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Chemienormpumpe für den globalen Markt

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03.06.2012 Chemienormpumpen wie die CPK von KSB verrichten meist unauffällig ihren Dienst; gelten als robust und zuverlässig. Das Ende der 60er Jahre entwickelte Modell stand Pate für die ISO 2858 der Chemienormpumpen und gehört heute zu den meist eingesetzten Chemienormpumpen weltweit. Nun erhält die Baureihe mit der Mega-CPK einen Nachfolger.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Durch das Zusammenführen der beiden Baureihen verfügt die Chemienormpumpe nun über ein hohes Maß an Standardisierung und gleichzeitig bauliche Varianz.
  • Der Hersteller konnte Betriebssicherheit, Wirkungsgrad sowie Leistungsdichte der Pumpen-Baureihe steigern.
  • Durch eine reduzierte Komplexität senkte der Hersteller die Wartungs- und Instandhaltungskosten seiner Pumpen.
  • Auf die jeweilige Anwendung angepasste Laufräder ermöglichen den Einsatz kleiner Pumpengrößen. Dies reduziert die Investitionskosten.

Zwei Normpumpenbaureihen, drei Fertigungsstandorte, 120 Servicezentren, unzählige verschiedene Anwendungsfälle in der Chemieindustrie – dies war die Ausgangssituation für den Pumpenhersteller aus Frankenthal, als es darum ging, eine gemeinsame Baureihe zu entwickeln. Die CPK beziehungsweise ihr Nachfolger CPKN gehört zu einer der meist eingesetzten Chemienormpumpen weltweit.

„Mehr als 200.000 Pumpen dieses Typs wurden wohl seit ihrer Einführung in der chemischen Industrie installiert“, schätzt Dr. Norbert Kastrup, Leiter der KSB-Produktentwicklung Verfahrenstechnik und Pumpen. Auch international entwickelte sich der Typ zum Erfolgsmodell, allerdings auf etwas andere Weise, als es heute wünschenswert ist. Damals gab das Unternehmen die Pumpe als Lizenz an seine indische Niederlassung – eine zu dieser Zeit übliche Praxis. „Diese wurde dann im Sinne des indischen Marktes weiterentwickelt. Daher ähnelt eine indische CPK nur noch im Kern einer CPK, beziehungsweise CPKN-Pumpe aus dem Werk in Pegnitz“, erklärt Kastrup. Gute 20 Jahre später kam mit der Mega-Baureihe ein weiterer Pumpentyp auf den Markt, der sich durch seine spezielle Hydraulik von anderen Modellen unterscheidet und vor allem in Brasilien und Indien durchsetzte.

Internationale Herausforderungen

In Zeiten von weltweit vernetzten Chemiestandorten und dem hierdurch steigenden Bedarf nach Standardisierung, führte diese Entwicklung zu neuen Herausforderungen für den Pumpenhersteller, schließlich musste der Produzent alle Baureihen mit Ersatz- und Zubehörteilen versorgen. So war es nicht unüblich, dass beispielsweise ein chinesischer Standort sowohl in Pegnitz als auch in China KSB-Pumpen orderte, diese sich aber grundlegend im Aufbau und unter Umständen auch in der Qualität unterschieden. Um dieser Entwicklung entgegenzuwirken, beschloss Kastrup die beiden Baureihen zusammenzuführen: „Es führte kein Weg an der Standardisierung vorbei. Wir wollten eine Pumpe entwickeln, die wirklich dem letzte Stand der Technik entspricht und weltweit nach den gleichen Qualitätsmaßstäben produziert wird“.

Die entstehende Pumpenbaureihe sollte dabei das Beste aus beiden Welten kombinieren: „Die CPK besitzt fein abgestimmte Baugrößen und verschiedene bauliche Varianten, um auf individuelle Anwendungsfälle einzugehen. Dagegen ist die Mega-Reihe von der Hydraulik her und dem damit vorhandenem Potenzial zur Energieeinsparung interessant“, nennt Kastrup die wichtigsten Vorteile der beiden Pumpentypen. Die Vorgaben an das Team waren eindeutig: Der Nachfolger sollte alle Anwendungen, die die diversen Pumpenbaureihen bisher abdeckten, bewältigen. Zudem sollte ein Austausch von Verschleißteilen problemlos möglich sein. Dieses Ziel haben die Entwickler erreicht. In vielen Fällen lassen sich Ersatzteile, etwa vorhandene Gleitringdichtungen, weiter verwenden. Darüber hinaus nutzte das Unternehmen die Gelegenheit, um die Baureihe noch einmal zu überarbeiten.

Erhöhung des Wirkungsgrads

Die optimierten hydraulischen Komponenten und Eigenschaften ermöglichen einen verbesserten Wirkungsgrad sowie einen niedrigen NPSH-Wert (Net Positive Suction Head), was verschiedene Testaufbauten und Anwendungen zeigten. So ließ sich in einem Fall der Wirkungsgrad im Vergleich zur CPKN durch Downsizing und veränderte Auslegung um 19 Prozent steigern. Dies ermöglicht es, kleinere Baugrößen einzusetzen und hierdurch die Investitionen zu senken. Eine weitere Neuerung betraf die Betriebssicherheit. Dabei kam die Finite-Elemente-Methode (FEM) ebenso zum Einsatz wie Computational Fluid Dynamics (CFD). So optimierten die Ingenieure alle hydraulischen Konturen mit Hilfe von CFD und validierten ihre Ergebnisse in Testaufbauten. Im Gegensatz zum Schubausgleich über Rückenschaufeln sind keine zusätzlichen Entlüftungsbohrungen beim Einsatz von gasgeschmierten Gleitringdichtungen erforderlich; dies erleichtert spätere Umbauten. Der Axialschubausgleich über einen zweiten Dichtspalt sowie Entlastungsbohrungen reduziert insbesondere bei höheren Drehzahlen Axialschubspitzen und erhöht so die Lebensdauer von Lager und Wellendichtung.

Flexibel auf Anforderungen reagieren

Gleichzeitig führte das Team, das standortübergreifend zusammen arbeitete, ein umfangreiches Downsizing durch und reduzierte die Komplexität der Pumpe. Neben den bereits erwähnten Kostenvorteilen bei Wartung und Instandhaltung profitiert der Hersteller von einem gemeinsamen Fertigungsverbund und einer höheren Versorgungssicherheit. Damit einher ging auch das Vereinheitlichen der Fertigungsprozesse sowie -standards der Standorte Pegnitz, Brasilien und Indien. Der Anwender erhält also weltweit die gleiche Pumpe, die sich jedoch einfach an die jeweiligen Anforderungen anpassen lässt. So ist beispielsweise, je nach Wunsch, eine Ausführung mit EN-Flansch (Europa) oder nach ASME (Asien, Amerika) möglich. Kastrup unterstreicht: „Wir haben damit eine echte Plattform geschaffen.“

Insgesamt 49 Baugrößen aus verschiedenen Werkstoffen stehen zur Verfügung: Grauguss, Stahlguss, Edelstahl über Duplex sowie Speziallegierungen wie Titan und Hastelloy eröffnen ein breites Einsatzspektrum. Ein großer Dichtungsraum ermöglicht den Einbau aller üblichen Gleitringdichtungen nach EN 12756. Darüber hinaus lässt sich das Laufrad der Chemienormpumpe, wie bisher auch, kunden- beziehungsweise anlagenspezifisch anpassen. Über dessen Außendurchmesser lässt sich die Förderleistung exakt dem Bedarf angleichen. Der Vorteil für den Anwender liegt darin, dass der von ihm gewünschte Betriebspunkt bereits mit kleineren Größen zu erreichen ist. Dies bedeutet niedrigere Investitionskosten für die Pumpe und die dazu gehörigen hydraulischen Systeme.

Nicht alles anders, aber vieles besser

Umstellungen beim Wechsel auf die Baureihe müssen Anwender nicht befürchten, versichert Kastrup: „Die europäischen Anwender werden sich über den besseren Wirkungsgrad freuen, die asiatischen und amerikanischen Anwender über die neue Flexibilität und zusätzlichen Möglichkeiten.“ Dies zeige auch das Ergebnis der Feldversuche. Er sei daher zuversichtlich, dass die Chemienormpumpe Standards im internationalen Markt setzen wird, ganz ähnlich wie es die Mutterpumpe CPK Ende der 1960er Jahre getan hat.

Achema 2012 Halle 8.0 – H14

Heftausgabe: Juni 2012
Christoph Pauly, KSB

Über den Autor

Christoph Pauly, KSB

Christoph P. Pauly, Pressereferent der KSB

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