So wählen Sie eine Pumpe für Ihr nächstes Designprojekt aus

Sep 29, 2023

3. April 2023 Durch gesponserte Inhalte

Einführung Konstrukteure sind in der Regel mit den Durchfluss- und Druckanforderungen ihrer Anwendungen vertraut und wissen, was sie pumpen wollen, aber das ist erst der Anfang. Es gibt viele anwendungsspezifische Faktoren, die bewertet werden müssen, bevor die richtige Pumpe ausgewählt werden kann. Die meisten dieser Faktoren lassen sich in Umwelt-, System- und Medienprobleme einteilen. Die frühzeitige Beratung eines Pumpenherstellers im Entwurfsprozess trägt dazu bei, sicherzustellen, dass die ausgewählte Pumpe die erwartete Leistung erbringt und gleichzeitig den laufenden Wartungsaufwand minimiert.

Pumpenumgebung Die meisten Ingenieure konstruieren und testen bei oder nahe Atmosphärendruck und berücksichtigen oft nicht die Auswirkungen, die berücksichtigt werden müssen, wenn ihre Geräte in höheren Lagen, beispielsweise in Denver oder Mexiko-Stadt, eingesetzt werden. Die Erhöhung wirkt sich auf viele Aspekte der Pumpenleistung aus, einschließlich des Massenstroms und der Verringerung der maximal erreichbaren Unterdrücke und Drücke. Darüber hinaus wirkt sich die Verringerung der Luftstrommasse auf die Kühlung des Motors und der Lager aus.

Die Luftfeuchtigkeit ist ein weiterer wichtiger Faktor, insbesondere wenn Umgebungsluft gefördert wird. Bei zu niedriger Luftfeuchtigkeit kann Feuchtigkeit aus Elastomerteilen entzogen werden und auch die Lebensdauer von Lagern und anderen Motorkomponenten verkürzen; ist er zu hoch, kann es vor allem im Pumpenkopf zu Kondenswasserbildung kommen. Sobald sich Flüssigkeit bildet, müssen die internen Komponenten der Pumpe in der Lage sein, mit den nicht komprimierbaren und potenziell korrosiven Medien zu arbeiten. Bei mehrstufigen Pumpenköpfen kommt die Situation noch häufiger vor. Weitere wichtige Umweltaspekte, die es zu berücksichtigen gilt, sind salzhaltige Luft, extreme Temperaturen und der Einsatz an gefährlichen Orten.

Systemfaktoren Genau wie bei einem verwickelten Gartenschlauch gilt: Je mehr Widerstand beim Pumpen vorhanden ist, desto mehr Kraft ist erforderlich, um eine Flüssigkeit durch den Schlauch zu drücken. Jede Eigenschaft des Strömungswegs (Innendurchmesser des Rohrs, Material, Ausführung, Länge, Öffnungen, Ventile, Fittings, Bögen, Schalldämpfer usw.) weist einen Druckabfall auf. Wenn man sie alle addiert, ergibt sich die Gesamtdruckänderung, die die Pumpe überwinden muss, um einen Durchfluss zu erzeugen. Einschränkungen am Pumpeneinlass sind besonders wichtig, da 14,7 psig der größtmögliche Saugunterschied auf Meereshöhe ist. Pumpen sollten außerdem so dimensioniert sein, dass sie auch dann die erforderliche Durchflussrate erzeugen, wenn die Filter verschmutzt sind und gewartet werden müssen.

Konstrukteure sollten den Arbeitszyklus der Pumpe kennen. Oftmals gibt es keine eindeutige Antwort darauf, ob der Dauerbetrieb oder das zyklische Ein- und Ausschalten erfolgen soll. Wenn ja, sollte eine Liste von Faktoren abgewogen werden, um die beste Lösung für die Anwendung zu ermitteln. Zu diesen Faktoren gehören der Motortyp (Wechselstrom, Bürste oder bürstenloser Gleichstrom), Geräuschgrenzwerte, gewünschte Lebensdauer der Pumpe, Batterielebensdauer pro Ladung, Anfälligkeit für Stromspitzen und Vibrationen, Wärmeentwicklung und Last beim Starten und Herunterfahren. Die Steuerung der Motordrehzahl ist eine beliebte und erfolgreiche Methode, um diesen Faktoren entgegenzuwirken. Der Betrieb der Pumpe bei niedrigeren Drehzahlen spart außerdem Strom und verlängert die Lebensdauer der Pumpe sowie anderer Komponenten vor und nach der Pumpe.

Die Medien Medien können einen großen Einfluss auf die Wahl der Systempumpe haben. Abgesehen von den offensichtlichen Problemen der chemischen Kompatibilität, die sich auf die Materialauswahl der Pumpenkomponenten auswirken, müssen andere Aspekte untersucht werden.

Nahezu alle Fluidkomponenten werden von Partikeln im gepumpten Gas oder der gepumpten Flüssigkeit beeinflusst, und die Form und Härte der Partikel können ebenso wichtig sein wie ihre Größe, um zu bestimmen, wie schädlich sie sind. Beispielsweise können die Zahnräder von Zahnradpumpen durch Partikel abgenutzt werden, was möglicherweise zu einer unzulässigen Verkürzung der Lebensdauer führt. Fasern können bei bestimmten Pumpentechnologien potenzielle Probleme verursachen. Im Idealfall sollten Partikel aus den Medien entfernt werden, indem deren Eintritt und/oder Entwicklung verhindert oder auf der Einlassseite der Pumpe herausgefiltert wird. Wenn eine Eliminierung unmöglich ist oder Partikel ein wesentlicher und notwendiger Bestandteil des Mediums sind, ist ihre Charakterisierung für die richtige Pumpenauswahl wichtig. Anwendungsdesigner sollten allen Pumpen- und Komponentenlieferanten mitteilen, mit welcher Art und Häufigkeit von Partikeln zu rechnen ist, damit sie Designs ändern oder die entsprechende Filterung liefern können.

Mit der Zeit neigen Partikel dazu, sich anzusammeln, was den Druckabfall erhöht und in manchen Fällen sogar den Durchfluss vollständig blockiert. Daher kann eine turbulente Strömung hilfreich sein oder eine Spülung erforderlich sein. Schmutz und Partikel beeinträchtigen nicht nur die Leistung der Pumpe, sie können auch dazu führen, dass die Pumpe außerhalb ihres Auslegungsbereichs arbeitet.

Für Pumpen ist es eine besondere Herausforderung, gemischte Flüssigkeits-/Gasmedien zu fördern, was beim Ansaugen einer Flüssigkeit aus einer Wellplatte oder einem Abfallflüssigkeitsbehälter auftreten kann. Für solche Anwendungen sind Membranpumpen ideal, da sie potenziell aggressiven Flüssigkeiten standhalten und die selbstansaugenden und erhöhten Durchflussanforderungen bei der Förderung gemischter Medien gut bewältigen können. Zu weiteren medienbezogenen Herausforderungen, die Einfluss auf die Pumpenauswahl haben können, gehören Flüssigkeiten nahe ihrem Dampfdruck und andere Gase als Luft.

Weitere zu berücksichtigende Faktoren Ein vertrauenswürdiger Pumpenhersteller verfügt über die erforderliche Anwendungserfahrung, um Sie bei vielen der häufigsten Fallstricke bei der Systemkonstruktion zu unterstützen. Zu den weiteren möglichen Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, gehören die Ausrichtung und Montage der Pumpe, die Empfindlichkeit des Systems gegenüber Pulsationen, Selbstansauganforderungen für Flüssigkeitspumpen, Durchflussraten der Pumpe, wenn sie nur Luft und nur Flüssigkeiten bewegt, Schutzmaßnahmen gegen nachgeschaltete Verstopfungen (insbesondere bei gefährlichen Medien). Zu den wichtigeren Faktoren, die besprochen werden sollten, zählen auch begrenzte Stromstärken und variable Versorgungsspannungen sowie Wechselwirkungen mit anderen Komponenten und der verfügbaren Sensorrückmeldung.

Zusammenfassung Im Laufe der Lebensdauer eines Systems treten viele Bedingungen auf. Designer müssen sie alle vorhersehen, wenn das Gerät erfolgreich sein soll. Anschließend wird die beste Lösung ermittelt, indem die individuellen Anwendungsanforderungen des Kunden bewertet und die möglichen Lösungen mit einem vertrauenswürdigen Pumpenlieferanten abgewogen werden. Dieser beratende und gründliche Ansatz ist der Weg, der am häufigsten zum Erfolg führt.

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