Was ist eine Tauchpumpe?
A Tauchpumpe Es handelt sich um eine Pumpe, die unter Wasser arbeitet. Sie nutzt einen gekapselten Motor, um ein Laufrad anzutreiben, welches wiederum kinetische Energie auf die Flüssigkeit überträgt. Das Pumpengehäuse oder Volute wandelt die kinetische Energie der Flüssigkeit in Druck um.
Durch diesen Druck wird die Flüssigkeit gezwungen, den Rohrwiderstand und Höhenunterschiede zu überwinden und wird so über die Wasseroberfläche transportiert.
Wie funktioniert eine Tauchpumpe? Schritt für Schritt
Der Motor treibt die Welle und das Laufrad an.
Das vom eingeschalteten Motor erzeugte Magnetfeld versetzt den Rotor in Rotation und wandelt so elektrische in mechanische Energie um. Die Pumpenwelle, als wichtiges Verbindungselement, verbindet Motor und Laufrad. Letztendlich überträgt der Motor Energie auf das Laufrad und versetzt es dadurch in Rotation.
Flüssigkeit tritt durch den Einlass ein.
Die hohe Rotationsgeschwindigkeit des Laufrads erzeugt am Laufradeintritt eine Zone mit niedrigem statischem Druck und somit eine Druckdifferenz zwischen dem Laufradeintritt und der Umgebung. Diese Druckdifferenz ermöglicht den Eintritt der Flüssigkeit in die Pumpe.
Das Laufrad überträgt Energie auf die Flüssigkeit
Die Rotation des Laufrads erzeugt Zentrifugalkraft. Während sich das Laufrad weiter dreht, schleudert es die Flüssigkeit kontinuierlich in alle Richtungen und überträgt Energie auf die Flüssigkeit, wodurch deren Durchflussrate und Druck erhöht werden.
Der Diffusor bzw. die Spirale hilft beim Druckaufbau
Das Laufrad befördert die Flüssigkeit von der Mitte nach außen in den Diffusor bzw. das Spiralgehäuse. Das Spiralgehäuse sammelt die Flüssigkeit und leitet sie zum Pumpenausgang.
Während dieses Vorgangs verringert der sich allmählich erweiternde Strömungskanal des Spiralgehäuses die Strömungsgeschwindigkeit und wandelt einen Teil der kinetischen Energie der Flüssigkeit in statischen Druck um.
Flüssigkeit tritt in das Abflussrohr ein und überwindet den Systemdruck
Die Flüssigkeit wird durch das Spiralgehäuse in den Pumpenauslass geleitet, wo sie ihre gesamte mechanische Energie, auch Förderhöhe genannt, aufgenommen hat. Anschließend fließt sie durch die Rohrleitung und erreicht schließlich den Zielort.
Dabei muss die Flüssigkeit den Höhenunterschied zwischen Pumpenauslass und Zielort sowie Energieverluste durch Rohrleitungen, Krümmungen und Ventile überwinden. Ist die Förderhöhe ausreichend, erreicht die Flüssigkeit schließlich den Zielort.
Die Hauptbestandteile einer Tauchpumpe und ihre Funktion
Pumpengehäuse
Das Pumpengehäuse ist ein Behälter, der die verschiedenen Komponenten beherbergt. Pumpenkomponenten, und es besteht im Allgemeinen aus Metall.
Motor
Der Motor der Tauchpumpe verfügt über eine integrierte, abgedichtete Konstruktion, die es ihr ermöglicht, unter Wasser zu arbeiten und Energie für den Flüssigkeitsfluss bereitzustellen.
Welle
Die Hauptfunktion der Pumpenwelle besteht darin, den Motor und das Laufrad zu verbinden, die Energie des Motors zu übertragen und das Laufrad zu stützen.
Laufrad
Impeller werden eingesetzt, um Energie auf Flüssigkeiten zu übertragen und diese anzutreiben.
Gleitringdichtungen
Typischerweise werden Gleitringdichtungen zwischen dem Laufrad und dem Motor installiert, um den Spalt zwischen der Pumpenwelle und dem Motor abzudichten und so zu verhindern, dass Flüssigkeit durch den Spalt in den Motor eindringt und Schäden am Gerät verursacht.
Wie bleibt der Motor unter Wasser abgedichtet und kühl?
Wie verhindern Dichtungen und Kabeleinführungen das Eindringen von Wasser?
Bei normalem Betrieb einer Tauchpumpe gibt es drei potenzielle Leckstellen:
- Die Verbindung zwischen dem Motorgehäuse und der Endabdeckung
- Der Spalt zwischen Pumpenwelle und Motorgehäuse
- Die Stelle, an der das Kabel in das Motorgehäuse eintritt
Um an diesen drei Stellen ein Auslaufen zu verhindern, werden unterschiedliche Abdichtungsmethoden angewendet:
- Die Verbindung zwischen Motorgehäuse und Enddeckel: O-Ringe, Dichtungen und andere Gummikomponenten werden verwendet, um den Spalt an der Verbindung abzudichten.
- Der Spalt zwischen Pumpenwelle und Motorgehäuse: Eine Gleitringdichtung verhindert, dass Flüssigkeit entlang der Welle eindringt, ohne deren Rotation zu beeinträchtigen.
- Die Stelle, an der das Kabel in das Motorgehäuse eintritt: Der Einlass wird üblicherweise durch eine komprimierte, elastische Gummidichtung am Kabeleinlass abgedichtet. Andere Tauchpumpen verwenden eine Vergussmasse, um eine Abdichtung zu erreichen.
Wie funktionieren unterschiedliche Kühlsysteme?
Gängige Motorkühlmethoden sind: Kühlung mit Umgebungsflüssigkeit und Kühlung mit Kühlmantel.
- Kühlmantelkühlung: Ein Kühlmantel ist im Wesentlichen ein äußeres Gehäuse, das um den Motor herum angebracht ist. Während des Motorbetriebs tritt ein Medium in den Kühlmantel ein, absorbiert die Wärme des Motors und wird anschließend zur Pumpe zurückgeführt.
- Umgebungskühlung durch Flüssigkeit: Während des Motorbetriebs wird die entstehende Wärme an das Motorgehäuse abgegeben, und die umgebende, strömende Flüssigkeit kühlt den Motor kontinuierlich.
Wie funktionieren Schwimmerschalter und Pumpensteuerungen?
Automatischer Start und Stopp mit einem Schwimmerschalter
Die Hauptfunktion eines Schwimmerschalters für Tauchpumpen besteht darin, den Start und Stopp der Tauchpumpe automatisch zu steuern und so zu verhindern, dass der Motor trocken läuft oder Wasser überläuft.
Ein Schwimmerschalter mit Kabelverbindung besteht aus einem abgedichteten, schwimmfähigen Gehäuse, das einen Neigungsschalter oder Mikroschalter enthält. In gängigen Entwässerungssteuerungssystemen führt ein hoher Flüssigkeitsstand zum Schließen des normalerweise offenen Kontakts und sendet ein Startsignal, um die Funktion des Startens bei hohem und des Stoppens bei niedrigem Flüssigkeitsstand zu gewährleisten.
Was bewirkt ein Bedienfeld?
Die Steuereinheit der Tauchpumpe fungiert wie ein Gehirn, überwacht ständig den Betriebszustand der Pumpe und startet und stoppt sie bei Bedarf automatisch.
Typischerweise enthält ein Steuerkasten für Tauchpumpen einen Leistungsregler, Relais, Schwimmerschalter-Schnittstellen und weitere Komponenten. Anwender können je nach Bedarf zusätzliche Komponenten wie Zeitschalter und Frequenzumrichter installieren. Diese optionalen Funktionen können in Absprache mit dem Pumpenhersteller oder einem Ingenieur festgelegt werden.
Funktionieren alle Tauchpumpen auf die gleiche Weise?
Nein, nicht alle Tauchpumpen funktionieren nach demselben Prinzip. Die meisten Tauchpumpen sind Kreiselpumpen, d. h. sie übertragen die Energie mittels eines Laufrads auf die Flüssigkeit. Kreiselpumpen gibt es in verschiedenen Ausführungen, die nach Hydrauliktyp (Radial-, Mischstrom- und Axialpumpen) und Anzahl der Laufräder (einstufig, mehrstufig) kategorisiert werden. Dieser Artikel konzentriert sich auf eine gängige einstufige Radial-Tauchpumpe.
Bei einer Radialpumpe strömt die Flüssigkeit radial nach außen. Bei einer Axialpumpe ähnelt das Laufrad eher einem Propeller, durch den die Flüssigkeit axial strömt. Bei einer Mischstrompumpe bewegt sich die Flüssigkeit sowohl axial als auch radial.
Die Funktionsweise von einstufigen und mehrstufigen Pumpen unterscheidet sich ebenfalls. Eine einstufige Pumpe besitzt nur ein Laufrad; die Flüssigkeit strömt, nachdem sie vom Laufrad Arbeit verrichtet und vom Spiralgehäuse geführt wurde, durch den Auslass. Bei einer mehrstufigen Pumpe durchläuft die Flüssigkeit nach dem ersten Laufrad das zweite. Jedes Laufrad überträgt Energie auf die Flüssigkeit, wodurch die mehrstufige Pumpe letztendlich eine höhere Förderhöhe erreicht.
Wovon werden Fördermenge und Druck einer Tauchpumpe bestimmt?
Zusammenhang zwischen Durchflussrate und Förderhöhe
Fördermenge und Förderhöhe sind die wichtigsten Parameter zur Bestimmung der Pumpenleistung. Jede Pumpe besitzt eine spezifische Fördermengen-Förderhöhen-Kennlinie, die von der Bauart des Laufrads und des Pumpengehäuses abhängt. Bei gängigen Kreiselpumpen ist die Förderhöhe bei geringer Fördermenge höher und nimmt mit steigender Fördermenge allmählich ab.
Die Bestimmung des tatsächlichen Betriebspunktes der Pumpe basiert jedoch ebenfalls auf einer allmählich ansteigenden Systemkennlinie. Der Schnittpunkt der Systemkennlinie mit der Fördermengen-Förderhöhen-Kennlinie stellt den tatsächlichen Betriebspunkt dar.
Warum Wasserstand und Rohrwiderstand wichtig sind
Der Flüssigkeitsstand im Betrieb, der Höhenunterschied und die Rohrleitungsverluste sind entscheidend für die Berechnung der Förderhöhe und die Pumpenauswahl. Die Förderhöhe berücksichtigt Faktoren wie den Flüssigkeitsstandunterschied und die Rohrleitungsverluste.
Je niedriger die tatsächliche Förderhöhe, desto größer die statische Förderhöhe und desto geringer die Fördermenge. Zudem muss die Flüssigkeit auf ihrem Weg durch die Rohrleitung Widerstände aufgrund von Höhenunterschieden, Reibung und Krümmungen überwinden. Daher kann die Installationstiefe nicht als direkter Indikator für die Gesamtförderhöhe herangezogen werden.
Wie Feststoffe und Verschleiß die Leistung beeinflussen
Es bestehen erhebliche Leistungsunterschiede zwischen Pumpen, die Suspensionen mit Feststoffen und sauberes Wasser fördern. Suspensionen mit Feststoffen erhöhen die Reibung an Laufrad und Rohrleitung, was zu einem höheren Förderwiderstand führt. Längeres Fördern von Suspensionen mit Feststoffen kann zudem das Laufrad und andere medienberührende Teile verschleißen und die hydraulische Leistung der Pumpe beeinträchtigen. Feststoffe können außerdem Verstopfungen in Rohrleitungen und am Laufrad verursachen.
Kurz gesagt, Schlämme mit suspendierten Feststoffen und Abrieb haben einen erheblichen Einfluss auf die Pumpenleistung, was letztendlich zu verringerter Fördermenge und Förderhöhe, Vibrationen und Geräuschen sowie potenziellen Änderungen der Motorleistung führt.
Video – Wie funktioniert eine Schlammpumpe? (Kreiselpumpen)
Häufig gestellte Fragen zu Tauchpumpen
Muss eine Tauchpumpe entlüftet werden?
Nein, Tauchpumpen müssen nicht vorgepumpt werden, da sie vollständig unter Wasser arbeiten und die Flüssigkeit die Pumpe vor dem Start auf natürliche Weise füllt.
Verschiedene Arten von Tauchpumpen
- Tauchwasserpumpe
- Tauch-Schlammpumpe
- Tauchpumpe mit Ölfüllung
- Tauchpumpe aus Edelstahl
- Druckerhöhungspumpe
- Zerkleinerungspumpe
- Tauchbrunnenpumpe
- Trockengrubenpumpe
- Tauchabwasserpumpe
- Entwässerungspumpe
Warum läuft meine Tauchpumpe, fördert aber kein Wasser?
Wenn eine Tauchpumpe läuft, aber kein Wasser fördert, liegt das in der Regel an einer Luftblase im System, einer Verstopfung am Einlass oder einem verstopften Ventil.
Trennen Sie zunächst die Stromversorgung und beheben Sie das Problem mit der Lufteinschließung. Verändern Sie den Winkel der Pumpe unter Wasser, um die Luft herauszudrücken. Überprüfen Sie den Einlass und den Filter und entfernen Sie jegliche Ablagerungen, die den Einlass verstopfen. Prüfen Sie, ob alle Ventile vollständig geöffnet sind.
Kann eine Tauchpumpe kontinuierlich laufen?
Ja, Tauchpumpen können kontinuierlich laufen, aber es ist wichtig sicherzustellen, dass keine Funktionsstörungen auftreten und dass sie immer vollständig in Flüssigkeit eingetaucht sind.
