Für einen störungsfreien Betrieb benötigen Pumpen auf der Zulaufseite einen statischen Mindestdruck der auch allgemein als statische Mindest-Zulaufdruckhöhe bezeichnet wird.
Beim Durchströmen der Pumpe verringert sich dieser saugseitig vorhandene Druck aufgrund der Geschwindigkeitsänderung des Fördermediums im Sauggehäuse und im Laufrad der Pumpe. Die kritische Stelle ist der Laufradeintritt. Wird der Druckabfall so hoch, dass der Dampfdruck der Flüssigkeit unterschritten wird, kommt es zur Dampfblasenbildung.
Die weitere Durchströmung des Laufrades führt zu einem hydraulischen Druckaufbau im Laufrad. Die Dampfblasen fallen im Bereich höheren Druckes implosionsartig in sich zusammen, mit der Folge von Werkstoffzerstörungen an diesen Stellen. Dieser Vorgang, als Kavitation bezeichnet, ist akustisch durch prasselnde Geräusche erkennbar, die sich mit zunehmender Kavitation verstärken.
Auch die Förderleistung wird beeinträchtigt, da die Pumpe nun ein Wasser-Gas-Gemisch fördert. Daher muss ein minimaler statischer Eingangsdruck an der Pumpensaugöffnung eingehalten werden, um Kavitation zu vermeiden.
Die Höhe dieses erforderlichen Drucks ist abhängig von:
- der Temperatur des Fördermediums
- erforderliche statische Mindest-Zulaufdruckhöhe entsprechend dem Pumpenbetriebspunkt.
Die erforderliche Netto-Positivsaughöhe (HH oder NPSH erforderlich) bezieht sich spezifisch auf die Pumpe und wird von den Pumpenherstellern in der Regel als NPSH-Kurve im Leistungsdiagramm der Pumpe dargestellt.
Im Allgemeinen besteht ein starker Zusammenhang mit der Pumpendrehzahl. Für konstante Pumpentypen gilt Folgendes:
- Hohe Geschwindigkeit -> Hohe NPSH-Anforderungen
- Niedrige Geschwindigkeit -> Niedriges NPSH Erforderlich
Es wird empfohlen, diese Werte um eine Sicherheitsmarge von 0,5 m (1,6 ft) anzuheben, um mögliche Abweichungen bei der Berechnung des Betriebspunktes während der Pumpenauswahl auszugleichen. Allgemeine Normen erlauben einen minimalen Kavitationsgrad bei der bestimmten NPSH-Anforderung:
- reduziert die Förderhöhe am Betriebspunkt um 3% oder weniger
- führt nicht zu einer wesentlichen Verschlechterung, Leistungsreduzierung oder Verkürzung der Lebensdauer
Solche akzeptablen Kavitationswerte können jedoch zu unzulässigem Lärm führen.
Um eine optimale Leistung zu gewährleisten, ist es gängige Praxis, die NPSHavailable-Berechnung mit einer Sicherheitsmarge von ca. +1 bis +5 m (+3 bis +15 ft) zu berechnen, abhängig von Drehzahl und Betriebspunkt der Pumpe.
