Schützender Panzer

Dipl.-Ing. Hans-Georg Lück

Die vollgepanzerten Kunstoff-Normkreiselpumpen nach DIN / ISO 22256 der Baureihen CPDR und RCNKu zeichnen sich durch Halbschalen aus hochwertigem Kugelgraphitguss aus, die das Pumpengehäuse voll umgreifen und zum Halten der hydraulischen Teile dienen (Abb. 1). Auf diese Weise ergibt sich eine volle Abstützung der Kunststoffteile gegen innere und äußere Krafteinwirkung. Rohrleitungskräfte und Kräfte durch erhöhte Anzugsmomente der Flanschanschlüsse werden abgefangen und ein Verziehen der Kunststoff-Gehäuseteile sicher vermieden. Gleichzeitig wurden die schon vor der Verbesserung üblichen dicken Wandstärken der Kunststoffteile (bis zu 40 mm) beibehalten, um hohe Verschleißreserven und Diffusionssicherheit zu garantieren. Die Vollpanzerung bietet darüber hinaus einen optimalen Spritzschutz im Katastrophenfall bei etwaigen Gehäuseundichtigkeiten. Ein weiterer Vorteil ist in der Reduzierung der Schall-Emissionen zu sehen, da die Panzerung als zusätzliche Dämmung wirkt. Außerdem schützt die Panzerung die Kunststoffteile auch bei Flammeinwirkung von außen und vor schädigenden UV-Strahlen. Nebenbei ermöglicht diese Bauweise die Installation einer durch die Panzerung geschützten Heizung, Kühlung oder speziellen Isolierung des Kunststoffgehäuses. Auch Überwachungssensoren sind leicht unterzubringen.

Die flüssigkeitsberührten Pumpenteile bestehen aus PPH, PE 1000, PVDF oder PTFE. Damit stehen für nahezu alle aggressiven Flüssigkeiten bis 180 °C geeignete Kunststoffe zur Verfügung. Die Kunststoffteile werden überwiegend fertig gepresst. Dabei gibt man das Rohmaterial unter Verarbeitungstemperatur und hohem Druck in eine Negativform. Nach dem Erstarren können Teile entformt werden, die nahezu Endkontur haben, also mit geringer Nacharbeit eingesetzt werden können. Dieses Verfahren ermöglicht glatte Oberflächen, geringe Strömungsverluste und reduzierten Verschleißangriff. Eine Schädigung der Faserstruktur der Kunststoffmatrix, wie sie bei mechanischer Bearbeitung vorkommt, wird ebenfalls vermieden. Damit sind Riss- und Bruchgefahr als Folge von Belastungen und Schwingungen auf ein Minimum reduziert. Ein positiver Nebeneffekt besteht darin, dass gegenüber der spanenden Fertigung aus Halbzeugen ca. 70% Material und damit kostbare Ressourcen eingespart werden.

Je nach spezifischer Schnellläufigkeit der Pumpen sind unterschiedliche Radformen im Einsatz um bei den vorgegebenen Normpunkten optimale Wirkungsgrade (bis 80%) bei guten NPSH-Werten und reduziertem Schwingungs- und Geräuschverhalten zu ermöglichen. So geht die Radform vom reinen Radialrad bei Langsamläufern über Zwischenstufen bis zu halbaxialen Rädern bei schnelllaufenden Pumpen (Abb. 2).

Bei den kleinen Pumpen der Baureihe CPDR mit geringer Schaufelhöhe (Normpumpen an Lagerträger 1 u. 2) haben sich offene Laufräder wegen der geringen Verstopfungsgefahr gut bewährt. Bei diesen Pumpen ist die Laufradbefestigung drehrichtungsunabhängig und die Welle zur Vorderspieleinstellung axial verstellbar. Der Einsatzbereich beträgt bis Q = 2500 m3/h und H = 100 m.

Die größeren Pumpen der Baureihe RCNKu ab Lagerträger 3 und Übergrößen – Pumpen bis zur Größe 400-400-600 gehören zum Lieferprogramm – werden im Regelfall mit geschlossenen Laufrädern ausgerüstet, um Axialschub und Dichtdruck niedrig zu halten und eine ausreichende Stabilität der räumlich gekrümmten, hohen Kunststoffschaufeln zu erreichen. Die Laufräder dieser Pumpen sind in herkömmlicher Weise auf die Wellen aufgeschraubt. Die Pumpen sind bis Q = 2500 m3/h und H = 100 m geeignet.

Das Problem der Abdichtung zwischen Gehäuseteilen und Pumpenwelle ist durch eine stationäre Gleitringdichtung gelöst, die in Anpassung an die Fördergutanforderungen in unterschiedlichen Ausführungen geliefert wird. Ist das Fördergut weitgehend sauber und hat es brauchbare Schmiereigenschaften, ist eine Spülung über pumpeninterne Schmierkanäle zulässig. Eine externe Spülung über das durch Filter oder Zyklonabscheider gereinigte Fördergut ist notwendig, wenn dieses verunreinigt ist. Wenn vom Gesamtprozess her die Zufuhr eines Fremdmediums zulässig ist, so wird damit gespült, wenn das Fördermedium verunreinigt ist oder schlechte Schmiereigenschaften hat. Wenn das Fördermedium im atmosphärenseitigen Gleitringdichtungsraum zu Ablagerungen neigt oder wenn eine Kühlung erforderlich ist, wird eine Quenchvorlage angeordnet. Ein zusätzlicher Lippenring hinter der Gleitringdichtung dichtet atmosphärenseitig ab und verhindert so den Austritt des Quenchmediums.

Bei hohen Anforderungen an die Betriebssicherheit und bei heißen oder giftigen Fördermedien wird atmosphärenseitig eine zweite Gleitringdichtung angeordnet. Damit kann, wie bei einer doppeltwirkenden Gleitringdichung auch, die Funktion der Dichtung überwacht, gekühlt und gesperrt werden, bei gleichzeitiger Nutzung der Vorteile einer stationären Gleitringdichtung. Die Vorteile bestehen darin, dass das Fördermedium den Gleitspalt der produktseitigen Gleitfläche von außen beaufschlagt. Damit werden die im Fördermedium enthaltenen Feststoffe vom Gleitspalt weg in den großzügig dimensionierten Raum hinter dem Laufrad geschleudert. Der Verschleißangriff und die Verstopfunggefahr sind dort gering.

Bei stark ätzenden oder giftigen Fördermedien kann ein Magnetantrieb vorgesehen werden, wobei ein entsprechend modifizierter Lagerträger an die vorhandene Normpumpenhydraulik angeflanscht wird (Baureihe RMKu). Die Normabmessungen werden eingehalten, die Gehäuse sind von einem Spalttopf aus Kunststoff dicht abgeschlossen. Das Motordrehmoment wird über die äußere Kupplungshälfte durch den Spalttopf aus Kunststoff hindurch, ohne Wirbelstromverluste auf die innere Kupplungshälfte übertragen. Mit dieser ist das Laufrad über Gleitlager verbunden. Pumpen mit Förderströmen bis 400 m3/h wurden schon geliefert (Abb. 3).

Wenn Saughöhen zu überwinden sind, steht eine selbstansaugende Pumpenvariante der Baureihe RSKu zur Verfügung, deren back-pull-out-unit derjenigen der Normpumpe entspricht. An diese Baugruppe ist ein Exzentergehäuse mit einem Entmischungsraum angekoppelt. Das Exzentergehäuse wird vor Inbetriebnahme mit der Arbeitsflüssigkeit angefüllt. Nach dem Anfahren der Pumpe bildet sich ein Flüssigkeits-Gasgemisch, das im Entmischungsraum wieder separiert wird.

Das Gas wird druckseitig abgeführt, während die Flüssigkeit zurück in das Exzentergehäuse fließt. Auf diese Weise entsteht in der Saugleitung ein Unterdruck, durch den Saughöhen bis zu 7 m überwunden werden können (Einsatzbereich bis Q = 50 m3/h, H = 50 m).

Die optimal gestalteten hydraulischen Teile der Normpumpen werden auch für Vertikalpumpen der Baureihe RVKu eingesetzt. Diese Pumpen mit vertikal angeordneten Wellen sind bis auf Welle und Lagerträger aus massivem Kunststoff gefertigt, wobei die Stahl-Wellen mit dickwandigem Kunststoffrohr überzogen und damit vor Korrosion geschützt sind. Gleitlager aus keramischen Werkstoffen in der Förderflüssigkeit stellen ruhige Wellenführung bei Tauchtiefen bis zu 4 m und Temperaturen bis zu 100 °C sicher. Die Schmierung der Gleitlager erfolgt durch interne Spülung bzw. bei stark verschmutzten Medien durch externe Spülung. In Sonderfällen wird ein Teilstrom des Mediums abgezweigt, gereinigt und der Lagerung wieder zugeführt.

Die Vertikalpumpen der Baureihe RKuV ohne Gleitlager sind sehr unempfindlich gegen Feststoffe und Trockenlauf. Bei einer maximalen Tauchtiefe von 1,5 m sitzt unter der massiven Lagerung mit dicker Welle eine stabile Aufhängung mit den angeflanschten hydraulischen Teilen der Pumpe (Abb. 4). Beide Baureihen werden bei hohen Feststoffanteilen in der Förderflüssigkeit auch mit Freistromrädern ausgerüstet.

E cav 289