Zahnradpumpen in Schiffsantriebssystemen

In komplexen und großen Schiffssystemen interagieren Hunderte von mechanischen und hydraulischen Komponenten, um die für Antrieb, Steuerung und Stabilität benötigte Energie bereitzustellen. Zahnradpumpen gehören zu den wichtigsten Komponenten dieser mechanischen Systeme und spielen eine entscheidende Rolle bei der Flüssigkeitsförderung, Schmierung und im Antrieb . Aufgrund ihrer einfachen Bauweise und hohen Zuverlässigkeit sind Zahnradpumpen unverzichtbare Bestandteile von Schiffshydraulik-, Schmier- und Kraftstoffsystemen.

Einleitung: Die Bedeutung von Pumpen in Schiffsantriebssystemen

Das Antriebssystem eines Schiffes umfasst den Hauptmotor, die Antriebswellen, die Lager, das Getriebe, den Propeller und Hilfssysteme wie Kühl- und Schmiersysteme.
Die Pumpe sorgt für die kontinuierliche Zirkulation lebenswichtiger Flüssigkeiten wie Motoröl, Kraftstoff und Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf unter einem bestimmten Druck .

Zahnradpumpen zählen zu den gebräuchlichsten Pumpentypen in diesem Bereich. Sie zeichnen sich durch eine einfache mechanische Konstruktion , hohe Präzision und Zuverlässigkeit aus und gewährleisten einen stabilen Betrieb auch unter rauen Meeresbedingungen.

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Was ist eine Zahnradpumpe?

Eine Zahnradpumpe ist eine Verdrängerpumpe, die mithilfe zweier Zahnräder Flüssigkeit durch einen Einlass ansaugt, verdichtet und anschließend zum Auslass fördert.
Diese Pumpenart besteht aus zwei Hauptzahnrädern in einem Gehäuse, die sich drehen, um ein bestimmtes Flüssigkeitsvolumen zu fördern.

Zahnradpumpen gibt es in zwei Haupttypen:

Außenzahnradpumpe: Sie enthält zwei identische Zahnräder, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen.
Innenzahnradpumpe: besteht aus einem großen Innenzahnrad und einem kleineren Innenzahnrad.

Beide Typen werden in Schiffssystemen eingesetzt, insbesondere in Bereichen wie der Schmierung von Dieselmotoren, Getriebesystemen und Getriebeölpumpen.

Das Funktionsprinzip einer Schiffszahnradpumpe

In Schiffsantriebssystemen funktionieren Zahnradpumpen nach einem einfachen mechanischen Prinzip.
Wenn die Pumpenwelle vom Hilfs- oder Hauptmotor angetrieben wird, beginnen sich die Zahnräder zu drehen. An diesem Punkt:

Auf der Saugseite der Pumpe entsteht ein Raum zwischen dem Zahnrad und dem Gehäuse, und das dadurch entstehende Vakuum saugt Öl oder Kraftstoff aus dem Tank an.
Auf der Auslassseite sind die Zahnräder ineinandergreifend, um Hochdruckflüssigkeit in den Auslasskreislauf zu leiten.
Durch diese kontinuierliche Rotation kann die Flüssigkeit kontinuierlich im Kreislauf zirkulieren.

Dank ihrer präzisen Konstruktion und der extrem geringen Abstände zwischen den Bauteilen zeichnen sich diese Pumpen durch minimale Leckage und hohe volumetrische Effizienz aus .

Die Rolle von Zahnradpumpen in Schiffsantriebssystemen

In Schiffsantriebssystemen erfüllen Zahnradpumpen folgende Hauptfunktionen:

1. Schmiersystem

Eine präzise Schmierung ist für den reibungslosen Betrieb großer Schiffsdieselmotoren unerlässlich.
Die Zahnradpumpe in diesem Abschnitt saugt Schmieröl aus der Ölwanne des Motors an und fördert es unter Druck zu den Lagern, Wellen und der Kurbelwelle.
Ein Ausfall dieser Pumpe kann zu übermäßiger Reibung und Überhitzung der Motorkomponenten führen.

2. Kraftstoffversorgungssystem

Zahnradpumpen werden in Kraftstoffsystemen eingesetzt, um Kraftstoff vom Haupttank zur Hochdruckpumpe zu befördern.
Ihre Fähigkeit, hochviskose Flüssigkeiten wie Schweröl (HFO) zu fördern, macht diese Pumpenart ideal für Schiffsanwendungen.

3. Getriebe und Schaltgetriebe

In Schiffsgetrieben gewährleisten Zahnradpumpen eine kontinuierliche Schmierölzufuhr zwischen Zahnrädern und Kupplungen und verhindern so Verschleiß.
In manchen Systemen dienen sie auch zur Kühlung des Getriebeöl-Wärmetauschers.

4. Hilfssysteme

Zahnradpumpen werden auch in Hilfssystemen wie Servolenkpumpen, Deckkränen und Ballastsystemen eingesetzt.

Vorteile des Einsatzes von Zahnradpumpen auf Schiffen

Einfaches, robustes und langlebiges Design: störungsfreier Betrieb über einen langen Zeitraum.
Es ist äußerst wirksam bei hochviskosen Flüssigkeiten wie Motoröl oder schwerem Dieselkraftstoff.
Kann bei niedrigen Drehzahlen und mittleren Drücken betrieben werden.
Es ist klein und einfach zu installieren.
Es erfordert keine komplizierte Installation und ist leicht zu warten.

Diese Eigenschaften haben dazu geführt, dass Zahnradpumpen zu den am häufigsten verwendeten Pumpentypen in der Schifffahrt gehören.

Nachteile und Einschränkungen

Selbstverständlich hat jedes mechanische Gerät seine Grenzen, und Zahnradpumpen bilden da keine Ausnahme:

Partikelunverträglichkeit: Zähne können geschädigt werden, wenn Öl oder Kraftstoff Verunreinigungen enthält.
Durchflussänderungen aufgrund von Viskositätsänderungen: Die Genauigkeit der Durchflussmessung kann bei hohen oder niedrigen Temperaturen beeinträchtigt sein.
Im Vergleich zu Kolben- oder Schraubenpumpen weisen sie ein relativ höheres Maß an Lärm und Vibrationen auf.
Der Wirkungsgrad sinkt bei hohem Druck (über 200 bar).

Daher wird es typischerweise in Mitteldruck-Schmier- und Kraftstoffversorgungssystemen eingesetzt, nicht aber in Hochdruck-Haupthydraulikkreisläufen.

Interner Aufbau der Zahnradpumpe

Zahnradpumpen bestehen aus mehreren Hauptkomponenten:

Außengehäuse: aus korrosionsbeständigem Marinestahl oder Gusseisen.
Getriebe: über eine Welle mit dem Motor verbunden.
Angetriebene Zahnräder: kompatibel mit dem Endantrieb.
Lager und Buchsen: Sie dienen der Reibungsreduzierung und der Abstützung der Welle.
Dichtungen und O-Ringe: Verhindern das Austreten von Flüssigkeiten.
Einlass/Auslass und Abdeckung: Zur Installation im Rohrleitungssystem des Schiffes.

Alle Komponenten der Schiffspumpe sind sorgfältig konstruiert, um der Einwirkung von Meerwasser, Feuchtigkeit und Temperaturschocks standzuhalten.

Werkstoffe der Komponenten und Korrosionsbeständigkeit

In der maritimen Umgebung können Feuchtigkeit, Salzgehalt und hoher Druck Korrosion verursachen und so zu schnellem Geräteausfall führen.
Daher werden Zahnradpumpen auf Schiffen typischerweise aus speziellen korrosionsbeständigen Legierungen wie Marinebronze oder Edelstahl 316/304
gefertigt . Auch Wellen und Buchsen bestehen aus korrosionsbeständigen Materialien wie Graphit oder beschichteter Bronze, um eine lange Lebensdauer im ständigen Ölkontakt zu gewährleisten.

Externe Zahnradpumpe im Antriebssystem

Außenzahnradpumpen finden aufgrund ihrer hohen Präzision und ihrer Fähigkeit, mittlere Drücke (bis zu ca. 200 bar) zu erzeugen, breite Anwendung in Schiffsantriebssystemen.
Typischerweise werden diese Pumpen als Hochdruckölpumpen in den Schmiersystemen von Hauptmaschinen und Generatoren sowie als Hilfsölpumpen (Niederdruckölpumpen) eingesetzt.

Zu den Hauptmerkmalen gehören folgende:

Zwei Zahnräder gleicher Größe
Horizontale oder vertikale Montageoptionen
Weniger Geräusche bei niedrigen Geschwindigkeiten
Fähigkeit, dem Kontakt mit hochviskosen Ölen standzuhalten

Innenzahnradpumpen auf Schiffen

Innenzahnradpumpen werden typischerweise in Systemen eingesetzt, die einen konstanten Durchfluss und niedrigen Druck erfordern . Ihre Konstruktion, die Innen- und Außenzahnräder kombiniert, sorgt für einen gleichmäßigeren Durchfluss und geringere Vibrationen als Außenzahnradpumpen .

Zu den wichtigsten maritimen Anwendungsgebieten gehören:

Getriebeölpumpe
Wärmetauscher-Kühlölpumpe
Leichtkraftstoff-Transferpumpe

Wartung und Reparatur von Zahnradpumpen

Im maritimen Bereich ist die ordnungsgemäße Wartung von Zahnradpumpen entscheidend für deren Lebensdauer.
Wichtige Wartungspunkte sind:

Kontrollieren Sie regelmäßig Ihr Motoröl: Verunreinigungen oder Partikel im Öl können zu Getriebeverschleiß führen.
Prüfen Sie Druck und Durchfluss: Ein plötzlicher Druckabfall deutet auf ein internes Leck oder Korrosion hin.
Filter regelmäßig wechseln: Der Öl- oder Kraftstofffilter sollte gemäß den Anweisungen des Herstellers ausgetauscht werden.
Schmierung von Wellen und Buchsen: erfolgt gemäß dem vom Hersteller vorgegebenen Programm.
Überprüfen Sie die Anschlüsse und stellen Sie sicher, dass keine Lecks vorhanden sind . Etwaige Lecks müssen umgehend behoben werden.

Unter Berücksichtigung dieser wichtigen Punkte kann die Lebensdauer von Schiffszahnradpumpen mehr als 10 Jahre Dauerbetrieb erreichen .

Häufige Probleme bei Zahnradpumpen und Lösungen

festgestellte Mängel	Mögliche Gründe	Reparaturmethoden
Niedriger Auslassdruck	Zahnradverschleiß oder interne Leckage	Austausch von Zahnrädern oder Dichtungen
laute Geräusche oder Vibrationen	Fehlerhafte Installation oder Luft im Stromkreis.	Entlüften und synchronisieren Sie die Pumpe.
Ölaustritt an der Karosserie	Beschädigter Dichtungsring oder lose Schrauben	Setzen Sie den Dichtring wieder ein und ziehen Sie die Verbindung fest.
Überhitzung der Wasserpumpe	Niedrige Viskosität oder Überladung	Prüfen Sie die Ölsorte und den Öldruck im Ölkreislauf.

Vergleich von Zahnradpumpen mit anderen Schiffspumpen

Besonderheit	Zahnradpumpe	Flügelzellenpumpe	Kolbenpumpe
Exportfluss	Einheitlich und konsequent	Veränderlich	Einstellbar
Arbeitsdruck	Durchschnitt (bis zu 200x)	Niedrig bis mittel	Hoch (bis zu 400-fach)
Umweltallergie	höher	Hälfte	weniger
Instandhaltungskosten	Ein wenig	Hälfte	viele
Lebensdauer unter maritimen Bedingungen	sehr gut	Ja	Die Qualität ist hervorragend, aber etwas teuer.

Somit stellen Zahnradpumpen für viele Anwendungen im mittleren Druckbereich eine wirtschaftliche und zuverlässige Option dar.

Bekannte Marken und Hersteller von Schiffszahnradpumpen

Auf dem Weltmarkt gibt es viele bekannte Marken, die aktiv Zahnradpumpen für Schiffsantriebssysteme herstellen, darunter:

IMO AB (Schweden)
Viking-Bomben (USA)
Rexroth (Deutschland)
Tuel/Phil Wright
Azque Pumps (Spanien)
Clara (Österreich)

Im Iran liefern Unternehmen, die Schiffsausrüstung importieren, auch verschiedene Modelle von Öl- und Kraftstoffpumpen für Schiffsmotoren dieser Marken.

Abschluss

Zahnradpumpen spielen eine Schlüsselrolle in Schiffsantriebssystemen. Diese kompakten und leistungsstarken Einheiten gewährleisten
einen kontinuierlichen Öl- und Kraftstofffluss zwischen Motor, Getriebe und Hilfssystemen und sorgen so für einen ordnungsgemäßen und effizienten Betrieb des Schiffsmotors.

Zahnradpumpen zählen aufgrund ihrer Robustheit, ihres einfachen Aufbaus, ihrer hohen Zuverlässigkeit und ihrer geringen Wartungskosten zu den besten Optionen für Schiffssysteme . Um jedoch eine optimale Leistung zu erzielen, ist es notwendig, die passende Zahnradpumpe anhand der Art des Fluids, des Betriebsdrucks, der erforderlichen Fördermenge und der Anforderungen des Schiffsbetriebs auszuwählen .

Letztendlich kann die Wahl hochwertiger Zahnradpumpen, die internationalen Standards (wie ABS oder DNV) entsprechen, die langfristige Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit des Schiffsantriebssystems gewährleisten.