Kavitation in oszillierenden Verdrängerpumpen

Oszillierende Verdrängerpumpen zeichnen sich durch hohe Wirkungsgrade, der Eignung zur Förderung gegen hohen Druck und einer hohen Fördergenauigkeit aus. Aufgrund dieser herausragenden Eigenschaften ergibt sich eine große Anwendungsbreite, die sich von der einfachen Wasserförderung bis zu Prozessen mit extremen Anforderungen hinsichtlich Fördergenauigkeit, Druck, chemischer Beständigkeit gegen nahezu jede Chemikalie, schonender Förderung, Abrasionsfestigkeit, Zuverlässigkeit und langer Lebensdauer erstreckt. Die korrekte Auslegung der Pumpe und deren Verrohrung stellt allerdings wegen der pulsierenden Fördercharakteristik immer noch eine große Herausforderung dar. Unzulässige Rohrleitungsschwingungen und Kavitation müssen vermieden oder zumindest in akzeptablen Grenzen gehalten werden, um eine hohe Verfügbarkeit der Pumpe und damit der Gesamtanlage zu gewährleisten. Hierbei ist jedoch die Höhe des Schädigungs- und Störungspotentials von Kavitation für diesen Pumpentyp noch nicht befriedigend geklärt, obwohl Kavitation ein bekanntes und sehr gefürchtetes Phänomen ist. Einerseits zeigten Langzeittests mit farbbeschichteten Kolben die Unschädlichkeit, anderseits wird aber immer wieder von Kavitationsschäden berichtet. Dies führt zu Unsicherheiten, so dass beispielsweise nach den Richtlinien API674 und DIN EN ISO 13710 Kavitation weitgehend vermieden werden soll. Hohe Saugdrücke und damit unökonomische Ansaugbedingungen im Vergleich zu anderen Pumpen, wie z. B. Kreiselpumpen, sind die Folge dieser Auslegungsvorschriften. Dies zeigt, dass die Kavitationsthematik in oszillierenden Verdrängerpumpen noch nicht vollständig verstanden ist. Diese Lücke wird mit der vorliegenden Arbeit geschlossen. Mit Hilfe praxisnaher Versuchsaufbauten, umfassender Messsensorik und dem Einsatz von High - Speed Kameratechnik konnte der Mechanismus und die mögliche Wirkung von Kavitation in oszillierenden Verdrängerpumpen im Detail aufgeklärt werden. Als Versuchspumpen wurden hierbei Kolbenpumpen ausgewählt, die mit druckfesten Schaugläsern ausgestattet eine Visualisierung der auftretenden Kavitationsphänomene unter realen Betriebsbedingungen ermöglichen. Mit Hilfe der Versuchsergebnisse ist es dabei möglich, die zentralen Fragen, wann Kavitation in oszillierenden Verdrängerpumpen, im speziellen bei Kolbenpumpen, erosiv wirkt und unter welchen Umständen mit daraus resultierenden Druckstößen zu rechnen ist, zu beantworten, um darauf aufbauend die Anforderungen für ein ökonomisch sinnvolles Kavitationskriterium zu formulieren.