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Pumpen

Dem Verschleiß von Pumpenlaufrädern auf der Spur

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Beschichtungsprozesse

Bei den verschiedensten Beschichtungsverfahren hat sich gezeigt, dass die Haftung der Schicht auf der Grauguss-Oberfläche Probleme bereitet. Durch verstärktes Sandstrahlen oder Glasperlenstrahlen kann die Schicht für den Beschichtungsprozess gut präpariert werden. Ein anschließendes Plasmanitrieren ist teilweise notwendig, um die Haftfähigkeit noch zu erhöhen, vor allem bei Verwendung von Multi-Layer-Schichten. Bei den dünnen Schichten kommt zusätzlich hinzu, dass die Rauhtiefe der Grauguss-Oberfläche zu groß ist, sodass sich viele Fehlstellen auf der Oberfläche ergeben. Nur durch eine zusätzliche Glättung kann ein befriedigendes Ergebnis erreicht werden. Zur Bewertung der Praxistauglichkeit wurden verschiedene Langzeittests durchgeführt. Eine Erhöhung der Standzeit rechtfertigt die Mehrinvestition vor allem auch deshalb, weil dadurch die Kosten für den Produktionsausfall reduziert werden.

Zum Schutz vor Abrasion eignen sich verschiedene Beschichtungsverfahren. Je nach Anwendung und Feststoff (Späne, Schleifstaub, Sand, sehr harte Feststoffe) muss über den anzuwendenden Prozess und die Schichtdicke entschieden werden. Eine selektive Beschichtung, vor allem durch Laserauftragsschweißen ist je nach Anwendung machbar.

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Störungsfrüherkennung

Die Analyse der Strömung durch Pumpengehäuse und Laufrad ergab bei Vergleich von Versuch und Simulation ein fast deckungsgleiches Schädigungsbild. Die Stellen mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit zeigen die stärksten Verschleißerscheinungen.

Die Geschwindigkeitsvektoren zeigen die höchste Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Laufrad und Medium an den Eintrittskanten des Laufrads. An der Schaufelrückseite bilden sich Wirbel, die einen relativ großen Bereich des Schaufelkanals beeinflussen. Im Gebiet der Wirbel auf dem Laufrad tritt eine Rückströmung aus dem Spiralgehäuse in das Laufrad auf. Die Stromlinien zeigen deutlich die Wirbelbildung auf der Schaufelrückseite. Die unterschiedliche Ausprägung der Wirbel in den einzelnen Schaufeln spricht für instationäres Verhalten der Wirbel. Sie „wandern“ entlang der Schaufelrückseite.

Der spezielle Strömungsverlauf am Laufrad bewirkte eine nachvollziehbare Schädigung durch Abrasion an Laufrad und Spiralgehäuse. Um diesen Verschleiß frühzeitig zu erkennen und entsprechende Wartungsmaßnahmen einleiten zu können, wird ein Verschleißsensor an besonders vom Materialabtrag betroffenen Gehäusestellen eingebaut. Bei diesem Sensorprinzip wird die Leitfähigkeit des Mediums ausgenutzt. Das abrasive Medium trägt bei Kontakt mit dem Sensor die Schutzschicht ab, und über das Medium wird der elektrische Kontakt zum Gehäuse hergestellt. Wird die Schaltspannung überschritten, wird über einen potentialfreien Schalter ein Leucht- oder Akustiksignal aktiviert.

Lebenszykluskosten

Die Aspekte von TCO (Total Cost of Ownership) und LCC (Life Cycle Cost) rücken bei der Betrachtung der Standzeit in den Vordergrund. Dem erklärten Ziel von vielen Betreibern, Maschinen und Anlagen zu kaufen, bei denen die gesamten Kosten – von der Anschaffung über die Betriebskosten bis hin zur Verwertung über einen Zeitraum von etwa acht bis zehn Jahren – genau definiert werden können, wird damit Rechnung getragen. In diesen Lebenszykluskosten (LCC) sind auch die Kosten für Instandhaltung, Reparaturen und vor allem der Verfügbarkeit der Anlage, bzw. die Kosten für den Ausfall bei Stillstand der Anlage enthalten. Das heißt: Im Rahmen der TCO-Betrachtung geht der Wert für die höhere Standzeit direkt in die Wirtschaftlichkeitsberechnung mit ein. Die Mehrinvestition in Pumpen mit Beschichtung, ist in den allermeisten Fällen sehr viel wirtschaftlicher, als der Verzicht darauf, da die Kosten für Reparaturen und Produktionsausfall sehr viel höher sind.

* A. Reuschel und S. Schmauder, IMWF/Universität Stuttgart; T. Merkle, Schmalenberger GmbH + Co. KG, Tübingen.

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