Propellerpumpe
Ein gemeinsames Merkmal des Schiffspropellers, des Propellerrührwerks und der Propellerpumpe ist das axiale Laufrad (siehe Axialpumpe, Propeller).
Es kann mit feststehenden Schaufeln (Festpropeller), nur im demontierten Zustand einstellbaren Schaufeln (Einstellpropeller) oder mit Schaufeln, deren Steigung während des Betriebes zu verstellen sind (Verstellpropeller), ausgeführt werden. Aus diesem Grund wird auch eine Pumpe mit verstellbaren Schaufeln in einem halbaxialen Laufrad als Propellerpumpe bezeichnet.
Die Propellerpumpen haben von allen Kreiselpumpen die größten spezifischen Drehzahlen (ns > 110 min-1),werden aber am häufigsten bei ns > 160 min-1 eingesetzt. Je höher diese liegen, desto geringer sind die Laufschaufelzahl, die Wölbung der Profile und das Nabenverhältnis. Die Propellerpumpen sind für große Förderströme und kleine Förderhöhen (etwa bis 15 m in einer Stufe mit Axialpropeller und etwa 20 m mit Halbaxialpropeller) geeignet.
Die Drosselkurve verläuft im Vergleich zu anderen Kreiselpumpen steil und besitzt eine Abreißgrenze, die das Betriebsverhalten dieser Pumpenbauart prägt.
siehe Abb. 3, 4 Kennfeld und Abb. 1, 4 Kennlinie
Die Kurve des Leistungsbedarfes (siehe Kennlinie) hat ihr Maximum beim Förderstrom Null, weshalb die Propellerpumpen mit geöffnetem Druckschieber zur Vermeidung von Überlastungen des Antriebes (beim Anlaufvorgang) angefahren werden. Der kennzeichnende Verlauf dieser Kennlinien (mit "Sattel" und "Abreißgrenze" sowie steigender Leistungsbedarf bei Förderstromminderung) macht die sonst unwirtschaftliche Bypassverstellung hier als Umlaufregelung interessant, wobei sich durch Öffnen einer Umlaufleitung (Bypass) der Leistungsbedarf und die Förderhöhe vermindern, der nutzbare Förderstrom sich jedoch vergrößert.
Die Steigung der Laufschaufeln und damit des Volumenstroms einschließlich der "Abreißgrenze" lässt sich durch eine Laufschaufelverstellung während des Betriebes mittels mechanischen, elektrischen oder hydraulischen Verstellgetriebes (siehe Laufschaufelverstellung) in weiten Grenzen verändern. Diese Art der Regelung wird deshalb bei Propellerpumpen sehr oft angewendet. Durch diese während der Montage einstellbaren Schaufeln werden nachträgliche Förderhöhenkorrekturen bei baugleichen Einzelteilen und ohne nachträgliche mechanische Sonderbearbeitung möglich. Diese Verstellpropellerpumpen werden bei kleinsten Schaufelwinkeln, d. h. geringstem Leistungsbedarf, angefahren.
Die axialen Propellerpumpen siehe Abb. 1 Pumpengehäuse werden überwiegend als Rohrgehäusepumpen ausgeführt und bei den halbaxialen sind neben Rohrgehäuse- auch Spiralgehäusepumpen verbreitet, die bei großen Abmessungen ein Betongehäuse besitzen.
Die Pumpenwelle bei den Rohrgehäusepumpen wird im Steigrohr in meist wassergeschmierten Wellenführungslagern (siehe Gleitlager) geführt. Der Axialschub wird oberhalb der Stopfbuchse in einem kräftigen Axiallager (siehe Gleit- und Wälzlager) aufgenommen. siehe Abb. 1 Propellerpumpe
Da die Strömung in axialen Laufrädern sehr empfindlich auf Störungen in der Zuströmung reagiert, müssen die Einlaufkammern, -düsen oder -krümmer sehr sorgfältig geplant werden (siehe Zulaufbedingung).
Propellerpumpen werden mit Durchmessern bis zu mehreren Metern ausgeführt.
Propellerpumpen werden meistens einstufig ausgeführt; bei größeren Förderhöhen existieren sie vereinzelt als axiale Propellerpumpe aufgrund der guten Regelmöglichkeit durch eine Laufschaufelverstellung auch mehrstufig. Die mehrstufige Bauart bedeutet bei Verstellpropeller- oder Propellerpumpen mit herausziehbarem Laufzeug (siehe Herausziehbare Pumpe) einen erheblichen Mehraufwand gegenüber der einstufigen, axialen Ausführung.
Sind größere Förderhöhen erwünscht, wird eher eine Propellerpumpe mit einem halbaxialen Laufrad (Propeller) oder die Schraubenradpumpe verwendet. Dabei sind bei der Propellerpumpe die Laufschaufeln gegen die Hauptströmungsrichtung geneigt, sodass deren Verstelldrehachsen einen Winkel zwischen 25º und 45º gegen die radiale Richtung beschreiben. Damit verbindet die Propellerpumpe mit halbaxialer Propellerbeschaufelung die Vorteile der großen Förderhöhen bei halbaxialen Laufrädern mit den Vorteilen der guten Regelbarkeit von Verstellpropellern.
Propellerpumpen werden als Schöpfwerks- (Be-und Entwässerung), als Kühlwasser- (Kraftwerke, Schiffe), als Umwälz- (Siedewasserreaktor, Heizungsanlage), als universelle Krümmergehäusepumpe (chemische und Nahrungsmittel-Industrie) und zur Schuberzeugung mit einem Propeller im Querstrahler verwendet. siehe Abb. 2 Propellerpumpe
