Bei der Handhabung von Fl\u00fcssigkeiten erf\u00fcllen Regenerative Turbinenpumpen eine L\u00fccke zwischen Kreisel- und Verdr\u00e4ngerbauarten. Sie kombinieren den hohen F\u00f6rderdruck von Verdr\u00e4ngerpumpen mit der flexiblen Funktionsweise von Kreiselpumpen. Es handelt sich um einen Typ mit geringer Kapazit\u00e4t und hoher F\u00f6rderh\u00f6he, der bei F\u00f6rderh\u00f6hen von bis zu 5400 ft (1645 m) und F\u00f6rderleistungen von bis zu 150 gpm (34 m3\/h) eingesetzt wird. Regenerative Turbinenpumpen sind unter mehreren Namen bekannt, wie etwa Wirbel-, Peripheral- und Regenerativpumpen. Keine dieser Bezeichnungen beschreibt die Pumpe richtig, aber \u201eRegenerative Turbine\u201c kommt dem am n\u00e4chsten. Mehrere Arten von Rotationspumpen werden als \u201eTurbinen\u201c bezeichnet. Dazu geh\u00f6ren der Diffusortyp mit horizontaler Welle und die Tiefbrunnen-Kreiselpumpe mit vertikaler Welle. Die Funktionsweise der kleinen Pumpe mit gro\u00dfer F\u00f6rderh\u00f6he, der Regenerativen Turbinenpumpe, wird hier besprochen.<\/p>\n\n\n\n
Es zeigt Querschnitte durch eine regenerative Turbinenpumpe. Die allgemeine Konstruktion \u00e4hnelt der vieler kleiner Kreiselpumpen. Die Welle, die oft aus rostfreiem Stahl besteht, wird von zwei Kugellagern getragen. Das Laufrad ist fliegend gelagert, eine \u00fcbliche Konstruktion f\u00fcr Kreiselpumpen. Die Pumpe wird im Allgemeinen standardm\u00e4\u00dfig mit einer Gleitringdichtung geliefert. Der Hauptunterschied zwischen Kreisel- und regenerativen Turbinenpumpen liegt im Laufrad. Bei der regenerativen Turbinenpumpe ist eine doppelte Reihe von Schaufeln in den Rand des Laufrads geschnitten. Diese Schaufeln rotieren in einem Kanal. Fl\u00fcssigkeit str\u00f6mt an der Saugseite ein und wird von den Schaufeln des Laufrads aufgenommen. Nach fast einer Umdrehung im ringf\u00f6rmigen Kanal hat die Fl\u00fcssigkeit eine hohe Geschwindigkeit, die sie durch den Auslass ausst\u00f6\u00dft. Fl\u00fcssigkeit, die in das Laufrad einer Kreiselpumpe eintritt, kann nur einmal zwischen den Schaufeln hindurchtreten. Sie erh\u00e4lt nur auf dem Weg vom Auge des Laufrads zu seinem Rand Energie. Bei einer regenerativen Turbinenpumpe zirkuliert die Fl\u00fcssigkeit zwischen den Schaufeln des Laufrads. Aufgrund dieser Wirkung flie\u00dft die Fl\u00fcssigkeit auf einem Weg wie ein Schraubengewinde (spiralf\u00f6rmig), w\u00e4hrend sie vorw\u00e4rts bef\u00f6rdert wird. Folglich wird der Fl\u00fcssigkeit durch die Fl\u00fcgel des Laufrads in einer regenerativen Bewegung Energie zugef\u00fchrt, w\u00e4hrend sie von der Ansaugung zur Abgabe flie\u00dft. Diese regenerative Wirkung hat dieselbe Wirkung wie die Mehrstufung in einer Kreiselpumpe. In einer mehrstufigen Kreiselpumpe ist der Druck der Fl\u00fcssigkeit das Ergebnis der in den verschiedenen Stufen zugef\u00fchrten Energie. In gleicher Weise ist in einer regenerativen Turbinenpumpe der Druck an ihrem Auslass das Ergebnis der Energie, die der Fl\u00fcssigkeit durch eine Anzahl von Laufradfl\u00fcgeln zugef\u00fchrt wird.<\/p>\n\n\n\n
Der Hauptunterschied zwischen einer Kreiselpumpe und einer Peripheralturbinenpumpe besteht darin, dass die Fl\u00fcssigkeit nur einmal durch ein Kreisellaufrad flie\u00dft, w\u00e4hrend sie bei einer Turbine viele Male durch die Schaufeln flie\u00dft. Wie im Querschnittsdiagramm zu sehen, bewegen sich die Schaufeln des Laufrads innerhalb des Durchflussbereichs des Wasserkanaldurchgangs. Sobald die Fl\u00fcssigkeit in die Pumpe gelangt, wird sie in die Schaufeln geleitet, die die Fl\u00fcssigkeit nach vorne dr\u00fccken und eine Zentrifugalkraft nach au\u00dfen auf den Umfang des Laufrads aus\u00fcben. Die Schaufeln des Laufrads erzeugen daher eine geordnete Zirkulationsstr\u00f6mung, die eine Fl\u00fcssigkeitsgeschwindigkeit erzeugt. Die Fl\u00fcssigkeitsgeschwindigkeit (oder kinetische Energie) steht dann zur Umwandlung in Str\u00f6mung und Druck zur Verf\u00fcgung, abh\u00e4ngig vom Str\u00f6mungswiderstand des externen Systems, wie in einer Systemkurve dargestellt.<\/p>\n\n\n\n
An dieser Stelle ist es n\u00fctzlich zu beachten, dass zur Vermeidung des internen Druckaufbauverlusts einer MTH-Regenerativen Turbine enge interne Abst\u00e4nde erforderlich sind. In vielen F\u00e4llen kann der Abstand zwischen Laufrad und Geh\u00e4use, abh\u00e4ngig von der Pumpengr\u00f6\u00dfe, auf jeder Seite nur ein Tausendstel Zoll betragen. Daher sind diese Pumpen nur f\u00fcr Anwendungen mit sauberen Fl\u00fcssigkeiten und Systemen geeignet. In einigen F\u00e4llen kann ein Saugsieb erfolgreich zum Schutz der Pumpe eingesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n
Als n\u00e4chstes wird die Fl\u00fcssigkeit in einen Kreislauffluss versetzt und erreicht den Rand des Fl\u00fcssigkeitskanals. Sie wird dann durch die speziell geformten Fl\u00fcssigkeitskan\u00e4le um die Seite des Laufrads herum und zur\u00fcck in die Innenseite der Turbinenschaufeln geleitet, wo der Prozess erneut beginnt. Dieser Zyklus wiederholt sich viele Male, w\u00e4hrend die Fl\u00fcssigkeit durch die Pumpe flie\u00dft. Jeder Durchgang durch die Schaufeln erzeugt eine h\u00f6here Fl\u00fcssigkeitsgeschwindigkeit, die dann in mehr Druck umgewandelt werden kann. Die mehrfachen Zyklen durch die Turbinenschaufeln werden als Regeneration bezeichnet, daher der Name regenerative Turbine. Das Gesamtergebnis dieses Prozesses ist eine Pumpe mit einer Druckaufbaukapazit\u00e4t, die zehnmal oder mehr so hoch ist wie die einer Kreiselpumpe mit demselben Laufraddurchmesser und derselben Drehzahl.<\/p>\n\n\n\n
Bei einigen Konkurrenzkonstruktionen wird nur ein einseitiges Laufrad verwendet. Diese Konstruktion leidet unter einer Schubbelastung in Richtung des Motors, die von den Motorlagern getragen werden muss. MTH-Turbinen verwenden eine zweiseitige schwimmende Laufradkonstruktion, die auf beiden Seiten gleichm\u00e4\u00dfig Druck aufbaut. Dies hat den Vorteil, dass der Pumpendruck das Laufrad in der Laufradh\u00f6hle mit engem Spalt hydraulisch selbstzentriert, ohne die Motorlager mit \u00fcberm\u00e4\u00dfigen Schubbelastungen zu belasten.<\/p>\n\n\n\n
Die Pumpe hat ein vertikal geteiltes Geh\u00e4use. Durch Entfernen der Schrauben B k\u00f6nnen Abdeckung C und Auskleidung L1 abgenommen werden, um das Laufrad zu pr\u00fcfen oder zu entfernen. Um den Fl\u00fcssigkeitsfluss von Hoch- zu Niederdruckbereichen in der Pumpe gering zu halten, hat das Laufrad einen geringen Abstand zwischen den Auskleidungen L1 und L2.<\/p>\n\n\n\n
Druck auf das Laufrad<\/p>\n\n\n\n
Etwa die H\u00e4lfte des Auslassdrucks herrscht um die Nabe des Laufrads herum, also der Druck auf die Gleitringdichtung. L\u00f6cher H durch das Laufrad verhindern unausgeglichenen Druck darauf und Endschub auf die Lager. Ein kleiner Bypass-Strom tritt auch \u00fcber die Dichtfl\u00e4chen zwischen Auslass und Saugseite auf. Verschlei\u00df an diesen Dichtfl\u00e4chen vergr\u00f6\u00dfert die Abst\u00e4nde und den Bypass-Strom. Dasselbe passiert mit den Dichtringen von Kreiselpumpen. Dieser Verschlei\u00df verringert die Pumpenkapazit\u00e4t erheblich, wenn mit hoher F\u00f6rderh\u00f6he gearbeitet wird. Die meisten Ausf\u00e4lle von Peripheral-Turbinenpumpen werden durch diesen Verschlei\u00df an den Dichtfl\u00e4chen verursacht. Eine Untersuchung der Verschlei\u00dfursachen geh\u00f6rt in einen separaten Artikel, in dem sie ausf\u00fchrlich besprochen werden k\u00f6nnen. Um jedoch ernsthaften Verschlei\u00df zu vermeiden, lassen Sie das Laufrad nicht die Auskleidungen L1 und L2 ber\u00fchren und stellen Sie sicher, dass die gepumpte Fl\u00fcssigkeit frei von abrasivem Material ist. Roth Peripheral-Turbinenpumpen mit patentierten selbstzentrierenden Laufr\u00e4dern reduzieren das Verschlei\u00dfproblem erheblich.<\/p>\n\n\n\n
Kreiselpumpen sind der am h\u00e4ufigsten verwendete Pumpentyp in der Industrie, Landwirtschaft, kommunalen (Wasser- und Abwasseranlagen), Kraftwerken, Erd\u00f6l und vielen anderen Branchen. Sie sind der prim\u00e4re Pumpentyp in der Klasse der sogenannten \u201ekinetischen\u201c Pumpen und unterscheiden sich deutlich von \u201eVerdr\u00e4ngerpumpen\u201c.<\/p>\n\n\n\n
Kreiselpumpen sind hydraulisch betriebene Maschinen, die sich durch ihre F\u00e4higkeit auszeichnen, Energie auf Fluide (insbesondere Fl\u00fcssigkeiten) durch die Wirkung eines Zentrifugalkraftfelds zu \u00fcbertragen. Ihr Hauptzweck besteht darin, Fluide durch Druckerh\u00f6hung zu \u00fcbertragen. Kreiselpumpen k\u00f6nnen unterschiedliche Strukturen aufweisen, aber ihr Funktionsprinzip und ihre fluiddynamischen Eigenschaften sind immer gleich. Schematisch bestehen Kreiselpumpen aus einem Laufrad, das sich im Geh\u00e4use dreht. Das Laufrad besteht aus einer Reihe von Schaufeln, vorzugsweise in radialer Ausf\u00fchrung, die kinetische Energie auf das gepumpte Fluid \u00fcbertragen. Das Geh\u00e4use ist mit Saug- und Druckd\u00fcsen f\u00fcr das gepumpte Fluid ausgestattet. Die Achse der Saugd\u00fcse entspricht der Drehachse des Laufrads, w\u00e4hrend die Achse der Druckd\u00fcse senkrecht zur Laufradachse steht, aber dennoch auf der Ebene liegt, die durch die Achse selbst verl\u00e4uft.<\/p>\n\n\n\n
Die zu pumpende Fl\u00fcssigkeit tritt kontinuierlich durch den Saugstutzen der Pumpe in der Mitte des Laufrads ein. Von hier aus wird sie in radialer Richtung bis zum Rand des Laufrads beschleunigt, wo sie in das Geh\u00e4use abl\u00e4uft. Der Fl\u00fcssigkeitsstrom wird durch den Schub beschleunigt, den die Laufradschaufeln dank ihrer Kr\u00fcmmung auf den Strom selbst \u00fcbertragen. Auf diese Weise erh\u00e4lt die Fl\u00fcssigkeit Energie, haupts\u00e4chlich in Form einer Erh\u00f6hung ihrer Durchschnittsgeschwindigkeit (kinetische Energie). Im Geh\u00e4use wird die Fl\u00fcssigkeit aufgrund des in Bewegungsrichtung allm\u00e4hlich zunehmenden Querschnitts entsprechend verlangsamt.<\/p>\n\n\n\n
Regenerative Turbinenpumpen haben doppelreihige Schaufeln, die in den Rand geschnitten sind. Das Laufrad dreht sich in zwei Auskleidungen, in die ringf\u00f6rmige Kan\u00e4le gefr\u00e4st wurden. Fl\u00fcssigkeit str\u00f6mt an der Saugseite ein und wird von den Laufradschaufeln aufgenommen. Bei fast einer Umdrehung im ringf\u00f6rmigen Kanal entwickelt die Fl\u00fcssigkeit eine hohe Geschwindigkeit und der Druck steigt drastisch an, bevor sie ausgesto\u00dfen wird. Die Fl\u00fcssigkeit zirkuliert zwischen den Laufradschaufeln und der ringf\u00f6rmigen Kammer. Aufgrund dieser Wirkung flie\u00dft die Fl\u00fcssigkeit auf einem Pfad wie eine Schraubenfeder, die in jede der ringf\u00f6rmigen Nuten eingelegt ist, w\u00e4hrend die Fl\u00fcssigkeit vorw\u00e4rts bef\u00f6rdert wird. Der Fl\u00fcssigkeit wird durch eine Reihe von Wirbelimpulsen in den Laufradschaufeln Energie zugef\u00fchrt, w\u00e4hrend sie von der Saugseite zur Auslassseite wandert.<\/p>\n\n\n\n
Diese Impulse haben die gleiche Wirkung wie die mehrstufige Schaltung einer Kreiselpumpe. Bei einer mehrstufigen Kreiselpumpe ist der Druck das Ergebnis der in jeder Stufe zugef\u00fchrten Energie. Bei einer Turbinenpumpe wird dem Fl\u00fcssigkeitsstrom Druck zugef\u00fchrt, indem er viele Male durch die Schaufeln eines einzelnen Laufrads zirkuliert.<\/p>\n\n\n\n
Eines der bemerkenswertesten Merkmale der regenerativen Turbinenpumpe sind ihre Leistungseigenschaften beim Pumpen hochfl\u00fcchtiger Fl\u00fcssigkeiten. Die Art und Weise, wie das Turbinenlaufrad der Fl\u00fcssigkeit Geschwindigkeit\/Energie verleiht, wie oben beschrieben, unterscheidet sich deutlich von herk\u00f6mmlichen Kreisel- oder Verdr\u00e4ngerkonstruktionen. Der kontinuierliche, fortschreitende Druckaufbau in einer regenerativen Turbinenpumpe verhindert im Wesentlichen das pl\u00f6tzliche Platzen von Blasen, das zerst\u00f6rerische Kavitation verursacht.<\/p>\n\n\n\n
Eine Turbinenpumpe kann etwa den zehnfachen F\u00f6rderdruck einer Kreiselpumpe mit gleichem Laufraddurchmesser und gleicher Drehzahl entwickeln. Der Druck steigt nahezu gleichm\u00e4\u00dfig um den Laufradrand herum an. An der Laufradnabe betr\u00e4gt der Druck etwa die H\u00e4lfte des F\u00f6rderdrucks. Dieser niedrigere Druck plus Saugdruck ist das, was in der Stopfbuchse sichtbar ist. L\u00f6cher im Laufrad halten das Laufrad zentriert, um Verschlei\u00df zu reduzieren, unausgeglichenen Druck auf das Laufrad zu verhindern und den Endschub auf die Lager zu reduzieren.<\/p>\n\n\n\n
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