förderdrücken bei relativ kleinen Förderströmen sowie die Flüssigkeitsdosierung den Kolbenpumpen vorbehalten. Eine Einteilung der Kolbenpumpen kann nach folgenden Gesichtspunkten erfolgen:

Hubkolbenpumpen

Hubkolbenpumpen werden zum Fördern von reinen und leicht verschmutzten, in Sonderfällen von schlammigen oder aggressiven Flüssigkeiten sowie Dickstoffen, vorzugsweise bei mittleren und großen Förderdrücken sowie kleinen bis mittleren Förderströmen, eingesetzt. Bei ihnen handelt es sich um Verdrängungsmaschinen mit festem Verdränger, die nach dem statischen Prinzip arbeiten. Der Fördereffekt wird durch hin- und hergehende Kolben oder hin- und herschwingende elastische Membranen in einem allseitig geschlossenen Pumpenzylinder (Arbeitsraum), der über Saug- und Druckventile synchron zur Hubzahl abwechselnd mit der Saug- und Druckleitung verbunden wird, erzielt. Nach der Art des festen Verdrängers unterscheidet man bei den Hubkolbenpumpon (oszillierende Pumpen) die eigentlichen Kolbenpumpen von den Membranpumpen. Dar über hinaus existieren noch Verdrängerpumpen mit gasförmigem Verdränger (z.B. Druckluftpumpen), die aber nicht zu den Kolbenpumpen zählen. Einfach/wirkende Kolbenpumpe: Ihre Arbeitsweise besteht darin, daß beim Saughub das Flüssigkeitsvolumen ARS in den Pumpzylinder eintritt und beim Druckhub theoretisch das gleiche Flüssigkeitsvolumen durch den Tauchkolben (Plunger)'aus dem Pumpenarbeitsraum verdrängt wird. Da während eines Doppelhubes nur ein Druckvorgang auftritt, nennt man die Pumpe einfach wirkend.

Die oszillierende Kolbenbewegung weist Beschleunigungen und Verzögerungen auf, die dazu führen, daß auch die angesaugte und verdrängte Flüssigkeit im Rhythmus der Kolbenbewegung beschleunigt und verzögert wird. Dadurch können beachtliche Druckschwankungen in den Rohrleitungen entstehen, die zu einer unerwünschten stoßweisen Förderung führen. Durch Einschaltung von saug- und druckseitigen Windkesseln als Puffer können die Auswirkungen der Druckschwankungen weitestgehend beseitigt und die pulsierende Strömung geglättet werden. Die Pumpe ist selbstansaugend. Darunter versteht man die Eigenschaft, beim Anfahren mit luftgefüllter Saugleitung Luft zu fördern bis sich ein Unterdruck in der Saugleitung aufgebaut hat, der ausreicht, mit dem auf den Saugflüssigkeitsspiegel wirkenden Umgebungsdruck (Luftdruck) die Flüssigkeit bis in den Pumpenzylinder zu drücken. Es ist jedoch im Hinblick auf ein schnelles Anfahren der Pumpe zweckmäßig, vor Inbetriebnahme die Saugleitung mit Flüssigkeit zu füllen.

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