Stufengehäuse für robuste Seitenkanalpumpe

Selbstansaugende Seitenkanalpumpen für den industriellen Einsatz: Das ist die Kernkompetenz der Sero Pumpsystems GmbH mit Sitz in Meckesheim bei Heidelberg. Jüngste Neuentwicklung des 1894 gegründeten Familienunternehmens ist die Hochdruck-Seitenkanalpumpe SHP, die das Unternehmen speziell für die Förderung von Flüssigkeits-Gas-Gemischen, für kleine Fördermengen und große Förderhöhen bei 100 bar Nenndruck in der Petrochemie, Chemie und Verfahrenstechnik konzipierte. Hierfür wurden in der Vergangenheit Kreiselpumpen eingesetzt, die entweder weit oberhalb der Synchrondrehzahl (bis zu 25 000 min-1) arbeiten oder über Laufräder mit großem Durchmesser und sehr engen Kanälen verfügen. Beide Lösungen sind konzeptbedingt problematisch und aufgrund der Störanfälligkeit und Kostenintensität bei den Anwendern eher unbeliebt. Deshalb ist die Seitenkanalpumpe SHP eine attraktive Alternative für diesen besonderen Mengen-Druck-Bereich, denn der Energieeintrag in das Fördermedium ist bezogen auf den Laufraddurchmesser sehr hoch. Weitere Vorteile sind kompakte Baumaße, ein pulsationsfreier Förderstrom sowie die außerordentlich niedrigen erforderlichen Zulauf- höhen (NPSH). Mit der SHP-Pumpe ist darüber hinaus eine erhöhte Betriebssicherheit garantiert. Sie verfügt über ein doppeltes Mantelgehäuse in schwerem Industriedesign. Die Pumpe ist nach der einschlägigen Raffinerierichtlinie API 610 konstruiert und ausgeführt. Denn gerade beim Umgang mit druckverflüssigten Kohlenwasserstoffen (Flüssiggasen) ist Sicherheit das oberste Gebot. Leckagen sind unzulässig.

Entsprechend hoch sind auch die Ansprüche an die eingesetzten Edelstahlgussteile wie z. B. das Stufengehäuse. Dieses muss sich unter anderem durch eine hohe Standfestigkeit auszeichnen. Allerdings war das bei diesem Projekt nicht die einzige Herausforderung. Die Lieferzeit für das Stufengehäuse lag unter zehn Wochen – und zwar inklusive einer recht umfangreichen funktionalen Finaltestphase des Prototyps.

Aufgrund des engen Zeitfensters entschied sich die Guss-Gruppe, den Prototyp mithilfe eines 3-D-Druckers zu erstellen. Der Vorteil: Das Modell konnte direkt aus den CAD-Daten des Stufengehäuses gefertigt werden. Dazu wurden diese in die Software des Druckers exportiert und danach Schicht für Schicht ein Wachsmodell aufgebaut. Gegenüber der sonst üblichen Vorgehensweise mit Spritzwerk- zeugen und einer Presse sparte die Edelstahlgießerei so deutlich Zeit ein. Der komplette Prototyp wurde innerhalb von nur acht Wochen produziert. Zusätzlich profitierte Sero von niedrigeren Herstellungskosten, da sich keine Werkzeuge amortisieren mussten.

Der Abguss des Prototyps erfolgte im Feingussverfahren. Dieses zeichnet sich durch sehr gute, glatte Oberflächen (Ra 1,6 bis 3,2) aus. Ein wichtiger Faktor, denn bei dem Stufengehäuse handelt es sich um ein strömungsführendes Bauteil und eine raue Oberfläche würde zu unerwünschten hydraulischen Verlusten führen. Ein weiterer Vorteil sind die Präzision im Zehntelmillimeterbereich sowie die endnahe Kontur. Damit reduziert sich der Zeit- sowie Kostenaufwand bei der Nachbearbeitung. Beim Werkstoff griff die Guss-Gruppe auf den austenitischen rostfreien Stahlguss 1.4409 zurück. Dieser verfügt aufgrund seines niedrigen Kohlenstoffgehalts auch an Schweißungen über eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Darüber hinaus erfüllt er sowohl die Raffinerierichtlinie API 610 als auch den Anspruch der Nace-Richtlinie für Sauergasanwendungen.

Sero unterzog den ersten Prototyp des Stufengehäuses einer intensiven Testreihe. Dabei wurden unter anderem die hydraulische Funktionalität, d. h. das Förderverhalten in unterschiedlichen Lastbereichen und das NPSH- Verhalten, sowie das Montage- und Demontagekonzept geprüft. Basierend auf den Ergebnissen war es erforderlich, das Stufengehäu- se nochmals zu modifizieren. So wurden am Bauteil unter anderem kleinere Maßanpassungen vorgenommen und die Bearbeitungszugabe optimiert. Darüber hinaus erfolgte eine eindeutige Gussstückkennzeichnung – denn nur so ist eine eindeutige Chargenrückverfolgbarkeit gewährleistet. Danach erfolgte der finale Bau eines Feingusswerkzeuges für die Serienproduktion des Stufengehäuses. Die Hochdruck-Seitenkanalpumpe SHP ist sowohl in ein- als auch in mehrstufiger Ausführung mit Gleitringdichtung oder Magnetkupplung verfügbar. Die maximale Fördermenge liegt bei 8,5 m3/h, die Förderhöhe bei bis zu 1000 m. Der NPSH-Wert, der unter anderem vom Stufengehäuse beeinflusst wird, liegt bei unter 25 cm.

prozesstechnik-online.de/cav0913401