Wärmeträgeröl-Pumpe Neue Entlüftungstechnik verbessert die Betriebssicherheit von Wärmeträgeröl-Pumpen

Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Bei vielen thermischen Produktionsprozessen entscheidet die richtige Temperatur über die Qualität eines Endproduktes und über seine Energiebilanz. Wärmeträgerkreisläufe spielen in modernen Betrieben eine wichtige Rolle. Die Wärmeträgeröl-Pumpen-Baureihe Etanorm SYT mit ihrem zum Patent angemeldeten Entlüftungssystem VenJet verbessert die Sicherheit beim Transport heißer Medien.

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Umwälzpumpe Etanorm SYT (Bild: KSB)
Umwälzpumpe Etanorm SYT (Bild: KSB)

Wärmeträgeröle sind in den unterschiedlichsten Branchen zu Hause. Mit ihrer Hilfe werden Rohrleitungen beheizt, um Teer überhaupt transportfähig zu machen, Holz für Parkett getrocknet und Bratfett für Frikadellen erhitzt. Ab Temperaturen von 180 °C setzen die Betreiber auf Wärmeträgeröle statt auf Wasser oder Dampf. Heute nutzt man aus Kostengründen häufig noch Wärmeträger auf Mineralölbasis, aber zunehmend setzen sich synthetische Wärmeträgeröle durch. Die Vorteile gegenüber den Mineralölen sind bessere Wärmeleitzahlen, geringere Alterung und damit deutlich längere Standzeiten bei höheren Mediumstemperaturen.

Was für die Betreiber von Vorteil ist, stellt die Pumpentechnik vor große Herausforderungen. Synthetische Wärmeträgeröle besitzen eine geringe Viskosität, haben verminderte Schmiereigenschaften und sind äußerst kriechfreudig. Außerdem sind sie chemisch sehr aggressiv. Erschwerend für die Pumpentechnik kommt hinzu, dass Wärmeträgeröle bei hohen Temperaturen und voranschreitendem Alter zunehmend Leicht- und Schwersieder abspalten. Während sich die Schwersieder überall in der Anlage absetzen, können die bei Betriebstemperatur gasförmigen Leichtsieder in den Lagerträger eindringen und dort zur Gefahr für Gleitlager und Gleitringdichtung werden.

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Zusätzlich enthalten neue Anlagen oft noch Reste von Spülwasser, das beim Einfahren ausgekocht wird und die Gasmenge in der Pumpe weiter erhöht. Die Entlüftungseinrichtung der neuen Etanorm SYT von KSB sorgt während des Betriebes dafür, dass Leichtsieder oder Wasserdampf gar nicht in die Nähe der Gleitlager und der Gleitringdichtung kommen.

Konstruktive Verbesserungen

Die neue Pumpenreihe ist eine Weiterentwicklung der wegen ihrer Langlebigkeit und Zuverlässigkeit seit Jahren bewährten Etanorm SYA. Konstruktive Verbesserungen haben die Robustheit der neuen Aggregate weiter gesteigert. So versteifen vier Stege den Druckdeckel im Bereich der Wärmesperre. Berechnungen auf Basis finiter Elemente ergaben für diese veränderte Konstruktion eine Steifigkeit, die um das 13-fache höher ist als bei der alten Ausführung.

Dank des neuen Rippendesigns wird eine mögliche Verformung während des Betriebes deutlich vermindert. Kleine Ausrichtefehler und Kräfte, die von der Anlage kommen, wirken sich weniger auf das Gesamtaggregat sowie dessen Lagerung und Wellendichtung aus. Das neue Rippendesign erlaubte auch eine Optimierung der Wärmesperre am Druckdeckelhals. Auf diese Weise konnte man den Wärmeeintrag in den Lagerträger reduzieren, und trotz heißer Medien bleibt der Lagerträgerbereich deutlich unterhalb kritischer Temperaturen.

Die neuen SYT gibt es auch mit doppelt wirkender Gleitringdichtung in Tandembauweise und Quench. Dazu erhält der Lagerträger eine Zwischenwand, die im Gleitringdichtungsraum einen zusätzlichen Quenchraum abteilt. Zum Einsatz kommt ein normaler Gleitringdichtungstyp in kurzer Bauform. Mit dieser Variante können auch kritische Medien sicher gefördert werden, deren Dampfdruck bei Betriebstemperatur den Wert von 1 bar übersteigt.

Für Flüssigkeiten mit erhöhten Feststoffanteilen ist eine Keramiklagerung erhältlich. An den wichtigen Verbindungsstellen zwischen Spiralgehäuse und Gehäusedeckel sowie Gehäusedeckel und Lagerträger kommen gekammerte Flachdichtungen zum Einsatz. Das bietet eine größere Sicherheit, weil es die Dichtungen gegenüber Abrasion schützt. Auch die mit einem speziellen Fett versehenen Kugellager sind verstärkt und dem Konzept angepasst worden.

So funktioniert die neue Entlüftungstechnik

Dank der neuen zum Patent angemeldeten Entlüftungskontur sammelt sich das während des Betriebs ausgetretene Gas in einem speziellen Raum. Von dort kann man es sicher ableiten. Der Gleitringdichtungsraum füllt sich vollständig mit Flüssigkeit, wodurch eine Überhitzung und Beschädigung der Wellendichtung vermieden wird.

Der „VenJet“ zweigt einen Teilstrom aus dem Raum um die Gleitringdichtung ab, entgast ihn und führt ihn in den Raum zurück. Das bedeutet, er beruhigt nicht die Strömung im Gleitringdichtungraum, sondern nutzt die dort vorherrschenden hohen Strömungsgeschwindigkeiten, um einen Entgasungskreislauf aufzubauen. Da diese Vorgänge im Betrieb kontinuierlich ablaufen, bildet sich um die Gleitringdichtung kein Gaspolster. Das austretende Gas verbleibt bis zur Abfuhr im Entgasungsraum des VenJet.

Im Feldtest bewährt

Für die neue Baureihe gab es auch eine Reihe von Feldtests. Unter anderem beim Schweizer Spanplattenhersteller Kronospan. Dieser arbeitet seit 1969 im Werk Menznau mit Wärmeträgerölpumpen von KSB. Derzeit sind etwa 80 Wärmeträgerölpumpen des Frankenthaler Herstellers in der Produktion im Einsatz. Ausschlaggebend für den Betreiber, die neue Wärmeträgerölpumpe Etanorm SYT zu testen, waren die Vorteile, welche die neue Baureihe bei der Förderung synthetischer Wärmeträger bietet.

Die Aggregate laufen im Dauerbetrieb rund um die Uhr und beheizen Pressen mit 285 °C heißem Thermalöl. Als Brennstoff dient Biomasse in Form von Recyclingholz, Holzabfällen und Rinden. Dabei werden täglich rund 10 Tonnen Holz pro Stunde benötigt. Bei der Pilotpumpe handelt es sich um eine Etanorm SYT 150-400 mit einer Förderleistung von 470 m³/h, einer Förderhöhe von 46 m und einem Wirkungsgrad von 83,8 Prozent.

Bis heute haben sich die Feldtestpumpen vor allem beim Einsatz von synthetischen Wärmeträgerölen gut bewährt. Die neue Entlüftungstechnik gibt den Betreibern ein hohes Maß an Sicherheit gegenüber durch Ausgasungen verursachten Störungen.

* S. Schmitt ist Produktmanager Etanorm SYT und L. Urban Entwickler des neuen Entlüftungssystems, beide KSB AG.

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