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Axiale Zulaufschnecke verhindert schnellen Tod

Selbstansaugende Kreiselpumpe
Axiale Zulaufschnecke verhindert schnellen Tod

Die einstufige Pumpe der Baureihe GHP arbeitet mit dem herkömmlichen Laufrad einer normalsaugenden Kreiselpumpe, unterstützend ist eine Zulaufschnecke vorgeschaltet. Mit dieser Hybridtechnik ist die GHP-Pumpe selbstansaugend und damit insbesondere auch für das Fördern gashaltiger Medien in der Getränkeindustrie geeignet.

Nicht wenige Kreiselpumpen ereilt auf diese Weise der schnelle Tod: Ist die Hydraulik vor dem Start des Antriebsmotors nicht mit Fördermedium geflutet, läuft die Pumpe trocken und bereits nach kurzer Zeit verabschieden sich Lager und Dichtungen, versagen hydraulische Entlastungseinrichtungen, frisst Material.

Der Hintergrund dazu: Kreiselpumpen können aufgrund ihrer Bauart bei der Inbetriebnahme die Saugleitung nicht entlüften, also Flüssigkeit nicht selbst ansaugen. Man muss entweder die Aufstellung so vornehmen, dass das Medium aus einem höher gelegenen Behälter zuläuft oder vor Inbetriebnahme Pumpe und Saugleitung mit Flüssigkeit füllen.
Kavitation und NPSH
Auch wenn es nicht zum Worst-Case-Fall des Trockenlaufs kommt, ist ein Großteil der Pumpenausfälle auf zu geringe Zulaufhöhen zurückzuführen. Auch ohne messtechnische Überwachung gibt es klare akustische Signale für hydraulische Mangelzustände einer Kreiselpumpe: Wenn es anfängt zu prasseln, als rieselten kleine Kieselsteine auf ein Blechdach, ist beim Pumpenbetreiber höchste Aufmerksamkeit gefordert: Denn dieses Geräusch bedeutet Kavitation. Was passiert? Fällt der Druck im Saugkanal unter den Dampfdruck der Flüssigkeit, bilden sich kleine Dampfblasen. Diese Blasen platzen (implodieren), sobald der Druck wieder ansteigt, was Schockwellen verursacht und durch die freigesetzte Energie beispielsweise Laufräder beschädigt. Das Ausmaß der Beschädigung am Laufrad hängt von den Materialeigenschaften ab: Edelstahl-Walzmaterial ist beständiger gegen Kavitation als z. B. Gusswerkstoffe. Zudem vermindert Kavitation den Förderstrom und die Förderhöhe, was die Pumpenleistung herabsetzt.
Eng verknüpft mit der Kavitation ist der NPSH-Wert (Net Positive Suction Head = Haltedruckhöhe) einer Pumpe. Könnte eine Pumpe absolutes Vakuum erzeugen, dann könnte sie am Meeresspiegel eine Wassersäule von 10,33 m anheben. Der NPSH-Wert gibt an, um wieviel die Pumpe unter diesem theoretischen Wert bleibt. Zwei Werte sind von besonderer Bedeutung: Der NPSHerforderlich gibt die von der Pumpe benötigte Druckhöhe an, der NPSHverfügbar bezeichnet die verfügbare Druckhöhe der Anlage.
Der NPSHerforderlich macht eine eindeutige Aussage über die Saugfähigkeit einer Pumpe in einem bestimmten Betriebspunkt: Je kleiner NPSHerforderlich ist, desto größer ist die Saugfähigkeit.
Inducer: Axiale Zulaufschnecke
Ein Inducer verhindert die beschriebenen Mangelzustände: Auf der gleichen Pumpenwelle, direkt vor dem eigentlichen Laufrad montiert, erhöht der Inducer (zumeist in Schneckenform ausgeführt) den Vorlaufdruck am Laufradeintritt und vermindert so den NPSHerforderlich. Mit solch einem Vorsatzläufer und einer Rückführleitung vom Druckstutzen in den Ansaugbereich (fortentwickeltes Wasserringprinzip) ist die GHP-Pumpenbaureihe von Grundfos ausgerüstet: Eine einstufige, selbstansaugende Pumpe, die auf der Technik der normalsau-genden Pumpenbaureihe F&B-Hygia basiert. Das Ergebnis dieser Hybridtechnik ist eine Pumpe mit hohem Wirkungsgrad, geringer Geräuschemission, betriebssicherer Technik und einer langen Lebensdauer.
Aufgrund ihrer besonderen Konstruktion fördern GHP-Pumpen auch Medien mit einem hohen Gas- oder Luftanteil, z. B. im Rücklauf eines CIP-Kreislaufs. Herkömmliche Kreiselpumpen reagieren empfindlich gegenüber Gasbeimischungen im Fördergut. Darüber hinaus eignen sich die Pumpen zum schonenden Umpumpen sensibler Medien unter ungünstigen Zulaufbedingungen sowie zum Fördern feststoffhaltiger Medien.
Vergleich Seitenkanalpumpe/GHP
Im Vergleich zu ebenfalls selbstansaugenden Seitenkanalpumpen arbeiten GHP-Pumpen aufgrund ihrer Wasserringtechnologie wesentlich leiser und weisen erheblich günstigere Investitions-, Energie- und Betriebskosten auf: Im Schnitt liegen die Beschaffungskosten bei nur ca. 50 bis 70 % einer vergleichbaren Seitenkanalpumpe. Und bedingt durch den wesentlich höheren Wirkungsgrad sind die erforder- lichen Antriebsmotoren in der Regel nur etwa halb so groß als bei vergleichbaren Seitenkanalpumpen. Aufgrund ihrer konventionellen Bauweise ist eine GHP darüber hinaus geometrisch einfacher in eine Anlage zu integrieren. Zudem sind Seitenkanalpumpen konstruk- tionsbedingt anfällig für Verschmutzungen – die GHP ist da wesentlich robuster. Entgegen den festen Kennlinien von Seitenkanalpumpen können die Laufräder der GHP-Baureihe darüber hinaus betriebspunktgenau eingestellt werden, was zu einer weiteren Verbesserung der Energieeffizienz führt.
Die Pumpen sind mit unterschiedlichen Gleitringdichtungsanordnungen und mehreren Dichtungswerkstoffen verfügbar. Standard ist eine einfach wirkende, innenliegende Gleitringdichtung in der Materialpaarung Hart- kohle/Edelstahl/EPDM. Zusätzlich serienmäßig verfügbar sind einfach wirkende, gespülte Gleitringdichtungen (Quench) sowie die Gleitwerkstoffpaarung SiC/SiC und Viton-Elastomere. Weitere Dichtungsmaterialien sind auf Nachfrage erhältlich.
Die medienberührten Bauteile sind zusätzlich elektropoliert, dadurch ist eine glatte, poren- und lunkerfreie Oberfläche sichergestellt. Neben den medienberührten Bauteilen sind auch die Laternen aus hochwertigem Edelstahl gefertigt. Weitere Merkmale der GHP sind:
  • Verbindung von Motor und Pumpe über ein Spannsystem mit einer Klemmwelle (zwischen Pumpen- und Motorgehäuse von einer Edelstahl-Laterne umgeben und geschützt).
  • Als Standard kommen Grundfos MG/MGE-Motoren zum Einsatz – ein Hocheffizienz-Energiesparmotor (IE3), der sehr leise läuft und durch die effiziente Nutzung der Energie umweltfreundlich ist und weniger CO2-Emissionen verursacht; aufgrund der niedrigeren Motortemperatur verlängern sich zudem die Standzeiten der Lager und der Isolationsmaterialien.
Ein entscheidender Vorteil der GHP liegt in der Teilegleichheit mit der normalsaugenden F&B-Hygia: Da die Pumpe keine eigenständige Baureihe ist, sondern konstruktiv auf der vorhandenen Baureihe basiert, können viele Ersatzteile – insbesondere Verschleißteile – für mehrere Pumpen oder Pumpenbaureihen verwendet werden, was die Ersatzteilbevorratung beim Betreiber erheblich vereinfacht.
Derzeit laufen GHP-Pumpen der ersten Testserie in zehn verschiedenen Anwendungen. Eingesetzt sind die Pumpen in Brauereien, Molkereien sowie in weinverarbeitenden Betrieben, hauptsächlich als CIP-Pumpen und CIP-Rücklaufpumpen, aber auch zur Produktförderung. Die bisherigen Erfahrungen sind durchaus positiv. Alle Testpumpen erfüllen die gestellten Förderaufgaben ohne Einschränkungen. Eine zweite Serie Testpumpen wird derzeit gefertigt und wird in Kürze an interessierte Kunden ausgeliefert.
prozesstechnik-online.de/dei0613417
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