Zahnradpumpen sind die am häufigsten eingesetzten Verdrängerpumpen in verschiedenen Branchen. Aufgrund ihrer einfachen Bauweise, Zuverlässigkeit und ihrer Fähigkeit, viskose Flüssigkeiten zu fördern, finden sie breite Anwendung in Branchen wie der Lebensmittel-, Pharma-, Öl- und Gas- sowie Petrochemieindustrie. Trotz ihrer zahlreichen Vorteile stellen Druckschwankungen eine erhebliche Herausforderung für ihren Einsatz dar. Dieser Artikel beschreibt die Konstruktion von Zahnradpumpen, die Ursachen von Druckschwankungen und geeignete Kontrollmethoden.
Was ist eine Zahnradpumpe?
Eine Zahnradpumpe ist eine Verdrängerpumpe, die zwei (oder mehr) Zahnräder nutzt, um Flüssigkeit von einem Einlass zu einem Auslass zu befördern. Aufgrund ihrer Bauart lassen sich diese Pumpen in zwei Hauptkategorien unterteilen:
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Außenzahnradpumpe: besteht aus zwei gleich großen Zahnrädern, die ineinandergreifen.
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Innenzahnradpumpe: Sie besteht aus einem Innenzahnrad und einem kleineren Innenzahnrad, die zusammenarbeiten.
Besonderheit:
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Es kann zähflüssige Substanzen wie Öl, Teer und Sirup transportieren.
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Das Design ist einfach und wartungsarm.
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Unter stabilen Bedingungen ist der Auslassvolumenstrom gleichmäßig.
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Geeignet für Umgebungen mit mittlerem Druck.
Druckschwankungen bei Zahnradpumpen
Ein Problem, das bei Zahnradpumpen gelegentlich auftritt, sind Druckschwankungen am Auslass . Diese Schwankungen können nachgeschaltete Anlagenteile (wie Ventile, Rohrleitungen und an die Pumpe angeschlossene Geräte) beschädigen und sogar die Leistung des gesamten Systems beeinträchtigen.
Anzeichen von Blutdruckschwankungen:
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Die Nadel des Tonometers zeigte deutliche Veränderungen.
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Die Wasserpumpe und die Rohre machen seltsame Geräusche.
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Vibrationen des Rohrleitungssystems.
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Schwankungen im Auslassstrom und unregelmäßige Flüssigkeitsimpulse.
Ursachen von Druckschwankungen in Zahnradpumpen
Druckschwankungen können durch eine Vielzahl von Faktoren verursacht werden, darunter:
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Förderstrompulsationen:
Bei Verdrängerpumpen ist der Förderstrom am Auslass nicht vollkommen gleichmäßig; jede Umdrehung des Zahnrads erzeugt Pulsationen. Dieses Phänomen führt zu Druckschwankungen. -
Verschleiß von Zahnrädern und Lagern:
Mit der Zeit verschleißen Zahnräder durch die ständige Reibung mit viskosen oder korrosiven Flüssigkeiten. Dieser Verschleiß führt zu erhöhtem Zahnflankenspiel, verringerter Dichtungswirkung und letztendlich zu Druckschwankungen. -
Kavitation oder Lufteintritt: Wenn Luft oder Gas in eine Flüssigkeit eingebracht wird, kann dies zu plötzlichen Druckschwankungen führen, da Blasen
während des Zyklus komprimiert und freigesetzt werden. -
Verstopfung der Rohrleitung:
Verstopfte Filter oder Partikel im Durchfluss können den normalen Flüssigkeitsfluss behindern und zu plötzlichen Druckabfällen führen. -
Falsche Pumpenauswahl:
Die Verwendung einer Zahnradpumpe mit einer Förderleistung, die niedriger oder höher als die tatsächliche Systemanforderung ist, kann zu instabilem Betrieb und Druckschwankungen führen. -
Fehler bei der Pumpeninstallation und -ausrichtung:
Eine fehlerhafte Ausrichtung von Welle und Anschluss kann Vibrationen und Druckschwankungen am Auslass verursachen.
Lösungen zur Reduzierung und Beseitigung von Druckschwankungen in Zahnradpumpen
Um die Leistung zu verbessern und Systemschäden vorzubeugen, sollten Sie folgende Maßnahmen in Betracht ziehen:
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Einsatz eines Pulsationsdämpfers:
Durch den Einbau eines Dämpfers am Pumpenausgang können die auftretenden Pulsationen absorbiert werden, wodurch der Durchfluss gleichmäßiger wird. -
Die richtige Wasserpumpe auswählen:
Die genaue Berechnung des erforderlichen Durchflusses und Drucks sowie die Auswahl einer Wasserpumpe mit der passenden Kapazität sind entscheidend, um Druckschwankungen zu vermeiden. -
Regelmäßige Wartung:
Durch rechtzeitigen Austausch des Schmieröls, Inspektion von Zahnrädern und Lagern sowie periodische Inspektion der Filter kann die Lebensdauer der Pumpe verlängert und Vibrationen reduziert werden. -
Verhindern des Eindringens von Luft in das System:
Durch ordnungsgemäßes Schließen der Verbindungen, Verhindern von Leckagen und korrekten Betrieb der Pumpe kann verhindert werden, dass Luft in das Fluid gelangt. -
Drehzahlregelung der Pumpe:
Die Pumpendrehzahl kann mittels eines Frequenzumrichters (FU) angepasst werden, um plötzliche Schwankungen zu vermeiden. -
Durch eine Optimierung der Rohrleitungskonstruktion –
beispielsweise durch die Reduzierung scharfer Ecken, die Beseitigung von Strömungshindernissen und die Verwendung geeigneter Ventile – kann der Auslassdruck stabiler werden.
Die Auswirkungen von Druckschwankungen auf Industrieanlagen
Druckschwankungen im System beeinträchtigen nicht nur die Leistung der Pumpe, sondern auch die der daran angeschlossenen Geräte.
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Ständige Vibrationen verkürzen die Lebensdauer von Rohren und Formstücken.
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Das Konstantdruckregelventil ist defekt .
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— Verschlechterung der Qualität des Produktionsprozesses , insbesondere in sensiblen Branchen wie der Pharma- und Lebensmittelindustrie.
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Eine fehlerhafte Bedienung der Wasserpumpe führt zu einem erhöhten Energieverbrauch .
Der Preis für das Ignorieren von Druckschwankungen
Das Ignorieren von Druckschwankungen in einer Zahnradpumpe kann folgende Folgen haben:
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Die Produktionslinie kam plötzlich zum Stillstand.
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Die Wartungskosten sind gestiegen .
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Die Gesamteffizienz des Unternehmens hat abgenommen.
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Dies führt zu Schäden am Endprodukt.
Abschließend
Zahnradpumpen zählen zu den am häufigsten eingesetzten Verdrängerpumpen in verschiedenen Branchen. Trotz ihrer zahlreichen Vorteile, wie hoher Langlebigkeit und der Fähigkeit, viskose Flüssigkeiten zu fördern, sind auch diese Pumpen anfällig für Druckschwankungen . Diese Schwankungen werden durch Förderpulsationen, Zahnradverschleiß, Luftlecks, verstopfte Rohrleitungen und eine ungeeignete Pumpenauswahl verursacht.
Um dieses Problem zu beheben, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden, darunter der Einbau von Stoßdämpfern, die Auswahl der geeigneten Pumpe, regelmäßige Wartung, die Verhinderung von Lufteintritt, die Überwachung der Pumpendrehzahl und die Optimierung der Rohrleitungsführung. Die Berücksichtigung dieser Aspekte verlängert nicht nur die Lebensdauer der Pumpe, sondern verbessert auch die Gesamteffizienz des Systems.