Wie funktioniert die Seitenkanalpumpe?
Durch die Saugöffnung tritt die Förderflüssigkeit bzw. das Flüssigkeits-Gas-Gemisch zunächst in die Laufradzellen und den Seitenkanal ein. Der Seitenkanal erstreckt sich hier nicht über den vollen Umfang, sondern ist an einer Stelle unterbrochen. Durch die Drehbewegung des Laufrades und die Zentrifugalwirkung muss die Förderflüssigkeit mehrfach zwischen den Zellen des sternförmigen Laufrades und dem Seitenkanal hin und her zirkulieren, während durch die Rotation des Laufrades eine kreisförmige Strömungsrichtung überlagert wird. Es entstehen die typischen Kreisring-Helix- Strömungslinien, auf denen sich das Fördermedium durch die Seitenkanalstufen bewegt.
Durch die mehrfache Interaktion der Förderflüssigkeit mit dem Laufrad kann eine sehr intensive Energieübertragung stattfinden. Mit Seitenkanalpumpen werden Förderhöhen (also Drucksteigerungen) erreicht, die das 8- bis 9-fache von mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit rotierenden klassischen Kreiselpumpenlaufrädern – bei gleichem Laufraddurchmesser – betragen. Am Ende des Seitenkanals wird die Förderflüssigkeit in die Drucköffnung und in die nächste Stufe oder den Druckstutzen der Pumpe geführt. Ein Teilstrom wird über den Unterbrecher, in dem die radialen und axialen Betriebsspalte minimiert sind, zurück zur Saugseite geführt. Die Laufradflügel, die den Bereich des Unterbrechers passieren, wirken hier als dynamische Dichtung zwischen Druck- und Saugseite der Seitenkanalstufe. Die Mindestbetriebsdrehzahl von 900min-1 soll nicht unterschritten werden.
NPSH und die Zulaufverhältnisse
Der NPSH (Net Positive Suction Head) wird auch als Haltedruckhöhe bezeichnet und kann zur Bewertung des Förder- und insbesondere des Saugverhaltens einer Pumpe verwendet werden. Er ist kein Maß für die Selbstansaugefähigkeit, sondern beschreibt die Mindestzulaufhöhe über Sättigungsdruck des Fördermediums. Es geht hier also um den kleinsten notwendigen Überdruck, welcher am Saugstutzen vorhanden sein muss, damit eine (beinahe siedende) Flüssigkeit nicht verdampft. Der NPSH ist demnach also ein Maß für die Kavitationsneigung einer Pumpe.
Unterschreitet der NPSHA-Werte einer Anlage den erforderlichen (=Required) NPSHR-Wert einer Pumpe an deren Saugstutzen bzw. am Laufradeintritt, entsteht durch örtliche Druckabsenkung Kavitation (Dampfblasenbildung) und daraus in Folge eine Reduzierung der Förderhöhe. Pumpen mit einem kleinen NPSHR können Medien also näher an der Dampfdruckkurve fördern, als solche mit hohen NPSHR-Werten. Insbesondere druckverflüssigte Gase oder Dampfkondensate können mit Seitenkanalpumpen der S-Serie (SRZS, SEMA-S) und deren geringen Haltedruckhöhen äußerst kostengünstig und sicher gefördert werden.
Hilfssysteme zur Abkühlung dieser besonderen Medien oder aufwändige mehrstöckige Installationen zur Erzeugung großer anlagenseitiger Zulaufhöhen können entfallen. Maßgeblich zur Bestimmung des NPSHA-Wertes einer Anlage sind neben den Medieneigenschaften
- Dampfdruck pD bei Fördertemperatur und
- Dichte ρ
und den Zulaufverhältnissen
- Zulaufhöhe HZ geo und
- Rohrleitungsverluste HV
hauptsächlich der absolute statische Druck am Laufradeintritt, der sich zusammensetzt aus
- Atmosphärendruck pA sowie dem
- statischem Druck im Behälter pB (rel. zu pA)
In jedem Betriebspunkt muss der Pumpen-NPSH kleiner als der Anlagen-NPSH sein um einen störungsfreien Dauerbetrieb zu gewährleisten. Es ist üblich einen Sicherheitszuschlag von 0,5m einzurechnen.