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Chemiepumpe

Entwicklung einer neuen Chemiepumpe – Blicken Sie hinter die Kulissen

| Autor / Redakteur: Dr. Norbert Kastrup / Dr. Jörg Kempf

Schnittbild der neuen Chemie- normpumpe Mega CPK (beheizbare Variante)
Schnittbild der neuen Chemie- normpumpe Mega CPK (beheizbare Variante) (Bild: © ecco - Fotolia.com; KSB)

Eine Chemiepumpe muss zahlreichen Normen entsprechen. In Anbetracht dieser Normen scheint es schwierig, zusätzlichen Wert für den Anwender zu schaffen, der nicht bereits explizit mit der Norm abgedeckt ist. Dennoch eröffnet die Entwicklung einer neuen Chemiepumpe neue Möglichkeiten, wie dieser Beitrag zeigt.

Die Entscheidung von KSB, die 45 Jahre alte ISO-2858-Pumpe des Typs CPK/CPKN durch die neue Chemiepumpe Mega CPK zu ersetzen, wurde durch das Bewusstsein vorangetrieben, dass die chemische Industrie einen immer globaleren Markt darstellt, dessen Anforderungen selbst jene der weltweiten Normen übertreffen. Im Folgenden wird der Versuch unternommen, den technischen Anwendernutzen mit Blick auf die Kategorien Wirkungsgrad, Hydraulik­raster, Variantenflexibilität, Betriebssicherheit, Wartungsfreundlichkeit und weiteren Einflussmöglichkeiten, soweit möglich, nur mit Betrachtung der unterschiedlichen Werkstoffe und Formen zu quantifizieren. Zu beachten ist, dass die quantitativen Werte in Tests ermittelt wurden und nicht auf Schätzungen oder Extrapolation basieren.

Tipp der Redaktion: Das PROCESS Pumpen-Forum hat seinen festen Platz in der Pumpen-Community und ermöglicht ebenfalls einen guten Blick hinter die Kulissen der Pumpenhersteller. Die Referenten der letzten Veranstaltung im Herbst 2013 finden Sie in unserer Bildergalerie.

Wirkungsgrad

Tests und Prüfungen gelten nach wie vor als zuverlässige Methoden zur Untersuchung von Strömungen in einer Pumpe. Der Nachteil aller experimentellen Studien ist jedoch, dass sie zeit- und kostenintensiv sind. Aus diesem Grund kommen moderne Tools wie die computergestützte Strömungssimulation (CFD – Computational Fluid Dynamics) zum Einsatz. Diese Art der Simulation liefert detaillierte Einblicke in komplexe Strömungsabläufe in einer Pumpe, z.B. zu deren Wirkungsgrad und Kennlinien.

Alle computergestützten Simulationen beginnen mit der dreidimensionalen Geometrie des Bauteils. Zur Vorbereitung der Strömungssimulation müssen die strömungsführenden Oberflächen zunächst digitalisiert werden, d.h. auf die Bauteilflächen (z.B. das Laufrad) wird ein Netz gelegt. Das sich ergebende Volumen dient dann in einem Preprocessing-Schritt als Grundlage zur Erzeugung eines computergenerierten 3D-Netzes.

Die Qualität der Simulationsergebnisse ist in hohem Maße von der Qualität des 3D-Netzes abhängig. Während die Flächennetze teilweise manuell erstellt werden, wird das räumliche 3D-Netz automatisch erzeugt. Die Preprocessing-Phase wird zuletzt mit der Definition von bestimmten Randbedingungen für den Betriebspunkt (Geschwindigkeit, Fördermenge), der physikalischen Eigenschaften des Mediums (Dichte, Viskosität) und des Berechnungsmodus abgeschlossen.

Nach Festlegung der Randbedingungen am Zulauf und am Austritt beginnt die eigentliche computergestützte Simulation. Ab diesem Punkt arbeitet der Computer selbständig und ohne Eingriff durch den Nutzer. Die sich ergebende Lösung wird bewertet, analysiert und dokumentiert. Wenn das Ergebnis die Erwartungen nicht erfüllt, wird die Geometrie des Modells angepasst und der Prozess beginnt von vorn.

Die anschließende Analyse der gesammelten Daten ist sehr teuer. Lesen Sie weiter auf der nächsten Seite.

Ergänzendes zum Thema
 
Auf einen Blick: Die wichtigsten Normen für Chemiepumpen

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