Nemo-Exzenterschneckenpumpen werden für unterschiedlichste Anwendungen eingesetzt. Dazu zählen das Pumpen abrasiver, feststoffbeladener, viskoser oder scherempfindlicher Medien sowie die genaue Dosierung. Typische Anwendungen in der Prozessindustrie erfordern meist eine Kombination aus zwei oder mehr dieser Eigenschaften.
Die Überwachung von Pumpen in industriellen Prozessen ist weit mehr als eine reine Schutzmaßnahme für das Pumpenaggregat. Neben der präventiven Wartung und...
Herkömmliche Magnetkupplungen, die zum direkten Anschluss an eine Zentrifugalpumpe mit zwei- und vier-poliger Motordrehzahl ausgelegt sind, sind für derartige Verwendungen nicht geeignet. Wenn eine magnetgekuppelte Pumpe mit einer hohen Drehzahl von 1400 oder 2800 min-1 betrieben wird, entsteht durch die Wirbelstromverluste zwischen dem inneren und dem äußeren Magneten Wärme. Zur Kühlung wird in der Regel die gepumpte Flüssigkeit über Kühlkanäle durch die Magnetkupplung zirkuliert. Diese Kühlkanäle haben einen geringen Durchmesser und verstopfen daher leicht, wenn Fluide mit hoher Viskosität oder gar mit Feststoffen gefördert werden. Für ein Produkt von bis zu 20 000 mPas würde eine Exzenterschneckenpumpe typischerweise mit Drehzahlen von etwa 200 bis 300 min-1 laufen. Dies sollte jedoch nicht als die maximale Viskositätskapazität für Exzenterschneckenpumpen betrachtet werden. Es gibt Anwendungen, bei denen Exzenterschneckenpumpen für Produkte mit weit über 1 Million mPas eingesetzt werden, allerdings ohne Magnetkupplung.
Daher mussten die Experten von Netzsch eine Magnetkupplung entwickeln, die speziell auf die Anforderungen für Exzenterschneckenpumpen zugeschnitten ist, um die wesentlichen Vorteile beider Technologien kombinieren zu können.
Wärmeentwicklung kein Problem
Da die Drehzahlen der Exzenterschneckenpumpe deutlich niedriger sind als bei einer Zentrifugalpumpe, war eine übermäßige Wärmeentwicklung innerhalb der Magnetkupplung nicht zu erwarten. Es gab jedoch andere Herausforderungen, für die eine Lösung gefunden werden musste. Dazu gehörte das Drehmoment, das die Kupplung übertragen muss. Aufgrund der Interferenztoleranzen des Rotor- und Statorsystems einer Exzenterschneckenpumpe muss jede Magnetkupplung für eine Exzenterschneckenpumpe in der Lage sein, deutlich höhere Anlaufmomente zu überwinden, als sie beim Betrieb einer Zentrifugalpumpe auftreten würden.
Spalte möglichst klein halten
Gleichzeitig muss eine Magnetkupplung an einer Exzenterschneckenpumpe auch hohe Viskositäten bewältigen. Deshalb mussten zunächst einmal die Auswirkungen innerhalb der Magnetkupplung untersucht werden und gegebenenfalls Anpassungen vorgenommen werden, um etwaigen schädlichen Einflüssen entgegenzuwirken.
Zwischen dem Innenmagneten und dem Außenmagneten befindet sich der Spalttopf, der für die hermetische Abdichtung der Kupplung sorgt. Der Spalt zwischen Spalttopf und Innenmagneten muss so klein wie möglich gehalten werden, um die Leistung der Kupplung zu maximieren. Da sich in diesem Spalt aber das gepumpte Medium mit hoher Viskosität befindet, war dieser Bereich für die Ingenieure von Netzsch von besonderem Interesse.
Neue Lösungen waren gefragt
Mögliche Anwendungen für eine Exzenterschneckenpumpe in Kombination mit einer Magnetkupplung schließen die Verwendung von Elastomerbauteilen etwa als Stator oder Gelenkabdichtungen aus. Daher mussten andere Lösungen gefunden werden, um das Potenzial der Magnetkupplung zu maximieren. In einem parallelen Entwicklungsprogramm wurden daher ein neuer Stator und eine flexible Kuppelstange entworfen, mithilfe eines additiven Fertigungsprozesses produziert und getestet. Damit ist Netzsch nun in der Lage, eine Lösung für die Förderung und Dosierung von Chemikalien anzubieten, bei der Elastomerkomponenten nicht mit dem geförderten Medium kompatibel sind. Die additiv gefertigte, flexible Kuppelstange erlaubt die gleiche Pumpenlänge wie bei einer Konfiguration mit einer Standard-Bolzengelenk-Kuppelstange.
Fazit
Nach Abschluss der Entwicklungs- und Testphase konnten die Ingenieure eine magnetisch angetriebene Exzenterschneckenpumpe bauen, die sich für anspruchsvolle Anwendungen eignet. Dazu gehören zum Beispiel die Chemie-, Lack- und Lithiumbatterieindustrie, die feststoffhaltige Schlämme, Produkte mit einer Viskosität von bis zu 20 000 mPas und toxische oder anderweitig schädliche Medien fördern.
Netzsch Pumpen+System GmbH, Waldkraiburg
Autor: Roger Willis
Global Business Field Manager Chemical, Pulp & Paper,
Netzsch Pumpen & Systeme
