Schraubenspindelpumpen sind kompakte Kraftpakete: Sie werden zum Beispiel als Transferpumpen eingesetzt und können im Gegensatz zu Kreiselpumpen Medien in einem großen Viskositätsbereich fördern. Kral hat zur Achema eine neue Baureihe an zweispindligen Schraubenpumpen vorgestellt und bei der Konstruktion ganz tief in die Design-Trickkiste gegriffen.
Die neue zweispindlige Schraubenpumpe zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität aus. Bild: Redaktion
Schraubenspindelpumpen mit zwei Spindeln kennen vor allem Anwender in der Marineindustrie: Dort werden sie zum Transfer von Flüssigkeiten – häufig Brennstoffen – eingesetzt und zeichnen sich durch eine hohe Flexibilität aus, da sie sowohl zähe als auch dünnflüssige Medien fördern können. Nachdem eine Vertriebskooperation mit einem anderen Hersteller beendet wurde, lag es für den österreichischen Schraubenspindelpumpen-Spezialisten Kral nahe, das Programm an dreispindligen Pumpen um eine eigene zweispindlige Variante zu ergänzen.
Heraus gekommen ist dabei die Baureihe Z, die auf der Achema 2018 in Frankfurt vorgestellt wurde. „Weil die Schraubenspindelpumpe eine Verdrängerpumpe ist, lassen sich mit ihr Volumenströme optimal regeln“, erklärt Matthias Kaufmann, Leiter der Geschäftseinheit Pumpen bei Kral, ein wesentliches Merkmal der Pumpenbauart: „Dort, wo man für Medien mit wechselnden Viskositäten mehrere Kreiselpumpen einsetzen müsste, genügt in der Regel eine Schraubenspindelpumpe.“ Dazu kommt die prinzipbedingt hohe Toleranz gegenüber Gasanteilen in der zu fördernden Flüssigkeit: „Unsere Schraubenspindelpumpe kann einige Zeit trocken laufen, ohne Schaden zu nehmen“, erklärt Kaufmann.
Das zu fördernde Medium wird durch den Saugstutzen angesaugt und den beiden Schraubenspindel-Paaren kontinuierlich in zwei Teilströmen zugeführt. Das Zuführen von beiden Seiten sorgt für einen axialen Druckausgleich der Pumpe. Bild: Kral
Das Prinzip der Verdrängerpumpe ist vergleichsweise einfach: Das zu fördernde Medium wird durch den Saugstutzen angesaugt und den beiden Schraubenpaaren kontinuierlich in zwei Teilströmen zugeführt. Das Zuführen von beiden Seiten sorgt für einen axialen Druckausgleich der Pumpe. Der Förderdruck wird linear über die gesamte Länge der Schraubenspindel aufgebaut. Die Gehäusekonstruktion sorgt dafür, dass ständig Flüssigkeit in den Spalten zwischen den Spindeln und dem Gehäuse steht. Dadurch wird der Spalt abgedichtet, weshalb die Pumpe in hohem Maße (bis 0,2 bar) selbstansaugend arbeiten kann – auch dann, wenn die Saugleitung leer ist.
Zu den Merkmalen der Schraubenspindelpumpe gehören neben ihrem breiten Einsatzsspektrum auch ihr pulsationsarmes Förderverhalten, die Trockenlaufsicherheit und ihre hohe Leistungsdichte, die eine kompakte Bauweise ermöglicht. Unterschiedliche Förderhöhen können mit der Pumpe auch ohne Booster erreicht werden.
Herzstück der Pumpe sind die Schraubenspindeln. Für diese hat der Hersteller ein variables Konzept entwickelt, das der Pumpe ein großes Einsatzspektrum erschließt. So lassen sich die Pumpen sowohl mit aus einem Stück gefertigten Schrauben (solid rotor), als auch mit mehrteiligen Schrauben (engineered rotor) ausrüsten. So ist es möglich, die Pumpen sowohl für preissensitive Anwendungen, beispielsweise für den sporadischen Einsatz, als auch für anspruchsvolle Einsatzfälle im Dauerbetrieb auszurüsten. „Wir haben uns viele Gedanken darüber gemacht, wie man die Schrauben so verspannen kann, dass die in der Praxis immer wieder auftretenden Wellenbrüche vermieden werden“, nennt Kaufmann ein Entwicklungsziel. Erreicht wird dies durch einen neuen Spannmechanismus der es zudem erlaubt, die Schrauben ohne Spezialwerkzeug zu wechseln.
Vergleich des Förderverhaltens von Schraubenspindelpumpen (SSP) und Kreiselpumpen bei Medien mit unterschiedlicher Viskosität: Während bei der Kreiselpumpe mit steigender Viskosität die Reibung steigt und die Fördermenge sinkt, sinkt bei der Schraubenspindelpumpe mit steigender Viskosität die Rückströmung. Bild: Kral
Die mehrteiligen Spindeln erlauben es, Materialkombinationen aus verschiedenen metallischen Werkstoffen zu verwenden, um auch korrosive Medien zu fördern. Durch einen kurzen Lagerabstand wird die Krafteinwirkung der Druckseite auf die Lager bei hochbelasteten Anwendungen reduziert – ein Aspekt, der der Betriebssicherheit und dem maximal möglichen Differenzdruck zugutekommt. „Radiale Lasten können dazu führen, das der Lagerverschleiß steigt“, erläutert Kaufmann, „unsere Konstruktion zeichnet sich durch eine hohe Toleranz gegenüber Lagerschiefstellung aus, wodurch die Lebensdauer deutlich verlängert wird.“
Eine weitere Besonderheit der Pumpe sind die verschiedenen Anschlussmöglichkeiten. 12 Bohrungen pro Anschlussflansch ermöglichen es, die Stutzenposition sowohl saugseitig als auch auf der Druckseite in einem feinen Raster frei zu wählen. In der horizontalen Bauweise ist der Pumpenservice einfach vor Ort möglich, ohne dass die Pumpe vom Rohrleitungssystem getrennt werden muss.
Die vertikale Bauweise ist vor allem für enge Einbausituationen geeignet – die Pumpe wird dabei auf einem Sockel montiert, der Motor befindet sich über der Pumpe und wird mit einer Motorlaterne befestigt. Beide Aufstellungsvarianten verfügen über eine Außenlagerung, die verhindert, dass die Lager mit dem Medium in Berührung kommen. Die Gleitringdichtungen befinden sich dagegen im Förderstrom auf der Saugseite und werden vom Medium gekühlt und geschmiert.
Als weitere Entwicklungsziele hat sich der Hersteller vorgenommen, die Baureihe um weitere Baugrößen und für Temperaturbereiche bis 280 °C zu ergänzen. Zudem plant der Anbieter verschiedene Ausführungen, zum Beispiel mit stahlgeschweißten Gehäusen und für spezielle Anwendungen.
Ein immer wichtiger werdendes Kriterium bei der Auswahl von Pumpen ist deren Lieferzeit. Um diese zu reduzieren, setzt der österreichische Hersteller auf ein Gleichteilekonzept: „In der technischen Umsetzung haben wir sehr konsequent auf eine geringe Komplexität geachtet“, erklärt Matthias Kaufmann im CT-Interview. 1809ct907
CT: Warum sind kurze Lieferzeiten für die Pumpenhersteller heute so wichtig? Kaufmann: Die Kunden möchten bei ihren Investitionsentscheidungen möglichst lange flexibel bleiben: In Projekten werden die Pumpen immer später bestellt und müssen immer früher geliefert werden. Um das zu erreichen, setzten wir ein breit angelegtes Maßnahmenpaket um.
CT: Wie sieht dieses konkret aus? Kaufmann: Das geht bei den Bestellprozessen los. Wir machen uns Gedanken darüber, wie wir die Auswahl, Spezifikation und Bestellung für unsere Kunden möglichst einfach machen können. Dann betreiben wir ein sehr konsequentes Komplexitätsmanagement – das ist bei der Entwicklung neuer Pumpen ein wichtiges Ziel. Auch bestehende Baureihen optimieren wir vor diesem Hintergrund. Und schließlich setzen wir auf ein Gleichteilekonzept, mit dem wir einerseits die Lagerhaltung reduzieren und das andererseits Fertigungs- und Bestellprozesse deutlich vereinfacht.
CT: Welche Rolle spielt dabei die Digitalisierung? Kaufmann: Eine sehr wichtige. Die Digitalisierung der Auftragsvorgänge und des Dokumentenmanagements hilft dabei, die Prozesse deutlich zu beschleunigen. Wir haben dazu ein Kundenportal aufgesetzt, mit dem Aufträge verfolgt werden können, aber auch Bedienungsanleitungen, Zertifikate und andere Dokumente zu einer Pumpe ganz einfach heruntergeladen werden können. Neu ist auch ein Webshop, der zunächst für die Bestellung von Ersatzteilen dienen soll, in einem zweiten Schritt aber auch für das Bestellen von Standardpumpen ausgebaut werden soll. Und diese Bestellungen laufen dann bei uns ohne weiteres Zutun bis in die Produktion durch.
CT: Wíe viel Standardisierung kann sich ein Anbieter von Spezialpumpen erlauben? Kaufmann: Wir sind bekannt für kundenspezifische Lösungen, und das wollen wir auch nicht aufgeben. Die Herausforderung besteht darin, trotzdem so weit wie möglich zu standardisieren. Ein Element dabei ist, die Konfiguration der Pumpen zu vereinfachen. Mit einem eigenen Konfigurator wollen wir die Auslegung so einfach machen, dass der Kunde selbst zur richtigen Pumpe kommt, ohne dass er bei uns anruft. Außerdem bauen wir unsere Pumpenbaureihen so logisch auf, dass man diese mit wenig Wissen selbst konfigurieren kann. Das schont unsere internen Ressourcen, und die Bestellung wird schneller. Auch unsere Preisliste bildet das ab: Standardpumpen sind günstiger und haben eine kürzere Lieferzeit.
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