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Wärmeträgerpumpe für Anwendungen bis 450 °C

Für heiße Pflaster geeignet
Wärmeträgerpumpe für Anwendungen bis 450 °C

Über viele Jahre lag sowohl für Pumpen als auch für Wärmeträgerflüssigkeiten die Einsatzgrenze bei 400 °C. Neu entwickelte Silikonöle deuten in ersten Versuchen an, dass sie einen Temperaturbereich bis 500 °C abdecken können. Die ungekühlte Wärmeträgerpumpe NMX kann diesen Temperaturbereich mithilfe von Samarium-Cobalt-Magneten mitgehen.

Wärme und Kälte spielen in vielen industriellen Prozessen eine wesentliche Rolle bei der Umsetzung oder zum Erreichen spezieller Qualitätsmerkmale. Dazu dienen Prozesse, in denen Wärmeträgerflüssigkeiten die Energiezufuhr oder Abfuhr übernehmen. Mit den handelsüblichen Produkten lassen sich derzeit Temperaturen von knapp oberhalb 400 °C realisieren.

Spätestens mit der Anwendung der synthetischen Wärmeträgerflüssigkeiten mussten die Wellendichtungssysteme infrage gestellt werden. Zunehmend kamen Magnetkupplungspumpen zur Anwendung. Besonderes Augenmerk muss dabei auf die eingebauten Magnetwerkstoffe und die Lagerung der Antriebswelle gelegt werden.

Zum Schutz vor Überhitzung der empfindlichen Bauteile wurde das Prinzip der Wärmesperre von den Pumpen mit Wellendichtung übernommen. Zwischen Pumpe und Magnetantrieb wird ein Bauteil gesetzt, das ebenfalls den Wärmeübergang von der heißen Pumpe auf den Magnetantrieb verhindert. Durch diese Bauweise arbeitet die Magnetkupplung im „dead-end“ und muss durch verschiedene Maßnahmen betriebsfähig gehalten werden:

  • Die Rotation der Magnetkupplung erzeugt sowohl Reibungswärme als auch Induktionswärme bei Verwendung von metallischen Spalttöpfen. Diese Wärmeenergie muss durch Konvektion (kleinere Pumpen) oder Wärmetauscher (große Pumpen) abgeführt werden.
  • Für die Kühlung der Magnetkupplung und die Schmierung der Gleitlagerung muss die Kupplung mit Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt werden. Dies geschieht durch Entlüftungsventile. Die Entlüftung muss in regelmäßigen Abständen wiederholt werden da sich aus der Wärmeträgerflüssigkeit gasförmige Bestandteile abscheiden und das Öl aus dem Bauraum verdrängen.
  • Die Wärmesperre schützt gleichzeitig die Wälzlagerung des Pumpenantriebs vor Überhitzung. Das angestrebte Temperaturniveau verhindert dabei aber die vollständige Ausnutzung der technischen Grenzen des Magnetwerkstoffes.

Pumpen nach diesem Stand der Technik dürfen hinsichtlich des Betriebs, der Bedienung und der Umwelt bereits als sehr sicher betrachtet werden. Die praktischen Erfahrungen zeigen jedoch, dass der erforderliche Wartungsaufwand derartiger Pumpen vom Betreiber oft nicht ausreichend geleistet werden kann. Es folgt im schlechtesten Fall eine extreme Überhitzung der Magnetkupplung und am Ende deren Beschädigung.

Abhilfe schaffen SmCo-Magnete

Neue Entwicklungen haben SmCo-Magnete hervorgebracht, die diese Temperaturgrenze deutlich zu höheren Temperaturen verschieben. Mit Kupplungen aus dem neuen Samarium-Cobalt-Hochtemperaturmagneten können deren Vorteile wie hohe Remanenz (Energiedichte) und hohe Koerzitivfeldstärke (Widerstand gegen Entmagnetisierung) auch für Temperaturen bis 450 °C genutzt werden. Eine Wärmesperre ist mit den neuen Magnetwerkstoffen nicht mehr erforderlich. Dadurch entfällt die Notwendigkeit zur Entlüftung. Das ist ein ganz entscheidender Vorteil beim Betrieb derartiger Maschinen in Prozessen, die eine regelmäßige Wartung an den Pumpen schlecht zulassen. Alle notwendigen Spülbohrungen in der Pumpe sind so angelegt, dass Gasabscheidungen aus dem Öl selbsttätig aus der Magnetkupplung abgeführt werden und zur Druckseite der Pumpe gelangen. Darüber hinaus ist die Gleitlagerung der Pumpe so konstruiert, dass die sehr unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen den Stahlteilen und den keramischen Bauteilen der Gleitlagerung vollständig kompensiert wird.

Wartungsarme Pumpe

Wärmeträgerflüssigkeiten haben bei hohen Temperaturen sehr schlechte Schmiereigenschaften. Bei Magnetkupplungspumpen müssen Gleitlager eingesetzt werden, die von der Wärmeträgerflüssigkeit geschmiert werden. Besonders empfindlich sind die Axiallager. Die NMX gleicht den Achsschub selbsttätig vollständig aus. Die Anlaufscheiben werden nur für Start- und Stop benötigt. Zwischen die Magnetkupplung und die Wälzlagerung der Pumpe ist ein Lüfter eingebaut worden. Dieser stellt sicher, dass die Temperatur der Wälzlagerung deutlich unterhalb kritischer Temperaturen liegt.

Durch die direkte Durchspülung des Magnetraumes sind auch alle üblichen Optionen für Magnetkupplungspumpen wie interne oder externe Filter problemlos integrierbar.

Die Pumpe NMX ist wartungsarm. Als einzige Wartungsaufgabe bleibt der Ölwechsel des Pumpenantriebs alle 16 000 h. Die inneren Bauteile der Pumpe sind verschleißfrei, benötigen deshalb keinen Service und reduzieren die TCO (total cost of ownership) erheblich.

Dickow Pumpen GmbH & Co KG, Waldkraiburg


Autor: Rainer Landowski

Vertriebsleiter,

Dickow Pumpen


Jörg Bornemann ist Geschäftsführer der Dickow Pumpen GmbH

Nachgefragt  bei Jörg Bornemann

Herr Bornemann, Dickow feiert in diesem Jahr seinen 111. Geburtstag. Eine schöne Zahl. Allerdings lassen sich Jubiläen in Coronazeiten nur schlecht feiern. Wie traurig macht es Sie, dass Ihr Fest dieses Jahr ins Wasser fällt?

Bornemann: Sehr. Wir hatten uns bereits im Vorjahr auf unser Fest im Herbst 2020 zum 110-jährigen Unternehmensjubiläum vorbereitet und mussten uns im vergangenen Sommer schweren Herzens für eine Verschiebung um ein Jahr entscheiden. Das war sehr schade, da wir bereits sehr stark in Planungslaune waren. Jetzt hat es uns wieder erwischt und wir mussten erneut verschieben.

Das ist wirklich schade. Was planen Sie jetzt für 2022?

Bornemann: Wir haben unser Fest nun auf den 16. September 2022 verschoben und hoffen, dass wir dann unbeschwert mit unseren Familien und unseren Geschäftspartnern feiern können. Unsere aktiven Feuerwehrleute im Betrieb finden das 112-jährige Jubiläum von der Zahl her ohnehin passender.

Was erwartet die Besucher bei Ihrer Jubiläumsfeier?

Bornemann: Unsere Pläne für das Jubiläumsfest bleiben unverändert bestehen. Wir werden in einem großen Eventstadel in unserem Landkreis mit gutem Essen und Trinken und vielen Überraschungen, u. a. beehrt uns ein sehr bekannter Comedian und eine tolle Band, feiern. Aber mehr verrate ich dazu nicht! Und wir werden natürlich einen Shuttle-Verkehr einrichten, damit jeder das Fest genießen kann und niemand mehr mit dem Auto fahren muss.

2022 gibt es wieder die Achema? Nehmen Sie teil?

Bornemann: Ja, auch unsere Teilnahme auf der Achema 2022 haben wir geplant, allerdings mit einem reduzierten Umfang.

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