Immer gut gekuppelt

Durch die Erwärmung der Pumpe bedingt, entsteht in Pumpenantrieben oft ein großer Wellenversatz. Aufgrund der Ausdehnung des Materials verlagert sich die Pumpe gegenüber dem Elektromotor, der meist auf derselben Grundplatte montiert ist. Daher installiert man die Antriebe meist schon mit einem eingebauten Verlagerungsfehler, der bei Erreichen der Betriebstemperatur ausgeglichen wird. Technisch sinnvoller als diese aufwändige Arbeit ist der Einsatz von doppelkardanischen Wellenkupplungen wie z. B. der Rotex ZS-DKM (Abb. 1). Diese Kupplung mit ausbaubarem Zwischenstück wirkt wie ein Kardangelenk und kann nicht nur hohe Axial-, Radial- und Winkelverlagerungen aufnehmen, sondern auch Drehschwingungen ausgleichen. Damit verringert sich der Verschleiß im gesamten Antriebssystem. Versuche in Zusammenarbeit mit einem Pumpenhersteller zeigten, dass die Amplituden von unerwünschten Schwingungen auf ein Viertel im Vergleich zu einfachkardanischen Kupplungen gesenkt werden konnten. Zugleich reduzierte sich aufgrund der schalltechnischen Entkopplung der Geräuschpegel um 5 dB(A).

Einige große Pumpenhersteller haben die Rotex ZS-DKM daher bereits in ihren Werksnormen berücksichtigt. Um den Nutzen dieses Kupplungsprinzips zu demonstrieren, hat KTR die bisher verfügbaren einfachkardanischen Kupplungen, die für viele Pumpenbetreiber als Quasi-Standard gelten, aus dem Programm genommen. Die Leistungsdaten der Rotex ZS-DKM sind auf die von Chemie-Normpumpen abgestimmt; die Länge des Zwischenstückes lässt sich aber an die individuellen Anforderungen anpassen.

Da Pumpen häufig in explosionsgefährdeten Bereichen zum Einsatz kommen, verfügt die Rotex ZS-DKM über eine Baumusterprüfbescheinigung gemäß EG-Richtlinie 94/9/EG (Atex 100a). Dies gilt auch für andere Bauformen der drehelastischen Klauenkupplungen, für BoWex-Bogenzahnkupplungen, Radex-Stahllamellenkupplungen sowie für die Poly- und Poly-Norm-Kupplungen. Somit erfüllen diese Kupplungsbaureihen die ab dem 1. Juli 2003 geltenden Anforderungen an den Explosionsschutz. Das gilt für die Werkstoffpaarungen, die Leitfähigkeit der eingesetzten Elastomere sowie die Oberflächentemperaturen, die auch im Dauerbetrieb deutlich unter den vorgeschriebenen Grenzwerten bleiben. In einigen Fällen, z.B. bei bestimmten Baugrößen der BoWex-Bogenzahnkupplungen, kommen bei den Ex-geschützten Ausführungen andere Polymer-Werkstoffe zum Einsatz, um eine elektrostatische Aufladung der Kupplung zu vermeiden.

In der Chemieindustrie kommt neben der Rotex ZS-DKM häufig die Poly-Kupplung zum Einsatz. Im Gegensatz zu den durchschlagsicheren Rotex- und Poly-Norm-Kupplungen ist diese Baureihe durchschlagend, d.h., bei Überlast rutschen beide Naben berührungsfrei durch. Diese Eigenschaft wird bei manchen Antrieben mit erhöhten Sicherheitsanforderungen verlangt. Die Risikobeurteilungen im Rahmen der Atex-Zertifizierungen haben u.a. gezeigt, dass eine Metall-Metall-Berührung bei durchschlagender Kupplung zuverlässig ausgeschlossen werden kann.

Neu im Programm der drehelastischen Poly-Norm-Kupplungen (Abb. 2) ist die Ausführung ADR, die sich durch ihren symmetrischen Aufbau und ein zusammenhängendes Elastomerpaket auszeichnet. Damit ist diese Kupplung, die häufig bei Pumpenantrieben zum Einsatz kommt, besonders leicht zu montieren; zudem wird für den Betreiber die Lagerhaltung von Austauschteilen vereinfacht. Alle Poly-Norm-Kupplungen zeichnen sich durch besonders kleine Wellenabstandsmaße aus. Das Elastomer kann in eingebautem Zustand ausgetauscht werden; neben der neuen Baureihe stehen zwei- und dreiteilige Ausführungen sowie Ausbaukupplungen zur Verfügung.

Mit den Rotex-Kupplungen in Edelstahl-ausführung (Abb. 3) wendet sich KTR nicht nur an die Chemieindustrie, sondern auch an Branchen, bei denen Hygiene eine große Rolle spielt. Die rost- und säurebeständige Kupplung kann selbst unter dauerhaftem Einsatz von Wasser, Chemikalien und aggressiven Gasen oder Reinigungsmitteln über lange Zeiträume eingesetzt werden. Auch die Elastomer-Werkstoffe sind chemikalienbeständig. Elastomere in unterschiedlichen Shore-Härten erlauben die Abstimmung der Kupplung an die schwingungstechnischen Eigenschaften des jeweiligen Antriebs. Die kompakten Kupplungen übertragen hohe Drehmomente und gleichen Radial-, Axial- und Winkelverlagerungen aus.

Auch die drehsteifen BoWex-Bogenzahnkupplungen werden in korrosionsbeständigen Ausführungen angeboten. Bei den kleineren Baugrößen sind die Kupplungshülsen und -naben aus Polyamid gefertigt, bei den größeren Bauformen sind die Kupplungsnaben – ebenso wie die Gewindestifte und Feststellschrauben – aus Edelstahl. Solche Kupplungen kommen u.a. in Antrieben von Dosierpumpen zum Einsatz.

Von Pumpen und Rührwerksantrieben wird oft ein leckagefreier Betrieb verlangt – insbesondere dann, wenn kritische Medien gefördert bzw. verarbeitet werden. Diese Forderung ist mit konventionellen Antrieben nur unter großem konstruktivem Aufwand zu erfüllen, da die durchgehende Welle vom E-Motor bis zu den Komponenten, die sich im Fördermedium bewegen, sorgfältig abgedichtet werden muss. Als Alternative bietet sich hier die Minex-S an (Abb. 4). Bei dieser dauermagnetischen Synchronkupplung gewährleisten hochwertige Magneten eine berührungslose Drehmomentübertragung: Mit der Rotation eines antriebsseitigen Außenrotors bewirken die Magnetkräfte die synchrone Mitnahme des Innenrotors. Außen- und Innenrotor sind durch einen Spalttopf aus nichtmagnetisierbarem Edelstahl getrennt, der die Dichtungsfunktion übernimmt. Der Betrieb ohne mechanischen Kontakt gewährleistet auch eine vibrationsarme Drehmomentübertragung; zugleich bietet die Kupplung einen Überlastschutz, da der Kraftfluss bei Überlast selbsttätig unterbrochen wird. Alle medienberührenden Teile der Minex-S sind aus rost- und säurebeständigem Edelstahl gefertigt. An einige Anwender liefert KTR diese Kupplung als einbaufertiges Package inklusive Pumpenträger und Adapterflansch.

Bei vielen Prozessschritten in der Chemie- und Verfahrenstechnik erlaubt das Drehmoment eines Antriebs Rückschlüsse auf die Prozess- bzw. Produktqualität. Das gilt zum Beispiel für Mischer: Über das Drehmoment kann man die Viskosität des Mischgutes ermitteln. Für diese Aufgabe eignet sich das von KTR entwickelte Dataflex-System, das eine einfache und zuverlässige Messung von Drehzahl und Drehmoment erlaubt. Das optische Messprinzip gewährleistet einen verschleißfreien Betrieb; die Genauigkeit von 1% ist in diesen Anwendungsfällen zumeist völlig ausreichend. Die Dataflex, die in zwei Baugrößen lieferbar ist, wird als einbaufertiges Stand-alone-System oder in Kombination mit der Stahllamellenkupplung Radex-N geliefert.

Die Stahllamellenkupplungen Radex-N erfüllen die Anforderungen der API (American Petroleum Institute)-Standards 610 und 671. Diese Standards werden auch außerhalb der Petrochemie allgemein anerkannt; sie treffen u.a. Aussagen zur Auslegung, zur Wuchtgüte und zum Ausbau der Kupplung.