Schraubenpumpe oder Turbinenpumpe, der Unterschied

Schraubenpumpe oder Turbinenpumpe – Eigenschaften, Funktionsprinzip und Leistung.

Die nachfolgenden Funktionsbeschreibungen sind allgemeiner Natur, stark vereinfacht und damit hoffentlich verständlich dargestellt. Sie entsprechen aber keinerlei technischer Spezifikation. Die Darstellung erfolgt nach bestem Wissen und teilweise eigenen praktischen Erfahrungen bei der Reaparatur, Montage und Demontage verschiedener Pumpenmodelle. Für Richtigkeit und Vollständigkeit kann daher keinerlei Verantwortung oder Haftung übernommen werden.

Unterwasserpumpen als Turbinenpumpen.

Die meisten Tiefbrunnenpumpen funktionieren nach dem Turbinen- oder Zentrifugenprinzip. Andere dagegen als „Screw“ oder Schraubenpumpe (Excenterschneckenpumpe).

Eine eher untergeordnete Rolle spielen die sogenannten Membran-Pumpen. Die Funktionsweisen dieser drei Pumpenarten unterscheiden sich grundlegend.

Bei der Turbinenpumpe wird ein Schaufel- oder Stufenrad auf der Pumpenwelle sitzend, von einem Elektromotor angetrieben. Durch die schnelle Drehung- meist etwa 2850 U/min – pressen die Schaufeln des Stufenrades das Wasser mit hoher Geschwindigkeit nach außen, gegen das Stufengehäuse oder den Diffusor. Im Diffusor leiten Kanäle das Wasser schräg nach oben in Richtung Pumpenausgang oder zur nächsten Pumpenstufe ab.

Eine solche Pumpe kann über eine oder mehrere Turbinenstufen verfügen. Jede einzelne Stufe besteht also aus einem Turbinenrad/Schaufelrad/Stufenrad und einem Stufengehäuse/Diffusor.

Je mehr Stufen eine Tiefbrunnenpumpe enthält, desto höher fallen Förderhöhe und Maximaldruck aus. Bei einer Stufenpumpe mit einem Durchmesser von 4 Zoll wird der Druck durch jede Stufe um ca. 0,6 bar erhöht. Bei einer Tiefbrunnenpumpe mit 3 Zoll Durchmesser fällt diese Druckerhöhung mit lediglich 0,3 bar wesentlich geringer aus.

Der stark beschleunigte Wasserstrom wird also durch die Zentrifugalkraft an die Außenwand des Stufengehäuses gedrückt und dort nach oben abgelenkt. Dort wo der Wasserstrahl auf den Diffusor auftrifft wird das Material natürlich am stärksten beansprucht. Im Wasser mitgeführte Sandanteile werden also regelrecht auf das Gehäusematerial geschossen. Die Folge davon ist, dass die Pumpe natürlich, je nach Materialgüte und Festigkeit, abhängig von dem Sandanteil, nicht nur an den geschwungenen Schaufeln des Stufenrades, sondern besonders auch am Stufengehäuse verschleißt.

Die Hersteller versuchen nun durch Konstruktionsdetails sowie Beschichtung und Oberflächenvergütung ihre Tiefbrunnenpumpen möglichst sandverträglich zu machen. Bei heutigen „normalen“ Stufenpumpen geht man von einer Sandtoleranz von 50 gr/m³ aus.

Als besonders sandverträglich gekennzeichnete Pumpen bringen es sogar auf 150 gr./m³.

Die Lebensdauer einer Tiefbrunnenpumpe ist also direkt vom Sandanteil, der Verschleißfestigkeit und Qualität des verwendeten Materials und der Geschwindigkeit, mit der das Wasser auf das Stufengehäuse geschossen wird, abhängig.

Da eine 3 Zoll Pumpe in der Regel mit ca. 11.000 Umdrehungen/min arbeitet, eine 4 Zoll Pumpe dagegen nur mit 2850 Umdrehungen/min, dürfte klar sein, wie es mit der Beanspruchung der kleineren Tiefbrunnenpumpe aussieht.

Sandtoleranz oder Sandverträglichkeit bedeutet ab nur, dass die so gekennzeichneten Pumpen später verschleißen als die normalen Modelle.

Tiefbrunnenpumpen nach dem Turbinenprinzip sind sehr aufwendige Konstruktionen, besonders wenn sie mehrere Stufen aufweisen. Eine Reparatur ist auch für den versierten Heimwerker kaum machbar und da es dabei auch auf die absolute Dichtigkeit des elektrischen Antriebs ankommt, für den Nichtfachmann eher lebensgefährlich.

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Sandverträgliche Schraubenpumpe (Excenterschneckenpumpe)

Schraubenpumpen dagegen sind ganz anders  konzipiert. Stark vereinfacht dargestellt, funktionieren sie nach dem „Fleischwolfprinzip“. Eine schnelldrehende schrauben- oder schneckenförmige Welle treibt die Flüssigkeit in einem, der Form der Welle gegenläufig angepaßtem Gehäuse, dem Stator, achsial nach vorne dem Pumpenausgang zu. Es handelt sich also bei dem Antriebselement im Prinzip um eine Förderschnecke. Excenterschneckenpumpen werden da sie aufgrund des Verdrängungsprinzips fast völlig gegen Fremdkörper unterhalb einer bestimmten Größe unempfindlich sind, nicht nur im Brunnenbau eingesetzt. sondern finden auch in Käranlagen und Dosierungsanlagen Verwendung.

In der einfachsten Form ist die Schraube, die auf die Antriebsachse aufgeschraubte spindelförmige Verlängerung derselben und der Stator die Führung der Welle am vorderen Pumpengehäuseende. Schraubenpumpen können daher auch wesentlich dickflüssigere Medien fördern als Turbinenpumpen und können somit auch größere Sandmengen transportieren.

Sie sind anders, als die in sehr genauen Lagern laufenden Stufenräder der Turbinenpumpen nicht in der Gefahr, durch Sand festzufressen.

Eine wichtiger Unterschied ist auch die Tatsache, dass die Schraubenpumpe das Medium Wasser achsial nach vorne zum Pumpenausgang befördert. Der Wasserstrom wird also nicht durch die Diffusorkanäle umgeleitet und gebremst. Die Schraubenpumpe kann daher einen wesentlich höheren Maximaldruck (bis zu 72 bar) erzeugen, als Stufenpumpen. Allerdings ist auch die Durchflussmenge geringer als bei Stufenpumpen.

Natürlich unterliegen auch Schraube und Stator der Abnutzung durch den mitbeförderten Sand, sind aber wesentlich einfacher auszutauschen als die Stufenräder der herkömmlichen Tiefbrunnenpumpen.

Bei den Schraubenpumpen gibt es große Qualitäts und Preisunterschiede. Manche Fernostprodukte weißen als Schraube lediglich einen kurzen krummen Stummel auf. Mit einer solchen 90 Euro Pumpe wird man wohl wenig Freude haben.

Aber egal  welches Model, für fast alle Pumpen sind Schraube und Stator als Reparatursatz lieferbar und kosten kaum 40 Euro.

Das Video zeigt den doch recht einfachen Tausch der Verschleißteile.

 

Membran Tiefbrunnenpumpen stellen eher eine kleinere Randgruppe dar.

Ganz ohne drehende Hydraulikteile kommen die Membran Pumpen aus. Bei diesen Modellen werden starke Gummimembranen und Ventile durch die Frequenz des Antriebsmotors in Schwingungen versetzt. Das Wasser wird daher nur durch diese Schwingungen bewegt.

Schraubenpumpe AlternativeMembranpumpen haben keinen Gewindeanschluß am Pumpenausgang sondern eine Schlauchtülle. Ihre Tauglichkeit für einen leistungsfähigen Brunnen ist auch aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Druck und Förderleistung sehr umstritten. Das Gehäuse der Membranpumpe überträgt auch gerne einen recht deutlichen Brummton an das Brunnenrohr und ist von daher wenig nachbarschaftsfreundlich.  Membranpumpen werden gelegentlich zum Freipumpen neuer Brunnenanlagen eingesetzt.

 

 

 

 


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