Der niedrigste erreichbare Druck einer Wasserringpumpe wird nicht durch die Bearbeitungspräzision der Pumpe bestimmt, sondern durch die Temperatur des Betriebswassers. Sobald der Druck auf den der Wassertemperatur entsprechenden Sättigungsdampfdruck absinkt, beginnt der Flüssigkeitsring im Inneren der Pumpe von selbst zu verdampfen, der Wasserfilm kann nicht mehr abdichten, und die Saugleistung fällt auf null. Die meisten Rückmeldungen aus der Praxis im Sommer über „längere Zyklen, Pumpe nicht defekt" laufen auf diesen einen Punkt hinaus.
An einem Vakuum-Schnellkühler für Lebensmittel ist er nur für eine Phase verantwortlich: die ersten Minuten, nachdem 90 °C heiße Lebensmittel in die Kammer gelangen, wenn die Verdampfungsrate konzentriert ist und das Kühlgut von 90 °C auf etwa 50 °C abgesenkt wird. Danach wird die Arbeit an den Wasserabscheider und die Drehschieberpumpe übergeben.
Seine Rolle am Schnellkühler
Der CVF-600W in der tatsächlichen Auslieferung (600 kg pro Charge, 3,2 m³ Kammer) ist mit einer Wasserringpumpe 2BV5131 (11 kW) ausgestattet, die von 0 bis 5 Minuten läuft, um das Kühlgut von 90 °C auf 50 °C zu bringen; eine Drehschieberpumpe Typ 300 (7,5 kW) arbeitet dann mit dem Wasserabscheider YXEV-20 zusammen, um es von 50 °C auf 15 °C zu bringen, wobei die gesamte Charge 18–22 Minuten dauert.
Der Grund, warum diese Phase nicht direkt die Drehschieberpumpe verwendet, ist die konzentrierte Wasserdampflast von 90 °C heißem Kühlgut; gelangt sie in den Raum der Drehschieberpumpe, wird sie vom Pumpenöl aufgenommen, das Öl wird schnell milchig, und die Saugleistung sinkt. Die Wasserringpumpe verwendet Wasser als Kolben, hat kein Öl, und in sie eintretender Wasserdampf kommt einfach zum Wasser hinzu. Der Preis dafür ist, dass sie einen zusätzlichen Wasserkreislauf benötigt und ihre Saugleistung durch die Wassertemperatur begrenzt wird.
Kammer des Vakuum-Schnellkühlers für Lebensmittel, Edelstahltür mit durchgehendem Griff (Projekt für gekochte Lebensmittel in Thailand, vor der Auslieferung im August 2026)
Die Wassertemperatur bestimmt die Untergrenze
Der Enddruck einer Wasserringpumpe ist der Sättigungsdampfdruck, der der Temperatur des Betriebswassers entspricht. Dieser Zusammenhang lässt sich direkt nachschlagen:
| Temperatur des Betriebswassers | Sättigungsdampfdruck von Wasser | Bereich, der bei dieser Wassertemperatur nicht gepumpt werden kann |
|---|---|---|
| 10 °C | 1,23 kPa | unter 1,2 kPa |
| 15 °C | 1,71 kPa | unter 1,7 kPa |
| 20 °C | 2,34 kPa | unter 2,3 kPa |
| 25 °C | 3,17 kPa | unter 3,2 kPa |
| 30 °C | 4,25 kPa | unter 4,2 kPa |
| 35 °C | 5,63 kPa | unter 5,6 kPa |
| 40 °C | 7,38 kPa | unter 7,4 kPa |
Diese Tabelle erklärt zwei Dinge.
Erstens, warum der Umschaltpunkt auf 10 kPa festgelegt ist. 10 kPa entsprechen einer Wassertemperatur bei Sättigung von etwa 45,8 °C; das Kühlgut ist zu diesem Zeitpunkt gerade auf 45–50 °C gefallen, und die Wasserringpumpe kann den Druck nicht weiter halten, sodass an den Wasserabscheider und die Drehschieberpumpe übergeben wird, was zum Prozess passt. Die beiden Pumpenstufen sind eine Parallelanordnung, und die Reihenfolge der Rohrleitungen darf nicht vertauscht werden; dies wird in Konfigurationslogik der zweistufigen Kühlung behandelt.
Zweitens, warum die Zyklen im Sommer länger werden. An Standorten, an denen der Kühlturm 32/37 °C Wasser liefert, läuft das Betriebswasser bei 30–35 °C, die Untergrenze der Wasserringpumpe steigt auf 4–6 kPa, und die Vorvakuumphase muss ein oder zwei Minuten länger laufen. Dies ist kein Pumpenfehler; die Wassertemperatur ist gestiegen. Um die Vorvakuumphase stabil zu halten, speisen Sie die Pumpe mit dem Vorlaufwasser des Kühlturms, zirkulieren Sie das Rücklaufwasser nicht direkt, und halten Sie eine kontinuierliche Versorgung mit frischem Kühlwasser aufrecht. Bei einem Projekt der 600-kg-Klasse beträgt das Zusatzwasser etwa 2,0 m³/h (einstufige Wasserringpumpe, z. B. 2BV5061).
Zwei Schnellkühlerkammern nebeneinander, rechts der Schrank mit Kühllamellen und Bedienfeld (dasselbe Projekt)
Vier Arten von Problemen aus der Praxis, alle mit Wasser zusammenhängend
Wassermangel, Wasserabsperrung. Der Flüssigkeitsring kann sich nicht aufbauen, die Pumpe läuft trocken, die Saugleistung ist nahezu null, und die Stirnflächen verschleißen. Die Startreihenfolge muss in die Betriebsanweisung aufgenommen werden: zuerst Wasser auf, dann die Pumpe starten.
Verkalkung. Hartes Wasser verkalkt den Spalt zwischen Laufrad und Pumpengehäuse; der Spalt wächst und die Saugleistung fällt von Jahr zu Jahr. Kunden beschreiben es meist als „nach zwei oder drei Jahren dauert das Abpumpen derselben Kammer immer länger"; die Lecksuche findet nichts, und erst beim Öffnen der Pumpe ist der Kalk sichtbar. Abhilfe ist enthärtetes Wasser oder eine regelmäßige Reinigung entsprechend der Wasserqualität.
Kavitation. Wird eine Wasserringpumpe gewaltsam bis nahe an den Sättigungsdampfdruck der Wassertemperatur heruntergefahren, kommt es zu lokaler Verdampfung des Flüssigkeitsrings, zu einem knisternden Geräusch im Inneren der Pumpe und zu Lochfraß am Laufrad. Die Vorvakuumphase eines Schnellkühlers läuft bei hoher Temperatur und erreicht dies normalerweise nicht; wird mit ihr unter 2 kPa gezogen, schon.
Einfrieren und Reißen im Winter. Das Wasser in einer Wasserringpumpe wird im Durchlauf betrieben. Bei einer Umgebungstemperatur unter 0 °C und einem Pumpenstillstand von mehr als 1 Stunde muss das Wasser im Inneren der Pumpe abgelassen werden. Bei nördlichen Projekten, bei denen die Pumpe ohne Ablassen abgestellt wird, sind gerissene Gehäuse und Laufräder eine häufige Ursache für Reparaturrücksendungen.
Hinzu kommt die Abschaltreihenfolge: Nach dem Stoppen der Wasserringpumpe fällt der Flüssigkeitsring zurück, und Wasser in der Rohrleitung kann zurückgesaugt werden. Bringen Sie ein Pneumatikventil oder eine Absperrklappe am Pumpeneintritt an; schließen Sie zuerst das Ventil, dann brechen Sie das Vakuum. Den routinemäßigen Wartungsplan finden Sie in Wartungsleitfaden für Vakuumkühlgeräte.
Zwei Situationen, in denen keine Wasserringpumpe verwendet werden sollte
Wo am Standort weder Wasserzu- noch -abfluss vorhanden ist, muss ein Wassertank für die Umwälzung ergänzt werden, und der Betriebs- und Wartungsaufwand steigt entsprechend; wo ein langfristiges Halten des Vakuums erforderlich ist und beim Pumpenstillstand kein Wasser zurückfließen darf, ist die Wasserringpumpe keine Haltepumpe.
Umgekehrt beschickt ein Vakuum-Vorkühler für Obst und Gemüse bei Umgebungstemperatur mit geringer Wasserdampflast, und die Standardkonfiguration verwendet direkt eine Drehschieberpumpe, ohne Wasserringpumpe. Dies ist eine der Trennlinien zwischen Vorkühlern und Schnellkühlern auf der Vakuumseite; die Bestätigung dieses Punktes in der Auswahlphase kann einen ganzen Wasserkreislauf einsparen. Zu den Konfigurationen von Schnellkühlern nach Chargengröße siehe Vakuum-Schnellkühler für Lebensmittel.