Zur Klärschlammförderung bietet sich der Einsatz von Drehkolbenpumpen an. Da die zu fördernden Schlämme oft mit abrasiven Bestandteilen beladen sind, unterliegen die Verschleißteile einer Abrasion und müssen ab einem bestimmten Abnutzungsgrad ausgetauscht werden. Der Austausch ist dann erforderlich, wenn aufgrund der Spaltvergrößerung die internen Rückstromverluste derartig angewachsen sind, dass die geforderte Liefermenge unterschritten wird.
Vogelsang ist es gelungen, durch einen einfachen konstruktiven Trick die Lebensdauer von Drehkolbenpumpen weiter zu erhöhen – nämlich durch Erhöhung der Flügelzahl der Drehkolben.
Überwiegend werden bei den marktgängigen Drehkolbenpumpen 2- oder 3-flügelige Drehkolben eingesetzt. 2-flügelige Drehkolben haben den Vorteil der besseren Fremdkörperverträglichkeit. Der Nachteil dieser Bauform ist deren Ungleichförmigkeit beim Fördervorgang, so dass besonders bei hohen Drehzahlen Druckpulsationen auftreten. Der von Vogelsang entwickelte 3-flügelige Kolben mit HiFlo-Geometrie hat diesen Nachteil beseitigt. Überwiegend werden daher heute für Drehkolbenpumpen 3-flügelige, wendelförmige Drehkolben eingesetzt.
Bis zu 50% höhere Fördermenge
Vogelsang ist nun einen Schritt weiter gegangen und hat den 4-flügeligen HiFlo-Drehkolben entwickelt, der eine gegenüber dem 3-flügeligen Kolben verbesserte interne Abdichtung besitzt. Grundsätzlich gilt: je höher die Flügelzahl desto größer ist die Anzahl der Dichtlinien und damit der Widerstand gegen innere Rückströmung, denn Größe und Anzahl der Kopfspalte sind entscheidend für die Dichtheit der Pumpe. In Bild 1 ist dies an der oberen Gehäusehälfte verdeutlicht. Im Stirnschnitt sieht man immer zwei Dichtlinien im Eingriff. Wegen der Schrägverzahnung sind jedoch im Mittel 1,5 Dichtlinien wirksam.
Die Versuchsergebnisse zeigen die erhöhte Dichtheit der Pumpe. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann eine über 50% erhöhte Liefermenge erwartet werden.
Im Diagramm (Bild 2) sind Ergebnisse mit Kolben dargestellt, bei denen man einen Verschleiß durch Abdrehen der Kolbenspitzen simuliert hat. Die Kopfspalte beeinflussen nämlich die Dichtigkeit einer Drehkolbenpumpe besonders stark. Ein Durchmesserwert von –2 mm bedeutet, dass die Kopfspalte um 1 mm vergrößert wurden.
Wie man dem Diagramm entnehmen kann, ist der Verbesserungseffekt auf den effektiven Volumenstrom umso stärker, je größer der Leckstrom im Verhältnis zum theoretisch lieferbaren Volumenstrom ist, d. h. je kleiner die Drehzahl und je höher der Förderdruck ist. Das gilt ganz besonders bei verschlissenen Pumpen. Je höher der Verschleiß, desto größer ist der Gewinn durch die 4-Flügeligkeit.
Die Verbesserung gelingt bei Vogelsang-Pumpen ohne Änderung der Gehäuseabmessungen bei allen Baureihen, da es das konstruktiv festgelegte Verhältnis von Kopfkreis-Durchmesser und Achsabstand erlaubt, einen zusätzlichen Flügel auf dem Wälzkreis einzufügen, ohne die Verzahnungsgrenze zu unterschreiten. Bei Unterschreitung der Verzahnungsgrenze müsste man eine schädliche Rückförderung im Mittenbereich zwischen den Drehkolben in Kauf nehmen.
Die theoretischen Voraussagen über die Verbesserung des Liefergrades werden durch die Testergebnisse voll bestätigt. Gerade bei hohem Druck werden bei den von den Betreibern gewünschten relativ niedrigen Drehzahlen Liefergradverbesserungen von bis zu 50% erreicht.
Der Vorteil für die Betreiber von Vogelsang-Pumpen ist, dass man diesen neuen Kolben jederzeit nachrüsten kann. Aufgrund der Quick-Service-Bauweise der Vogelsang-Pumpen können die neuen Kolben sogar vor Ort nachträglich in eine schon im Betrieb befindliche Pumpe eingebaut werden.
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