{"id":140,"date":"2025-10-31T00:25:51","date_gmt":"2025-10-31T00:25:51","guid":{"rendered":"https:\/\/vibromera.eu\/glossary\/hydraulic-forces\/"},"modified":"2026-05-23T22:43:23","modified_gmt":"2026-05-23T22:43:23","slug":"hydraulic-forces","status":"publish","type":"glossary","link":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/hydraulic-forces\/","title":{"rendered":"Was sind hydraulische Kr\u00e4fte? Pumpenvibrationsquellen"},"content":{"rendered":"<h1>Hydraulische Kr\u00e4fte in Pumpen verstehen<\/h1>\n\t\t<section class=\"woocommerce hestia-shop products is-shortcode\" id=\"products\" data-sorder=\"hestia_shop\" >\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"\">\n\t\t\t\t\t\t<div class=\"hestia-shop-content\">\n\t\t\t<div class=\"row\" data-aos=\"fade-up\" >\t\t\t\t\t<div class=\"col-ms-6 col-sm-6 col-md-3 shop-item\">\n\t\t\t\t\t\t<a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/product\/balanset-1\/\" class=\"woocommerce-LoopProduct-link woocommerce-loop-product__link\">\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<div class=\"card-image\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/product\/balanset-1\/\" title=\"Tragbares Auswuchtger\u00e4t und Schwingungsanalysator Balanset-1A\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"230\" height=\"153\" src=\"https:\/\/vibromera.eu\/wp-content\/uploads\/2023\/09\/77-e1693745667801-230x153.webp\" class=\"attachment-woocommerce_thumbnail 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title=\"Dynamisches Auswuchtger\u00e4t &quot;Balanset-1A&quot; OEM\">\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"230\" height=\"153\" src=\"https:\/\/vibromera.eu\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/\u0411\u0430\u043b\u043a\u043e\u043c\u041a\u0438\u0442-scaled-230x153.webp\" class=\"attachment-woocommerce_thumbnail size-woocommerce_thumbnail\" alt=\"Balanset-1A-Lieferumfang mit Schnittstelleneinheit, Sensoren, Tachometer und Zubeh\u00f6r\" srcset=\"https:\/\/vibromera.eu\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/\u0411\u0430\u043b\u043a\u043e\u043c\u041a\u0438\u0442-scaled-230x153.webp 230w, https:\/\/vibromera.eu\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/\u0411\u0430\u043b\u043a\u043e\u043c\u041a\u0438\u0442-scaled-600x400.webp 600w, https:\/\/vibromera.eu\/wp-content\/uploads\/2021\/11\/\u0411\u0430\u043b\u043a\u043e\u043c\u041a\u0438\u0442-scaled-300x200.webp 300w, 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Spirale. Sie unterscheiden sich grundlegend von den mechanischen Kr\u00e4ften, die durch <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/unbalance\/\">Unwucht<\/a> oder <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/misalignment\/\">Fehlausrichtung<\/a>, da sie nicht durch rotierende Masse, sondern durch Fl\u00fcssigkeitsdruck und Impuls\u00e4nderungen entstehen \u2013 und sie zeigen sich im Spektrum als <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/vane-passing-frequency\/\">Schaufeldurchgangsfrequenz<\/a> sowie die damit verbundenen Oberwellen. Ihr Verst\u00e4ndnis ist f\u00fcr die Zuverl\u00e4ssigkeit der Pumpe von entscheidender Bedeutung: Hydraulische Kr\u00e4fte verursachen Lagerbelastungen, Wellendurchbiegung und <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/vibration\/\">Vibration<\/a> die sich je nach Betriebsbedingungen \u2013 Durchflussmenge, Druck und Fluideigenschaften \u2013 \u00e4ndern, wodurch sich eine Pumpe ganz anders verh\u00e4lt als Maschinen, deren Kr\u00e4fte rein mechanischer Natur sind.<\/p>\n<h2>1. Definition: Was sind hydraulische Kr\u00e4fte?<\/h2>\n<p>Bei einer idealen Pumpe w\u00fcrde die Fl\u00fcssigkeit gleichm\u00e4\u00dfig auf jeden Teil des Laufrads und des Geh\u00e4uses dr\u00fccken, und die Welle w\u00e4re nur mechanischen Kr\u00e4ften ausgesetzt. Die Realit\u00e4t sieht jedoch anders aus. Der Druck ist am Druckstutzen h\u00f6her als am Saugstutzen, er ist ungleichm\u00e4\u00dfig \u00fcber den Umfang des Laufrads verteilt und pulsiert jedes Mal, wenn eine Schaufel an der Geh\u00e4usezunge vorbeil\u00e4uft. Die Summe dieser Effekte ergibt eine Reihe von station\u00e4ren, sich langsam \u00e4ndernden und schnell pulsierenden Belastungen, die auf den Rotor und die Struktur einwirken. Entscheidend ist, dass ihre Gr\u00f6\u00dfe abh\u00e4ngt von <em>wo die Pumpe auf ihrer Kennlinie arbeitet<\/em> \u2014 eine Tatsache, die dem Diagnoseingenieur einen wirksamen Hebel an die Hand gibt, denn eine \u00c4nderung des Durchflusses ver\u00e4ndert die Kr\u00e4fte.<\/p>\n<h2>2. Arten von Hydraulikkr\u00e4ften<\/h2>\n<h3>2.1 Axialschub (hydraulischer Schub)<\/h3>\n<p>Die resultierende Axialkraft, die sich aus dem Druckunterschied \u00fcber dem Laufrad ergibt:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Mechanismus:<\/strong> Der Druck auf der Druckseite wirkt auf einer Seite des Laufrads, der Druck auf der Saugseite auf der anderen.<\/li>\n<li><strong>Richtung:<\/strong> in der Regel in Richtung der Ansaugseite (der R\u00fcckseite des Laufrads).<\/li>\n<li><strong>Gr\u00f6\u00dfe:<\/strong> kann selbst bei Pumpen mittlerer Gr\u00f6\u00dfe eine Kraft von mehreren tausend Pfund erreichen.<\/li>\n<li><strong>Wirkung:<\/strong> belastet die <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/thrust-bearing\/\">Axiallager<\/a> und kann zu <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/axial-vibration\/\">axiale Schwingung<\/a>.<\/li>\n<li><strong>Variiert mit:<\/strong> Durchflussmenge, Druck und Laufradkonstruktion.<\/li>\n<\/ul>\n<h4>Verfahren zum Axialschubausgleich<\/h4>\n<ul>\n<li><strong>Balance-L\u00f6cher:<\/strong> Bohrungen in der Laufrad-Deckscheibe, die f\u00fcr einen Druckausgleich sorgen.<\/li>\n<li><strong>Hintere Schaufeln:<\/strong> Schaufeln auf der hinteren Deckscheibe, die Fl\u00fcssigkeit nach au\u00dfen pumpen, um den Druck auf der R\u00fcckseite zu senken.<\/li>\n<li><strong>Doppelseitig saugende Laufr\u00e4der:<\/strong> eine symmetrische Konstruktion, bei der sich die Kr\u00e4fte der beiden Seiten gegenseitig aufheben.<\/li>\n<li><strong>Gegenl\u00e4ufige Laufr\u00e4der:<\/strong> Mehrstufige Pumpen, bei denen die Laufr\u00e4der in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>2.2 Radialkr\u00e4fte<\/h3>\n<p>Seitliche Kr\u00e4fte, die durch eine asymmetrische Druckverteilung um das Laufrad entstehen:<\/p>\n<h4>Am Punkt des h\u00f6chsten Wirkungsgrads (BEP)<\/h4>\n<ul>\n<li>Die Druckverteilung ist um das Laufrad herum relativ symmetrisch.<\/li>\n<li>Die Radialkr\u00e4fte gleichen sich aus und heben sich weitgehend gegenseitig auf.<\/li>\n<li>Die resultierende Radialkraft ist minimal.<\/li>\n<li>Dies ist der Zustand mit der geringsten Schwingung.<\/li>\n<\/ul>\n<h4>Au\u00dferhalb des BEP \u2013 geringer Durchfluss<\/h4>\n<ul>\n<li>Die Druckverteilung im Spiralgeh\u00e4use wird asymmetrisch.<\/li>\n<li>Es entsteht eine resultierende Radialkraft in Richtung der Spiralzunge (Cutwater).<\/li>\n<li>Seine St\u00e4rke nimmt mit sinkender Durchflussmenge zu.<\/li>\n<li>Bei Absperrung kann er 20\u201340 % des Laufradgewichts erreichen.<\/li>\n<li>Die rotierende Radialkraft \u00e4u\u00dfert sich als 1\u00d7-Schwingung.<\/li>\n<\/ul>\n<h4>Au\u00dferhalb des BEP \u2013 hoher Durchfluss<\/h4>\n<ul>\n<li>Es entsteht ein anderes Asymmetriemuster.<\/li>\n<li>Es wirkt zwar eine Radialkraft, diese ist jedoch in der Regel geringer als bei geringem Durchfluss.<\/li>\n<li>Str\u00f6mungsturbulenzen f\u00fcgen zus\u00e4tzlich zuf\u00e4llige Kraftkomponenten hinzu.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>2.3 Pulsationen beim Durchstr\u00f6men der Schaufeln<\/h3>\n<p>Periodische Druckimpulse, die entstehen, wenn jede Schaufel an der Zunge vorbeil\u00e4uft:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Frequenz:<\/strong> Anzahl der Fl\u00fcgel \u00d7 Drehzahl \/ 60.<\/li>\n<li><strong>Mechanismus:<\/strong> Jede Schaufel, die an der Zunge vorbeil\u00e4uft, erzeugt einen Druckimpuls.<\/li>\n<li><strong>Kr\u00e4fte:<\/strong> auf das Laufrad, das Spiralgeh\u00e4use und das Geh\u00e4use wirken.<\/li>\n<li><strong>Vibration:<\/strong> dominant bei der Schaufelfolgefrequenz.<\/li>\n<li><strong>Gr\u00f6\u00dfe:<\/strong> h\u00e4ngt vom Zungenspalt, vom Betriebspunkt und von der Konstruktion ab.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>2.4 Rezirkulationskr\u00e4fte<\/h3>\n<ul>\n<li>Niederfrequente instation\u00e4re Kr\u00e4fte aus Str\u00f6mungsinstabilit\u00e4ten<\/li>\n<li>Sie treten bei sehr geringen \u2013 und manchmal auch sehr hohen \u2013 Durchflussraten auf.<\/li>\n<li>Frequenzen typischerweise 0,2\u20130,8 \u00d7 Betriebsdrehzahl, im <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/sub-synchronous\/\">subsynchron<\/a> Band.<\/li>\n<li>Kann starke Vibrationen im niedrigen Frequenzbereich verursachen.<\/li>\n<li>Ein deutliches Anzeichen daf\u00fcr, dass der Betrieb weit vom BEP entfernt ist \u2013 siehe <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/recirculation\/\">Umw\u00e4lzung<\/a>.<\/li>\n<\/ul>\n<h2>3. Auswirkungen auf die Pumpenleistung<\/h2>\n<h3>Belastung des Lagers<\/h3>\n<ul>\n<li>Hydraulische Radialkr\u00e4fte verst\u00e4rken die mechanischen Belastungen der Lager.<\/li>\n<li>Schwankende Kr\u00e4fte f\u00fchren zu einer zyklischen Belastung.<\/li>\n<li>Die Belastung ist bei geringem Durchfluss am gr\u00f6\u00dften.<\/li>\n<li>Bei der Auswahl der Lager muss die Hydraulikkomponente ber\u00fccksichtigt werden.<\/li>\n<li>Die Lebensdauer von Lagern nimmt mit steigender Belastung stark ab (die Lebensdauer ist proportional zu 1\/Belastung\u00b3), daher ist eine moderate <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/calculators\/bearing-load\/\">Berechnung der Lagerlebensdauer nach L10<\/a> kann verdeutlichen, inwieweit eine Radialkraft bei Niederdurchfluss die Lebensdauer verk\u00fcrzt.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Wellendurchbiegung<\/h3>\n<ul>\n<li>Radialkr\u00e4fte f\u00fchren zu einer Durchbiegung der Welle.<\/li>\n<li>Dadurch \u00e4ndern sich die Dichtungsabst\u00e4nde und die Passungen der Verschlei\u00dfringe.<\/li>\n<li>Das kann die Effizienz beeintr\u00e4chtigen.<\/li>\n<li>In extremen F\u00e4llen f\u00fchrt dies zu einer <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/rotor-rub\/\">Anstreifen<\/a>.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Erzeugung von Schwingungen<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>1\u00d7-Komponente:<\/strong> aufgrund der konstanten oder sich langsam \u00e4ndernden Radialkraft.<\/li>\n<li><strong>VPF-Komponente:<\/strong> durch die Druckpulsationen.<\/li>\n<li><strong>Niedrige Frequenzen:<\/strong> durch Rezirkulation und andere Instabilit\u00e4ten.<\/li>\n<li><strong>Abh\u00e4ngig vom Arbeitspunkt:<\/strong> Je nach Durchflussmenge \u00e4ndert sich das Gesamtbild.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Mechanische Beanspruchung<\/h3>\n<ul>\n<li>Zyklische Kr\u00e4fte wirken <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/fatigue\/\">Erm\u00fcdung<\/a> Belastung.<\/li>\n<li>Die Laufradschaufeln werden durch die Druckunterschiede belastet.<\/li>\n<li>Die Welle wird durch Biegemomente auf Erm\u00fcdung beansprucht.<\/li>\n<li>Das Geh\u00e4use wird durch die Druckpulsationen beansprucht.<\/li>\n<\/ul>\n<h2>4. Minimierung der hydraulischen Kr\u00e4fte<\/h2>\n<h3>im Bereich des BEP arbeiten<\/h3>\n<ul>\n<li>Die mit Abstand wirksamste Strategie zur Minimierung hydraulischer Kr\u00e4fte.<\/li>\n<li>Versuchen Sie, den Betrieb nach M\u00f6glichkeit im Bereich von 80\u2013110 % des BEP-Durchflusses zu halten.<\/li>\n<li>Am BEP sind die Radialkr\u00e4fte am geringsten.<\/li>\n<li>Vibrationen und Lagerbelastungen werden gemeinsam minimiert.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Konstruktionsmerkmale<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Diffusor-Pumpen:<\/strong> eine symmetrischere Druckverteilung als bei einer einzelnen Spirale.<\/li>\n<li><strong>Doppelspirale:<\/strong> zwei im Winkel von 180\u00b0 zueinander angeordnete Geh\u00e4usezungen, die die Radialkr\u00e4fte ausgleichen.<\/li>\n<li><strong>Erh\u00f6hte Spaltweiten:<\/strong> die Druckst\u00f6\u00dfe beim Durchstr\u00f6men der Schaufeln verringern (auf Kosten eines gewissen Wirkungsgradverlusts).<\/li>\n<li><strong>Auswahl der Schaufelanzahl:<\/strong> so gew\u00e4hlt, dass akustische Resonanzen vermieden werden.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Systementwurf<\/h3>\n<ul>\n<li>Sorgen Sie f\u00fcr einen Mindestmengen-Rezirkulationsschutz bei Grundlastpumpen.<\/li>\n<li>W\u00e4hlen Sie die richtige Pumpengr\u00f6\u00dfe f\u00fcr den tats\u00e4chlichen Einsatzzweck und vermeiden Sie eine \u00dcberdimensionierung.<\/li>\n<li>Verwenden Sie einen Frequenzumrichter, um den optimalen Betriebspunkt beizubehalten.<\/li>\n<li>Gestalten Sie den Einlass so, dass Vorwirbel und Turbulenzen auf ein Minimum reduziert werden.<\/li>\n<\/ul>\n<h2>5. Diagnostische Verwendung<\/h2>\n<h3>Leistungskurven und hydraulische Kr\u00e4fte<\/h3>\n<ul>\n<li>Tragen Sie die Schwingung in Abh\u00e4ngigkeit vom Volumenstrom auf.<\/li>\n<li>Die geringste Vibration tritt typischerweise am oder nahe dem BEP auf.<\/li>\n<li>Zunehmende Schwingungen bei geringem Durchfluss deuten auf hohe Radialkr\u00e4fte hin.<\/li>\n<li>Die Kurve hilft dabei, einen sinnvollen Betriebsbereich festzulegen.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>VPF-Analyse<\/h3>\n<ul>\n<li>Die VPF-Amplitude gibt Aufschluss \u00fcber die St\u00e4rke der hydraulischen Pulsation.<\/li>\n<li>Ein steigender VPF-Wert deutet auf eine Verschlechterung der Abst\u00e4nde oder eine Verschiebung des Betriebspunkts hin.<\/li>\n<li>VPF <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/harmonics\/\">Harmonische<\/a> deuten auf eine turbulente, gest\u00f6rte Str\u00f6mung hin.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die Unterscheidung dieser hydraulischen Signaturen von rein mechanischen ist der Kern der Pumpendiagnose, und genau hier zeigt ein tragbares Analyseger\u00e4t vor Ort seinen Nutzen. Das <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/produkt\/balanset-1\/\">Balanset-1A<\/a> f\u00e4ngt die <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/spectrum\/\">Schwingungsspektrum<\/a> an den Lagergeh\u00e4usen und ermittelt die 1\u00d7-, VPF- und Niederfrequenzkomponenten, sodass ein Ingenieur entscheiden kann, ob ein hoher Messwert Ma\u00dfnahmen erfordert <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/feldstarkenausgleich\/\">Feldauswuchten<\/a> (eine mechanische Korrektur) oder eine \u00c4nderung des Betriebspunkts (eine hydraulische Korrektur) \u2013 und wenn die Diagnose auf eine Unwucht hindeutet, den Rotor auswuchten und das Ergebnis sofort \u00fcberpr\u00fcfen.<\/p>\n<h2>6. \u00dcberlegungen zur Messung<\/h2>\n<h3>Messstellen f\u00fcr Schwingungen<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Lagergeh\u00e4use:<\/strong> die kombinierten mechanischen und hydraulischen Kr\u00e4fte erfassen.<\/li>\n<li><strong>Pumpengeh\u00e4use:<\/strong> empfindlicher gegen\u00fcber hydraulischen Pulsationen.<\/li>\n<li><strong>Saug- und Druckleitungen:<\/strong> die \u00fcbertragenen Druckpulsationen weiterleiten.<\/li>\n<li><strong>Mehrere Messpunkte:<\/strong> Ein Vergleich hilft dabei, hydraulische von mechanischen Ursachen zu unterscheiden.<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Messung von Druckpulsationen<\/h3>\n<ul>\n<li>Bringen Sie Druckmessumformer an der Saug- und Druckseite an.<\/li>\n<li>Diese messen die hydraulischen Pulsationen direkt.<\/li>\n<li>Setzen Sie die Pulsationsdaten in Beziehung zu den Schwingungen.<\/li>\n<li>Verwenden Sie diese Kombination, um akustische Resonanzen zu identifizieren.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Hydraulische Kr\u00e4fte sind f\u00fcr die Funktionsweise einer Pumpe von grundlegender Bedeutung und eine Hauptursache f\u00fcr deren Schwingungen und Belastungen. Das Verst\u00e4ndnis daf\u00fcr, wie sich diese Kr\u00e4fte in Abh\u00e4ngigkeit von den Betriebsbedingungen ver\u00e4ndern, das Erkennen ihrer charakteristischen Merkmale im Schwingungsspektrum sowie die Auslegung und der Betrieb von Pumpen mit dem Ziel, diese Kr\u00e4fte gering zu halten \u2013 vor allem durch den Betrieb nahe am BEP \u2013, sind entscheidend f\u00fcr eine zuverl\u00e4ssige und langlebige Pumpenleistung im industriellen Einsatz. Eine ausf\u00fchrlichere Darstellung der durch diese Kr\u00e4fte verursachten Ausf\u00e4lle finden Sie unter <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/centrifugal-pump-defects\/\">Defekte an Kreiselpumpen<\/a> und <a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/impeller-defects\/\">Laufraddefekte<\/a>.<\/p>\n<hr>\n<p><a href=\"https:\/\/vibromera.eu\/de\/glossary\/\">\u2190 Zur\u00fcck zum Hauptindex<\/a><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Lernen Sie mehr \u00fcber hydraulische Kr\u00e4fte in Pumpen, druckinduzierte Belastungen durch Fl\u00fcssigkeitsstr\u00f6mung, die Schwingungen mit der Schaufelpassierfrequenz erzeugen, axialen Schub und radiale Kr\u00e4fte, die die Zuverl\u00e4ssigkeit beeinflussen.<\/p>","protected":false},"featured_media":0,"template":"","meta":{"ai_generated_summary":"","footnotes":""},"categories":[109,110],"tags":[],"class_list":["post-140","glossary","type-glossary","status-publish","hentry","category-glossary","category-vibration-diagnostics"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/glossary\/140","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/glossary"}],"about":[{"href":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/glossary"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/glossary\/140\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":101337,"href":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/glossary\/140\/revisions\/101337"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=140"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=140"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/vibromera.eu\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=140"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}