Harte Schale, robuster Kern

Frank Pauly

Eines ist sicher: Wer die ökonomischste Pumpenlösung finden will, benötigt ein Weitwinkelobjektiv, das alle möglichen Varianten wertneutral erfasst. Ob Kunststoff, kunststoffausgekleidet, metallisch oder keramisch – selbst wenn mehrere Lösungen in Frage kommen, ist eine Entscheidung oft an Faktoren wie Pumpengröße und Ersatzteilverfügbarkeit oder an die gewünschten Standardisierungsoptionen geknüpft.

Kreiselpumpen mit PFA-Auskleidung haben sich in anspruchsvollen Chemieanwendungen längst etabliert; Pumpen aus anderen Kunststoffen, zum Beispiel PP, PE oder PVDF, haftet indes oftmals noch das Image der Plastikpumpe an. Dabei stehen die meist aus Vollmaterial gefertigten Kunststoffpumpen den ausgekleideten Pumpen in vielen Chemieanwendungen in keiner Weise nach. Meist als Chemienormpumpen konstruiert, werden Kreiselpumpen aus Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) bei mäßigen Temperaturen bis 100 °C dort eingesetzt, wo beispielsweise anorganische Säuren und saure Abwässer gefördert werden. Verglichen mit nickelbasierten, metallischen Pumpen bieten sie eine hohe Flexibilität bei Schwankungen der Säurekonzentration und -temperatur.

In der chemischen Industrie spielten Kunststoffpumpen lange eine untergeordnete Rolle und waren allenfalls in Randbereichen, wie der Abwasserbehandlung, anzutreffen. Ihre Attraktivität, zum Beispiel für anspruchsvolle Förderaufgaben in der Chlorproduktion, ergab sich erst aus der Kombination mit Fluorkunststoffen wie PVDF, PFA, PTFE und ETFE. Der zulässige Temperaturbereich und die chemische Beständigkeit gegenüber organischen und anorganischen Flüssigkeiten steigt in den meisten Fällen mit zunehmender Fluorierung an. Bei der Förderung von Medien, in denen freies Chlor enthalten ist, ersetzen Pumpen aus PE1000, PVDF oder PTFE beispielsweise Maschinen aus Titan, Titan-Palladium oder Nickel bei Temperaturen bis zu 190 °C. Auf diese Weise werden nicht nur erhebliche Investitionen eingespart; auch im Hinblick auf die zeitnahe Verfügbarkeit von Ersatzteilen bieten Kunststoffpumpen Vorteile.

Bei der Gegenüberstellung mit etablierten metallischen Pumpen wird vor allem das Verschleißverhalten der Kunststoffe oftmals stark unterschätzt. Gerade dort, wo feste Verunreinigungen in aggressiven Lösungen vorkommen, spielen die Kunststoffe ihr größtes Talent aus, während bei metallischen Legierungen oft nur ein Kompromiss zwischen vorzeitigem Verschleiß oder vorzeitiger Korrosion erreichbar ist. Poly-olefine Kunststoffe, allen voran hochvernetztes Polyethylen (auch RCH1000, PE1000 oder PE-UHMW genannt), sind wahre Verschleißwunder, die auch einem Vergleich mit Chromguss oder Gummie-rungen in vielen Fällen standhalten.

Waren die Kunststoffpumpen vieler Hersteller aufgrund ihrer Konstruktionsweise anfangs noch schnell als solche erkennbar, so gelingt dies heute oft nur noch auf den zweiten Blick, denn der zentimeterdicke Kunststoff ist in der Regel vollständig von einem metallischen Panzer umgeben. So wird verhindert, dass Rohrleitungskräfte den Pumpenkörper deformieren und UV-Strahlung das Material schädigt. Die hohen Sicherheitsanforderungen der chemischen Industrie werden ebenfalls allesamt erfüllt und dies zum Teil zuverlässiger als bei manch anderem Werkstoff. Friatec hat die Pumpengrößen dem wachsenden Bedarf der Industrie angepasst. Fördermengen bis zu 2800 m³/h sind möglich. Die steigende Nachfrage und die relativ einfachen Bearbeitungsmöglichkeiten von Kunststoffteilen führte auch zur Entwicklung entsprechender Bauformmodifikationen, allen voran Freistrompumpen (engl. Vortex) und selbstansaugende Pumpen. Kunststoffpumpen mit Freistromhydraulik sind in der Lage, aggressive Flüssigkeiten mit Feststoffgehalten bis zu 50 % zu fördern. Interessant auch für viele verfahrenstechnische Anwendungen: Diese sind unempfindlich bei gasbeladenen Medien und auch bei niedrigen Zulaufhöhen.

Neben der Bedeutung des Pumpenwerkstoffs ist auch die Auswahl einer zweckmäßigen und zuverlässigen Wellenabdichtung für einen langen und wirtschaftlichen Lebenszyklus wichtig. Sicher ist auch, dass es keine Universallösung gibt, die sämtliche Belange industrieller Anwendungen gleichermaßen gut erfüllen kann. Feststoffpartikel, die während des Betriebs oder nach dem Abstellen der Pumpe ihren Weg zu den sensiblen Dichtflächen der Gleitringdichtung finden und sich dort ablagern, können sehr schnell zu vorzeitigem Verschleiß oder raschem Ausfall der Dichtung führen. Es gilt, Feststoffe während des Betriebs von diesem Bereich fern zu halten. Hierfür bieten Pumpen aus Kunststoff Gestaltungsspielräume. So kann der produktseitige Dichtungsbereich so modifiziert werden, dass Partikel durch Zentrifugalwirkung aus dem Gefahrenbereich heraus-katapultiert werden. Über die geschickte Platzierung von Spülanschlüssen werden hartnäckige Verschmutzungen bereits im Betrieb oder nach dem Abstellen der Pumpe mit sauberem Medium ausgespült; eine Maßnahme, die die Standzeiten der Gleitringdichtung auch in schwierigen Medien verlängert.

Seit Jahren auf dem Vormarsch, getrieben von Umweltschutzauflagen und technologischem Fortschritt, sind die Magnetkupplungspumpen. Pauschalisierungen, die Magnetkupplungstechnologie sei nur für reine Medien eine geeignete Lösung, sind nach heutigem Kenntnisstand widerlegbar. Ob eine Magnetkupplungspumpe für ein verschmutztes, korrosives und ggf. toxisches Medium eine geeignete Lösung darstellt, hängt in erster Linie von der Menge, der Art und den Eigenschaften der Verschmutzungen ab. Viele Fabrikate tolerieren einen Fest-stoffanteil von 5 %. Bauartbedingte Einschränkungen gibt es fast überall bei der Teilchengröße und deren Abrasivität. Externe Spülungen auf die sensiblen Gleitlager der Magnetkupplung verlängern mitunter auch hier die Standzeiten erheblich.

Wer aber ökonomisch und effizient planen möchte, ist gut beraten, alle Dichtungssysteme einander gegenüberzustellen, denn Pauschalisierungen führen auch hier zu Ineffizienz. Je nachdem, welche Anforderungen sich aus den Eigenschaften des Förderguts und bereits vorhandenen Erfahrungen ergeben, können beispielsweise Systeme mit Gleitringdichtung bei Antriebsleistungen ab 30 kW deutliche Vorteile bei Investitions- und Instandhaltungskosten bieten. Bei der Betrachtung der Lebenszykluskosten dominiert bei der Mehrzahl der verfahrenstechnischen Einsatzfälle, in denen unkritische Medien verpumpt werden, zu Recht der Faktor Energieeffizienz.

In Nischenanwendungen, in denen Korrosion, Verschleiß, Toxizität und gelegentlich hohe Temperaturen aufeinander treffen, gewinnt hingegen die Material- und Dichtungsauswahl an überragender Bedeutung.

Online-Info www.cav.de/0610445