Zuverlässig, robust und wartungsfrei

Die Autorin: Stephanie Alicke freie Journalistin

Synthetische Wärmeträgeröle setzen sich in Europa und hier besonders in Deutschland immer mehr durch, da die Vorteile überwiegen. Dazu zählen bessere Wärmeleitzahlen, höhere Medientemperaturen, deutlich längere Standzeiten und eine geringere Alterung. Allerdings sind diese Öle teurer als herkömmliche, daher muss der Einsatz gut durchgerechnet werden. Den zweiten wachsenden Markt sieht Stephan Schmitt, Produktmanager bei KSB, in Asien und hier besonders in China, Taiwan, Indien und Indonesien. Auch wenn in diesen Regionen synthetische Wärmeträgeröle noch verhalten wachsen, stellen auch diese Anwender inzwischen erhöhte Anforderungen an eine robuste Pumpenbauweise bzw. Lösungen für maximale Betriebssicherheit.

Um sich diesen Aufgaben zu stellen, überarbeitete KSB die Pumpenreihe Etanorm SYA. Geschätzt wird die bewährte Baureihe vor allem wegen ihrer Langlebigkeit und Zuverlässigkeit. „Die Anwender möchten vor allem eine Pumpe, die leicht zu handhaben ist. Wartungsintensive Lösungen sind einfach nicht mehr gefragt. Daher zeichnet sich die neue Pumpenbaureihe vor allem durch ihre Robustheit aus“, beschreibt Schmitt die Neuerungen. Damit sind diese Pumpen auch für die Anforderungen der synthetischen Wärmeträgeröle gewappnet.

„Für Pumpen sind diese Öle alles andere als einfach zu handeln“, beschreibt Schmitt die Situation. „Die Öle besitzen eine geringe Viskosität, verminderte Schmiereigenschaft, hohe Kriechfreudigkeit und chemische Aggressivität. Außerdem spalten die Wärmeträgeröle bei hohen Temperaturen – insbesondere während der kritischen Inbetriebnahmephase – und voranschreitendem Alter zunehmend Leicht- und Schwersieder ab.“ Weiterhin können bei Betriebstemperatur die gasförmigen Leichtsieder in den Lagerträger der Pumpe vordringen und dort zur Gefahr für Gleitlager und Gleitringdichtung werden.

Die Gegenmaßnahmen der Konstrukteure sind ein massives Rippendesign, eine bessere Wärmesperre und die Entgasungseinrichtung VenJet. Ergänzt durch die optionale doppeltwirkende Gleitringdichtung und die SiC/SiC-Lagerung eignet sich die Pumpe auch zum Einsatz unter schwierigen Betriebsbedingungen. Als erstes wurde der Druckdeckel im Bereich der Wärmesperre (Druckdeckelhals) durch vier Stege versteift, die den Flansch der Schnittstelle Druckdeckel/Lagerträger radial nach außen abstützen. Dadurch wirken sich kleine Ausrichtfehler und Kräfte, die von der Anlage kommen und auf die Pumpe wirken, weniger auf das Gesamtaggregat sowie die Lagerung und die Wellendichtung aus. Dieses Rippendesign erlaubt zusätzlich eine Optimierung der Wärmesperre am Druckdeckelhals, sodass der Wärmeeintrag in den Lagerträger reduziert werden konnte. Trotz heißer Medien – synthetische Wärmeträgeröle können bis zu +350 °C heiß werden – bleibt der Lagerträgerbereich deutlich kälter.

Eine innovative Entlüftungskontur, die zum Patent angemeldet wurde, sorgt zudem für hohe Betriebssicherheit. Mit dieser Lösung wird das innerhalb einer Flüssigkeit befindliche Gas von den unmittelbar rotierenden Bauteilen ausnahmslos abgeschieden. Der Gleitringdichtungsraum füllt sich vollständig mit Flüssigkeit, wodurch eine Überhitzung und Beschädigung der Wellendichtung vermieden wird. Die Idee, die hinter dem VenJet steht, ist eigentlich recht einfach. Wie bei der Entlüftung eines größeren Pumpenprüfstandes auch, versucht man nicht das gesamte Volumen in Summe zu entgasen. Vielmehr zweigt man einen Teilstrom aus dem Raum um die Gleitringdichtung ab, entgast ihn und führt ihn dann in den Raum zurück.

Zur Pumpengruppe in Wärmeträgeranlagen gehören immer auch Armaturen, wie z. B. die Nori-40-Ventile und die dazugehörigen Schmutzfänger. Deren maximale Druckstufe beträgt 40 bar; die zulässige Höchsttemperatur liegt bei 450 °C. Die strömungsgünstige Innenkontur der Schrägsitzgehäuse sorgt für gute Zeta-Werte und niedrige Druckverluste in den Ventilen. Der an den Bügeldeckeln angeschweißte doppelwandige Faltenbalg ermöglicht zusammen mit der nachgelagerten Sicherheitsstopfbuchse sowie der beidseitig gekammerten Deckeldichtung eine sichere Abdichtung nach außen und einen leckagefreien Betrieb. Alle Nori 40 verfügen standardmäßig über eine Stellungsanzeige mit Feststellvorrichtung und Hubbegrenzung. Die Schmutzfänger werden aus den gleichen Gehäusen wie die Ventile hergestellt. Sie besitzen standardmäßig eine Entleerungsschraube.

Die Forderung nach Energieeinsparungen haben die KSB-Entwicklungen in den vergangenen Jahren maßgeblich beeinflusst: Von der optimalen Hydraulik in den Pumpen über standardmäßige IE2-Motoren und Drehzahlregelung bis hin zu den strömungsgünstigen Konturen der Armaturen. Nur so ist nicht nur eine langlebige, sondern auch eine energiesparende Auslegung der Wärmeübertragungsanlage möglich.

Das Absperrventil BOA-H weist nur geringe Abstrahlverluste und gleichzeitig beste Handhabbarkeit auf. „Wir erreichen dies mit einer Kombination aus einer einfach zu isolierenden Grundgeometrie und der Reduzierung des Wärmestroms durch den Einsatz geeigneter Werkstoffe sowie einer Wärmesperre zum Handrad“, erklärt Armaturenspezialist Dieter Hanewald. Vor kurzem wurde die BOA-Reihe noch einmal erweitert. In Ergänzung zum bewährten Drosselkegel wurde ein sitzgeführter Kronenkegel entwickelt. Dieser eignet sich für anspruchsvolle Anwendungsfälle und ist dank seines Aufbaus aus Federstahl schwingungsdämpfend.

Ein typischer Anwender für die Etanorm-Pumpe und die Armaturen ist das Germersheimer Unternehmen Aura Prozesswärme. Der Spezialist für Wärmeträgeranlagen bietet hochwertige Package Units an. „Die Herausforderung bei Wärmeträgeranlagen liegt in den vielen Details, die beachtet werden müssen“, beschreibt Georg Engelhard, Geschäftsführer von Aura, die tägliche Arbeit. Dazu gehören die Auslegung von Pumpen und Nennweiten sowie die Berechnung des Druckverlustes. Dabei müssen viele Disziplinen berücksichtigt werden, etwa die elektrische Ausrüstung, die Verrohrung, die Statik und die Prozessberechnung, die Automatisierung sowie die Längenausdehnung der Rohrleitungen durch die Temperaturänderung. Das Ergebnis dieser Detailarbeit sind hochwertige Anlagen, die im Durchschnitt zwischen 20 und 30 Jahren zuverlässig arbeiten. Die Wärmeträgeranlagen sind so konstruiert, dass sie Anforderungen an die Temperaturdifferenz von ± 1 °C erfüllen. In der Praxis arbeiten die Aura-Anlagen sogar noch besser – hier schwanken die Temperaturen nur um ±0,1 °C. Seit Gründung des Unternehmens vor knapp 30 Jahren sind KSB-Pumpen und -Absperrventile mit im Boot von Aura.

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