Fachwissen zur Hochdrucktechnik im Überblick
Das technische Nachschlagewerk zu Hochdruckanwendungen mit Plungerpumpen.
Das Hochdrucktechnik-Lexikon bietet einen systematischen Überblick über zentrale Begriffe, Verfahren und Anwendungen im Bereich der industriellen Hochdrucktechnik rund um Hochdruckpumpen. Behandelt werden unter anderem Förderprinzipien, Dichtungssysteme, Werkstoffe, modulare Baukonzepte sowie Normen wie API 674.
| Begriff | Erklärung |
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| Abstreifer | Er ist eine Art Dichtung, die verhindert, dass Schmutz, Staub und Partikel in das Innere des Getriebes gelangen. Bei KAMAT Pumpen schützt er die Abdichtung der linearen Kreuzkopfbewegung zusätzlich und verlängert so die Lebensdauer der Dichtung selbst. |
| Antriebsleistung | Die Antriebsleistung beschreibt die Energie, die ein Antrieb – etwa ein Elektromotor oder Verbrennungsmotor – auf ein technisches System überträgt. Sie ist eine zentrale Kenngröße bei der Auslegung und Dimensionierung von Maschinen, Pumpen oder hydraulischen Anlagen. |
| API 674 | Die API-Norm 674 ist ein international anerkannter Standard des American Petroleum Institute für hubkolbenbetriebene Verdrängerpumpen, die in der Öl-, Gas- und Prozessindustrie zum Einsatz kommen. Sie definiert technische Anforderungen an die Konstruktion, die Werkstoffe, die Auslegung, die Prüfung und die Dokumentation solcher Pumpen, insbesondere im Hinblick auf Zuverlässigkeit, Sicherheit und Wartungsfreundlichkeit. Die Norm kommt insbesondere bei kritischen Anwendungen mit kontinuierlichem Dauerbetrieb und hohen Anforderungen an die Betriebssicherheit zum Einsatz. Die Norm legt unter anderem Toleranzen für pulsierende Förderströme, Grenzwerte für Vibrationen sowie Anforderungen an die Auslegung der Kurbelwelle, Lagerung und Dichtungen fest.
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| ATEX | Die Regeln für das Inverkehrbringen von Geräten und Produkten in explosionsgefährdeten Bereichen sind in der Richtlinie 2014/34/EU (ATEX) des Europäischen Parlaments festgelegt. ATEX = Atmosphäre Explosible – explosionsfähige Atmosphäre Mit dieser Richtlinie soll bezweckt werden, dass Geräte und Schutzsysteme nur noch in Verkehr gebracht werden dürfen, wenn sie – entsprechend dem in der Gemeinschaft gegebenen Stand der Technik – so hergestellt sind, dass sie bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung sowie bestimmungsgemäßer Verwendung die Sicherheit von Menschen und gegebenenfalls von Haus- und Nutztieren sowie die Einhaltung von Sachwerten nicht gefährden. Die potentiell explosionsgefährdeten Bereiche werden in sogenannte Ex-Zonen unterteilt. |
| Baukastensystem | Ein Baukastensystem ist ein modularer Konstruktionsansatz zur standardisierten Fertigung technischer Komponenten. Dabei sind die einzelnen Module vielfältig kombinierbar. In der Hochdruckpumpentechnik ermöglicht dieses Prinzip eine flexible Anpassung der Pumpen an unterschiedliche Leistungs- und Einsatzanforderungen bei gleichzeitiger Reduzierung der Variantenvielfalt. Durch die Verwendung normierter Bauteile werden der Entwicklungsaufwand, die Lagerhaltung und die Wartung vereinfacht. Die Wiederverwendung bewährter Komponenten führt zu einer hohen Systemzuverlässigkeit, zu verkürzten Lieferzeiten und zu einer wirtschaftlichen Produktion. Gleichzeitig erlaubt das modulare System eine präzise Auslegung anwendungsspezifischer Konfigurationen, beispielsweise in Bezug auf Druck, Volumenstrom oder Werkstoffe. |
| Beschleunigungsverlust | Der Druckverlust als Ergebnis einer diskontinuierlichen Bewegung der Wassersäule in der Saugleitung. Beschleunigungsverluste sind bei jeder Auslegung der Saugleitung der Pumpe zu berücksichtigen. Beschleunigungsverluste können zu Dampfdruck in der Saugleitung und damit zu Kavitation in der Pumpe führen. Bei der Dimensionierung der Saugleitung sind Beschleunigungsverluste zu beachten. |
| Dämpfer | Ein Gerät, das Druckpulsationen in der Saug- oder Druckleitung reduziert. Dies kann als Saugstromstabilisator, Blasenspeicher oder Resonator, Pulsationsdämpfer auf der Druckseite bezeichnet werden. |
| Druckpulsationsdämpfer | Die Druckpulsation einer Plunger-Pumpe hängt von der Hubfrequenz und der Verdrängung des einzelnen Plungers ab. Höhere Drehzahl bedeutet höhere Pulsationsfrequenz und höheres Verdrängungsvolumen führt zu höherer Pulsationsamplitude. Wenn Anwendungen einen maximalen zulässigen Pulsationswert (Amplitude) erfordern, könnten entweder Resonatoren oder Blasenspeicher verwendet werden, um die Drucksignale auf ein akzeptables Niveau zu senken. |
| Gesamtwirkungsgrad / Pumpenwirkungsgrad | Der Gesamtwirkungsgrad beschreibt grundsätzlich das Verhältnis zwischen der eingesetzten und der tatsächlich nutzbaren Energie. In der Pumpentechnik bedeutet das: Wie viel der aufgenommenen Energie wird in hydraulische Förderleistung umgesetzt – und wie viel geht durch Reibung, Leckagen oder andere Verluste verloren? Dieses Verhältnis wird in Prozent angegeben und beträgt fast 100 Prozent. |
| Getriebe | Der Teil der Pumpe, der die zugeführte Drehbewegung – auch meist mit einer Untersetzung verringert – in eine lineare Bewegung umwandelt, die vom Pumpenkopf verwendet wird, um mit der linearen Plunger-Bewegung Flüssigkeit zu fördern.
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| Grundrahmen | Der Hauptteil eines Pumpengerätes, der alle anderen Komponenten des Leistungs- und Antriebsstranges aufnimmt. KAMAT verwendet den Begriff Grundrahmen. Bei uns wird der Rahmen für Geräte in unserer Schlosserei in Werk I geschweißt.
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| Hochdruckpumpe | Eine Hochdruckpumpe ist eine Verdrängerpumpe, meist als Kolben- oder Plungerpumpe ausgeführt, die Flüssigkeiten mit sehr hohem Druck fördert. Sie wird über einen rotierenden Antrieb (z. B. Motor) betrieben, der eine lineare Bewegung der Pumpenelemente erzeugt. Typische Einsatzbereiche sind industrielle Anwendungen, bei denen Präzision, Effizienz und Zuverlässigkeit gefragt sind. Weitere Infos zu Hochdruckpumpen
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| Hublänge | Der Hub ist die Länge einer vollständigen, uni-direktionalen Bewegung des Kolbens oder Plungers. Die Hublänge wird normalerweise in Millimetern angegeben und entspricht dem doppelten Abstand des Hubzapfens von der Kurbelwellenmitte. |
| Kapazität | Der Gesamtvolumendurchsatz pro Zeiteinheit bei Saugbedingungen. Sie umfasst sowohl Flüssigkeiten als auch alle gelösten oder eingeschlossenen Gase (Kolbenpumpen vertragen kein Gas). Für alle praktischen Zwecke kann dies der Volumenstrom in der Saugleitung ohne Berücksichtigung der Dichteveränderung der Flüssigkeit durch Kompression unter Druck sein. Die Maßeinheit der KAMAT-Pumpenleistung ist Liter pro Minute, aber auch andere z.B. m³/h werden verwendet. |
| Kavitation | Kavitation bezeichnet die Bildung und den anschließenden schlagartigen Kollaps von dampfgefüllten Hohlräumen (Kavitationsblasen) in einer Flüssigkeit. Dieses Phänomen tritt auf, wenn der hydraulische Druck in einem strömenden Medium lokal unter den Dampfdruck der Flüssigkeit fällt – typischerweise an Engstellen oder bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten. Beim anschließenden Druckanstieg implodieren die entstandenen Blasen und setzen dabei mikroskopisch kleine Stoßwellen frei, die auf angrenzende Oberflächen wirken. |
| Kolbenpumpe | Eine Art Kraftpumpe derart, die eine zylindrische Dichtung verwendet, die auf einer Halterung (Kolben) montiert ist, um Flüssigkeit durch die Ventile zu treiben. Die Kolbendichtung bewegt sich in einem stationären Zylinder hin und her. Die Verdrängung erfolgt durch die vollständige Verkleinerung des Zylinderraumes. KAMAT Pumpen sind keine Kolbenpumpen. |
| Kompensator | Ein Bauteil zu Schwingungsisolierung zwischen einer Pumpe, einem Pumpenaggregat und der Peripherie. In Rohrleitungen meist ein geflanschtes Teil mit einer Strömungsstrecke aus flexiblem Material wie z.B. Gummi. Kann auch einfach eine Schlauchleitung sein. |
| Laterne | Bei KAMAT so genannt, aber auch als Pumpenkopf-Träger zu bezeichnen. Sie ist die mechanische Verbindung zwischen Pumpenkopf und Antriebsseite (Getriebe). Sie entkoppelt Getriebe und Pumpenkopf hinsichtlich Flüssigkeitsaustausch oder Temperatur voneinander. Bei KAMAT Pumpen ist es möglich, Hochdruckdichtungspackungen, Wellendichtringe und Abstreifer durch die Laterne zu wechseln, ohne den Pumpenkopf zu demontieren.
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| Mechanischer Wirkungsgrad | Die mechanische Effizienz ist das Verhältnis, ausgedrückt als Prozentsatz, der Pumpenleistungsabgabe (ohne hydraulische Verluste) zur Pumpen-Leistungsaufnahme. Der mechanische Wirkungsgrad von Kolbenpumpen ist sehr hoch, typischerweise > 95 %. |
| NPSH | Die Abkürzung NPSH (Net Positive Suction Head, auf Deutsch: positive Saughöhe) beschreibt den dynamischen Druck, der am Sauganschluss einer Pumpe zur Verfügung. In der Pumpentechnik ist die genaue Kenntnis des NPSH-Werts entscheidend für die sichere und effiziente Auslegung von Pumpenanlagen. Nur wenn der verfügbare NPSH-Wert hoch genug ist, kann ein stabiler und störungsfreier Betrieb gewährleistet werden.
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| Plungerpumpe | Die Plungerpumpe ist eine oszillierende Verdrängerpumpe, die Flüssigkeiten mit sehr hohem Druck fördert. Sie arbeitet mit einem hin- und hergehenden Plunger (Kolben), der das Fördermedium durch ein Ventilsystem bewegt. Plungerpumpen zeichnen sich durch hohe Effizienz, Langlebigkeit und präzise Druckregelung aus – selbst unter extremen Einsatzbedingungen. Weitere Informationen über Plungerpumpen
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| Plungerpumpe (Erklär-Video) | Plungerpumpen, von Laien oft nur Kolbenpumpe genannt, gehören zur Gruppe der oszillierenden Verdrängerpumpen – einer der ältesten Pumpenbauarten. Die Verdränger in Plungerpumpen werden durch Kurbelwellen bewegt/gedrückt, die in der Pumpe integriert sind, und die Pumpe hat einen oder mehrere Zylinder. Der Verdränger dieser Pumpe wird „Plunger“ genannt. Im Gegensatz zu Kolbenpumpen „taucht“ der Plunger durch eine feste Dichtung in einen abgeschlossenen Arbeitsraum und verdrängt dabei das Fördermedium. Seit 1974 ist die Firma KAMAT ein erfahrener Hersteller von Plungerpumpen in Witten, Deutschland. In diesem Video erklärt KAMAT CEO Dipl.–Ing. Jan G. Sprakel erklärt die Technik und einige Vorteile von Plungerpumpen. |
| Produktname der KAMAT-Hochdruckpumpen | Produktnamen geben Baukastensystem wieder – Namensgebung an einem Beispiel erklärt Deshalb ist die Namensgebung all unserer Produkte eine direkte schriftliche Wiedergabe genau dieses Baukastensystems. Jedes verwendete Modul ist in der Bezeichnung des Produktes wiedergegeben. Am einfachsten ist dieses System anhand einer unserer KAMAT Plunger Pumpen zu erklären. Plungerpumpe K55020-5G A1
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| Pulsationsdämpfer | Pulsationsdämpfer sind Bauteile, die Druckschwankungen in Hochdrucksystemen reduzieren und für eine gleichmäßige Flüssigkeitsförderung sorgen. Sie schützen Pumpen, Rohrleitungen und Ventile vor mechanischen Belastungen und tragen so zur Verlängerung der Lebensdauer von Komponenten bei. In industriellen Anwendungen wie der Hochdruckreinigung, dem Wasserstrahlschneiden oder der Druckprüfung sind Pulsationsdämpfer ein unverzichtbares Element, um die Effizienz, Stabilität und Zuverlässigkeit der Anlagen zu erhöhen. Mehr Infos zu Pulsationsdämpfern
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| Pumpenköpfe | Der Pumpenkopf ist das zentrale Bauteil einer Plungerpumpe. In ihm wird das Fördermedium unter hohem Druck gesetzt. Er stellt die Verbindung zwischen dem mechanischen Antrieb (Kurbeltrieb) und dem Fluidkreislauf her und beherbergt die wichtigsten flüssigkeitführenden Komponenten, darunter Einlass- und Auslassventile, Dichtungen sowie Plungerführungen. |
| Pumpenventil | Ein Rückschlagventil, das den Flüssigkeitsfluss in eine Richtung zulässt. KAMAT Pumpen haben in der Regel zwei Ventile, ein Saugventil (Einlass) und ein Auslassventil pro Zylinder. |
| Quintuplex Plungerpumpe | Eine Quintuplex-Plungerpumpe verfügt über fünf Plunger und zeichnet sich durch besonders geringe Druckpulsationen sowie einen ruhigen Lauf aus. Sie kommt in Anwendungen zum Einsatz, bei denen eine konstante Förderleistung bei hohem Volumenstrom oder bei sensiblen Prozessen erforderlich ist. Im Vergleich zu Triplex - Varianten ermöglicht die Bauform einen stabileren Druckverlauf. |
| Saugkanal | Der Saugkanal ist unter dem Pumpenkopf angeordnet und verteilt die Flüssigkeit zu jedem einzelnen Zylinder des Pumpenkopfes. Es ist so konzipiert, dass er einen reibungslosen Fluss vom Einlass zu den Zylindern ermöglicht, und kann je nach Druckflussverhältnis einer Pumpe unterschiedlich groß sein. Für hohe Drücke auf der Saugseite, zum Beispiel bei Flüssigkeiten mit niedrigem Siededruck kann der Saugkanal in den Pumpenkopf integriert werden. |
| Saugstabilisator | Der Saugstabilisator beruhigt die Wassersäule in der Saugleitung. Er reduziert Beschleunigungsverluste in der Saugleitung, indem er den diskontinuierlichen Flüssigkeitsstrom im Gerät ausgleicht. Dies kann mit einem Luftpolster auf einem Flüssigkeitsspiegel (Windkessel) in einem Niederdruckbehälter oder mit Blasendämpfern, bei denen eine aktiv vorgespannte Membrane auf den Flüssigkeitsspiegel wirkt, erfolgen. |
| Stopfbuchse | Die Stopfbuchse ist am Pumpenkopf montiert und trägt die Plungerdichtung („Packung“) und erweitert die Funktionalität für Kolbenkühlung, Sperrflüssigkeitsanschluss, zusätzliche Dichtung, Leckage-Erkennung usw. Die Ausführung der Stopfbuchse kann in Bezug auf das Fördermedium individuell angepasst werden. |
| Tauchkolben Pumpe | Eine Art Kraftpumpe derart, die einen zylindrischen Plunger verwendet, um Flüssigkeit durch die Ventile zu treiben. Der Plunger bewegt sich durch einen stationären Dichtungssatz, der auch als Packung bekannt ist, hin und her. Dabei erfolgt die Verdrängung nur durch Eintauchen des Plunger–Volumens in den Zylinderraum. |
| Totraum | Idealerweise verdrängt der Kolben das gesamte Flüssigkeitsvolumen im Zylinderraum des Pumpenkopfes, wenn sich der Kolben gegen das Auslassventil auf der Druckseite bewegt. Da dies technisch fast unmöglich ist, bleibt ein Volumen übrig, das nicht verschoben werden kann, das Totraumvolumen. Bei niedrigeren Drücken hat dies keinen oder weniger Einfluss auf den volumetrischen Wirkungsgrad und die Pulsation einer Plunger-Pumpe. Bei höherem Druck und Kompressibilität (H2O ~ 6 % bei 1000 bar) der Flüssigkeit wirkt sich dies negativ auf den volumetrischen Wirkungsgrad aus. Daher wird der Totraum auf ein Minimum reduziert. |
| Triplex Plungerpumpe | Eine Triplex-Plungerpumpe ist eine Kolbenpumpe, bei der drei parallel arbeitende Plunger über eine gemeinsame Kurbelwelle angetrieben werden. Aufgrund ihrer gleichmäßigen Förderstromerzeugung wird diese Bauweise häufig in industriellen Hochdruckanwendungen eingesetzt. Triplexpumpen gelten als Standardausführung im Bereich der Verdrängerpumpen. |
| Verdrängerpumpen | Verdrängerpumpen sind hydraulische Maschinen zur kontinuierlichen Förderung von Fluiden. Bei diesen Maschinen wird das Fördervolumen durch mechanische Verdrängung innerhalb eines geschlossenen Arbeitsraums erzeugt. Die Fördermenge pro Umdrehung bleibt dabei weitgehend konstant – unabhängig vom Druck. Das macht sie besonders für Anwendungen mit präzisen Volumenanforderungen oder bei hohem Gegendruck geeignet. Zu den typischen Bauformen zählen Kolben-, Membran- und Zahnradpumpen. Verdrängerpumpen zeichnen sich durch eine hohe Druckfähigkeit, ein hohes Selbstansaugvermögen und die Fähigkeit, auch viskose oder partikellastige Medien zu fördern, aus. Ihre Einsatzgebiete reichen von der Verfahrenstechnik und der Wasserstrahltechnik bis zur petrochemischen Industrie. |
| Volumetrischer Wirkungsgrad | Der volumetrische Wirkungsgrad ist das Verhältnis der tatsächlichen hydraulischen Pumpenleistung zur theoretischen Verdrängung. Der volumetrische Wirkungsgrad wird durch das Fördermedium (Kompressibilität, Haftverhalten etc.), den Förderdruck, die Drehzahl und sogar Umweltparameter beeinflusst. Bei KAMAT Pumpen beträgt er typischerweise 93 % bis 96 % bei Nenndrehzahl (100 % Last). |
| Water Jetting | Water Jetting ist ein leistungsstarkes Verfahren der Hochdruck-Wasserstrahltechnik. Dabei wird Wasser mit Drücken von mehreren tausend bar eingesetzt, um Materialien präzise zu schneiden, zu reinigen oder zu bearbeiten. Da keine thermische Beeinflussung erfolgt, ist das Verfahren besonders materialschonend und somit ideal für empfindliche oder temperaturkritische Werkstoffe. Zum Einsatz kommen Hochdruckpumpen, die eine konstant hohe Leistung und exakte Druckregelung gewährleisten. Das Verfahren wird in zahlreichen industriellen Anwendungen genutzt, unter anderem in der Fertigung und in der Oberflächenbehandlung.
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