Magnetgekuppelte Kreiselpumpen mit Spalttopf aus Borosilikat

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Die Wahl des Spalttopfes

Da der Spalttopf als statische Dichtung zwischen den Rotoren agiert, muss dieser spezifisch an die Anwendung angepasst werden. Je kleiner der Spalt zwischen den Rotoren ist, desto größer ist die Kraftübertragung der Magnetkupplung. Die einzigen Faktoren, die diese Kraftübertragung festlegen, sind die Dicke der Spalttopf-Wand, das Material sowie der Spalt zwischen Rotor und Spalttopf. Daher muss die Wanddicke so dünn wie möglich, gleichzeitig aber auch dick genug gewählt werden, um hohen Temperaturen und Drücken standhalten zu können.

Metallische Spalttöpfe können diese Anforderungen am besten erfüllen, weshalb hauptsächlich Hastelloy oder Titan verwendet wird. Neben der hohen Korrosionsbeständigkeit hat Titan den Vorteil, dass sein spezifischer elektrischer Widerstand größer als der von Hastelloy ist, wodurch weniger Wirbelstromverluste entstehen.

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Andere auf dem Markt erhältliche Spalttöpfe sind aus Keramik oder Peek (Polyetheretherketon) gefertigt. Diese Materialien sind Non-Konduktoren und im Gegensatz zu den metallischen Spalttöpfen wirbelstromverlustfrei. Dies bedeutet, dass keine zusätzliche Wärme generiert wird und somit keine kostspielige externe Kühlung der Pumpe gebraucht wird. Dennoch sind keramische Spalttöpfe recht fragil, und Peek-Spalttöpfe erreichen schnell ihre Temperatur- und Druckgrenzen (120 °C, etwa 16 bar, nur bei Temperaturen unter +20 °C). Daher war es wichtig ein Material zu finden, das diese Nachteile zumindest teilweise eliminiert: Borosilikat.

Der Borosilikat-Spalttopf

Seit Kurzem ist ein patentierter Spalttopf aus dem amorphen Werkstoff Borosilikat der Schwesterfirma DST auf dem Markt erhältlich. Borosilikat ist nicht nur besonders langlebig, sondern auch besonders chemisch resistent und stoßfest.

Die Druckgrenze bei Gebrauch einer Magnetkupplung liegt konstant bei 16 bar, selbst bei Temperaturen bis +350 °C. Borosilikat dient als Non-Konduktor und besitzt keinen spezifischen elektrischen Widerstand, sodass keine Wirbelstromverluste entstehen. So vereint Borosilikat alle Vorteile der anderen Spalttöpfe.

Bei Einsatz eines solchen Borosilikat-Spalttopfes können sowohl die Magnetkupplung als auch der elektrische Motor im Gegensatz zu Einheiten mit metallischen Spalttöpfen deutlich verkleinert werden. Folglich bieten Magnetkupplungen mit einem Borosilikat-Spalttopf ideale Eigenschaften für Anwendungen mit hohen Geschwindigkeiten sowie für Trockenlaufprozesse.

Ein Beispiel für diese neue Technologie ist eine einstufige, nicht selbst-ansaugende Edelstahl-Kreiselpumpe in Blockbauweise mit Borosilikat-Spalttopf. Durch diverse geometrische Optimierungen, z.B. des Laufrades, konnte der hydraulische Wirkungsgrad verbessert werden. Dies reduziert nicht nur die Investitionskosten, sondern auch die Energiekosten im späteren Betrieb auf über 30 %. Zudem werden die Wartungskosten reduziert, da es fast keinen Wartungsbedarf mehr gibt und kein Austausch der Dichtung nötig ist. Solch eine Pumpe ist standardmäßig mit Sanftanlauf ausgestattet, wodurch eine Überlastung des Aggregats vermieden und eine lange Lebensdauer unterstützt wird.

Solch eine Kreiselpumpe ist für Medientemperaturen bis 180 °C und Viskositäten bis 115 mPas ausgelegt. Zusätzlich kann sie als Chemie-Normpumpe und dank ihrer Atex-Zertifizierung und Erfüllung der Bestimmungen der TA-Luft, auch in explosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden.

* Der Autor ist Geschäftsführer der Beinlich Pumpen GmbH, Gevelsberg.

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