Die Pumpe aus dem Drucker

3D-Drucker beschleunigt Entwicklung neuer Seitenkanalpumpe

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10.12.2013 Seit Kurzem sind 3D-Drucker aus dem Elektronikfachmarkt auch für Otto-Normalverbraucher erschwinglich. Im Pumpenbau werden sie schon länger zur Entwicklung neuer Aggregate eingesetzt. Auch bei der Entwicklung der neuen Hochdruck-Seitenkanalpumpe SHP von Sero kamen 3D-Drucker zum Einsatz – und halfen dabei, die Entwicklungszeit unter zehn Wochen  zu drücken.

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Entscheider-Facts Für Betreiber und Ausrüster

  • Um kleine Fördermengen an Leichtsiedern auf hohe Drücke zu bringen, wurde eine Seitenkanal-Hochdruckpumpe entwickelt.
  • Durch den Einsatz eines 3D-Druckers konnte die Entwicklungszeit des Stufengehäuses auf weniger als zehn Wochen reduziert werden.
  • Das doppelte Mantelgehäuse in schwerem Industriedesign sorgt zudem für hohe Betriebssicherheit, die Konstruktion entspricht der Raffinerierichtlinie API 610.

Müssen in der Petrochemie, Chemie oder anderen verfahrenstechnischen Prozessen Leichtsieder gefördert werden, dann kommen bislang oft Kreiselpumpen zum Einsatz, die oberhalb der Synchrondrehzahl (bis zu 25.000 1/min) arbeiten, oder die mit großen Laufrädern und sehr engen Kanälen ausgestattet sind. Konstruktiv bedeutet dies einen relativ hohen Aufwand, dennoch bleiben die Pumpen vergleichsweise störanfällig. Die neue Seitenkanalpumpe SHO (wir berichteten in CT 6/12) geht das Problem anders an: Sie ist mit einem doppelten Mantelgehäuse und der bewährten Seitenkanal-Laufradgeometrie ausgestattet und schafft es, auch Flüssigkeits-Gas-Gemische in kleinen Fördermengen bei 100 bar Nenndruck auf große Förderhöhen zu bringen –  der Energieeintrag in das Fördermedium ist bezogen auf den Laufraddurchmesser (Druckziffer) sehr hoch. Dazu kommen kompakte Baumaße (Barrel-Pumpe), ein pulsationsfreier Förderstrom sowie die niedrigen erforderlichen Zulaufhöhen (NPSH). Das doppelte Mantelgehäuse in schwerem Industriedesign sorgt zudem für hohe Betriebssicherheit, die Konstruktion entspricht der Raffinerierichtlinie API 610.

Vom Wachsmodell zum Feinguss-Gehäuse
Das Stufengehäuse der Pumpe, die auch zur Förderung von Flüssiggasen eingesetzt wird, musste projektbedingt in weniger als zehn Wochen lieferbar und ausgiebig getestet sein, damit diese zur Achema 2012 vorgestellt werden konnte. Der Gehäusehersteller – die Krefelder Schmolz + Bickenbach Guss-Gruppe – entschied deshalb, den Prototyp mit Hilfe eines 3D-Druckers zu erstellen. Dabei konnte das Modell direkt aus den CAD-Daten des Stufengehäuses gefertigt werden. Im Drucker entstand so Schicht für Schicht ein Wachsmodel, was gegenüber Spritzgussmethoden Zeit und Geld spart.
Der Prototyp wurde schließlich im Feingussverfahren abgegossen. Dabei entstehen auf Anhieb glatte Oberflächen (Ra 1,6 bis 3,2 µm), durch die hydraulische Verluste im strömungsführenden Stufengehäuse verringert werden. Ein weiterer Vorteil sind die Präzision im Zehntelmillimeterbereich sowie die endnahe Kontur. Damit reduziert sich der Zeit- sowie Kostenaufwand bei der Nachbearbeitung. Der verwendete austenitische rostfreie Stahlguss (1.4409) zeigt durch seinen niedrigen Kohlenstoffgehalt auch an Schweißungen über eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Er erfüllt sowohl die Raffinerierichtlinie API 610 als auch den Anspruch der NACE-Richtlinie für Sauergasanwendungen.

Umfangreiche Versuchsphase
Beim Pumpenhersteller wurde der erste Prototyp des Stufengehäuses einer intensiven Testreihe unterzogen. Dabei wurden unter anderem die hydraulische Funktionalität, d.h. das Förderverhalten in unterschiedlichen Lastbereichen, das NPSH-Verhalten sowie das Montage- und Demontagekonzept geprüft. Basierend auf den Ergebnissen wurde das Stufengehäuse dann nochmals modifiziert und schließlich das Feingusswerkzeug für die Serienproduktion gebaut.
Die Hochdruck-Seitenkanalpumpe wird zukünftig sowohl in ein- als auch in mehrstufiger Ausführung mit Gleitringdichtung oder Magnetkupplung lieferbar sein. Die maximale Fördermenge liegt bei 8,5 m3/h, die Förderhöhe bei bis zu 1.000 Metern. Der NPSH-Wert, der unter anderem vom Stufengehäuse beeinflusst wird, liegt bei unter 25 Zentimetern.[AS]

Hier geht´s zum CT-Bericht zur SHO-Pumpe vom Juni 2012

Hier geht´s zur Webseite der Herstellers

Eine Firmenpublikation zum Thema von Schmolz+Bickenbach Guss Group finden Sie hier.

Heftausgabe: Dezember 2013
Juliane Gandert, additiv pr für Schmolz+Bickenbach Guss

Über den Autor

Juliane Gandert, additiv pr für Schmolz+Bickenbach Guss

Juliane Gandert, additiv pr

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