Dauerhaft dicht

Pumpen mit Dauermagnet-Kupplung

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12.08.2013 Fast in jedem industriellen Fertigungsprozess kommen Medien zum Einsatz, die toxisch, aggressiv oder mit Schadstoffen belastet sind. Ungeachtet der chemischen Zusammensetzung müssen Anwender diese Materialien fördern, umwälzen oder ableiten. Hierfür setzen sie im Regelfall Kreiselpumpen ein.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Durch Drehzahlreduzierung um 50 % können Betreiber den Energieverbrauch ihrer Pumpen auf 1/8 reduzieren.
  • Die Dauermagnet-Kupplung ermöglicht standardmäßig Medientemperaturen bis 150 °C.
  • Bei der eingesetzten Dichtungstechnik entfallen sowohl Wartungs- als auch Servicearbeiten.

Insbesondere in der Galvanotechnik sind die Anforderungen an die eingesetzten Aggregate sehr hoch. In den verschiedenen Galvanikbädern kommt es darauf an, die teilweise aggressiven Medien umzuwälzen. Nur auf diese Weise lässt sich die gewünschte Homogenität und Temperatur erzielen. Bei einem Pumpenausfall im Eloxalbad besteht die Gefahr, dass das Abkühlen der zu veredelnden Bauteile nicht gleichmäßig erfolgt und diese „verbrennen“. In solchen Fällen ist neben dem Produktionsausfall auch gleichzeitig teurer Ausschuss zu beklagen. Steigt die Schmutzfracht im Bad, können Betreiber gegebenenfalls die Qualitätsanforderungen an die Oberflächenbeschichtung nicht mehr in vollem Umfang erfüllen.

Produktionsausfälle durch Leckagen
Ein zweiter Gesichtspunkt ist nicht minder wichtig: Arbeiten nicht alle Aggregate absolut leckagefrei, kann es zu Kontaminierungen und Havarien kommen. Die Folgen sind, neben Produktionsausfall und Kosten für die Schadensbeseitigung, in erster Linie auch die damit einhergehenden Gefahren für das Bedienpersonal.  Ausgangspunkt für diese Probleme sind häufig die eingesetzten Pumpen. Dabei hat sich gezeigt, dass Gleitringdichtungen beziehungsweise doppelwirkende Dichtungen oftmals nicht resistent gegen die zu fördernden Medien sind. Kommt es zur Freisetzung aggressiver Medien, sind die Folgen fast immer Korrosion, Lochfraß und damit der Ausfall der Systeme. Alternativen hierfür sind vorhanden: In erster Linie bieten sich Kreiselpumpen mit Dauermagnetkupplungs-Technik an. Statt einer Gleitringdichtung setzen die Entwickler hier einen Spalttopf ein. Diesen gibt es bislang in verschiedenen Versionen auf dem Markt, beispielsweise aus Edelstahl, Keramik oder  Peek. Alle diese Werkstoffe sind hermetisch dicht und verursachen, bis auf die Edelstahlvariante, keine Wirbelstromverluste. Nimmt man Investitions- und Betriebskosten näher unter die Lupe, so kommt man an der Neuentwicklung einer Kreiselpumpe mit Dauermagnetkupplung und Borosilikat-Spalttopf  faktisch nicht vorbei. Ein  Anwendungsfall der Galvanotechnik soll nun stellvertretend die Vorteile in der Praxis zeigen.

Gretchenfrage Kupplungstechnik
Ein mittelständisches Galvanotechnik-Unternehmen mit Sitz im nördlichen Bayern bietet als Lohnunternehmen Oberflächenveredelung im Bereich Korrosions- und Verschleißschutz für unterschiedliche Einsätze an. Für das Beschichten beziehungsweise Umwälzen der Galvanik-Bäder verwendete der Betreiber bis zum Jahr 2012 herkömmliche Kreiselpumpen mit Gleitringdichtungen ohne Frequenzumrichter. Die Technik hatte bereits vorher durch Leckage erhebliche Probleme bereitet, letztlich hatte dies in mehreren Fällen zu Produktionsausfällen geführt. Im Frühjahr 2012 weiteten sich die Probleme aus, es kam zu Ausfällen im Eloxalbad. Gleichzeitig entstanden Leckagen an den Pumpendichtungen, die aggressive Medien freisetzten. Der Schaden durch Produktionsausfall, Ausschussware und Schadensbehebung war so hoch, dass sich die Geschäftsleitung entschloss, die betroffene Pumpentechnik auszutauschen. Um eine dauerhafte und sichere Lösung zu finden, wurde ein örtlicher Anlagenbauer mit dem Umbau beauftragt. Dessen Aufgabe war es, Leckagen in Zukunft soweit wie möglich auszuschließen und Betriebsunterbrechungen durch Wartungs- und Servicearbeiten zu minimieren. Gleichzeitig sollte er die Effizienz der Gesamtanlage durch das Reduzieren von Wirbelstromverlusten sowie eine passend dimensionierte Pumpe erhöhen. Nach Sichtung des Forderungskataloges stand der Planer vor einer Grundsatzentscheidung bezüglich der eingesetzten Pumpentechnik: Ein erneuter Einsatz herkömmlicher Aggregate mit Gleitringdichtung erschien wenig sinnvoll. Von den verbleibenden Alternativen zeigte die Dauermagnetkupplungs-Technik die beste Erfolgsaussicht auf. Nachdem der Anlagenbauer die Unterlagen der verschiedenen Marktteilnehmer gesichtet hatte, vergab er den Auftrag zur Lieferung der Pumpentechnik an das Unternehmen DST Dauermagnet-System-Technik in Neuenrade.

Sicher und energiesparend
Da die Preisdifferenz zwischen einer Gleitringdichtungs- und einer Dauermagnetkupplungs-Pumpe mit Borosilikat-Spalttopf (Neo-Mag) in einem zu vernachlässigenden Bereich liegt, war die Frage der reinen Investitionskosten rasch geklärt. Nun ging es um Betriebssicherheit und das Senken der Kosten für Service, Wartung und Energie. Die ausgewählte Pumpe ist einstufig, nicht selbstansaugend in Blockbauweise. Damit gestaltete sich der Austausch alt gegen neu relativ einfach. Da keine Leistungsverluste durch Wirbelströme zu befürchten waren, konnten die Ingenieure die einzelnen Komponenten kleiner als bisher dimensionieren – die hierdurch erzielte Energieeinsparung gegenüber dem Edelstahlspalttopf liegt bei etwa 30 %. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Kreiselpumpe mit Magnetkupplung kann der Betreiber auf diese Weise eine Leistungseinsparung bis 3,5 kW erzielen. Das entspricht einer Energiekosten-Ersparnis von rund 30 %. Durch den Einsatz effizienter IE-2 Motoren, ist über diesen Rahmen hinaus, noch mit weiteren Einsparungen zu rechnen. Wartungs- und Servicearbeiten entfallen, da die Dichtung verschleißfrei arbeitet. Durch den Einsatz des Borosilikat-Spalttopfes gibt es keine Wärmeentwicklung und keine Wirbelstromverluste. Eine Gleitlagerung aus Siliciumcarbid ermöglicht eine wartungsfreie Standzeit von mindestens 45.000 Betriebsstunden. Gegenüber dem Keramikspalttopf hat Borosilikat den wesentlichen Vorteil, dass es weniger fragil ist und gleichzeitig eine hohe chemische Beständigkeit aufweist. Hinzu kommen noch die niedrigeren Anschaffungskosten. Die verwendeten Bauteile  – und somit auch das Laufrad – können die an sie gestellten Anforderungen durch das verwendete Material (Edelstahl 1.4408/1-4571) auf Dauer bestehen. Die speziell für diesen Pumpentyp entwickelte und patentierte Dauermagnetkupplung mit Borosilikat-Spalttopf ist standardmäßig für Medientemperaturen bis 150 °C ausgelegt. Durch die Atex-Zertifizierung können Betreiber die Technik auch innerhalb explosionsgefährdeter Bereichen einsetzen. Im Vergleich zu den vorher eingesetzten Pumpen mit Gleitringdichtung kann der Betreiber mit der Kombination von IE-2-Motoren und der eingesetzten Spalttopf-Technik  – nach den Planungsunterlagen des Anlagenbauers – in Zukunft zwischen 35 und 45 % Energie einsparen.

 

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Heftausgabe: August 2013
Heinrich Wittschier

Über den Autor

Heinrich Wittschier

Heinrich Wittschier, Geschäftsführer DST Dauermagnet-System-Technik

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