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Zur Förderung von niederviskosen Flüssigkeiten sind Kreiselpumpen die am häufigsten eingesetzte Pumpenbauart. PROCESS hat sich für Sie schlau gemacht und präsentiert Top-Modelle von verschiedenen Anbietern in einem Artikel.
Wie das menschliche Herz Blut durch die Arterien pumpt, sorgt die Kreiselpumpe in der Prozesstechnik dafür, dass wichtige Organe der Produktion nicht zum Stillstand kommen. Wenn das Herz nicht mehr so recht will, kann ein Herzschrittmacher die Lösung sein. Bei industriellen Anlagen steht dann eher ein Wechsel oder die Reparatur der Pumpen an, um die Anlage am Leben zu erhalten. Damit es möglichst gar nicht erst zum Wechsel kommt, muss vor dem Einbau abgesichert sein, dass die Pumpe auch die richtige für die entsprechende Anwendung ist.
Eine beliebte Pumpe für viele Anwendungen in der Verfahrenstechnik ist die Kreiselpumpe. Die wesentlichen Vorteile von Kreiselpumpen sind die einfache und kompakte Bauweise, das stetige Förderverhalten und die relativ hohe Drehzahl, die einen Direktantrieb durch einen Norm-Elektromotor gestattet. Die wichtigsten drei Einsatzbereiche von Kreiselpumpen sind der Wasser- bzw. Abwasserbereich, die chemische Industrie sowie Raffinerieanwendungen. Technische Anforderungen und Leistungen bzw. Abmessungen sind für diese Hauptanwendungsbereiche genormt.
Abhängig von den Förderdaten und der Förderflüssigkeit kommen unterschiedliche Bauarten und Hydrauliken zum Einsatz. Die Laufradform (radial, diagonal, axial) hängt ab von der spezifischen Drehzahl, einer Kennzahl, die die Förderhöhe und die Fördermenge miteinander in Beziehung setzt. Je nach geforderter Förderhöhe bzw. Fördermenge werden ein- oder mehrstufige bzw. ein- oder doppelflutige Hydrauliken verwendet.
Ein wichtiger Aspekt bei der Auswahl und dem Einsatz von Kreiselpumpen ist die Abdichtung der rotierenden Welle zur Atmosphäre. Es gibt je nach Anforderungen an die Dichtheit unterschiedliche Ausführungen. Die Bandbreite reicht von einer Stopfbuchspackung für leichte Anwendungsfälle in der Wasser- und Abwassertechnik über Gleitringdichtungen bis hin zu den wellendichtungslosen Abdichtungen für die Chemie und Petrochemie.
Wegen der neuen IEC-Norm müssen alle neuen Pumpen mit IE2-konformen Motoren ausgeliefert werden. Die Schweizer Entwickler von Sawa gingen aber noch einen Schritt weiter: Sie schufen eine völlig neue Pumpenreihe, die nicht nur über einen effizienteren Motor verfügt, sondern als Ganzes energieeffizienter konstruiert ist. Konzipiert wurde die Kreiselpumpen-Reihe LE (LE steht für leise und effizient) für alle flüssigen Medien, wobei primär an Anwendungen in der Lebensmittel-, Getränke- und Chemieindustrie, in der Pharma- und Steriltechnik, in der Umwelt- und Oberflächentechnik sowie in der Wasseraufbereitung gedacht wurde.
Ob Membran, Kolben oder Kreiselpumpe: Was das Grundwissen in Pumpentechnik betrifft, ist es in vielen Unternehmen der Prozessindustrie 5 nach 12! Wie kann man gegensteuern? Unsere Fünf Experten-Tipps:
Warum es bei vielen Betreibern in Sachen Pumpentechnik knirscht – und was zu tun ist
Erhältlich sind Motoren mit verschiedenen Antriebsarten; im Pharmasektor werden auch rostfreie Motoren eingesetzt. Bei Bedarf kann das Spiralgehäuse in der Rohrleitung belassen und der Motor mit Gleitringdichtung und Steckwelle nach hinten ausgefahren werden – ein Vorteil bei engen Platzverhältnissen.
Das strömungstechnisch optimierte und großzügig dimensionierte Spiralgehäuse sorgt für hohe Wirkungsgrade. Verschiedene Laufräder ermöglichen die Anpassung ans jeweilige Fördermedium. Dank großer Wandstärken kann dieses sowohl abrasiv als auch korrosiv sein.
Medien mit Festkörpern bis rund 10 mm Durchmesser lassen sich dank des breiten Pumpenkörpers ohne Verstopfungsgefahr fördern. Schnelle Temperaturwechsel sind dank der robusten Konstruktion möglich. Für die medienberührenden Komponenten der Pumpen wird der korrosionsbeständige Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl 1.4435 (AISI 316L) verwendet.
Zur Wellenabdichtung werden an die Anforderungen angepasste Gleitringdichtungssysteme mit verschiedenen Werkstoffen (Kohle, Chromstahl, Hartmetall, Siliciumcarbid oder Keramik) eingesetzt. Bei Gleitlagern kann zwischen Kohle und Siliciumcarbid, bei Nebendichtungen zwischen FPM/FKM, FFKK, EPDM, PTFE und FEP gewählt werden. Insbesondere für Anwendungen in der Pharma- und Steriltechnik wichtig: Der gesamte Innenraum der nach EHEDG-Empfehlungen gebauten Pumpen ist totraumfrei; die Pumpen lassen sich entweder via Restentleerungsanschluss oder vertikale Aufstellung vollständig entleeren.
Die Gleitringdichtungen aus einem der oben erwähnten Werkstoffe oder Kombinationen davon sind CIP-/SIP-fähig. Optional sind Magnetkupplungen anstelle von Wellenabdichtungen erhältlich. Die aseptischen Anschlüsse werden gemäß Anwenderwünschen ausgeführt. Zur Verfügung stehen u.a.: Sterilgewinde (DIN 11864-1), Sterilflansche (DIN 11864-2) und Sterilclamps (DIN 11864-3).
Den gesamten Artikel von Kurt Hermann finden Sie unter dem Link: Kreiselpumpen für hohe Anforderungen in der Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie
Durch galvanische Beschichtungen lassen sich vielfältige Oberflächeneigenschaften wie Korrosions- und Verschleißschutz erzielen. In den Galvanik-Bädern kommt es darauf an, die teilweise aggressiven Medien ständig umzuwälzen, um auf diese Weise die gewünschte Homogenität und Temperatur zu erzielen. Diese Aufgabe übernehmen Kreiselpumpen. Sie sind wichtige Komponenten innerhalb der Anlage. Bei einem Kreiselpumpenausfall beispielsweise im Eloxalbad können Bauteile nicht mehr gleichmäßig gekühlt werden und „verbrennen“, d.h. neben dem Produktionsausfall wird auch teurer Ausschuss produziert.
Häufig wird – nicht nur in der Galvanotechnik – nach den Motto gearbeitet: „Mehr ist besser“. Um auf Nummer Sicher zu gehen, werden in der Planungsphase Pumpen zu groß ausgelegt. Das bringt eine vermeintliche Sicherheit, kostet aber viel Geld. Das gilt sowohl für die Investitions- als auch für die Betriebskosten. Die häufig zu leistungsstarken Pumpen laufen im täglichen Betrieb nur im Teillastbereich. Gerade hier haben Kreiselpumpen einen ungünstigen Wirkungsgrad.
Es wird auf diese Weise Energie verschwendet und Geld zum Fenster rausgeworfen. Bei zu groß dimensionierten Aggregaten behilft man sich häufig, in dem man die Förderleistung über Drosselventile zu reduzieren sucht. Hier sind frequenzgeregelte Pumpen wesentlich wirtschaftlicher, denn bei einer Drehzahlreduzierung auf 50 % reduziert sich der Energieverbrauch auf ein Achtel des ursprünglichen Leistungsbedarfs.
Bei magnetisch gekuppelten Pumpen wird die Motorkraft berührungslos über Permanentmagnete auf das Pumpenlaufrad übertragen. Das schließt Leckagen durch verschleißende Dichtungen aus. Eine sonst übliche jährliche Wartung ist nicht mehr erforderlich. Weiterhin wurden die Pumpenwerkstoffe entsprechend den angetroffenen Medien metallfrei aus Polypropylen oder PVDF anstatt Edelstahl gewählt. Selbst aggressive Medien können auf diese Weise sicher und zuverlässig gefördert werden.
In einigen Fällen, wie bei den Kühlpumpen für die Eloxalbäder in der Galvanotechnik, wurden unterschiedliche Volumenströme bzw. je nach Prozessanforderung verschiedene Betriebspunkte gefordert. Bei eingetauchtem Warenträger ist die volle Förderleistung zur Kühlung erforderlich. Wenn sich kein Warenträger im Bad befindet, kann dagegen die Pumpe mit einer wesentlich kleineren Leistung betrieben werden.
Hier kommt z.B. die neue drehzahlvariable Magnetpumpe RM-MF von zum Einsatz. Durch den Motor mit aufgebautem Frequenzumrichter ist über die Drehzahländerung eine bedarfsgerechte und vor allem energiesparende Fluidsteuerung möglich. Bei diesem Pumpentyp kann die gewünschte Leistung exakt auf den erforderlichen Volumenstrom eingestellt werden. Das Aggregat nimmt nur die notwendige elektrische Leistung auf, es wird keine Energie vergeudet.
Der RM-MF-Motor wird mit einer Nenndrehzahl von 3450 min-1 bei einer Frequenz von 120 Hz betrieben und ist speziell für den Betrieb am Frequenzumrichter optimiert. Dadurch verfügt die effiziente Kreiselpumpe über einen Motorwirkungsgrad, der über den Anforderungen der Effizienzklasse IE2 liegt. Es werden sogar die Forderungen der Klasse IE3, die ab 2015/2017 greifen soll, erfüllt.
Den gesamten Artikel von Christian Vogt finden Sie unter dem Link: Warum die richtige Auslegung von Kreiselpumpen in der Galvanotechnik so wichtig ist
Für ganz unterschiedliche Anwendungen in der Prozesstechnik hat Xylem ein neues Allround-Pferd ins Rennen geschickt. Die horizontale Mehrstufenpumpe Lowara e-HM aus Edelstahl zeichne sich durch hohe Wirkungsgrade aus und biete gleichzeitig dauerhaft niedrige Betriebskosten. Die Fördermenge beträgt bis 29 m3/h, die Förderhöhe bis 16 bar. Ausführungen sind u.a. für Kälte/Klimatisierung, Druckerhöhung, Wasch- und Reinigungstechnik, Wasserbehandlung sowie für aggressive Medien verfügbar.
Die Mehrstufenpumpe gibt sie in zwei Designs: Bei der Variante für geringe Drücke/Fördermengen besteht das Gehäuse aus einem Teil, die mit geteiltem Pumpenmantel eignet sich für hohe Fördermengen und hohen Druck. Mit mindestens 20.000 Betriebsstunden unter normalen Bedingungen bietet die e-HM verbesserte Lebenszykluskosten. Die neue e-HM kann zahlreichen Industrieanwendungen angepasst werden. Die Pumpe ist in verschiedenen Edelstahl-Ausführungen (1.4301 und 1.4404) sowie elektropoliert und passiviert (Edelstahl 1.4404) erhältlich.
Auch Pentair verbessert seine Modelle ständig und arbeitet an neuen Pumpen. Speziell für den Dauerbetrieb im Bereich dünnflüssiger Fördermedien entwickelt, bieten hygienische Kreiselpumpen eine äußerst schonende Produktförderung von Flüssigkeiten mit einer Viskosität bis zu 500 mPa s. Das Leistungsspektrum reicht bis zu Volumenströmen von 200 m3/h sowie Förderhöhen von bis zu 130 m.
Die hygienischen Kreiselpumpen sind nach EHEDG zertifiziert und CIP-fähig. Damit eignen sie sich auch für anspruchsvolle und sensible Anwendungsgebiete wie Milch- und Sahneprodukte, aber auch Hefe. Die Bauweise der Edelstahlkonstruktion ist kompakt und wartungsfreundlich, alle produktberührenden Teile sind aus Edelstahl (DIN 1.4404/316L). Die Baureihe HRN mit geschlossenem Laufrad und speziellem Spiralgehäuse ist als Ausführung HRN-E auch mit EHEDG-Zertifizierung erhältlich.
Das Design der Baureihe ermöglicht Wirkungsgrade von bis zu 80 % und reduziert die Betriebskosten gegenüber konventionellen Technologien. Die Kreiselpumpen sind lieferbar mit handelsüblichen Standard-Elektromotoren sowie einer großen Auswahl an lieferbaren Zusatz-Optionen wie Heizmantel, Frequenzregler und vielen Gleitringdichtungsvarianten. Die Edelstahl-Kreiselpumpen für die Lebensmittelindustrie lassen sich dadurch an spezifische Anforderungen anpassen und bieten Flexibilität in der Anwendung.
Haben Kreiselpumpen überhaupt noch Innovationspotenzial? Natürlich, wie eine neue Gerätegeneration zeigt...
Neue Generation magnetgekuppelter Kreiselpumpen – durchdacht bis ins kleinste Detail
Wer sich vor der Pumpenwahl erst noch informieren will, findet online schnell Hilfe. Der Pumpen- und Armaturenhersteller KSB bietet das „KSB-Kreiselpumpen-Lexikon“ jetzt auch im Internet an. Techniker, Anlagenbetreiber, -planer und Erstausrüster finden hier ebenso wie Studenten und Hochschulmitarbeiter in allgemeinverständlicher Form alles Wissenswerte zur Pumpentechnik und angrenzenden Fachgebieten.
Auf der Startseite des Online-Lexikons lassen sich Suchbegriffe eingeben. Darüber hinaus ermöglichen die alphabetischen Einstiegsseiten den Zugang zu den Einträgen. Zahlreiche Querverbindungen zu einzelnen Schlagwörtern erleichtern die Arbeit mit dem Lexikon. Rund 500 farbige Illustrationen sorgen für Verständlichkeit beim Lesen der einzelnen Artikel.
Wer seine Pumpen auch direkt am Computer auslegen will, kann mit Spaix 5 Pumps arbeiten. VSX Vogel Software unterstützt mit der neuen Version des Pumpenauswahlsystems, die computergestützte Auswahl und Konfiguration von Kreiselpumpen.
Die im Datenbankprogramm hinterlegten benutzerspezifischen Produktdaten werden während des Auswahlprozesses mit vordefinierten Auswahlparametern und Kalkulationsmethoden verknüpft, sodass dem Anwender entsprechend seiner Vorgaben geeignete Pumpen aufgelistet werden. Bei der Auswahl der richtigen Pumpe stehen verschiedene Einstiegspunkte, wie die hydraulische Auswahl oder die Produktdirektauswahl zur Verfügung.
Die hydraulische Auswahl beispielsweise ermöglicht die Auslegung und Konfiguration von Kreiselpumpen nach vorgegebenen Betriebsbedingungen wie Einsatzgebiet, Fördermedium, Fördermenge und Förderhöhe. Die Spaix 5 Produktlinie unterstützt hierbei erstmals die Auswahl mehrerer Betriebspunkte, auch für verschiedene Fluide.
Die Auslegung kann als Einzelpumpe sowie als Parallel- oder Reihenschaltung mehrerer Pumpen erfolgen. Zudem wurde die Festlegung von Anwendungsgrenzen und Suchvorgaben so gestaltet, dass diese nun direkt mit den Produkteigenschaften der einzelnen Komponenten verglichen werden können. Darüber hinaus erleichtern vordefinierte Eingabemasken die Auslegung von speziellen Pumpensystemen.
Wer aber Weiterbildung und Experten-Austausch live und direkt will, muss im November nach Würzburg kommen. Auf dem 16. PROCESS-Pumpenforum am 15./16. November 2018 in Würzburg bekommen die Teilnehmer einen ausführlichen Überblick über die universellen Einsatzmöglichkeiten von Kreiselpumpen, was für den optimalen Einsatz zu beachten ist und wo die Einsatzgrenzen liegen...
Wie geht’s meiner Pumpe heute? – So optimieren Sie die Pumpen-Wartung
Ergänzende Informationen finden Sie auf der Website des VDMA Fachverbands Pumpen+Systeme, sowie bei diversen Fachveranstaltungen:
Die Pumpe mit dem Dreh: Was sind Kreiselpumpen und wo werden sie verwendet?
Hand in Hand mit der Anlage: Das sind die Kriterien für die Auswahl von Kreiselpumpen
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