Auslegung von Pumpen und Rohrleitungssystemen - GEA

Auslegung von Pumpen und Rohrleitungssystemen 

engineering for a better world GEA Mechanical Equipment

2 

GEA Tuchenhagen

Inhaltsverzeichnis Seite 

1 Allgemeines 

Vorwort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 

Formelzeichen, Einheiten, Benennung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 

2 Einführung 

2.1 Rohrleitungssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 

2.2 Flüssigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 

2.3 Kreiselpumpe oder Verdrängerpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 

2.4 GEA Tuchenhagen ® -VARIFLOW Programm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 

2.5 Einsatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 

2.6 Leistungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 

2.7 Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 

2.8 Besondere Merkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 

2.9 Anschlußarmaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 

2.10 Zubehör und Optionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 

2.11 Selbstansaugende Kreiselpumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 

2.12 Drehkolbenpumpen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 

3 Physikalisches Grundlagen 

3.1 Dichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 

3.2 Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 

3.3 Dampfdruck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 

3.4 Viskosität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 

3.5 Dynamische Viskosität / Kinematische Viskosität . . . . . . . . . . . . . . . . .12 

3.6 Flüssigkeitsverhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 

4 Hydraulische Grundlagen 

4.1 Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 

4.2 Atmosphärischer Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .14 

4.3 Zusammenhang zwischen Druck und Förderhöhe . . . . . . . . . . . . . . . .14 

4.4 Reibungsverluste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 

4.5 Reynoldszahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 

5 Technische Grundlagen 

5.1 Aufstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 

5.2 Anschluss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16 

5.3 Saugleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 

5.4 Druckleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 

5.5 NPSH Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 

5.6 Saug- und Zulaufverhältnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 

5.7 Kavitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 

3 


5.8 Q-H Diagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 

5.9 Förderstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 

5.10 Förderhöhe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 

5.11 Anlagenkennlinie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 

5.12 Betriebspunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 

5.13 Druckhöhenverluste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 

5.14 Theoretische Beispielrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 

6 Auslegung von Kreiselpumpen 

6.1 Praktisches Berechnungsbeispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 

6.1.1 Berechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 

6.1.2 Erläuterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 

6.1.3 Berechnung des NPSH-Wert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 

6.2 Kennlinieninterpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 

6.3 Modifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 

6.3.1 Drosselung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 

6.3.2 Drehzahländerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 

6.3.3 Laufradreduzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 

6.3.4 Parallelbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 

6.3.5 Reihenbetrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 

6.4 Auslegung bei viskosen Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 

6.4.1 Korrektur für hohe Viskositäten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 

6.4.2 Berechnung der Korrekturfaktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 

7 Auslegung von Drehkolbenpumen 

7.1 Arbeitsweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 

7.2 Voraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 

7.3 Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 

7.4 Auslegung der Pumpe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34 

7.5 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 

8 Anhang 

8.1 Diagramm zur Berechnung der Druckhöhenverluste . . . . . . . . . . . . . . . .36 

8.2 Verlustwerte von Armaturen in Meter äquivalenter Rohrlänge . . . . . . .37 

8.3 Verlustwerte von Ventilen in Meter äquivalenter Rohrlänge . . . . . . . . .37 

8.4 Dampfdrucktabelle für Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 

8.5 Druckhöhenverluste in Abhängigkeit von der Viskosität . . . . . . . . . . . . .40 

8.6 SI - Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 

8.7 Umrechnungstabelle ausländischer Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46 

8.8 Viskositätstabelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 

8.9 Dichtungswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49 

8.10 Pumpenauslegungsblatt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51 

8.11 Montagehinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52 

4 

GEA Tuchenhagen 

Seite

Vorwort 

Archimedes - der geniale Wissenschaftler der Antike - 

hat die Funktionsweise der Pumpen schon ca. 250 v. Chr. erkannt. 

Durch die Erfindung der Archimedischen Schraube konnten nun die Felder 

effektiver bewässert werden. 

2.200 Jahre später baut GEA Tuchenhagen High-Tech Pumpen für die hygie- 

nische Verfahrenstechnik und gibt Prozesslinien den optimalen Antrieb. 

Manchmal gestaltet es sich schwierig, die richtige Pumpe auszuwählen und 

erfordert fachliche Vorkenntnisse. Um die optimale Auslegung zu ermögli- 

chen, hat GEA Tuchenhagen dieses Handbuch erstellt. Das besondere 

Augenmerk lag auf dem Wunsch ein Handbuch zu schaffen, welches für 

5 


den fachkundigen Ingenieur bis zum 

Laien interessant und informativ 

ist. Die Inhalte sind selbster- 

klärend und aufeinander auf- 

bauend. Teilweise wurden 

Vereinfachungen erlaubt 

und auf tiefgreifendere 

Theorie verzichtet. Wir 

hoffen, dass Ihnen dieses 

Handbuch Ihr Verständnis 

erweitert und möglicher- 

weise auftretende Probleme 

lösen wird.

Formelzeichen, Einheiten, Benennung 

Formelzeichen Bedeutung SI - Einheit 

B Betriebspunkt - 

D Laufraddurchmesser mm 

DN oder d Nennweite der Rohrleitung oder der Pumpenstutzen mm 

g Fallbeschleunigung = 9,81 m / s 2 m/s 2 

H Förderhöhe m WS 

H A Förderhöhe der Anlage m WS 

H geo geodätische Förderhöhe m WS 

H s,geo geodätische Saughöhe m WS 

H d,geo geodätische Druckhöhe m WS 

H z,geo geodätische Zulaufhöhe m WS 

H z Förderhöhe zähes Medium m WS 

H v Druckhöhenverluste m WS 

H v,s Druckhöhenverluste, saugseitig m WS 

H v,d Druckhöhenverluste, druckseitig m WS 

K H Korrekturfaktor für die Förderhöhe - 

K Q Korrekturfaktor für den Förderstrom - 

K h Korrekturfaktor für den Wirkungsgrad - 

k Rohrrauhigkeit mm 

l Leitungslänge m 

n Drehzahl 1 / min. 

NPSH erf NPSH-Wert der Pumpe m 

NPSH vorh NPSH-Wert der Anlage m 

P Leistungsbedarf kW 

P z Leistungsbedarf zähes Medium kW 

p Druck bar 

p a Druck im Austrittsquerschnitt der Anlage bar 

p b Luftdruck / Umgebungsdruck bar 

p D Dampfdruck der Förderflüssigkeit bar 

p e Druck im Eintrittsquerschnitt der Anlage bar 

Q Förderstrom m 3 / h 

Q z Förderstrom zähes Medium m 3 / h 

Re Reynoldszahl - 

v Strömungsgeschwindigkeit m / s 

v a Strömungsgeschwindigkeit im Austrittsquerschnitt der Anlage m / s 

v e Strömungsgeschwindigkeit im Eintrittsquerschnitt der Anlage m / s 

ζ (Zeta) Verlustbeiwert - 

η (Eta) Wirkungsgrad der Pumpe - 

η z (Eta) Wirkungsgrad der Pumpe mit zähem Medium - 

λ (Lambda) Widerstandsbeiwert - 

ν (Ny) kinematische Viskosität mm 2 / s 

η (Eta) dynamische Viskosität Pa s 

ρ (Rho) Dichte t / m 3 

6 


2 Einführung 

2.1 Rohrleitungssysteme 

2.2 Flüssigkeiten 

Die Anforderungen an Prozessanlagen steigen täglich, in Bezug auf Qualität der Produkte 

und Profitabilität des Prozesses. Flüssigkeiten allein aufgrund der Erdanziehung fließen 

zu lassen ist heute undenkbar. Sie passieren Rohrleitungen, Ventile, Wärmetauscher, 

Filter und andere Komponenten, die alle einen Strömungsverlust und somit auch 

Druckverlust verursachen. 

Pumpen werden deswegen in verschiedenen Abschnitten von Anlagen eingesetzt. Die richtige 

Wahl wird zusehends wichtiger und verantwortet den Erfolg oder Misserfolg des Prozesses. 

Folgende Faktoren müssen berücksichtigt werden: 

1. Die Aufstellung der Pumpe 

2. Saug- und Druckleitung 

3. Die Art der Pumpe muß ausgesucht werden in Bezug auf: Produktviskosität, 

Produktdichte, Temperatur, Systemdruck, Material der Pumpe, Scherempfindlichkeit des 

Produkts etc. 

4. Die richtige Pumpengröße muss abgestimmt sein auf Förderstrom, Druck, Drehzahl, 

Ansaugbedingungen etc. 

Als Hersteller und Anbieter von Kreiselpumpen als auch von Verdrängerpumpen, 

bieten wir für beide Anwendungen immer eine optimale Wahl. 

Im Generellen sprechen wir von einer Pumpe, die von Punkt A zu Punkt B eine bestimmte 

Menge einer gegebenen Flüssigkeit in einer Zeiteinheit fördert. 

Um die optimale Förderung zu gewährleisten, muss das Rohrleitungssystem als auch die 

Flüssigkeit genau betrachtet werden, bevor die Pumpe ausgesucht wird. 

Rohrleitungssysteme weisen immer sehr spezielle Eigenschaften auf und müssen genau 

betrachtet werden, um die richtigen Pumpen zu wählen. Im Einzelnen zeigen wir Ihnen die 

Betrachtung des Systems im Abschnitt 6, „Auslegung von Pumpen“, auf. 

Jede Flüssigkeit hat diverse Eigenschaften, die nicht nur die Wahl der Pumpe sondern auch 

deren Zusammenstellung beeinflusst, wie zum Beispiel die Wahl der Dichtung oder des 

Motors. Grundlegende zu beachtende Eigenschaften der Fördermedien sind: 

• Viskosität (Reibungsverluste) 

• Korrosivität (Korrosion) 

• Abrasivität (Abrieb) 

• Temperatur (Kavitation) 

• Dichte 

• chemisches Reaktionsverhalten (Dichtungsmaterial) 

7 


2.3 Kreiselpumpe 

oder 

Verdrängerpumpe 

Neben diesen Hauptkriterien bedürfen einige Flüssigkeiten spezieller Beachtung während des 

Transportes. Die wichtigsten Gründe dafür sind: 

• das Medium ist scherempfindlich und könnte Schaden annehmen, wie zum 

Beispiel Joghurt oder Joghurt mit Fruchtstücken, 

• die Flüssigkeit bedarf höchster hygienischer Sorgfalt, wie zum Beispiel in der 

pharmazeutischen oder Nahrungsmittelindustrie, 

• die Flüssigkeit ist sehr teuer oder giftig, wodurch ein hermetischer Transport 

notwendig wird, zum Beispiel in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie. 

Jahrelange Erfahrung in Forschung und Entwicklung von Pumpen ermöglicht 

GEA Tuchenhagen heute eine breite Produktpalette hygienischer Pumpen für die 

Nahrungs mittel- und Getränkeindustrie, sowie der Pharma- und Chemiebranche 

anzubieten. 

Für Ihre Prozesse bieten wir Ihnen effektive, betriebssichere und geräuscharme Pumpen. 

Die richtige Wahl aus unserem Sortiment unterstützt dieser Handbuch. 

Auf dem Weg zur optimalen Pumpe ist der erste Schritt die Wahl zwischen Kreiselpumpe 

oder Verdrängerpumpe. Der Unterschied ist zum Einen das Prinzip des Flüssigkeitstrans - 

portes und zum Anderen die Leistungseigenschaften. Wobei es zwei Arten von 

Kreiselpumpen gibt: "zulaufend" und "selbstansaugend". Kreiselpumpen sind in den meisten 

Fällen die richtige Wahl, da sie einfach aufzubauen, an unterschiedliche Betriebsparameter 

anzupassen und leicht zu reinigen sind. Günstige Anschaffungs kosten bei problemloser 

Förderung der meisten Flüssigkeiten sorgen für eine stete Präsenz in vielen Prozessanlagen. 

Einschränkungen gibt es in folgenden Fällen: 

• bei viskosen Medien ist die Leistungsgrenze schnell erreicht, 

• bei schersensiblen Medien ist der Gebrauch ebenso eingeschränkt, 

• bei abbrasiven Flüssigkeiten sinkt die Lebenszeit der Kreiselpumpe aufgrund 

schnellerer Abnutzung. 

Das GEA Tuchenhagen ® 2.4 GEA 

-VARIFLOW Pumpen Programm entspricht den heutigen 

Tuchenhagen Ansprüchen an Reinigungsfähigkeit, Produktschonung, Effizienz und 

Wartungsfreundlichkeit. 

Die verschiedenen Neuerungen zur Optimierung der Reinigbarkeit sind EHEDG-zertifiziert. 

® - 

VARIFLOW 

Programm 

8 


2.5 Einsatz 

2.6 Leistungsbereich 

2.7 Aufbau 

Die neuen GEA Tuchenhagen ® -VARIFLOW Pum pen werden vorzugsweise in der Brauereiund 

Getränke indus trie sowie in milchverarbeitenden Betrieben und in chemischen-, pharmazeutischen- 

und kosmetischen Prozessanlagen eingesetzt, die hohe hygienische Anforde run - 

gen erfüllen müssen. Sie finden dort beispielsweise Verwendung als Transferpumpen, ClP- 

Vorlauf pumpen und Drucker hö hungspumpen. 

Bild 1 - GEA Tuchenhagen ® -VARIFLOW Kreiselpumpe Typ TP 

Die GEA Tuchenhagen ® -VARIFLOW Baureihen sind für Förderströme bis zu 220 m 3/h und 

Förderhöhen bis zu 92 m WS erhältlich. 

Die Pumpen der GEA Tuchenhagen ®-VARIFLOW Baureihen sind als normalsaugende einstufige 

Kreiselpum pen mit einfach gekrümmten Schaufeln konzipiert. 

• Der Antrieb alle GEA Tuchenhagen ®-VARIFLOW Pumpen erfolgt durch Standard- 

Normmo toren in der Bauform IM B35. 

• Als Leitvorrichtung wird bei den GEA Tuchenhagen ®-VARIFLOW Baureihen ein 

Spiralgehäuse verwendet. Dieses ermöglicht hohe Wirkungs grade, was zu 

geringeren Betriebs kosten führt. Des weiteren wird das geförderte Produkt sanft in 

Strömungsrichtung abgeführt und somit besonders geschont. 

• Alle GEA Tuchenhagen ®-VARIFLOW Pumpen sind gemäß EHEDG und 3A zertifiziert worden. 

9 


2.8 Besondere 

Merkmale 

2.9 Anschlußarmaturen 

2.10 Zubehör und 

Optionen 

Hauptkomponenten: 

Pumpendeckel, Laufrad, Pumpengehäuse, 

Laterne, Welle und Motor 

Pumpendeckel 

Laufrad 

Bild 2 - GEA Tuchenhagen ® -VARIFLOW, TP 

• Alle Teile aus Edelstahl, produktberührte Kompo nenten aus 1.4404 (AISI 316L) 

• Hohe Wirkungsgrade 

• Schonende Produktförderung 

• Geräuscharmer Betrieb 

• Einfache Wartung 

• Hervorragende hygie nische Eigenschaften 

• Gewindeverschraubung nach DIN 11851 (Standard) 

• VARIVENT ® Flanschver bindung, bauteilgeprüft, TÜV-abgenommen 

• Aseptik-Rohrverschraubung Form A, nach DIN 11864-1 

• Aseptik-Flanschverbindung Form A, DIN 11864-2 

• Weitere gängige Anschlüsse nach BS, SMS, RJT, Tri-Clamp 

• Metrische und zöllige Durchmesser 

• Gleitringdichtungs materialien aus Kohle/Siliziumkarbid oder 

Siliziumkarbid/Siliziumkarbid 

• Ausführungen als einfachwirkend, einfachwirkend mit Spülung (Quench) 

oder doppeltwirkend 

• FDA-konforme Weichdich tun gen: EPDM und FPM 

• Edelstahlschutzhaube, Fahrgestell, Drainageventil 

• Höhenverstellbares Kalottenfußgestell 

• Vorlaufrad (Inducer) 

10 


Pumpen - 

gehäuse 

Gleitringdichtung 

Einteilige Laterne 

Abdichtung nach 

VARIVENT ® -Prinzip 

Motor 

Pumpenwelle 

ohne Passfeder

Die GEA Tuchenhagen ® 2.11 Selbstan- 

-VARIFLOW TPS ist eine horizontale, selbstansaugende 

saugende- Kreiselpumpe . Sie wird zur Förderung von aggressiven und nicht abrasiven Flüssig - 

Kreiselpumpen keiten im Reinigungskreis lauf eingesetzt und zeichnet sich durch ein robustes Design 

und hohe Zuverlässig keit aus. Damit ist sie die ideale Reinigungsmit tel-Rückführpumpe 

in der Nahrungs- und Genussmit tel industrie. 

2.12 Drehkolbenpumpen 

Bild 3 - Selbstansaugende Kreiselpumpe, Typ TPS 

Die GEA Tuchenhagen Drehkolbenpumpen Typ VPSH und VPSU werden überall dort eingesetzt, 

wo hochviskose, empfindliche und feststoffhaltige Flüssigkeiten schonend gefördert 

werden müssen. Der Typ VPSH wird für hygienische Anwendungen aller Art eingesetzt. 

Der Typ VPSU ist speziell für die hohen aseptischen Anforderungen im sterilen Bereich 

entwickelt worden. 

Das spezielle Design der Skimitar-Rotoren und die Konstruktion der Pumpe erlauben die 

Förderung von sowohl dünnflüssigen Medien als auch von Produkten in Viskositäten bis zu 

1.000.000 cP oder mit Feststoffanteilen. Durch die Form der Skimitar-Rotoren wird ein 

besonders hoher Wirkungsgrad erzielt. 

Bild 4 - Drehkolbenpumpe VPSH 

11 


3 Physikalische Grundlagen 

3.1 Dichte 

3.2 Temperatur 

3.3 Dampfdruck 

3.4 Viskosität 

3.5 Dynamische- 

und 

kinematische 

Viskosität 

Die Flüssigkeiten, mit denen wir in diesem Handbuch arbeiten, variieren zwischen gashaltigen 

Lösungen und stark viskosen Stoffen. Alle diese Flüssigkeiten haben bestimmte 

Eigenschaften, deren Erklärungen in diesem Kapitel gezeigt werden. 

Dichte (ρ = Rho), früher spezifisches Gewicht einer Flüssigkeit ist die Masse pro Volumen - 

einheit. Gewöhnlich wird es angegeben in Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm 3). 

Beispiel: Die Masse beträgt 80 g in einem ein Kubikzentimeter großem Würfel. 

Dann hat das Medium eine Dichte von 80 g/cm 3 . Die Dichte ist von der Temperatur abhängig. 

Die Temperatur (t) wird in Grad Celsius (°C) oder Kelvin (K) angegeben. Die Temperatur einer 

Flüssigkeit im Pumpeneinlaufstutzen ist von großer Bedeutung, da sie die Saugcharakteristik 

einer Pumpe stark beeinflusst. 

Der Dampfdruck (p D) einer Flüssigkeit ist der absolute Druck bei einer bestimmten Tempera - 

tur, bei der die Flüssigkeit zu verdampfen beginnt. Jede Flüssigkeit hat ihren spezifischen 

Punkt, an dem sie zu verdampfen beginnt. Der Dampfdruck wird angegeben in bar (absolut). 

Die Viskosität eines Mediums ist die Maßangabe für die Flüssigkeit einer Querkraft standzuhalten. 

Zähflüssigen Medien muss mehr Kraft entgegen wirken, um sie zu scheren, 

als schwach viskosen Flüssigkeiten. 

Man unterscheidet zwischen kinematischer Viskosität (ν = Ny) und 

dynamischer Viskosität (η = Eta). Centipoise (cP) ist die herkömmliche Einheit um 

dynamische Viskositäten anzugeben. Centistokes (cSt) oder Millipascal (mPa) geben die 

kinematische Viskosität an. 

Verhältnis: kinematische Viskosität = 

Die Viskosität ist nicht konstant und somit abhängig von äußeren Faktoren. Das viskose 

Verhalten von Medien wird deutlicher durch die Darstellung in effektive Viskosität oder 

Scherkraft. Das Verhalten viskoser Flüssigkeiten ist unterschiedlich. 

Man unterscheidet zwischen Newtonschen und Nicht-Newtonschen Flüssigkeiten. 

12 


dynamische Viskosität 

Dichte

3.6 Flüssigkeitsverhalten 

Die Fließkurve ist ein Diagramm, in dem der Zusammenhang zwischen der Viskosität (η) 

gegenüber dem Schergefälle (D) dargestellt wird. Das Schergefälle wird berechnet aus dem 

Verhältnis zwischen dem Geschwindigkeitsunterschied zweier benachbarter 

Flüssigkeitsschichten und deren Abstand. 

Die Fließkurve für eine ideale Flüssigkeit ist eine gerade Linie. Dies bedeutet, dass die 

Viskosität unabhängig vom Schergefälle ist. Alle Flüssigkeiten für die dieses zutrifft, sind 

"Newtonsche Flüssigkeiten". Beispiele dafür sind Wasser, Mineralöl, Sirup, Harz. 

Schergefälle 

Bild 6 - Fließkurven 

Flüssigkeiten, die ihre Viskosität in Abhängigkeit vom Schergefälle ändern, nennt man "Nicht 

Newtonsche Flüssigkeiten". Sie sind bei weitem häufiger als Newtonsche Flüssigkeiten und 

lassen sich wie folgt differenzieren. 

Strukturviskose Flüssigkeiten 

Die Viskosität nimmt mit zunehmendem Schergefälle ab, wobei die Initialkraft sehr groß ist. 

Technisch bedeutet dies, dass die erforderliche Energie nach der Initialkraft für eine 

Durchflußmenge reduziert werden kann. Beispiele sind u.a. Gels, Latex, Lotionen. 

Dilatante Flüssigkeiten 

Die Viskosität nimmt zu, mit zunehmendem Schergefälle. Bsp.: Brei,Zuckergemische 

Thixotrope Flüssigkeiten 

Die Viskosität nimmt bei starker Scherung ab (I) und steigt wieder bei Abnahme der 

Scherung (II). Die Aufwärtskurve ist jedoch nicht mit der Abwärtskurve identisch. Beispiele 

sind u.a. Seife, Ketchup, Leim, Erdnussbutter 

Viskosität 

Δy 

Bild 5 - Schergefälle 

Viskosität 

II 

Schergefälle 

Bild 7 - Thixotrope Flüssigkeiten 

I 

Δv 

13 


v 

3 1 Newtonsche 

Flüssigkeit 

1 

2 

D = Δv 

Δy 

2 

Strukturviskose 

Flüssigkeit 

3 Dilatante 

Flüssigkeit

4 Hydraulische Grundlagen 

4.1 Druck 

4.2 Atmosphä - 

rischer Druck 

4.3 Zusammenhang 

zwischen 

Druck und 

Förderhöhe 

Pumpen sollen „Druck“ machen. Flüssigkeiten fließen von A nach B durch die von der 

Pumpe produzierte kinetische Energie. 

Die Definition von Druck (p) ist Kraft pro Flächeneinheit. Als Einheit gilt Newton je 

Quadratmeter (N/m2 = Pa). 

1 bar = 105 = 105 N 

Pa 

Der atmosphärische Druck ist die Kraft, die auf eine Flächeneinheit wirkt, ausgelöst durch das 

Gewicht der Athmosphäre. Er ist abhängig, von der Höhe über dem Meeresspiegel (siehe Bild 8). 

Auf der Wasseroberfläche beträgt der absolute Druck ungefähr 1 bar = 10 5 N / m 2. 

Um den Überdruck zu ermitteln, wird dieser relativ zum atmosphärischen Druck gemessen. 

Der absolute Druck ist der atmosphärische Druck plus dem relativen Druck. 

Höhe über N.N. 

m 

Luftdruck pb bar 

Siedetemperatur 

°C 

0 

200 

1013 

989 

100 

99 

500 955 98 

1000 899 97 

2000 795 93 

Bild 8 - Einfluß der topographischen Höhe 

In einer statischen Flüssigkeit ist die Druckdifferenz zwischen zwei Punkten nur 

abhängig von der Höhe. 

Die Druckdifferenz wird errechnet, indem man die Höhe mit der Dichte multipliziert. 

In diesem Handbuch werden verschiedene Drücke oder druckrelevante Begriffe verwendet. 

Hier sind die Wichtigsten aufgelistet mit der entsprechenden Definition: 

Statischer Druck Hydraulischer Druck an einem Punkt in der ruhenden Flüssigkeit. 

Reibungsverlust Druckverlust oder Energieverlust, der aufgrund von Reibung während 

des Fließens auftritt. 

Dynamischer Druck Energie einer Flüssigkeit, die aufgrund der Fließgeschwindigkeit 

auftritt. 

Förderdruck Summe aus statischer und dynamischer Druckerhöhung. 

Förderhöhe Förderdruck umgerechnet in mWS. 

Differenzdruck Druck zwischen dem Anfangs- und dem Endpunkt der Anlage. 

14 


m 2

4.4 Reibungsverluste 

4.5 Reynoldszahl 

Das Auftreten von Reibungsverlusten in Rohrleitungssystemen ist sehr komplex und von 

großer Bedeutung für die Auswahl einer Pumpe. Verluste in den Komponenten, verursacht 

durch Strömungen im Rohrleitungssystem (laminare und turbulente Strömung), sind vom 

Hersteller angegeben. 

Man unterscheidet zwei verschiedene Strömungsarten. 

Die laminare Strömung ist gekennzeichnet durch konzentrische Schichten, wobei im 

Zentrum des Rohres die Geschwindigkeit am größten ist und zur Rohrwand hin abnimmt 

(siehe Bild 9). Direkt an der Wandung geht die Geschwindigkeit gegen Null. Innerhalb der 

Strömung kommt es nur zu einer geringen Vermischung. Der Reibungsverlust ist proportional 

zur Länge der Leitung, dem Förderstrom, dem Rohrdurchmesser und der Viskosität. 

Bild 9 - Laminare Strömung 

Bei turbulenter Strömung kommt es zu beachtlichen Vermischungen, wobei die 

Geschwindigkeit der Verwirbelungen überaus hoch ist. 

Turbulente Strömungen treten vorwiegend in schwach viskosen Flüssigkeiten auf, wie zum 

Beispiel Wasser. Oftmals ist sie gekennzeichnet durch höhere Reibungsverluste. Die 

Reibungsverluste verhalten sich proportional zur Länge der Leitung, dem Förderstrom im 

Quadrat, dem Rohrdurchmesser und der Viskosität. 

Bild 10 - Turbulente Strömung 

Im Übergang zwischen laminarer und turbulenter Strömung gibt es eine Vielzahl von sogenannten 

„gemischter Strömungsarten“. Diese sind gekennzeichnet durch einen Kombination 

der Eigenschaften der turbulenten als auch der laminaren Strömung. Zur Bestimmung und 

einfachen Berechnung der jeweiligen Eigenschaften wurde die Reynoldszahl eingeführt. Diese 

einheitsfreie Zahl ist der Quotient von Strömungsgeschwindigkeit mal Rohrdurchmesser 

durch die kinematische Viskosität. 

Re = v x DN / ν Re = Reynoldszahl 

v = Strömungsgeschwindigkeit (m/s) 

DN = Rohrdurchmesser 

ν = kinematische Viskosität 

Allgemein: Laminare Strömung - Wenn Re < 2320 

Turbulente Strömung - Wenn Re ≥ 2320 

15 


5 Technische Grundlagen 

5.1 Aufstellung 

5.2 Anschluss 

Dieses Handbuch ermöglicht eine unkomplizierte Auslegung von Kreiselpumpen. 

Wir zeigen den optimalen und effektivsten Weg, die richtige Pumpe zu finden. 

Stellen Sie die Pumpe so nahe wie möglich an den Tank oder an ein anderes Objekt, aus der 

Flüssigkeit gepumpt werden soll und legen Sie ebenso ein Augenmerk auf eine möglichst 

geringe Anzahl von Ventilen und Bögen auf der Saugseite der Pumpe, um den Druckverlust 

so gering wie möglich zu halten. Ausreichend Platz um die Pumpe herum, gewährleistet eine 

einfache Wartung und Inspektion. Pumpen mit einer herkömmlichen Bodenplatte und 

Motorfuß sollten auf einem festen Fundament aufgestellt werden. Vor der Inbetriebnahme ist 

eine exakte Ausrichtung vorzunehmen. 

GEA Tuchenhagen-Pumpen verfügen über Rohranschlüsse, die den Förderströmen angepasst 

sind. Zu kleine Rohrabmessungen sind zwar preislich günstiger, gefährden jedoch den sicheren, 

zuverlässigen und kavitationsfreien Betrieb der Pumpe. Praktische Erfahrungen haben 

gezeigt, dass identische Anschlussdurchmesser bei einer kurzen Saugleitung von Vorteil sind, 

jedoch ist stets auf die Strömungsgeschwindigkeit zu achten. Ausgenommen sind lange 

Saugleitungen, in denen Ventile oder Bögen eingebaut sind. Hier ist die Saugrohr leitung 

gegebenfalls eine Stufe größer zu wählen, um den Druckverlust zu reduzieren. 

Die an die Pumpe angeschlossenen Rohrleitungen müssen so abgestützt werden, dass keine 

Kräfte auf die Stutzen der Pumpe wirken. Zu beachten sind temperaturbedingte 

Ausdehnungen des Rohrleitungssystems. Dafür empfehlen sich Kompensatoren. 

Wenn die Pumpe auf Kalottenfüßen steht, ist die Pumpe in der Lage geringe Rohrlängen - 

veränderungen zu kompensieren. Falls Sie fest auf einer Bodenplatte installiert ist, muss eine 

Sicherung über das Rohrleitungssystem gewährleistet sein, wie zum Beispiel über einen 

Bogen oder einen geeigneten Kompensator. 

Saugstutzen 

Halterung 

Bild 11 - Rohrleitungsabstützung 

16 


Halterung 

Druckstutzen

5.3 Saugleitung 

5.4 Druckleitung 

Es ist wichtig für fast alle Pumpen - doch speziell für normalsaugende Kreiselpumpen - dass 

keine Luft in die Pumpe gelangt, da dieses die Leistung beeinträchtigt. In Extremfällen wird 

die Pumpe nicht mehr fördern. Deshalb sollten Tanks so konstruiert sein, dass keine luftziehenden 

Verwirbelungen auftreten. Dies kann zum Beispiel durch Einbau von Wirbelbrechern 

im Tankausgang erreicht werden. 

Die Aufstellung der Pumpe, als auch der Anschluss der Saugleitung, dürfen keine 

Luftblasenbildung verursachen. Bei der Planung der Saugleitung ist vor der Pumpe eine 

Einlaufstrecke zu berücksichtigen. Diese sollte mindestens fünf mal so lang sein wie der 

Durchmesser des Einlaufstutzens (Bild 12). 

Einlaufrohr 

5 bis 10 x DN 

Saugstutzen 

Bild 12 - Abstand zum Einlaufstutzen 

In der Druckleitung sind üblicherweise Ventile, Wärmetauscher, Filter und andere 

Komponenten eingebaut. Aus den Widerständen dieser Komponenten, der Rohrleitung und 

der geodätischen Höhendifferenz ergibt sich die Förderhöhe. Über die in die Druckleitung 

eingebauten Regelarmaturen lassen sich Förderstrom und Förderhöhe beeinflussen. 

Bild 13 - Richtige und falsche Anschlüsse einer Rohrleitung 

17 


Druckstutzen

5.5 NPSH-Wert 

5.6 Saug- und 

Zulaufverhältnisse 

Der NPSH Wert (Net Positive Suction Head oder auch Haltedruckhöhe) ist eine 

international eingeführte Kenngröße zur Berechnung der Zulaufverhältnisse. 

Bei Pumpen muss der statische Druck im Saugstutzen über dem Siededruck des zu fördernden 

Mediums liegen. Der NPSH-Wert der Pumpe wird anhand von Messungen bestimmt, die 

am Saug- und Druckstutzen der Pumpe vorgenommen werden. Dieser Wert ist aus der 

Pumpenkennlinie der Pumpe zu entnehmen. Angegeben wird der NPSH-Wert in Meter (m). 

Letztendlich ist er ein Maß der Verdampfungsgefahr im Pumpeneinlaufstutzen und wird 

bestimmt durch die Eigenschaften der Anlage und der Förderflüssigkeit. Der NPSH-Wert der 

Pumpe wird als NPSH erforderlich bezeichnet, der der Anlage als NPSH vorhanden. Der 

NPSH vorh muss größer sein als der NPSH erf um Kavitation zu vermeiden. 

NPSH vorh > NPSH erf 

Aus Sicherheitsgründen sollte immer ein Zuschlag von 0,5 m in die Berechnung mit 

einbezogen werden, d.h.: 

NPSH vorh > NPSH erf + 0,5m 

Ein störungsfreier Betrieb von Kreiselpumpen ist nur möglich, wenn innerhalb der Pumpe 

keine Dampfbildung, d. h. Kavita tion, auftritt. Deshalb muss der Druck im Bezugspunkt für 

den NPSH-Wert mindestens über dem Dampfdruck der Förder flüssigkeit liegen. Die 

Bezugsebene für den NPSH-Wert ist der Mittelpunkt des Laufrades, so dass für die 

Berechnung des NPSH vorh entspre chend nachstehender Gleichung bei Zulaufbetrieb (H z,geo) 

die geodätische Höhe posi tiv und bei Saugbetrieb (H s,geo) negativ gesetzt werden muss. 

NPSH vorh 

= 

pe + pb pD v 2 

e 

- + - Hv,s + Hs,geo ρ x g ρ x g 2g 

pe = Druck im Eintrittsquerschnitt der Anlage 

pb = Luftdruck in N/m2 (Höheneinfluss beachten) 

pD = Verdampfungsdruck 

ρ = Dichte 

g = Fallbeschleunigung 

ve = Strömungsgeschwindigkeit 

Hv,s = Summe der Druckhöhenverluste 

Hs,geo = Höhendifferenz zwischen Flüssigkeitsspiegel im Saugbehälter und Mitte 

Pumpensaugstutzen 

Bei 20°C Wassertemperatur und offenen Behältern vereinfacht sich die Formel zu: 

NPSH vorh = 10 - H v,s + H z,geo 

18 


5.7 Kavitation 

Bild 14 - Pumpenanlage 

H zgeo 

Kavitation erkennt man am prasselnden Geräusch. Allgemein ist Kavitation das entstehen 

und anschließende schlagartige Implodieren von Dampfblasen innerhalb von Flüssigkeiten. 

Kavitation kann sowohl in Rohrleitungen, Ventilen als auch in Pumpen auftreten. In den 

Pumpen sinkt zunächst der statische Druck unter den zur Temperatur der Flüssigkeit 

gehörenden Dampfdruck im Schaufelkanaleintritt des Laufrades. Oft ist die Ursache eine zu 

geringe Zulaufhöhe. Die Dampfblasen entstehen am Schaufelkanaleintritt. Im Laufradkanal 

erhöht sich der Druck und löst eine Implosion der Luftblasen aus. Dieses verursacht nicht nur 

eine Kavitationserosion am Laufrad, sondern auch einen Druckhöhenabfall und einen unruhigen 

Lauf der Pumpe. Ferner führt Kavitation zur Beschädigung des zu fördernden Produktes. 

Kavitation kann verhindert werden durch: 

1. Verringerung des Druckverlustes in der Saugleitung zum Beispiel durch größere 

Saugleitungsdurchmesser, kürzere Ansaugstrecke und einer geringeren Anzahl Ventile 

oder Bögen 

2. Erhöhung der Zulaufhöhe bzw. des Zulaufdruckes z.B. durch ein vorgeschaltetes Laufrad 

(Inducer) 

3. Reduzierung der Mediumtemperatur 

19 


Bezugsebene 

offener 

Behälter 

pb, pe = 0 

v e 

p D 

geschlossener 

Behälter 

pe + pb 

pe 

v e 

p D

5.8 Q-H Diagramm 

Bevor eine Pumpe ausgelegt werden kann, ist es wichtig die Anlagen-Kennlinie zu ermitteln. 

Nach der Ermittlung kann über die Pumpenkennlinie die richtige Pumpe gewählt 

werden. 

Das Betriebsverhalten der Kreiselpumpen wird selten in Tabellen, sondern vorwiegend in 

Kennlinienform (siehe Bild 15) dargestellt. Diese Pumpenkennlinien werden an 

Serienmaschinen mit konstanter Drehzahl gemessen. Abzulesen ist an ihnen der Förderstrom 

(Q in m 3/h) und die Förderhöhe (mWS) der Pumpe. Die Förderhöhe einer Pumpe ist die von 

ihr auf die Förder flüssigkeit übertragene nutzbare mechanische Arbeit, bezo gen auf die 

Gewichtskraft der geförderten Flüssigkeit in mWS. Sie ist unabhängig von der Dichte (ρ) der 

Förderflüssigkeit, d. h. eine Kreiselpumpe fördert Flüssigkeiten unabhängig von der Dichte 

auf gleiche Förderhöhen. Die Dichte muß jedoch bei der Bestimmung des Leistungsbedarfs 

(P) der Pumpe berücksichtigt werden. Die tatsächliche Förderhöhe der Pumpe wird bestimmt 

durch die Förderhöhe der Anlage (H A) die sich aus nebenstehenden Anteilen zusammensetzt. 

0 

HA = Hgeo + 

pa ρ 

- 

x 

pe g 

+ 

v 2 

a - v 2 

e 

2g 

+ Σ Hv H geo 

pa - pe ρ x g 

0 

v a 2 - v e 2 

Σ H v 

2g 

geodätische Förderhöhe = Höhenunterschied zwischen saug- und druckseitigem 

Flüssigkeitsspiegel. 

Druckhöhendifferenz zwischen saug- und druckseitigem Flüssigkeitsspiegel bei 

geschlossenen Behältern. 

die Differenz der Geschwindigkeitshöhen 

(in der Praxis vernachlässigbar). 

Summe der Druckhöhenverluste (Rohrleitungswiderstände, Widerstände in 

Armaturen und Formstücken in Saug- und Druckleitung). 

20 


5.9 Förderstrom 

5.10 Förderhöhe 

5.11 Anlagenkennlinie 

5.12 Betriebspunkt 

Der Förderstrom (Q) ergibt sich aus den Erfordernissen der Prozessanlage angegeben in m 3/h 

oder GPM (Gallons per minute). 

Ein entscheidender Faktor der Auslegung ist die Förderhöhe (H). Diese ist abhängig von: 

• der erforderlichen Förderhöhe (zum Beispiel bei einer Sprühkugel 10 bis 15 m; 

entspricht 1,0 bis 1,5 bar), 

• der Druckhöhendifferenz zwischen druck- und saugseitigem Flüssigkeitsspiegel, 

• der Summe der Druckhöhenverluste, verursacht durch Rohrleitungswiderstände, 

Widerstände in Armaturen, Formstücken in Saug- und Druckleitung. 

Die graphische Darstellung der Förderhöhe der Anlage (H A) in Abhängigkeit vom 

Förderstrom (Q) ergibt die Rohrleitungs - oder auch Anlagenkennlinie. Zu erkennen ist, dass 

sie aus einem statischen, vom Förderstrom unabhängigen Anteil, und einem dynamischen, 

d. h. mit zunehmendem Förderstrom quadra tisch ansteigenden Anteil, besteht. 

Förderhöhe H 

Q-H Kennfeld 

Bild 15 - Q-H Kennfeld 

Anlagenkennlinie 

Pumpenkennlinie 

Der Betriebspunkt einer Pumpe ist der Schnittpunkt der Pumpenkennlinie mit der 

Anlagenkennlinie. 

21 


Förderstrom Q 

Betriebspunkt 

dynamischer Anteil = H v + 

statischer Anteil = H geo + 

o 

v a 2 - v e 2 

2g 

p a - p e 

ρ . g

5.13 Druckhöhenverluste 

5.14 Theoretische 

Beispielrechnung 

Grundlegend für die Auslegung von Pumpen sind nicht nur der NPSH-Wert, die 

Förderhöhe und der Förderstrom, sondern auch die Druckhöhenverluste. 

Der Druckhöhenverlust einer Anlage setzt sich zusammen aus den Druckhöhenverlusten in: 

• dem Rohrleitungssystem, 

• den eingebauten Komponenten (Ventile, Bögen, Inline-Messgeräte), 

• den eingebauten Aggregaten (Wärmetauscher, Sprühkugeln). 

Die Berechnung der Druckhöhenverluste H v der Anlage sind anhand von Tabellen und 

Diagrammen möglich. Grundlage hierfür sind die der Strömungslehre entsprechenden 

Berechnungsgleichungen für Druckverluste in Rohrleitungen, die hier der Einfachheit halber 

ausgelassen bleiben sollen. 

Bedingt durch umfangreiche und zeitaufwendige Rechenarbeit empfiehlt es sich, gemäß dem 

Beispiel aus Kapitel 6.1 zu arbeiten. Mit den anliegenden, zusammenfassenden Tabellen 8.2 

und 8.3, kann man die äquivalente Rohrlänge berechnen. Die Angaben basieren auf einem 

Medium mit der Viskosität ν = 1 mm 2/s (entspricht Wasser). Druckhöhenverluste für Medien 

mit einer höheren Viskosität lassen sich anhand der Diagramme aus dem Abschnitt 8.5 im 

Anhang umrechnen. 

Verschiedenste Einflüsse auf das Rohrleitungssystem bestimmen die benötigten Parameter 

einer Pumpe. Einen wesentlichen Anteil an der Auswahl nimmt die erforderliche Förderhöhe 

ein. Im folgenden sind drei vereinfachte Beispiele aufgeführt, die im Groben die 

Zusammenhänge theoretisch betrachten, bevor im Kapitel 6 praxisnahe die Auslegung einer 

Pumpe dargestellt wird. 

Hv Hv,s Hv,d Hs,geo Hz,geo Hd,geo Hv,s Hv,d = Druckhöhenverlust 

= Druckhöhenverlust gesamt Saugleitung 

= Druckhöhenverlust gesamt Druckleitung 

= geodätische Höhe Saugleitung 

= geodätische Höhe Zulaufleitung 

= geodätische Höhe Druckleitung 

= Druckverluste Saugleitung 

= Druckverluste Druckleitung 

p = Statischer Druck im Behälter 

Achtung: 

Druck im Tank oder Zuläufe in der Saugleitung sind negativ, da sie vom Druckhöhenverlust 

abgezogen werden müssen. Sie unterstützen den Flüssigkeitsstrom. 

22 


Beispiel 1 - Negativ-Zulauf 

Hd,geo = 25 m 

Hv,d = 10 m 

Hs,geo = 6 m (Ansaugen) 

= 3 m 

H v,s 

Hv,d Hv,s H v 

= Hd,geo + Hv,d = 25 m + 10 m = 35 m 

= Hs,geo + Hv,s + p = 6 m + 3 m + 0 m = 9 m 

= H v,d + H v,s = 35 m + 9 m = 44 m 

Beispiel 2 - Zulauf mit atmosphärischem Druck 

Hd,geo = 10 m 

Hv,d = 5 m 

Hz,geo = - 3 m (Zulaufdruck) 

= 2 m 

H v,s 

Hv,d Hv,s H v 

= Hd,geo + Hv,d = 10 m + 5 m = 15 m 

= Hz,geo + Hv,s + p = -3 m + 2 m + 0 m = -1 m 

= H v,d + H v,s = 15 m - 1 m = 14 m 

Beispiel 3 - Zulauf aus Druckbehälter 

Hd,geo = 15 m 

Hv,d = 3 m 

Hz,geo = -2 m 

Hv,s = 1 m 

p = 8 m 

Hv,d Hv,s H v 

= Hd,geo + Hv,d = 15 m + 3 m = 18 m 

= Hz,geo + Hv,s + p = -2 m + 1 m + (-8 m) = -9 m 

= H v,d + H v,s = 18 m + (-9 m) = 9 m 

23 


Bild 16 - Negativ - Zulauf 

h s,geo 

h d,geo 

h d,geo 

h s,geo 

Bild 17 - Zulauf mit atmosphärischem Druck 

h s,geo 

p 

Bild 18 - Zulauf aus Druckbehälter 

h d,geo

6 Auslegung von Kreiselpumpen 

6.1 Praktisches 

Berechnungsbeispiel 

6.1.1 Berechnung 

Mit Hilfe des folgenden Beispieles und den anliegenden, zusammenfassenden 

Diagrammen und der Tabellen können alle Kreiselpumpen ausgelegt werden. 

Berücksichtigt werden in der Tabelle GEA Tuchenhagen Ventile und Formstücke. Dabei 

wurde das Prinzip der Umrechnung der gemessenen Widerstandsbeiwerte (ζ) in äquivalenter 

Rohrlänge angewandt. 

Bild 19 - Druckverlust einer Anlage 

Druckverlust der Anlage 

0 0 

HA = Hgeo + pa - pe v 2 

a + 

ρ x g 2 x 

- v 2 

e 

g 

+ ΣHv Hgeo = Hd,geo - Hz,geo = 10 m - 4 m = 6 m 

H v,s 

Tank A 

1 Tankauslauf = 0,8 m äq.Rohrlg. 

1 Scheibenventil DN 65 

1 Doppelsitzventil DN 65 

= 0,8 m " 

Sitzdurchströmung 


= 22,5 m " 

Gehäusedurchströmg. = 2,9 m " 

1 Reduzierung DN 65 = 0,2 m 

5 Bögen 90° DN 65 = 5 x 0,6 m 

aus 

10 m Rohr DN 65 10,0 m S. 37 

Σ = 40,2 m S. 36 

(und S. 

40 - 44) 

Verlusthöhe Hv bei 

24 m3 /h DN 65 40,2 x 6,5 m = 2,62 

100 m 

Hv,s = 2,6 m 

H z,geo = 4 m 

H A = H geo + H v,s + H v,d 

= 6 m + 2,6 m + 24,4 m 

H A = 33 m 

D D 

Saugleitung Druckleitung 

24 


D 

Σ H v = H v,s + H v,d 

H v,d 

D 

Tank B 


Sitzdurchströmung 

1 Normalventil DN 50 

=10,5 m äq.Rohrlg. 

Sitzdurchströmung = 2,2 m " 

10 Bögen 90° DN 50 = 10 x 0,45 m " 

aus 

20 m Rohr DN 50 20,0 m Seite 37 

Σ = 37,2 m Seite 36 

(und S. 

40 - 44) 

Verlusthöhe Hv bei 

24 m3 /h DN 50 

Wärmetauscher 

25,0 m 

100 m 

bei 24 m3 /h = 12,0 m 

Sprühkugel b. 24 m3 37,2 x = 7,44 

/h = 5,0 m 

24,4 m => 

Hv,d = 24,4 m 

H d,geo = 10

6.1.2 Erläuterung 


NPSH-Wert 

Die Fördermenge beträgt 24 m 3/h. Zwischen dem zu entleerenden Tank A, und dem zu 

befüllenden Tank B, werden Komponenten und Aggregate eingebaut. Wie vorher beschrieben, 

ist es wichtig, die Pumpe so dicht wie möglich in die Nähe des zu entleerenden Tanks zu 

installieren. 

Es befindet sich zwischen Tank A und der Pumpe ein Scheibenventil und zwei Doppel sitz - 

ventile, sowie eine Reduzierung und 5 Bögen. Dazu kommen 10 m Rohr DN 65. 

Von der Pumpe zum Tank B sind ein Doppelsitzventil, ein Einsitzventil, 10 Bögen, ein 

Wärmetauscher, eine Sprühkugel in 20 m Rohr DN 50 verbaut. 

Der Höhenunterschied vom Wasserspiegel im Tank A zu dem in Tank B beträgt 6 m. Nun gilt 

es die Meter äquivalente Rohrlänge für alle Komponenten zu berechnen. Hierfür dienen die 

Standardtabellen für die Verlustwerte auf Seite 37 und 38. Daraus ergeben sich auf der 

Saugseite insgesamt 40,18 m. Diese werden noch umgerechnet in den entsprechenden 

Druckhöhenverlust (H) des Rohres für den Querschnitt DN 65. 

Laut Tabelle tritt bei einem Förderstrom von 24 m 3/h und einem Rohr DN 65, ein 

Druckhöhenverlust von 6,5 m pro 100 m auf. Umgerechnet auf 40,18 m, ergibt sich dann eine 

Verlusthöhe (H v,s) von 2,61 m. Hinter der Pumpe hat die Flüssigkeit insgesamt eine Länge 

äquivalentes Rohr von 37,2 m zurückzulegen. Der Druckhöhenverlust bei einem Rohr DN 50 

auf 100 m beträgt laut Tabelle 25 m. Angewendet auf die 37,2 m bedeutet das eine 

Verlusthöhe von 7,4 m. Hinzu kommen auf der Druckseite ein Wärmetauscher der 

12 m (bei 24 m 3), sowie eine Sprühkugel am Ende der Leitung die 5 m Verlusthöhe ausmachen. 

Die Summe ergibt 24,4 m Verlusthöhe (H v,d) auf der Druckseite. 

Wenn Sie die Saugleitung (H v,s), die Druckleitung (H v,d) und den Höhenverlust (H geo) 

addieren, ergeben sich 33,0 m Gesamtverlusthöhe (H A). Diese muss durch die Pumpe 

aufgebracht werden. 

Der nächste Schritt ist nun die Berechnung des NPSH-Wertes der Anlage, wonach dann die 

erforderlichen Parameter zur Bestimmung Ihrer Pumpe vollständig sind. 

Die NPSH-Wert-Berechnung betrachtet nur die Saugleitung. Es wird der Druckverlust, die 

geodätische Höhe, die Druckverhältnisse (atmosphärisch als auch an der Pumpe) sowie die 

Eigenschaften des Mediums benötigt. Aus diesen Werten ergibt sich folgende Gleichung. 

NPSHvorh = 

pe + pb pD - 

ρ x g ρ x g 

+ 

ve 2g 

0 - Hv,s + Hz,geo = 10 m - 2,0 m - 2,6 m + 4 m = 9,4 m 

Dampfdruck Förderhöhe geodätische NPSHvorh bei 60°C 

aus Seite 38 

Höhe 

NPSH vorh 

= 9,4 m muß größer sein als NPSH pumpe 

Der berechnete NPSH Wert der Anlage beträgt 9,4 m und muß größer sein als der der 

Pumpe. Aus diesen nun berechneten Daten läßt sich die Anlagenkennlinie ermitteln. 

25 


6.2 Kennlinien- Aus den Kennlinien der Pumpe geht der Förderstrom, die Förderhöhe, die erforderliche 

interpretation Motorleistung, der NPSH-Wert und der Wirkungsgrad hervor. 

An folgendem Beispiel wird erläutert, wie eine Pumpenkennlinie zu interpretieren ist. 

Schritt 1 

Schritt 2 

Bisher ermittelte Werte (aus 6.1): 

Förderstrom = 24,0 m 3/h 

erf. Förderhöhe = 33,0 m 

NPSH vorh = 9,4 m 

Dieses sind die maßgeblichen Werte, um die optimale Pumpe mit Hilfe der Diagramme zu 

ermitteln. 

Begonnen wird im Q/H-Diagramm (Bild 20, hier das Diagramm der TP 2030). Zunächst wird 

der Schnittpunkt des Förderstroms (24 m 3/h) mit der 

Förderhöhe (33 m) ermittelt. Der Schnittpunkt befindet sich im Feld des 

Laufrades mit 160 mm Durchmesser 

Der Wirkungsgrad (η) wird auch im Bild 20 abgelesen und beträgt ca. 57%. 

H 0 20 40 60 80 100 120 

USGPM 

140 160 

[ft] [m] 

I GPM 

0 

44 

20 40 60 80 100 120 

140 

140 

120 

100 

40 

36 

32 

Ø160 

Ø150 

η 0,30 η 0,35 

H = 33 m 

η 0,40 η 0,45 

η 0,50 η 0,55 

η 0,60 

28 Ø140 

80 

60 

40 

20 

0 

Bild 20 

24 

20 

16 

12 

8 

4 

Ø130 

Ø120 

Ø110 

0 

0 5 10 15 20 Q = 24 25 m 30 35 

Q 

3 /h 

26 


40

Schritt 3 

Schritt 4 

Im NPSH/Q Diagramm (Bild 21) ist der NPSH erf Wert abzulesen. Er beträgt 1,9 m. 

Bild 21 

Der benötigte Laufraddurchmesser von 160 mm ist nötig, um im Q/P-Diagramm (Bild 22) die 

erforderliche Motorleistung abzulesen. Diese beträgt 3,7 kW, bei 24 m 3/h und einem 

Laufraddurchmesser von 160 mm. In der Anlage ist mit Volumen- und Druckschwankungen 

und deshalb auch mit Schwankung des Betriebspunktes zu rechnen, wodurch der 

Leistungsbedarf P der Pumpe variiert. Aus diesem Grund werden im Allgemeinen 

Sicherheitszuschläge von 5% festgelegt. 

Daraus folgt, dass die benötigten 3,7 kW plus üblichen Sicherheitszuschlag einen Motor mit 

mindestens 4 kW erfordern. Der nächst größere Normmotor hat 4 kW und sollte gewählt 

werden. 

Bild 22 

Der Leistungsbedarf einer Pumpe kann auch rechnerisch mit Hilfe der Formel 

P = 

NPSH 

[ft] [m] 

20 6 

5 

15 

4 

10 3 

2 

5 

1 

0 0 

0 

P 

[hp] [kW] 

5,0 

6,0 

5,0 

4,0 

3,0 

2,0 

1,0 

4,5 

4,0 

3,5 

3,0 

2,5 

2,0 

1,5 

1,0 

0 5 10 15 20 25 30 35 

Q 

ρ x Q x H 

η x 367 

NPSH erf = 1,9 m 

5 10 15 20 25 30 35 

P = 3,7 kw 

ermittelt werden. Anhand der Diagramme konnten die fehlenden Werte für die richtige 

Pumpenauslegung bestimmt werden. 

Für die geforderten 24 m 3/h und einer vorgegebenen Förderhöhe von 33 m wird eine Pumpe 

TP 2030 benötigt mit einem Laufrad 160 mm und einem Motor der 4 kW bei n = 2.900 min -1 

und 50 Hz leistet. 

Der Wirkungsgrad dieser Pumpe beträgt etwa 57 % und der NPSH-Wert der Pumpe (1,9 m) 

überschreitet den vorgegebenen Wert der Anlage nicht (9,4 m > 1,9 + 0,5 m), womit keine 

Kavitation Auftritt und die Pumpe für den vorliegenden Fall geeignet ist. 

27 


Ø110 Ø160 

Ø110 

Ø130 

Ø120 

Ø140 

Q 

Ø160 

Ø150 

40 

40

6.3 Modifikation 

6.3.1 Drosselung 

6.3.2 Drehzahländerung 

Im Beispiel wurde in vier Schritten eine Pumpe ausgelegt. In der Praxis werden Pumpen 

für verschiedene Betriebspunkte benötigt. Dazu zählen das Pumpen von viskosen Medien, 

Temperaturänderungen oder auch die Einbindung von unter Druck stehenden Behältern. 

Die Änderung der Anlagenkennlinie H A (Drosselung) geschieht in der Praxis durch 

Vergrößerung oder Verkleine rung des Widerstandes auf der Druckseite der Pumpe, zum 

Beispiel mit Hilfe eines Drosselventiles. Dabei liegt der Betriebspunkt der Anlage immer auf 

dem Schnittpunkt der Anlagen-Kennlinie mit der Pumpenkennlinie. 

H 

Drosselung 

Bild 23 - Drosselung 

B 1 

gedrosseltes Ventil 

B 2 

Eine Änderung des Betriebspunktes und damit des Förderstromes (Q) und der Förderhöhe 

(H), kann durch Änderung der Drehzahl (n) erfolgen. Man benötigt dafür einen 

Frequenzumformer oder einen polumschaltbaren Motor. Trotz der hohen Anschaffungs - 

kosten eines Frequenzumformers ist deren Einsatz die deutlich günstigere Alternative hinsichtlich 

der laufenden Betriebskosten gegenüber einer Drosselung durch ein Drosselventil. 

Die Drehzahlregelung wird verwendet, wenn verschiedene Betriebspunkte gefahren werden 

sollen, zum Beispiel für Produkt- und Reinigungsflüssigkeit. 

H 

H1 

H 2 

Drehzahländerung 

Bild 24 -Drehzahländerung 

B 2 

28 


B 1 

D 2 

Pumpenkennlinie 

geöffnetes Ventil 

B 3 

Anlagenkennlinien 

D 1 

Q 2 Q 1 Q 

Q 

n2 Q2 = x Q1 n1 n2 n1 2 

H 2 = x H 1 

n2 n1 3 

P 2 = x P 1

6.3.3 Laufradreduzierung 

6.3.4 Parallelbetrieb 

6.3.5 Reihenbetrieb 

GEA Tuchenhagen bietet für jede Pumpe verschiedene Laufradgrößen an. Es kann vorkommen, 

dass der Punkt für das optimale Laufrad zwischen zwei Kennlinien liegt. Laufräder 

erhalten dann den erforderlichen Durchmesser durch Abdrehen. Es ist die einfachste und 

auch eine günstige Methode. 

H 

H 1 

H 2 

Laufradreduzierung 

Impeller reduced 

picture 4 

Bild 25 - Laufradreduzierung 

B 2 

Es besteht die Möglichkeit Pumpen im Parallelbetrieb zu schalten, falls der gewünschte 

Betriebspunkt nicht mit einer Pumpe erreicht werden kann. Dabei addieren sich die 

Förderströme bei gleichbleibender Förderhöhe. 

QQ11 Q2 Q2 

Bild 26 - Parallelbetrieb 

Falls die gewünschte Förderhöhe nicht von einer Pumpe allein erreicht werden kann, sind 

zwei Pumpen hintereinander zu installieren. Damit addiert sich die Förderhöhe bei konstantem 

Förderstrom. 

Bild 27 - Reihenbetrieb 

P1 P1 

PP2 2 

P = P 1 + P 2 Q = konstant 

29 


B 1 

D 2 

D 1 

Q 2 Q 1 Q 

Q = Q 1 + Q 2 P = konstant 

D 1 

D 2 

2 

Q1 Q2 ≈ ≈ 

H 1 

H 2

6.4 Auslegung bei 

viskosen 

Medien 

6.4.1 Korrektur für 

hohe 

Viskositäten 

Das vorher aufgeführte Beispiel (Kapitel 6.1) hat als zu förderndes Medium Wasser als 

Grundlage gehabt. Oft sind es aber viskose Stoffe, die zu fördern sind. Dabei gilt es zu 

beachten, dass die Viskosität in die Berechnung und Auslegung mit einbezogen wird. 

Mit steigender Viskosität (ν) der Förderflüssigkeit und konstanter Drehzahl (n), sinken der 

Förderstrom (Q), die Förderhöhe (H) und der Wirkungs grad (η). Gleichzeitig steigt der 

Leistungsbedarf Pz der Pumpe (siehe Bild 28). Mit folgendem Näherungsverfahren (6.4.2) 

kann ausgehend vom Betriebspunkt für viskose Flüssigkeiten über den Betriebs punkt für 

Wasser die geeignete Pumpengröße ermittelt werden. 

Die Leistungsgrenze der Pumpe ergibt sich durch die 

H 

Wirtschaftlichkeit des kompletten Aggregates. 

Im Anhang sind Tabellen abgebildet, aus denen man 

die Druckhöhenverluste in Abhängigkeit von der 

Viskosität und des Rohrdurchmessers ermitteln kann. 

Dabei sei erwähnt, dass der Druckhöhenverlust in 

Abhängigkeit von der Viskosität bei Kreiselpumpen 

eine geringe Rolle spielt und deswegen oft vernachlässigt 

wird. Kreiselpumpen werden wirtschaftlich bis zu 

einer Viskosität von 500 mm2/s Pz P 

h 

hz picture 5 

Q 

eingesetzt. Sobald es Bild 28 

um viskose Medien wie Quark, Butter oder Sirup geht, kommen aufgrund des besseren 

Wirkungsgrades Drehkolbenpumpen zum Einsatz. 

Auf der folgenden Seite ist ein Beispiel aufgeführt, welches die Berechung und Auslegung 

von viskosen Medien erläutert. Entscheidend sind hier die Korrekturfaktoren für die 

Förderhöhe (K H), den Förderstrom (K Q), und den Wirkungsgrad (K η). 

Die Ermittlung der Korrekturfaktoren erfolgt in Diagramm auf Seite 31 nach folgenden 

Schritten: 

1. Kinematische Viskosität des Mediums in mm 2/s ermitteln 

2. Produkt von Q x √H ermitteln (m 3/h √m) 

3. Am Schnittpunkt von Q x √H mit der entsprechenden Viskosität eine Senkrechte 

ziehen 

4. An dieser die Schnittpunkte mit den drei Korrekturlinien ablesen. 

5. Diese Werte in die gegebenen Gleichungen einfügen und den korrigierten Wert 

errechnen 

Auf der Grundlage dieser errechneten Werte läßt sich die Pumpe dann anhand der Kennlinie 

für Wasser auslegen (siehe 6.2). 

30 


H z


der Korrekturfaktoren 

Fördermedium: Öl 

Förderstrom: Q = 24 m 3/h 

Förderhöhe: H = 33 m 

Viskosität: ν = 228 mm 2/s 

Dichte: ρ = 0,9 t/m 3 

Wirkungsgrad: η = 0,55 % 

Im Schnittpunkt der von links kommenden waagerechten Viskositätslinie mit der Schrägen Q 

x √H-Linie errichtet man eine K H, K Q und K η schneidende Senkrechte. 

Von jedem der drei neu enstandenen Schnittpunkte führt die Waagerechte nach rechts auf 

die Korrekturfaktoren. Abzulesen ist: K Q = 0,83, K H = 0,84, K η = 0,47 

u 

[mm2/s] 1000 

8 

6 

4 

3 

2 

100 

8 

6 

4 

3 

2 

10 

8 

6 

4 

3 

2 

100.000 

1 

Bild 29 - Diagramm Korrekturfaktoren 

In die Formel für den Leistungsbedarf (Pz) muß der Wirkungsgrad (η) aus der 

„Wasserkennlinie“ eingesetzt werden. 

Qz x Hz x ρ 

Leistungsbedarf Pz = 

367 x Kη x η 

Eine größere Genauigkeit erhält man, indem man mit den ermittelten Daten das Verfahren 

noch einmal durchführt. Ergebnis: Nach Korrektur mit Hilfe der Faktoren K Q, K H und K η, 

muss für das Medium Öl und der gewünschten Förderhöhe 24 m 3/h eine Pumpe ausgewählt 

werden, die 29 m 3/h und 39 m Förderhöhe ermöglicht. 

Die erforderliche Leistung beträgt mindestens 7,5 kW. 

31 


10.000 

Q x ÷H [m 

0 8 6 4 3 2 0 8 6 4 3 2 0 8 6 4 3 2 0 8 6 4 3 2 

3/h ÷m] 

Die Pumpe muß ausgelegt werden für eine Wasserleistung von: 

Q = 

Qz KQ 24 

0,83 

Hz KH = 

33 

= 39,29 m 

0,84 = = 28,9 m3/h; H = 

= 

24 x 33 x 0,9 

367 x 0,47 x 0,55 

1.000 

100 

= 7,52 kW 

10 

K h 

K Q 

K H 

1 

0 

6 

4 

Korrekturfaktor 

2 

1,0 

0,9 

0,8 

0,7 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0

7 Auslegung von Drehkolbenpumpen 

7.1 Arbeitsweise 

7.2 Voraussetzungen 

GEA Tuchenhagen Drehkolben pum pen der Baureihe VPSU und VPSH sind rotierende 

Verdränge r pumpen. Zwei zweiflügelige Rotoren, die im Pumpengehäuse gegenläufig 

rotieren, bilden Arbeits räume, in denen das zu fördernde Medium transportiert wird. Der 

Lauf der Rotoren ist berührungslos. 

Da bei der Flüssigkeits förderung zwischen Pumpen druckstutzen und Pumpensaugstutzen 

eine positive Druckdifferenz erzeugt wird, fließt durch die Spalte zwischen Rotoren und 

Gehäuse ein Anteil des Förderstromes von der Druck- zur Saugseite zurück. Um diesen Anteil 

wird der theoretisch aus dem Volumen der Arbeitsräume und der Pumpendrehzahl resul - 

tierende Förderstrom gemindert. Der Rückstromanteil steigt mit steigendem Förderdruck und 

fällt mit steigender Produktviskosität. Die Leistungsgrenzen der Drehkolbenpumpen ergeben 

sich bei der Pumpen aus legung. Sie sind dann erreicht, wenn einer der zur Festlegung der 

Pumpengröße erforderlichen Werte (z. B. Drehzahl) nicht mehr bestimmbar ist, oder wenn 

der NPSH-Wert der Pumpe größer oder gleich demjenigen der Anlage ist. In diesem Fall ist 

eine größere Pumpe auszuwählen. Liegen die gegebenen Daten zwischen den angegebenen 

Kennliniendaten, ist zur sicheren Seite hin zu mitteln. 

Drehkolbenpumpen Typ VPSH und VPSU sind zwangsfördernde Verdrängerpumpen. Die 

Förderung gegen eine geschlossene Druckseite führt zu unzulässigem Druckanstieg, der die 

Zerstörung der Pumpe oder eines anderen Anlagenteiles zur Folge haben kann. Ist das 

Fördern gegen eine geschlossene Druckseite nicht absolut auszuschließen, sind 

Sicherheitsvorkeh rungen in der Wegeschaltung oder in Form eines Sicherheits- oder Überströmventiles 

zu treffen. Werkseitig werden Überströmventile der Baureihe "Q" aus dem 

VARIVENT ® System angeboten, die entweder fertig montiert incl. Bypass von Druck- zu 

Saugseite oder lose zum bauseitigen Einbau geliefert werden. 

Um die Auslegung von GEA Tuchenhagen-Drehkolben pumpen Typ VPSH und VPSU zu 

erleichtern, soll anhand eines Beispieles die richtige Auswahl erklärt werden: 

Zur Auswahl der für die jeweilige Förderaufgabe passenden Pumpe müssen folgende Daten 

bekannt sein: 

Produktdaten 

• Medium 

• Temperatur 

• Produktviskosität 

• Dichte 

• Partikelanteil 

• Partikelgröße 

Förderdaten 

• Volumenstrom Q in l/min. 

• Differenzdruck ∆p in bar 

• der NSPH- Wert der Anlage in bar 

32 


7.3 Beispiel Produktdaten 

• Medium: Hefe 

• Temperatur: t = 10°C 

• Viskosität: η = 100 cP 

• Dichte: ρ = 1.000 kg/m3 • Partikelanteil: keine 

• Partikelgröße: keine 

• Einfachwirkende Gleitringdichtung in der Materialpaarung Kohle gegen Edelstahl 

Förderdaten 

• Q = 300 l/min. 

• ∆p = 5 bar 

• NPSH-Wert: 0,4 bar abs. 

Auswahl der Pumpenbaugröße 

Eine erste Übersicht zur Vor auswahl des in Frage kommenden Pumpentyps bietet das 

Kennfeld (Bild 30) durch Einsetzen des erforderlichen Förderstromes und der vorhandenen 

Viskosität. Aus diesem Diagramm ergibt sich eine VPSH 54 als passende Pumpengröße. Nun 

kann die Pumpe in dem detaillierten Kennfeld genauer betrachtet werden (Bild 31). 

1.000.000 

100.000 

10.000 

Viskosität cP 

1.000 

100 

10 

Bild 30 

1 

1 10 100 1.000 

Leistung l/min 

33 


42 

52 

44 

64 

62 

54 

300 l/min

7.4 Auslegung der 

Pumpe 

❶. Im Diagramm 1 des Bildes 31 verfolgt man die waagerechte Linie bei der Viskosität von 

100 cP bis man die Linie des Differenzdruck ∆p=5 bar schneidet. Bei höheren Viskositäten 

als 1000 cP schneidet die Linie den Null-Punkt von Diagramm 2 (Null-Bar-Linie) (Bild 31). 

➋. Ab dem Schnittpunkt der Viskosität mit dem Diffe renzdruck zieht man eine senkrecht 

Linie nach oben, bis man die 0-Linie (Abszisse) des Diagramms 2 (Bild 31) schneidet. 

➌. Von diesem Schnittpunkt beginnend wird eine zu den Druckkennlinien parallele Linie 

gezogen. 

➍. Am Schnittpunkt dieser Linie mit dem gewünschten Volumenstrom (300 l/min) wird 

eine senkrechte Linie nach oben gezogen 

➎. und an der Skalierung kann die nötige Betriebsdrehzahl der Pumpe abgelesen 

werden (715 min -1) 

➏. In Diagramm 3 (Bild 31) kann geprüft werden, ob der maximale Differenzdruck 

(8 bar) bei der Temperatur des Produktes überschritten wird. Die Pumpe darf nur im 

Druck/Temperaturbereich unterhalb der Kurve p/t betrieben werden. 

Volumenstrom (l/min) / Pump flow (litres/min) 

Viskosität (cp) / Fluid viscosity (cp) 

Bild 31 

400 

300 

200 

100 

0 

1 

10 

100 

1000 

10000 

100000 

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 

0 

1 

2 

Drehzahl (U/min) / Speed (rpm) 

15 

10 

8 

34 


5 

0 

3 

4 

Diagramm 1 

0 10∞ C 50 100 150 200 

6 

715 

5 

Diagramm 3 

Diagramm 2 

Temperatur (°C) / Fluid Temperature (°C) 

max. Drehzahl 

max. speed 

0,5 

1 

2 

3 

5 

6 

8 

Differenzdruck p (bar) / Differential pressure p (bar) 

Kurve p/t

7.5 Fazit 

➐. In Diagramm 4 (Bild 32) wird für die Berechnung der Leistung zunächst ein 

Viskositätsfaktor abgelesen, indem man vom Schnittpunkt der Viskosität mit der 

Kennlinie – eine senkrechte Linie nach oben zieht 

➑. und an der Skalierung der Abszisse den entsprechenden Viskositätsfaktor f (2,8) abliest. 

Aus der Tabelle im Diagramm 4 (Bild 32) entnimmt man den Faktor S entsprechend der 

gewählten Dichtung. 

Die benötigt Motorleistung wird wie folgt 

berechnet: 

Das benötigte Drehmoment des Antriebes 

kann nun wie folgt berechnet werden: 

➒. Im Diagramm 5 (Bild 32) kann der erforderliche Druck am Saugstutzen (NSPH erf) abgelesen 

werden (Schnittpunkt Pumpendrehzahl / Viskosität). 

Der vorhandene Druck am Saugstutzen (NPSH vorh) sollte immer 0,1 bar höher sein, als 

der erforderliche, um Kavitationssicherheit zu gewährleisten. 

erforderlicher Druck am Saugstutzen (bar abs.) 

net inlet pressure required - N.I.P.R. - (bar absolute) 

1.000.000 

Viskosität (cp) / Viscosity (cp) 

100.000 

10.000 

Die Auslegung ergibt eine VPSH 54 mit einem 3,0 kW Motor. Die Pumpendrehzahl 

beträgt 750 min -1. 

2,0 

1,8 

1,6 

1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

0,27 

0,2 

0 

1.000 

100 

10 

Bild 32 

atmospheric 

pressure 

100 200 300 400 500 600 700 800 

715 

900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 

2,8 

Pumpendrehzahl (U/min.) / Pump speed (rpm) 

Viskositätsfaktor f / Viscosity factor f 

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 

8 

7 

100.000 cp 

30.000 cp 

Diagramm 4 

10.000 cp 

9 

3.000 cp 

Kraftbedarf / Power Absorbed 

Dichtung Typ Code Faktor S 

Seal Type Code Factor S 

Einfach / Single C/SS 8 1 

Einfach / Single C/SIC 3 1 

Einfach / Single SIC/SIC 2 2 

Doppelt / Double C/SIC 4 2 

Doppelt / Double SIC/SIC 1 3 

p 

P (W) = ( + f + S x 0.455 x N 

0.61 ) 

P (W) x 9.56 

M (Nm) = 

N 

p = Differenzdruck / Differential pressure (bar) 

N = Drehzahl (U/min) / Speed in rpm 

f = Viskositätsfaktor aus dem Diagramm / 

Viscosity factor from graph 

S = Dichtung (siehe Tabelle) / 

Seal factor from table 

P = Leistung / Power (W) 

M = Drehmoment / Torque (Nm) 

35 


max. Drehzahl / max. speed 

Diagramm 5 

1.000 cp 

300 cp 

100 cp 

10 cp 

1 cp 

NIPR 

atmosphärischer 

Druck 

Technische Daten / Application Data 

Max. Wellendrehmoment / 

Max. input shaft torque (Nm) 150 

Max. radiale Wellenbelastung / 

Max. shaft radial load (N) 2250 

Max. Partikelgröße (weich) / 

Max. soft particle dia. (mm) 15 

Verdrängung / Displacement (cc/rev) 455 

Verdrängung / 

Displacement (litres/100revs) 45.5 

Physikalische Daten / Physical Data 

Gewicht der Pumpe ohne Antrieb / 

Bareshaft pump weight (kg) 35 

Ölvolumen / Oil capacity (cc) 1100 

Rückhaltevolumen / 

Hold up volume (cc) 820 

(horizontale Anschlüsse) / 

(horizontal ports) 

Anzugsmomente / Tightening Torques (Nm) 

Enddeckelbolzen / End cover bolts 20 

Rotorschrauben / Rotor retainer screws 55 

Rotorgehäuseschrauben / 

Rotor case screws 20 

Getriebedeckelschrauben / 

Gear cover screws 15 

Zahnradmuttern / Gear nuts 100 

Rotorzugstangenschrauben VPSU / 

Rotor tie rod nuts 40 

Rotortoleranzen / Rotor Clearances (mm) 

Vorne, Rotor zum Deckel / 

Front, rotor to end cover 0.15 

Radial, Rotor zum Rotorgehäuse / 

Radial, rotor to rotor case 0.25 

Rotor zu Rotor / Mesh, lobe to lobe - min 0.20 

p 

P (W) = 0.61 + f + S x 0,265 x N 

( ) 

5 

P (W) = +2,8 + 1 x 0,265 x 715 

0.61 

( ) 

= 2,27 kW 

P (W) x 9.56 

M (Nm) = 

N 

M (Nm) = 2270 x 9,56 = 30,35 Nm 

715

8.1 Diagramm zur Berechnung von Druckhöhenverlusten 

100 

H v 

[m/100 m] 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

0,5 

0,3 

0,2 

Druckhöhenverluste H v pro 100 m Rohrleitung für Edelstahlrohre mit Rauhigkeit 

k = 0,05 bei Medium mit Viskosität von 1 mm 2/s (= Wasser) (Genauigkeit ± 5%) 

DN [mm] 

Ø 15 

Ø 20 

Ø 25 

Ø 32 

0,4 

0,5 

0,6 

0,8 

1 

0,1 

0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 200 

Q [m 

300 

3 /h] 

Rohrdurchmesser (Getränkeleitungsrohre) 

Ø 40 

Ø 50 

Metrisch 

DN 

innen-Ø 

25 32 40 50 65 80 100 125 

[mm] 26 32 38 50 66 81 100 125 

Zoll OD Zoll IPS 

DN 

innen-Ø 

1" 11/2" 2" 21/2" 3" 4" 2" 3" 4" 6" 

[mm] 22 35 47,5 60 73 97,5 57 85 110 162 

1,25 

36 


2 

Ø 65 

2,5 

3 

3,5 

4 

v[m/s] 

5 

1,5 Ø 250 

Ø 80 

Ø 100 

Ø 125 

Ø 150 

Ø 200

8.2 Verlustwerte von Armaturen in Meter äquivalente Rohrlänge 

Armatur Nennweite in mm 

25 32 40 50 65 80 100 125 150 

ζ = 0,05 0,05 0,07 0,09 0,12 0,17 0,20 0,28 0,40 0,48 

Reduzierung 

T-Stück 

ζ = 0,15 0,14 0,20 0,27 0,35 0,50 0,60 0,85 1,20 1,40 

Bogen 45° 

ζ = 0,25 0,25 0,35 0,45 0,60 0,80 1,00 1,35 1,90 2,4 

Bogen 90° 

Erweiterung 

Scheibenventil 

Einlauf 

(Tankauslauf) 

ζ = 0,90 0,90 1,20 1,60 2,00 3,00 3,70 5,20 7,00 8,80 

T-Stück 

ζ = 1,30 1,20 1,80 2,30 3,00 4,30 5,40 7,40 10,00 12,50 

T-Stück 

ζ = 1,5 1,40 2,10 2,70 3,50 5,00 6,30 8,50 11,50 14,50 

Rückschlagklappe 

Gültigkeit: Rohrrauhigkeit k = 0,05 mm 

Strömungsgeschwindigkeit v = 1-3 m/s (Fehler >10% bei abweichenden Geschwindigkeiten) 

(Genauigkeit ± 5%) 

37 


8.3 Verlustwerte von Ventilen in Meter äquivalente Rohrlänge 

Ventil DN Zoll OD 

25 40 50 65 80 100 125 1 11/2 2 21/2 3 4 

Typ D 

I nach II 1,13 1,3 1,49 2,91 3,64 2,59 5,08 0,85 0,98 1,25 1,58 1,82 2,2 

III nach IV 0,86 1,23 1,32 2,85 3,55 2,8 4,96 0,76 1,02 1,12 1,52 1,82 2,4 

III nach I 3,76 8,83 18,41 22,51 20,79 18,58 24,05 2,92 6,18 9,69 15,18 29 36,65 

I nach III 

Typ R 

4,09 5,69 10,48 10,5 23,41 18,29 23,65 3,38 4,06 10,31 7 13,49 27,13 

I nach II 0,97 1,3 1,49 2,91 3,73 2,59 5,08 0,98 1,25 1,58 1,82 2,2 

III nach IV 0,95 1,59 1,86 4,39 4,79 3,62 6,5 1,13 1,46 2,48 2,8 3,18 

III nach I 3,33 10,37 17,03 47,28 24,91 18,44 28,15 16,49 11,49 11,82 14,52 19,3 

I nach III 

Typ RN 

3,4 10,11 18,85 21,59 25,48 17,24 28,1 19,1 11,56 10,95 15,21 19,25 

I nach II 3,15 3,41 5,35 4,33 9,5 2,1 2,6 4,27 4,65 

III nach IV 1,82 3,16 4,68 3,62 6,5 1,46 2,48 2,8 3,32 

III nach I 15,83 15,05 25,07 18,53 26,65 11,93 10,69 14,54 20,22 

I nach III 

Typ B 

17,37 16,04 28,87 18,4 24,69 12,25 9,72 16,03 24,34 

I nach II 2,91 3,64 2,59 5,08 1,58 1,82 2,19 

III nach IV 3,64 4,76 3,76 6,25 1,92 2,71 3,37 

III nach I 16,38 25,19 20,89 27,29 7,64 14,93 18,86 

I nach III 

Typ BN 

17,43 27,28 19,54 27,17 7,33 15,49 17,79 

I nach II 3,41 5,35 4,33 9,5 2,6 4,27 4,65 

III nach IV 3,12 4,71 3,93 8,82 1,92 2,71 3,37 

III nach I 16,05 25,43 20,12 28,15 7,88 14,93 17,7 

I nach III 

Typ N 

17 28,17 20,01 28,1 5,79 15,76 17,79 

I nach II 0,91 1,62 2,19 3,34 2,21 2,72 0,77 1,50 1,44 1,88 2,45 2,42 

III nach IV 0,67 0,85 1,64 2,58 1,48 2,14 0,53 0,91 0,78 1,2 1,33 1,82 

III nach I 5,44 10,96 22,67 28,56 36,8 25,93 3,47 5,63 19,25 19,83 29,84 26,43 

I nach III 

Typ NL 

2,03 3,86 6,36 10,15 16,06 19,27 1,59 2,76 4,87 5,95 11,84 17,98 

I nach III 1,77 3,3 3,76 7,03 10,12 11,43 11,61 11,61 2,23 3,2 5,18 6,95 9,58 

III nach I 

Typ W 

1,6 2,73 4,42 6,16 11,08 12,81 11,55 11,55 1,67 3,82 2,84 6,44 10,58 

I nach II 1,05 1,48 1,57 2,36 4,14 3,16 4,54 4,54 1,73 1,88 2,09 2,34 2,56 

I nach III 1,23 9,36 16,02 23,68 20,68 41,49 21,37 21,37 6,09 21,58 19,61 35,24 39,69 

III nach I 1,19 3,59 7,05 9,37 23,7 25,06 19,67 19,67 3,77 8,56 8,43 18,93 23,54 

III nach V 2,58 3,27 6,89 10,11 24,37 24,68 20,09 20,09 3,29 8,91 8,83 21,75 25,05 

V nach III 

Typ X 

6,53 9,39 20,31 26,32 39,06 30,47 30,50 30,50 8,35 27,01 20,68 29,51 28,25 

I nach II 0,85 1,73 1,29 1,86 3,53 2,28 4,37 4,37 0,84 1,12 1,48 2,1 2,01 

I nach III 2,77 3,11 8,71 7,41 17,95 19,33 18,50 18,50 1,99 5,44 5,07 12,85 15,29 

III nach I 2,95 3,86 9,3 13,08 34,84 29,64 35,24 35,24 3,02 6,28 8,57 18,66 22,93 

III nach V 2,93 4,65 9,57 11,31 23,29 28,94 35,79 35,79 2,99 6,31 8,8 16,44 25,39 

V nach III 2,61 3,05 8,12 18,49 20,42 19,46 19,46 1,94 4,88 5,12 13,4 16,21 

V nach VI 

Typ Y 

0,73 1,49 1,01 2,27 3,06 4,38 2,58 2,58 0,76 0,88 1,27 1,31 1,6 

I nach II 0,78 1,18 1,25 1,81 3,52 2,21 4,17 4,17 0,86 1,19 1,5 2,12 2,05 

I nach III 3,73 12,09 10,49 7,41 35,77 59,77 23,11 23,11 7,81 7,98 8,67 21,44 59,92 

III nach I 4 10,23 10,8 13,08 51,81 57,02 37,48 37,48 8,11 8,15 11,97 29,14 55,33 

III nach V 3,59 5,39 6,22 11,31 17,42 35,96 20,35 20,35 2,83 6,51 11,27 23 32,9 

V nach III 2,18 2,43 5,34 7,09 18,2 20,86 19,60 19,60 1,83 3,89 5 10,14 18,51 

V nach VI 0,9 1,31 1,37 1,88 3,57 2,35 3,89 3,89 0,84 1,17 2,02 2,24 2,49 

38 


8.4 Dampfdrucktabelle für Wasser 

t T p D ρ t T p D ρ 

°C K bar kg/dm 3 °C K bar kg/dm 3 

0 273,15 0,00611 0,9998 61 334,15 0,2086 0,9826 

1 274,15 0,00657 0,9999 62 335,15 0,2184 0,9821 

2 275,15 0,00706 0,9999 63 336,15 0,2286 0,9816 

3 276,15 0,00758 0,9999 64 337,15 0,2391 0,9811 

4 277,15 0,00813 1,0000 65 338,15 0,2501 0,9805 

5 278,15 0,00872 1,0000 66 339,15 0,2615 0,9799 

6 279,15 0,00935 1,0000 67 340,15 0,2733 0,9793 

7 280,15 0,01001 0,9999 68 341,15 0,2856 0,9788 

8 281,15 0,01072 0,9999 69 342,15 0,2984 0,9782 

9 282,15 0,01147 0,9998 70 343,15 0,3116 0,9777 

10 283,15 0,01227 0,9997 71 344,15 0,3253 0,9770 

11 284,15 0,01312 0,9997 72 345,15 0,3396 0,9765 

12 285,15 0,01401 0,9996 73 346,15 0,3543 0,9760 

13 286,15 0,01497 0,9994 74 347,15 0,3696 0,9753 

14 287,15 0,01597 0,9993 75 348,15 0,3855 0,9748 

15 288,15 0,01704 0,9992 76 349,15 0,4019 0,9741 

16 289,15 0,01817 0,9990 77 350,15 0,4189 0,9735 

17 290,15 0,01936 0,9988 78 351,15 0,4365 0,9729 

18 291,15 0,02062 0,9987 79 352,15 0,4547 0,9723 

19 292,15 0,02196 0,9985 80 353,15 0,4736 0,9716 

20 293,15 0,02337 0,9983 81 354,15 0,4931 0,9710 

21 294,15 0,02485 0,9981 82 355,15 0,5133 0,9704 

22 295,15 0,02642 0,9978 83 356,15 0,5342 0,9697 

23 296,15 0,02808 0,9976 84 357,15 0,5557 0,9691 

24 297,15 0,02982 0,9974 85 358,15 0,5780 0,9684 

25 298,15 0,03166 0,9971 86 359,15 0,6011 0,9678 

26 299,15 0,03360 0,9968 87 360,15 0,6249 0,9671 

27 300,15 0,03564 0,9966 88 361,15 0,6495 0,9665 

28 301,15 0,03778 0,9963 89 362,15 0,6749 0,9658 

29 302,15 0,04004 0,9960 90 363,15 0,7011 0,9652 

30 303,15 0,04241 0,9957 91 364,15 0,7281 0,9644 

31 304,15 0,04491 0,9954 92 365,15 0,7561 0,9638 

32 305,15 0,04753 0,9951 93 366,15 0,7849 0,9630 

33 306,15 0,05029 0,9947 94 367,15 0,8146 0,9624 

34 307,15 0,05318 0,9944 95 368,15 0,8453 0,9616 

35 308,15 0,05622 0,9940 96 369,15 0,8769 0,9610 

36 309,15 0,05940 0,9937 97 370,15 0,9094 0,9602 

37 310,15 0,06274 0,9933 98 371,15 0,9430 0,9596 

38 311,15 0,06624 0,9930 99 372,15 0,9776 0,9586 

39 312,15 0,06991 0,9927 100 373,15 1,0133 0,9581 

40 313,15 0,07375 0,9923 102 375,15 1,0878 0,9567 

41 314,15 0,07777 0,9919 104 377,15 1,1668 0,9552 

42 315,15 0,08198 0,9915 106 379,15 1,2504 0,9537 

43 316,15 0,08639 0,9911 108 381,15 1,3390 0,9522 

44 317,15 0,09100 0,9907 110 383,15 1,4327 0,9507 

45 318,15 0,09582 0,9902 112 385,15 1,5316 0,9491 

46 319,15 0,10086 0,9898 114 387,15 1,6362 0,9476 

47 320,15 0,10612 0,9894 116 389,15 1,7465 0,9460 

48 321,15 0,11162 0,9889 118 391,15 1,8628 0,9445 

49 322,15 0,11736 0,9884 120 393,15 1,9854 0,9429 

50 323,15 0,12335 0,9880 124 397,15 2,2504 0,9396 

51 324,15 0,12961 0,9876 130 403,15 2,7013 0,9346 

52 325,15 0,13613 0,9871 140 413,15 3,6850 0,9260 

53 326,15 0,14293 0,9866 150 423,15 4,7600 0,9168 

54 327,15 0,15002 0,9862 160 433,15 6,3020 0,9073 

55 328,15 0,15741 0,9857 170 443,15 8,0760 0,8973 

56 329,15 0,16511 0,9852 180 453,15 10,2250 0,8869 

57 330,15 0,17313 0,9846 190 463,15 12,8000 0,8760 

58 331,15 0,18147 0,9842 200 473,15 15,8570 0,8646 

59 332,15 0,19016 0,9837 250 523,15 40,5600 0,7992 

60 333,15 0,19920 0,9832 300 573,15 87,6100 0,7124 

39 


8.5 Druckhöhenverluste in Abhängigkeit von der Viskosität 

DN 25 

200 

H v 

[m/100 m] 

100 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

DN 32 

200 

Hv [m/100 m] 

100 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

υ 

[mm 2 /s] 

υ 

20.000 

[mm 2 /s] 

10.000 

30.000 

20.000 

5.000 

3.000 

00,1 00,2 00,3 00,5 0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 

Q [m 3 /h] 

10.000 

00,1 00,2 00,3 00,5 0,1 0,2 0,3 1 2 3 5 10 

Q [m 3 0,5 

/h] 

40 


2.000 

5.000 

1.000 

3.000 

2.000 

500 

10 

50 

30 

Übergangsbereich von laminarer in turbulenter Strömung (Re: ≈ 1.400 - ≈ 3.500) 

(Genauigkeit ± 5 %) 

Verlusthöhe H v pro 100 m Rohrleitung (k = 0,05) 

1.000 

300 

1 

200 

50 

30 

500 

100 

300 

100 

200 

10 

1

DN 40 

200 

Hv [m/100 m] 

100 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

DN 50 

200 

Hv [m/100 m] 

100 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

υ 

[mm 2 /s] 

υ 

10.000 

[mm 2 /s] 

20.000 

5.000 

10.000 

5.000 

0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 

Q [m 3 

/h] 

41 


3.000 

2.000 

0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 

Q [m 3 /h] 

100 




50 

30 

3.000 

200 

100 

50 

30 

1.000 

2.000 

1 

500 

10 

1.000 

300 

200 

1 

500 

10 

300

DN 65 

200 

Hv [m/100 m] 

100 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

DN 80 

200 

Hv [m/100 m] 

100 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

υ 

[mm 2 /s] 

50.000 

30.000 

20.000 

0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 

Q [m 3 

/h] 

υ 

[mm 2 /s] 

42 


10.000 

50.000 

30.000 

20.000 

5.000 

300 

200 

100 

50 

30 

3.000 

2.000 

0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 

Q [m 3 

/h] 

10.000 

5.000 

3.000 




200 

100 

50 

1.000 

2.000 

500 

1.000 

10 

1 

500 

300 

10 

1

DN 100 

100 

Hv [m/100 m] 

50 

30 

20 

10 

3 

2 

1 

5 

50.000 

30.000 

20.000 

10.000 

5.000 

3.000 

2.000 

0,5 

0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 

Q [m 3 

/h] 

DN 125 

100 

Hv [m/100 m] 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

υ 

[mm 2 /s] 




43 


υ [mm 2 /s] 

50.000 

30.000 

0,5 

0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 20 30 50 100 

Q [m 3 

/h] 

20.000 

200 

100 

10.000 

100 

5.000 

3.000 

1.000 

500 

300 

50 

10 

1 

2000 

1000 

500 

300 

200 

50 

10 

1

DN 150 

100 

Hv [m/100 m] 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

50.000 

30.000 

20.000 

44 


10.000 

5.000 

3.000 

2.000 

0,5 

1 2 3 5 10 20 30 50 100 200 300 500 1000 

Q [m 3 

/h] 

DN 200 

100 

Hv [m/100 m] 

50 

30 

20 

10 

5 

3 

2 

1 

υ 

[mm 2 /s] 

u [mm 2 /s] 

50.000 

0,5 

1 2 3 5 10 20 30 50 100 200 300 500 1000 

Q [m 3 /h] 

100 

30.000 

200 

20.000 

500 

1 

10.000 




200 

1000 

500 

10 

50 

5.000 

1 

10 

1.000 

50 

3.000 

100 

2.000

8.6 SI - Einheiten 

Gesetzliche Einheiten (Auszug für Kreiselpumpen) 

Benennung Formel- Gesetzliche Einheiten nicht zulässige Umrechnung 

zeichen (die erstgenannte Größe Einheiten 

ist die Empfohlene) 

Länge l m 

km, cm, mm 

Basiseinheit 

Volumen V m3 cm 

cbm, cdm 

3 , mm3 , (Liter) 

Förderstrom Q m 3 /h 

Volumenstrom V m 3 /s, I/s 

Zeit t s (Sekunde) 

ms, min, h, d 

Basiseinheit 

Drehzahl n 1/min 

1/s 

Masse m kg (Kilogramm) 

g, mg, (Tonne) 

Pfund, Zentner Basiseinheit 

Dichte ρ kg/m 3 

kg/dm 3 , kg/cm 3 

Kraft F N (Newton = kg m/s2 ) 

kN, mN 

kp, Mp 1 kp = 9,81 N 

Druck p bar (bar = N/m 2 ) kp/cm 2 , at, 1 bar = 10 5 Pa = 0,1 MPa 

Pa m WS, Torr, 1 at = 0,981 bar = 9,81 x 10 4 Pa 

1 m WS = 0,98 bar 

Energie, W, J (Joule = N m = W s) kp m 1 kp m = 9,81 J 

Arbeit, Q kJ, Ws, kWh, kcal, cal 1 kcal = 4,1868 kJ 

Wärmemenge 1 kWh = 3600 kJ 

Förderhöhe H m (Meter) m Fl.S. 

Leistung P W (Watt = J/s = N m/s) kp m/s, PS 1 kp m/s = 9,81 W; 

MW, kW 1 PS = 736 W 

Temperatur, T K (Kelvin) °K, grd Basiseinheit 

-differenz °C 

Kinematische ν m2 /s St (Stokes), °E,… 1St = 10-4 m2 /s 

Viskosität mm2/s 1 cSt = 1 mm2/s Näherungsgleichung: 

mm2/s = (7,32 x °E - 6,31/°E) 

ν = η ρ 

Dynamische η Pa s (Pascalsekunde = N s/m 2) P (Poise), … 1P = 0,1 Pa s 

Viskosität 

45 


8.7 Umrechnungstabelle ausländischer Einheiten 

Benennung Einheit Einheitskürzel britisch USA 

Länge 1 inch in 25,4 mm 25,4 mm 

1 foot ft = 12 in 0,3048 m 0,3048 m 

1 yard yd = 3 ft 0,9144 m 0,9144 m 

1 mile mi = 1.760 yd 1,6093 km 1,6093 km 

1 nautical mile mi 1,8532 km 1,8532 km 

Fläche 1 square inch sq in 6,4516 cm 2 6,4516 cm 2 

1 square foot sq ft 929,03 cm 2 929,03 cm 2 

1 square yard sq yd 0,8361 m 2 0,8361 m 2 

1 acre 4.046,86 m 2 4.046,86 m 2 

1 square mile sq mi 2,59 km 2 2,59 km 2 

Volumen 1 cubic inch cu in 16,387 cm 3 16,387 cm 3 

1 cubic foot cu ft 28,3268 dm 3 28,3268 dm 3 

1 register ton RT =100 cu ft 2,8327 m 3 2,8327 m 3 

1 British shipping ton = 42 cu ft 1,1897 m 3 - 

1 US shipping ton = 40 cu ft - 1,1331 m 3 

1 gallon gal 4,5460 dm 3 3,7854 dm 3 

1 US oil-barrel (für Rohöl) - 0,159 m 3 

Masse u. Gewicht 1 ounce oz (avdp) 28,3495 g 28,3495 g 

1 pound lb 0,4536 kg 0,4536 kg 

1 stone 6,3503 kg 6,3503 kg 

1 ton 1.016,047 kg - 

Dichte 1 pound per cubic foot lb/cu ft 0,0160 kg/dm 3 0,0160 kg/dm 3 

1 pound per gallon lb/gal 0,09978 kg/dm 3 0,1198 kg/dm 3 

Förderstrom 1 gallon per minute gpm 0,07577 l/s 0,06309 l/s 

1 cubic foot per second cusec 28,3268 l/s 28,3268 l/s 

Kraft 1 ounce (force) oz 0,2780 N 0,2780 N 

1 pound (force) lb 4,4438 N 4,4438 N 

1 short ton shtn 8,8964 kN 8,8964 kN 

Druck 

pound (force) lb (force) 

1 square foot sq ft 

46 


47,88025 Pa 47,88025 Pa 

1 pound (force) lb (force) , psi 68,9476 m bar 68,9476 m bar 

square inch sq in 

Arbeit, Energie, 1 foot-pound ft lb 1,3558 J 1,3558 J 

Wärmemenge 1 Horse power Hour Hp h 2,6841 MJ 2,6841 MJ 

Leistung 

foot-pound (av) 

1 

per second 

ft lb 

s 

1,3558 W 1,3558 W 

1 Horse power (Hp) 0,7457 kW 0,7457 kW 

Dynamische pound (mass) lb (mass) 

Viskosität 1 foot x second ft s 

1,4882 Pa s 1,4882 Pa s

8.8 Viskositätstabelle (Richtwerte) 

Produkt Dichte Viskosität Temp °C Viskositätsρ 

η in CPs t verhalten 

Wasser 1 1 N 

Backwaren Ei 0,5 60 10 N 

Emulgator 20 T 

geschmolzene Butter 0,98 18 60 N 

Hefebrei (15%) 1 180 T 

Lezithin 3.250 50 T 

Teig 1 2.200 T 

Zuckerguss 1 10.000 T 

Chemikalien Glycerin 100% 1,26 624 30 

Glycerin 100% 1,26 945 20 

Glycerin 45% 1,11 5 20 

Glycerin 80% 1,21 62 20 

Glycerin 90% 1,23 163 25 

Glycerin 95% 1,25 366 25 

Natriumhydroxid 20% 1,22 7 20 




Salpetersäure 10% 1,05 1 20 

Lebensmittel Apfelmus 10.020 20 

Birnenbrei 4.000 70 T 

Honig 1,5 2.020 45 

Kartoffelbrei 1 20.000 T 

Ketschup 1,11 560 60 T 

Magarineemulsion 26 50 

Mayonnaise 1 5.000 25 T 

Nußmark 9.500 20 

Pflaumensaft 1 60 50 T 

Senf 11.200 20 

Fette und Öle Erdnussöl 0,92 42 40 N 

Leinöl 0,93 30 40 N 

Maiskeimöl 0,92 30 N 

Olivenöl 0,91 84 20 

Pflanzenöl 0,92 5 150 N 

Salatöl 85 20 

Schweinefett 0,96 60 40 N 

Sojaöl 0,95 36 40 N 

Fleischprodukte Fleischemulsion 1 22.000 5 T 

Rinderhackfett 0,9 11.000 15 T 

Schweinefett (breiig) 1 650 5 T 

Tierfett 0,9 43 40 N 

Tiernahrung 1 11.000 5 T 

47 


8.8 Viskositätstabelle (Richtwerte) 

Produkt Dichte Viskosität Temp °C Viskositätsρ 

η in CPs t verhalten 

Wasser 1 1 N 

Getränke und Apfelsaftkonzentrat 7 20 

Konzentrate Apfelweinkonzentrat 1,3 300 20 

Bier 1 1 5 N 

Coca Cola 1 1 40 

Cola-Konzentrat 25 20 

Eierlikör 620 20 

Erdbeersirup 2.250 40 

Fruchtlikör 12 20 

Kaffee-Extrakt 30% i.Tr. 18 20 

Konz. Hefe (80%) 16.000 4 T 

Kräuterlikör 3 20 

Orangenkonzentrat 1.930 20 

Orangensaftkonzentrat 1,1 5.000 5 T 

Johannesbeersaft 2 20 

Kosmetika, Gesichtscreme 10.000 T 

Seifen Haargel 1,4 5.000 T 

Handseife 2.000 T 

Shampoo 5.000 T 

Zahncreme 20.000 T 

Molkerei - Buttermilch 8 20 

Produkte Butterungsrahm, sauer 550 20 

Fettarme Milch, sauer 140 20 

Hüttenkäse 1,08 225 T 

Joghurt 1.100 T 

Kakaomilchgetränk 7 20 

Käse 30 70 T 

Kondensmilch 77% 1,3 10.000 25 N 

Kondensmilch 10% 45 20 

Kondensmilch 7,5% 12 20 

Kondensmilch, gezuckert 6.100 20 

Konz. fettarme Milch 100 20 

Milch 1,03 1 15 N 

Sahne 1,02 20 4 N 

Sauerrahm 32 20 

Vollmilch 1,03 2 20 

Yoghurt 900 20 

Süßwaren Buttertoffee (warm) 1,1 36.000 T 

Kakaofett 42 40 

Kakaomasser 4.000 20 

Karamel 1,2 400 60 

Schokolade 1,1 17.000 50 T 

Schokoladenkuvertüre 2.600 40 

Toffee 1,2 87.000 T 

Zuckerlösung 50% 15 20 

Zuckerlösung 56% 1,27 32 20 

Zuckerlösung 64% 1,31 120 20 

48 


8.9 Dichtungswahl (Empfehlung) 

Konz. % 

49 


Temp. C° 

Werkstoff 

Medium Bemerkung 

Alkohol: Äthanol X X X 

Alkohol: Butanol X X X 

Alkohol: Methanol X X X 

Ananassaft X X X 

Apfelsaft, Mus, Wein X X X 

Apfelsaft, säurehaltig X X X 

Aprikosensaft X X X 

Bier X X X X 

Bierhefe, Bierwürze X X X 

Blut X X X 

Butter X X X X 

Buttermilch X X X X 

Eierlikör X X X 

Eigelb X X X 

Eiscreme X X X 

Erdnußöl X X X 

Fette, Fettalkohol X X X X 

Fettsäuren 150 X X X 

Fisch-Leim,-öl, -mehl X X X 

Fruchtfleisch X X X 

Gelatine X X X X Erhitzt 

Glukose X X X X 

Haarshampoo X X X 

Hautcreme X X X 

Honig X X X 

Hopfenmaische X X X 

Kaffee-Extrakt X X X X 

Kakaobutter - Kakaoöl X X X 

Kartoffelmaische X X X X 

Kartoffelstärke X X X 

Käse, Käsecreme X X X X 

Ketchup (Tomatenextrakt) X X X 

Klebstoffe: pflanzlich X X X 

Klebstoffe: synthetisch X X X X 

Klebstoffe: tierischer Leim X X X X 

Klebstoffe: Zellulose X X X X 

Kohlendioxid X X X 

Kokonusöl X X X X 

Laktose (Milch/Zucker-Lösung) X X X X 

Limonaden, alkoholfreie Getränke X X X X 

Limonaden, Sirup X X X X X 

Kohle/Sic 

Sic/Sic 

EPDM 

FKM 

Standarddichtung 

Gespülte Dichtung 

(Quench)

8.9 Dichtungswahl (Empfehlung) 

Konz. % 

Medium Bemerkung 

Maisöl X X X 

Majonnaise X X X 

Marmelade X X X X 

Melasse X X X X 

Milch

8.10 Pumpenauslegungsblatt 

Fördermedium: 

Temperatur: °C 

Dichte: kg/dm 3 

Viskosität: mm 2/s 

Feststoffanteil/Korngröße: %/mm 

Förderstrom: m 3/h 

Förderhöhe: m 

Anlagendaten Saugseite Druckseite 

Rohr - Ø DN DN 

Rohr-Länge m m 

Ø und Anzahl Bogen 45° DN / DN / 

Ø und Anzahl Bogen 90° DN / DN / 

Ø und Anzahl T-Stücke 

Fließrichtung…………… DN / DN / 

Ø und Anzahl Erweiterungen DN / DN / 

Ø und Anzahl Scheibenventile DN / DN / 

Ø und Anzahl Einsitzventile 

mit Sitzdurchströmung DN / DN / 

Ø und Anzahl Doppelsitzventile 

mit Sitzdurchströmung 

Fließrichtung…………… DN / DN / 

Ø und Anzahl Ventilgehäuse 

gerade durchströmt DN / DN / 

geodätische Höhen, Pumpe 

zum Flüssigkeitsspiegel m m 

Druck auf dem 

Flüssigkeitsspiegel bar Ü bar Ü 

Weitere Rohrleitungseinbauten 

Weitere Strömungswiderstände 

erzeugende Apparaturen, 

z.B. Wärmetauscher, Filter 

(mit Angabe des Differenzdruckes 

bei Nennförderstrom) bar bei m 3/h bar bei m 3/h 

Stromversorgung Spannung V Frequenz Hz 

51 


8.11 Montagehinweise 

Eine Saugleitung legt man stetig steigend, eine Zulaufleitung stetig fallend 

zur Pumpe aus. 

Eine konische Saugleitung vor der Pumpe muß einen schlanken Konus 

haben, um Ablagerungen zu vermeiden. 

Eine nach oben konische Saugleitung vor der Pumpe vermeidet zwar 

Verunreinigungen, führt aber zu Luftsackbildung. 

Die Pumpe muß vor Rohrkräften auf geeignete Weise 

entlastet werden. 

52 


5 bis 10 x DN 

Kein Rohrbogen direkt vor der Pumpe. Der Abstand sollte dem fünf- bis 

zehnfachen Durchmesser des Einlaufstutzens entsprechen. 

Luftpolster sollten vermieden werden. 

Den Druckstutzen der Pumpe sollte senkrecht nach oben installiert werden. 

Beim Anschluß der Pumpe an einen Behälter sollten luftziehende Wirbel 

vermieden werden.

Notizen 

53 


- 53 -

Notizen 

54 


55 


Spitzenleistung Leidenschaft Integrität Verbindlichkeit GEA-versity 

Die GEA Group ist ein globaler Maschinenbaukonzern mit einem Umsatz in Milliardenhöhe und operativen 

Unternehmen in über 50 Ländern. Das Unternehmen wurde 1881 gegründet und ist einer der 

größten Anbieter innovativer Anlagen und Prozesstechnologien. Die GEA Group ist im STOXX ® 

Europe 600 Index gelistet. 

GEA Mechanical Equipment 

GEA Tuchenhagen GmbH 

Am Industriepark 2-10, 21514 Büchen 

Telefon 04155 49-0, Telefax 04155 49-2423 

sales.geatuchenhagen@gea.com, www.tuchenhagen.de 

608d-05/2012

Auslegung von Pumpen und Rohrleitungssystemen - GEA

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