Was versteht man unter der Saughöhe einer Pumpe und warum ist sie entscheidend bei der Pumpenauswahl?
Bei der Suche nach der richtigen Membran-Flüssigkeitspumpe, ist die Saughöhe ein wichtiges Auswahlkriterium. Aber was genau versteht man unter der Saughöhe und warum spielt sie eine so große Rolle?
In der Theorie ist die Saughöhe ein relativ einfaches Konzept. Sie ist jedoch stark von äußeren Faktoren wie dem atmosphärischen Druck und der Medientemperatur abhängig. Werden die physikalischen Grenzen der Saughöhe nicht berücksichtigt, kann dies zu einer unzureichenden Leistung und Pumpenschäden durch Kavitation führen. Daher ist ein tiefgreifendes Verständnis der Saughöhe für die Auswahl einer Flüssigkeitspumpe unerlässlich.
Was ist die Saughöhe einer Pumpe und wie wird sie gemessen?
Membranpumpen erzeugen beim Abwärtshub eine Saugwirkung, wodurch ein Unterdruck entsteht, der das Medium in den Einlass saugt. Die Saughöhe oder Saugförderhöhe ist bei Flüssigkeitsanwendungen der vertikale Abstand zwischen dem Einlass der Pumpe und der Medienquelle. Je tiefer die Flüssigkeit unter dem Einlass der Pumpe liegt, desto mehr Arbeit muss die Pumpe verrichten, um sie nach oben zu befördern. Die Saughöhe wird in Meter Wassersäule (mH2O) gemessen, was dem hydrostatischen Druck entspricht, der durch die Flüssigkeit erzeugt wird. Das Konzept der Saughöhe scheint einfach zu sein, aber die Saughöhe hängt stark von verschiedensten Umgebungsfaktoren ab.
Kritischer Faktor: Die physikalischen Grenzen der Saughöhe
Bei der Suche nach einer Pumpe ist es wichtig, die physikalischen Grenzen der Saugleistung zu berücksichtigen. Wenn Flüssigkeiten einem Vakuum ausgesetzt sind, beginnen sie zu sieden. Darüber hinaus wird der Dampfdruck einer Flüssigkeit von ihrer Temperatur beeinflusst. Aus diesem Grund beginnt die Verdampfung verschiedener Flüssigkeiten bei spezifischen Vakuumniveaus. Auch wenn das Medium nicht verdampft, gibt es dennoch Grenzen, wie hoch es maximal angesaugt werden kann. Selbst ein Vakuum von 0 mbar (abs.) erzeugt nur eine begrenzte Saugleistung.
Theoretisch beträgt die maximale Saughöhe, die eine Pumpe erzeugen kann, etwa 10,33 mH2O, was dem atmosphärischen Druck auf Meeresspiegelhöhe entspricht. Diese Grenze setzt jedoch voraus, dass die Pumpe unter idealen Bedingungen mit perfektem Vakuum auf Höhe des Meeresspiegels betrieben wird. Faktoren wie Luftdruck, Flüssigkeitstemperatur, Reibung in den Rohrleitungen, Viskosität des Mediums und Pumpenleistung spielen eine wichtige Rolle bei der Begrenzung der Saughöhe. Der Luftdruck ist in höheren Lagen geringer, was zu einer geringeren Saughöhe führt. Reibung im System und erhöhte Medientemperaturen können ebenfalls zu Druckänderungen führen, wodurch die Saugleistung weiter verringert wird. Eine Saughöhe von 7 bis 8 mH2O ist unter den meisten normalen Betriebsbedingungen das praktisch erreichbare Maximum.
Einfluss der Saughöhe auf Kavitation und Durchflussrate
Um Kavitation zu vermeiden ist es unerlässlich eine Pumpe auszuwählen, die die geeignete Saughöhe bewältigen kann. Kavitation tritt auf, wenn sich Gasblasen in der gepumpten Flüssigkeit auftreten und schnell zusammenfallen. Das Zusammenfallen dieser Blasen erzeugt starke Stoßwellen, die die Innenflächen der Pumpenkomponenten allmählich erodieren können. Dies kann auch zu übermäßigen Vibrationen und Geräuschen führen und in einigen Anwendungen das Fördermedium verändern. Pumpen, die nahe oder außerhalb ihrer Saughöhenbegrenzung betrieben werden, sind sehr anfällig für Kavitation.
Die Saughöhe einer Pumpe hat auch einen erheblichen Einfluss auf die Förderrate. In der Regel führt eine höhere Saughöhe zu einer geringeren Förderrate, da die Pumpe höhere Druckunterschiede überwinden muss, um das Medium zu fördern. Dies wird anhand einer Pumpenförderkurve, wie hier für die die NF 30 von KNF, veranschaulicht.
Mit sinkender Saughöhe steigt die maximale Förderrate. Dies setzt jedoch ideale Betriebsbedingungen voraus. Änderungen des Luftdrucks können ebenfalls Auswirkungen auf die Förderleistung haben.
Herausforderungen durch Saugbeschränkungen bewältigen
Strenge Grenzwerte und eine starke Abhängigkeit von Umgebungsfaktoren sind für Anwendungen mit spezifischer Saugleistung sehr herausfordernd. Es gibt jedoch Möglichkeiten, diese Einschränkungen abzuschwächen. Eine ordnungsgemäße Installation der Pumpe ist unerlässlich, da die Platzierung eine wichtige Rolle bei der Erzeugung einer ausreichenden Flüssigkeitsansaugung spielt. In der Regel sollte eine Pumpe unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der zu fördernden Flüssigkeit installiert werden. Dies ist nicht immer möglich, aber der Behälter muss innerhalb der maximalen Saughöhe der Pumpe liegen, damit das System effektiv arbeitet und Kavitation vermieden wird.
Die Auswahl der richtigen Schläuche ist ebenfalls wichtig, um den Durchfluss aufrechtzuerhalten und Schäden an der Pumpe zu vermeiden. Die Schläuche müssen einen ausreichend großen Durchmesser haben, um das Medium effektiv zum Pumpeneinlass zu transportieren. Die Schlauchkonfiguration sollte möglichst viele gerade Strecken aufweisen und Anzahl an Verbindungsstücken und Armaturen minimieren. Dies kann dazu beitragen, Reibungsverluste zu reduzieren und weitere Leistungseinbußen zu vermeiden.
Die Wahl der richtigen Pumpe ist entscheidend
Eine Pumpe, die die erforderliche Saughöhe bewältigen kann, ist unerlässlich, um Kavitation zu vermeiden und einen passenden Durchfluss zu erzielen. Aufgrund ihrer charakteristischen Bauweise sind Membranpumpen eine gute Wahl für Ansauganwendungen. KNF bietet eine breite Palette an Pumpen mit starker Saugleistung, darunter die NF 30. Die NF 30 bietet eine maximale Saughöhe von 6 mH2O (garantiert bei Trockenlauf, getestet unter Trockenbedingungen) sowie eine maximale Förderrate von 0,3 l/min und einen maximalen Druck von 1 bar (rel.). Sie ist mit einer Vielzahl von Pumpenköpfen, Ventilen und Membranmaterialien sowie mit anpassbaren bürstenlosen Gleichstrommotoren erhältlich.
Für Anwendungen, die sowohl eine höhere Förderrate als auch eine gute Saugleistung erfordern, kann eine Pumpe wie die FK 1100 erforderlich sein. Sie hat eine maximale Saughöhe von 4,5 mH2O (garantiert bei Trockenlauf, getestet unter Trockenbedingungen), eine maximale Förderrate von 12,4 l/min und einen maximalen Druck von 1 bar (rel.). Außerdem ist sie in einer Hochdruckausführung 1.1100 mit einem Druck bis zu 6 bar (rel.) erhältlich.
