Luftblasen als Ursache für Pumpenschäden

Die Schmutzwasser­pumpe fällt aus und die Unter­suchung zeigt: Nicht das abra­sive Hart­gestein im För­der­medi­um, son­dern allein Luft­blasen haben den Schaden im Inneren verur­sacht. Wie kann das sein?

Der Pumpen­her­steller Tsu­ru­mi mit Europ­a­sitz in Düs­sel­dorf informiert im Inter­net regelmäßig über Neuheit­en und gibt Anwen­der­tipps. Ein aktuelles The­ma, das übri­gens alle Her­steller (und deren Kun­den) bet­rifft, ist die Kav­i­ta­tion. So beze­ich­nen Fach­leute ein physikalis­ches Phänomen, bei dem Dampf­blasen in ein­er Flüs­sigkeit unter Druck platzen und dabei zer­störerische Kräfte freiset­zen können.

Druck­ver­luste vermeiden

Typ­is­che Schadens­bilder sind Ero­sion, Ver­schleiß und Lochfraß am Pumpen­laufrad. Vibra­tio­nen und ungewöhn­liche Geräusche, meist eine Art Klopfen oder Rat­tern, kön­nen erste Hin­weise sein. Ein Leis­tungsver­lust und, sofern fest­stell­bar, ungewöhn­lich­es Mate­r­i­al (Abtrag aus der Pumpe) im Wass­er sind eben­falls Hin­weise. Dampf­blasen entste­hen durch einen Druck­ab­fall, der das Wass­er lokal zum Sieden bringt. Gelan­gen sie im Förderver­lauf in Bere­iche höheren Drucks, implodieren sie. Die Schä­den kön­nen größer als bei Abra­sion durch Sed­i­mente sein.

Tem­per­atur im Blick halten

Tsu­ru­mi weist darauf hin, dass die Kav­i­ta­tion als Naturge­setz nicht aufge­hoben wer­den kann. Pumpen­be­treiber kön­nen jedoch Vorkehrun­gen tre­f­fen, um das Risiko zu min­imieren. Der Ver­weis auf die tech­nis­chen Hand­büch­er ist oblig­a­torisch: Jed­er Her­steller gibt nicht ohne Grund Betrieb­s­gren­zen für seine Pumpen an, die einge­hal­ten wer­den soll­ten. Grund­sät­zlich sollte eine Pumpe immer in dem Leis­tungs­bere­ich einge­set­zt wer­den, der dem Ein­satzz­weck entspricht. Die Her­steller sprechen von der Ausle­gung der Pumpe. Für die Betrieb­spa­ra­me­ter ist vor allem die Dimen­sion­ierung der För­der­menge und der Förder­höhe von Bedeutung.

Ein entschei­den­der Fak­tor ist die Strö­mungs­geschwindigkeit, die durch den Durchmess­er und die Länge der Rohrleitung bee­in­flusst wird. Dabei gilt: Je höher die Geschwindigkeit an ein­er Stelle ist, desto niedriger ist der Druck dort (Bernoul­li-Effekt). Fällt dieser unter die Dampf­druck­gren­ze, also den Über­gang von der flüs­si­gen in die gas­för­mige Phase, set­zt der Kav­i­ta­tion­sprozess ein. Hohe Fließgeschwindigkeit­en sind daher zu vermeiden.

Ausle­gung ist (fast) alles

In der Prax­is bedeutet dies, dass es keine Eng­pässe im Sys­tem geben sollte. Diese kön­nen jedoch trotz guter hydraulis­ch­er Abstim­mung durch Ver­stop­fun­gen entste­hen. Enge Kur­ven­ra­di­en oder abrupte Quer­schnittsän­derun­gen sind Eng­pässen gle­ichzuset­zen, da sie eben­falls zu Druck­ver­lus­ten führen. Die Tem­per­atur des För­der­medi­ums ist ein wichtiger beglei­t­en­der Fak­tor mit stark ansteigen­der Auswirkung. Je höher die Tem­per­atur, desto größer ist der Dampf­druck, sodass bere­its ein ver­gle­ich­sweise geringer lokaler Druck­ab­fall zur Kav­i­ta­tion führen kann.

Als Faust­formel: Ein küh­les För­der­medi­um mit niedriger Fließgeschwindigkeit bei großem Rohrleitungs­durchmess­er ver­ringert das Risiko eines Pumpe­naus­falls durch Kav­i­ta­tion. Die Experten der Her­steller ken­nen weit­ere Ein­flussgrößen und nen­nen die für das Pro­jekt am besten geeignete Pumpe. Das ist auch nötig, denn das Ange­bot beispiel­sweise von Tsu­ru­mi ist groß: Allein in Deutsch­land sind rund 500 Mod­elle für Klar‑, Schmutz- und Abwass­er bis 30 Kubik­me­ter pro Minute oder 216 Meter Förder­höhe auf Lager.