Pumpenzusatzlasten

Ein Behälterstutzen muss die Last aus der Rohrleitung nur aushalten. Eine Pumpe muss dabei weiterlaufen. Kräfte und Momente an Saug- und Druckstutzen verformen das Gehäuse und verschieben die Pumpe gegenüber ihrem Antrieb. Schon geringe Verlagerungen stören die Ausrichtung von Welle und Kupplung – die Folgen sind erhöhte Schwingungen, vorzeitiger Lagerverschleiß und undichte Gleitringdichtungen.

Deshalb liegen die zulässigen Stutzenlasten einer Pumpe meist deutlich unter dem, was der Stutzen als Bauteil ertragen würde. Der Grenzwert schützt die Funktion, nicht die Festigkeit.

Maßgeblich ist die Angabe des Pumpenherstellers für die konkrete Baugröße. Sie stützt sich in der Regel auf eine Norm: API 610 beziehungsweise ISO 13709 für Kreiselpumpen der Prozessindustrie und ISO 5199 für Chemienormpumpen enthalten Tabellen zulässiger Kräfte und Momente, gestaffelt nach der Nennweite der Stutzen.

Die Werte gelten für ein festgelegtes Koordinatensystem und einen festgelegten Bezugspunkt, und sie setzen eine ausreichend steife Aufstellung der Pumpe voraus. Wer Lasten aus der Rohrstatik mit der Tabelle vergleicht, muss beides beachten – ein Vorzeichen- oder Achsenfehler macht den Vergleich wertlos.

Die größte Last entsteht selten im normalen Betrieb. Zu prüfen sind der kalte Zustand nach der Montage, der Betrieb bei höchster Temperatur und alle Zwischenzustände, die die Anlage planmäßig einnimmt.

Bei einer Doppelpumpenanlage ist das vor allem der Fall, in dem eine Pumpe heiß läuft und die Reservepumpe kalt steht: Die Sammelleitung dehnt sich, der kalte Strang nicht – genau dann sind die Stutzenlasten der stehenden Pumpe häufig am höchsten.

Die Mittel sind konstruktiv. In der Planung kosten sie wenig, im Bestand viel.

Ein Kompensator am Pumpenstutzen sieht wie die einfachste Lösung aus. Ein unverspannter Balgkompensator überträgt jedoch die Druckkraft – Innendruck mal wirksame Balgfläche – nach beiden Seiten. Ohne Festpunkt unmittelbar dahinter wirkt diese Kraft auf den Pumpenstutzen und kann größer sein als alles, was die Wärmedehnung ohne Kompensator erzeugt hätte.

Kompensatoren an Pumpen brauchen deshalb entweder eine Verspannung, die die Druckkraft in sich aufnimmt, oder eine Abstützung, die sie in das Bauwerk ableitet.