Auswahl des Elektromotors für die Umwälzpumpe einer Stofffärbemaschine

Der Elektromotor für die Umwälzpumpe einer Stofffärbemaschine wird nicht nach der Kapazität der Maschine ausgewählt, sondern nach den Daten der Pumpe selbst: Förderstrom, Förderhöhe, Pumpendrehzahl und Typenschildleistung des vorhandenen Antriebs. Danach werden zwei Bedingungen der Färberei geprüft. Erstens: In welchem Bereich wird der Förderstrom per Umrichter eingestellt? Zweitens: Welchem Dampf, welchen heißen Oberflächen und welchem Spritzwasser ist der Antrieb neben dem Kessel ausgesetzt?

In Jet-, Overflow- und Spulenfärbemaschinen führt die Umwälzpumpe die Färbeflotte ständig durch das Gewebe oder Garn. Die Gleichmäßigkeit der Färbung hängt stark von dieser Strömung ab; die Pumpe läuft während der stundenlangen Rezeptur ohne Unterbrechung. Die Motorauswahl sollte deshalb nicht wie für einen Kurzzeitantrieb, sondern nach der Logik einer dauerlaufenden Prozesspumpe erfolgen.

Was bestimmt die Last der Pumpe in der Färbemaschine?

Die Leistung, die eine Kreiselpumpe an der Welle aufnimmt, ergibt sich aus Förderstrom, Förderhöhe, Dichte der Flüssigkeit und Pumpenwirkungsgrad gemeinsam. In der Färbemaschine bleiben diese Werte über die Rezeptur hinweg nicht konstant:

• Warenbeladung und -art: Schweres, dicht gewebtes Gewebe erzeugt in der Jetdüse und im Warenstrang mehr Widerstand; die Förderhöhe steigt.
• Flottenverhältnis: Ändert sich die Flottenmenge, ändern sich der Pegel auf der Saugseite der Pumpe und die Strömungsverhältnisse im Kreislauf.
• Düseneinstellung und Armaturenstellungen: Armaturen, die die Strömungsrichtung umkehren (innen nach außen / außen nach innen), und die Düsenöffnung verschieben den Betriebspunkt der Pumpe.
• Temperatur: Mit steigender Wassertemperatur sinkt die Dichte; bei gleicher Drehzahl nimmt die Pumpe etwas weniger Leistung auf.

Alle diese Variablen müssen vor Ort nicht berechnet werden. Hat der vorhandene Elektromotor jahrelang in derselben Maschine gearbeitet, sind seine Typenschildleistung und der Betriebspunkt auf dem Pumpentypenschild die verlässlichste Referenz. Liegen die Pumpendaten des Maschinenherstellers vor, umso besser.

Kaltbefüllung und Anlauf

Die Rezeptur beginnt meist damit, dass kaltes oder lauwarmes Wasser in die Maschine eingelassen wird. In dieser Phase fördert die Pumpe das dichteste Wasser, und da die Ware noch nicht benetzt ist und sich nicht gesetzt hat, ist die Strömung im Kreislauf ungleichmäßig. Ist die Prozesstemperatur erreicht, nimmt die Last etwas ab. Wird der Elektromotor nach dem Heißbetrieb ausgelegt, kann das Überlastrelais in der Befüll- und Aufheizphase auslösen.

Eine Kreiselpumpe verlangt beim Anlauf kein hohes Drehmoment; das Drehmoment steigt mit der Drehzahl. Für die Wahl des Anlaufverfahrens sind daher weniger die mechanische Belastung als vielmehr Netz und Kreislauf maßgeblich. Bei großen Pumpen kann ein Direktanlauf einen plötzlichen Zug am Warenstrang und einen Druckstoß im Kreislauf verursachen; bei den meisten modernen Maschinen wird die Pumpe ohnehin über einen Frequenzumrichter mit Rampe gestartet. Soll Stern-Dreieck verwendet werden, ist zu beachten, dass ein Elektromotor mit Typenschild 400/690 V am 400-V-Netz in Dreieck läuft.

Förderstromeinstellung: In welchem Bereich wird mit Umrichter gearbeitet?

In Färbereien wird der Förderstrom der Pumpe je nach Warenart verändert; empfindliche Maschenware verlangt eine niedrige, schwere Webware eine hohe Strömung. Diese Einstellung erfolgt meist per Umrichter. Da sich der Leistungsbedarf einer Kreiselpumpe annähernd mit der dritten Potenz der Drehzahl ändert, erfordern zwei Extreme Aufmerksamkeit:

• Oberhalb der Nennfrequenz: Die Frequenz zur Erhöhung des Förderstroms über 50 Hz anzuheben, steigert die Belastung von Elektromotor und Pumpenlaufrad rasch. Ist bekannt, dass die Maschine so betrieben wird, sollte die Motorleistung nach diesem Betriebspunkt bewertet werden.
• Lange Zeit niedrige Frequenz: Die Last nimmt bei niedriger Drehzahl ab, doch auch der Eigenlüfter des Elektromotors fördert weniger Luft. In der heißen Umgebung neben dem Kessel kann dies die Wicklungstemperatur erhöhen.

Die Drehstromreihen von HEM Motor eignen sich für die Drehzahlregelung mit Frequenzumrichter. Nach der allgemeinen Regel aus der Frage zum Umrichter kann ein Fremdlüfter nötig sein, wenn der Antrieb lange mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment läuft; ist das Kabel zwischen Umrichter und Elektromotor lang, wird ein dv/dt- oder Sinusfilter geprüft. Geben Sie diese Bedingungen in der Bestellung an.

Für Pumpenantriebe geeignete Modelle von HEM Motor und ihre aktuellen Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen.

Färbereiumgebung: Dampf, heißer Kessel und Spritzwasser

Die Umwälzpumpe steht meist unter oder neben dem Druckkessel; auch der Elektromotor befindet sich nur wenige Schritte von der heißen Kesseloberfläche entfernt. Der Färbereiboden wird häufig gereinigt, Dampf und Chemikaliengeruch sind allgegenwärtig. Alle Modelle von HEM Motor haben Schutzart IP55 und Isolationsklasse F. IP55 schützt gegen Staubablagerung und Spritzwasser aus allen Richtungen; ständige Druckwasserstrahlen, auf den Antrieb tropfendes Kondensat oder lange Einwirkung chemischer Dämpfe bringen diesen Schutz jedoch an seine Grenze.

• Tropft vom Kessel, von Rohren oder von der Decke Wasser auf den Elektromotor, sehen Sie ein Tropfschutzdach oder eine andere Aufstellung vor.
• Bei der Bodenreinigung darf der Schlauch nicht direkt auf den Antrieb gerichtet werden; dies sollte in der Wartungsanweisung festgehalten werden.
• Zwischen der heißen Kesseloberfläche und dem Elektromotor muss Luft zirkulieren können; die Lüfterhaube darf nicht verdeckt sein.
• Beschreiben Sie an Stellen mit starken chemischen Dämpfen und ständiger Kondensation die Umgebungsbedingungen in der Bestellung deutlich; die Umgebungstemperatur wird bei der Bestellung angegeben.

In dieser Umgebung wird das Graugussgehäuse als steifere Option gegen Stöße und raue Bedingungen bevorzugt.

Montage und Pumpenanschluss

Bei Färbemaschinen sind zwei Bauarten verbreitet: die horizontale Anordnung, bei der der Elektromotor auf einem Grundrahmen steht und über eine Kupplung mit der Pumpe verbunden ist, und die Blockbauweise, bei der der Motorflansch direkt am Pumpengehäuse sitzt. Im ersten Fall spricht man von einem Elektromotor in Fußausführung B3, im zweiten von einer Flanschausführung (B5 oder B35). HEM Motor liefert die Bauformen je nach Baugröße; das Flanschmaß wird bei der Bestellung bestätigt, und nur „B5“ zu schreiben zeigt nicht, dass die Verbindung passt. Vergleichen Sie Wellen- und Flanschmaße mit dem Katalog 2026. Bei Blockpumpen trägt das Wellenende des Elektromotors das Pumpenlaufrad, deshalb ist das Wellenmaß von entscheidender Bedeutung. Die in Pumpenanwendungen eingesetzten Modelle sind auf der Seite Elektromotoren für Pumpen zusammengefasst.

Beispiel-Elektromotoren

Die richtige Leistung ergibt sich aus den Pumpendaten und dem Typenschild des vorhandenen Antriebs; die folgenden Modelle mit Graugussgehäuse zeigen den Bereich, der bei mittleren und großen Färbemaschinen vorkommen kann:

Ist die Pumpe für einen 2-poligen Elektromotor ausgelegt, kann sie nicht mit einem 4-poligen betrieben werden; Laufraddurchmesser und Pumpenkennlinie sind auf die Drehzahl abgestimmt.

Hypothetisches Beispiel: Erneuerung des Pumpenmotors

Der folgende Fall ist hypothetisch. In einer Jetfärbemaschine ist die Wicklung des 4-poligen 22-kW-Pumpenmotors durchgebrannt. Das Wartungsteam liest das Typenschild und stellt Baugröße 180L und 400/690 V fest; der Antrieb läuft am Umrichter.

• Festgelegt wird das Modell 180L-4 mit gleicher Leistung und Polzahl; die Pumpendrehzahl ändert sich nicht.
• Die Umrichteraufzeichnungen zeigen, dass die Frequenz bei schweren Geweben häufig auf 52–53 Hz angehoben wird. Daraus geht hervor, dass der Elektromotor an diesem Punkt sehr nahe an seiner Typenschildleistung läuft; dieser Betriebspunkt wird mit dem Maschinenhersteller bewertet.
• Es fällt auf, dass vom Kesselflansch Tropfen auf den Antrieb fallen; die Dichtung wird erneuert.
• Da der Elektromotor in Fußausführung B3 mit Kupplung ausgeführt ist, wird der Fußlochabstand mit der technischen Zeichnung verglichen.

Fazit und Angaben vor der Bestellung

Der richtige Elektromotor für die Pumpe einer Färbemaschine wird ausgewählt, indem Betriebspunkt der Pumpe, Typenschilddaten des vorhandenen Antriebs, genutzter Frequenzbereich des Umrichters und Umgebungsbedingungen neben dem Kessel gemeinsam bewertet werden. Übermitteln Sie uns für ein Angebot: Fotos der Typenschilder von Elektromotor und Pumpe, Polzahl, Bauform und Flanschangaben, Spannung und Anlaufverfahren, Frequenzbereich des Umrichters sowie die Angabe, ob in der Umgebung Dampf oder Tropfwasser auftritt. Die Modelle der Standardreihe und ihre Preise erreichen Sie über Elektromotor kaufen. Laden Sie das Typenschildfoto, die Drehzahl und die Montagedaten Ihres vorhandenen Antriebs auf unserer Seite Typenschild senden hoch und fordern Sie ein Angebot für das passende Modell an; für den direkten Kontakt nutzen Sie unsere Kontaktdaten.

Häufig gestellte Fragen

Kann ich die Leistung des Pumpenmotors aus der Kapazität der Färbemaschine berechnen?

Nein; zwei Maschinen gleicher Kapazität können mit unterschiedlicher Düsen- und Pumpenkonstruktion sehr unterschiedliche Leistungen benötigen. Maßgeblich sind das Pumpentypenschild und die Leistung des vorhandenen Antriebs.

Warum zieht der Pumpenmotor bei der ersten Befüllung am Morgen mehr Strom?

Kaltes Wasser ist dichter, und da sich die Ware noch nicht gesetzt hat, ist die Strömung ungleichmäßig. Mit der Erwärmung der Flotte nimmt die Last etwas ab; der Elektromotor muss auch in dieser Phase innerhalb der Typenschildgrenze bleiben.

Reicht ein Elektromotor mit IP55 für die Färberei aus?

Gegen Spritzwasser und Staub reicht er aus; ständige Druckwasserreinigung, auf den Antrieb tropfendes Kondensat oder starke chemische Dämpfe bringen ihn jedoch an seine Grenze. Geben Sie diese Bedingungen in der Bestellung an.

Kann ich die Frequenz zur Erhöhung des Förderstroms über 50 Hz anheben?

Da die Pumpenleistung annähernd mit der dritten Potenz der Drehzahl steigt, kann schon eine kleine Frequenzerhöhung den Elektromotor überlasten. Ist diese Betriebsweise erforderlich, müssen Motorleistung und Drehzahlgrenze des Laufrads gemeinsam bewertet werden.