Suchen

Pumpen Dem Verschleiß von Pumpenlaufrädern auf der Spur

| Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Der Verschleiß von Pumpenlaufrädern stellt ein großes Problem in der Pumpentechnik dar. Um die Laufzeit von Pumpen bei gleichzeitiger Verwendung bewährter Werkstoffe zu erhöhen, wurde eine Vielzahl von Beschichtungswerkstoffen und Beschichtungsverfahren untersucht und ein Simulationsmodell zur Ermittlung der Partikel/Wand-Wechselwirkung für partikelbeladene Strömungen erstellt.

Firmen zum Thema

Verschlissenes Graugusslaufrad nach 100 Stunden im Prüfstand (Bild: IMWF)
Verschlissenes Graugusslaufrad nach 100 Stunden im Prüfstand (Bild: IMWF)

Abrasive Medien verursachen Materialabtragung an strömungsbeaufschlagten Pumpenbauteilen. Beim Laufrad kann der Materialabtrag über die abnehmende Förderleistung beobachtet werden, während der Materialabtrag am Pumpengehäuse erst beim Austritt der Förderflüssigkeit aus der Pumpe bemerkt wird. Bei trocken aufgestellten Pumpen ist dies ein kritischer Faktor, da das Medium dann in die Umgebung gelangt.

Im Allgemeinen werden die Pumpen mit Drehzahlen von 2900 1/min (2-polig) und 1450 1/min (4-polig) betrieben. Da ein direkter Zusammenhang zwischen Drehzahl, Verschleiß und Geräuschentwicklung besteht, gilt es zur Optimierung des Prozesses die Drehzahl bzw. die Durchflussgeschwindigkeit im Pumpsystem anwendungsbezogen zu reduzieren. Zusätzlich bewirkt die Vergrößerung der Rohrleitungsdurchmesser eine Reduzierung von Verschleiß und Geräuschen.

Bildergalerie

Bildergalerie mit 5 Bildern

Ist auch nach Durchführung dieser Maßnahmen der Verschleiß sehr hoch, ist es sinnvoll, die abrasiv beanspruchten Oberflächen der Bauteile zu beschichten.

Beschichtungsarten

Durch die Evaluation von verschiedenen Schichten und Verfahren unter praxisnahen Versuchsbedingungen sowie durch begleitende mikrostrukturelle Charakterisierung und numerische Modellierung dieser Schichten wurde der Verschleiß von Pumpen, die zur Förderung feststoffbeladener Medien eingesetzt werden, untersucht. Dabei wurden verschiedene Schichttypen sowie verschiedene Beschichtungsverfahren genauer betrachtet. Die untersuchten Schichtsysteme reichten von dünnen Hartstoffschichten wie TiN über thermisch gespritzte und elektrochemisch abgeschiedenen Schichten bis hin zu sehr dicken laserauftragsgeschweißten Verbundwerkstoffschichten.

Die Tabelle gibt einen Überblick über eine Auswahl der im Rahmen der Untersuchungen betrachteten Schichten und einige wichtige Schichteigenschaften. Besondere Schwierigkeit bei diesem Vorhaben lag in den Werkstoffeigenschaften des Grauguss, der insbesondere bei dünnen Hartstoffschichten nicht die nötige Stützwirkung aufwies und zu frühzeitigem Einbruch der Schutzschicht führen konnte. Auch die offen liegenden Graphitlamellen auf der Oberfläche beeinträchtigte die Schichthaftung bei einigen Beschichtungsverfahren erheblich.

Die zur Charakterisierung der Schichten erforderliche Schichthärten wurden mit Mirkohärteverfahren und – wo nötig – mit Nanoindendation bestimmt. An einem speziell aufgebauten Verschleißprüfstand wurden unter anwendungsnahen Randbedingungen verschiedene Beschichtungswerkstoffe auf ihre Verschleißschutzwirkung hin geprüft und mit dem unbeschichteten Pumpenlaufrad verglichen.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 20417110)