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PROCESS-Pumpenseminar 2008

Pumpen für feststoffhaltige Flüssigkeiten und deren Abdichtung

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Faltenbalg-Ringkolbenpumpen erfüllen, so Rudolf Voland von Blackmer, hermetisch abgedichtet die Anforderungen der TA Luft – und zwar ohne Gleitringdichtung und ohne Magnetantrieb. Abrasive Feststoffe erzeugen somit keinen Abrieb an Wellendichtelementen oder Magnetantriebsteilen (Medienspülung). Das Fördern von kurzfasrigen Medien ist möglich, wobei die kritische Größe der Feststoffe bei etwa 2 mm liegt.

Spezial-Kreiselpumpen mit hydrodynamischer Wellenspaltabdichtung

Eine Sonderstellung nehmen die Spezial-Kreiselpumpen von Bungartz mit hydrodynamischer Wellenspaltabdichtung ein: Dabei dichtet – allerdings nur während des Betriebs – die Primärdichtung mittels Laufradrückenschaufeln oder zusätzlichem Dichtungsrad rein hydrodynamisch ab. Bei Stillstand der Pumpe tritt eine anwendungsspezifische Sekundärdichtung in Aktion. Das kann eine Stopfbuchse sein, eine doppelte GLRD oder eine trockenlaufende Magnetkupplung. Die Vorteile der rein hydrodynamischen Abdichtung lägen auf der Hand, so Hans-Wilhelm Möllmann von Bungartz: „So lange die Pumpe läuft, gibt es keinen Dichtungsverschleiß und keine Leckage.“

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Magnet- und Spaltrohrmotor: Was tun bei Feststoffen?

Magnet- und Spaltrohrmotorpumpen gelten gemeinhin nicht als besonders geeignet zum Fördern feststoffhaltiger Medien. Doch was tun, wenn die TA Luft für das Medium eine technisch dichte Wellenabdichtung fordert, aber keine Gleitringdichtung eingesetzt werden soll?

Ulrich Rennett von Richter Chemie-Technik erklärte in seinem Vortrag: „Geht es um einzelne, gelegentlich vorkommende Feststoffe, sind Partikel bis zur minimalen Kanalweite des Laufrads bei einer mit Kunststoff ausgekleideten Magnetkupplungspumpe der Baureihe MNK unkritisch.“ Eine Standardausführung würde er auch bei einem Volumenanteil kleiner 0,5 Prozent und einer Partikelgröße kleiner 2 mm nehmen; bei einem Volumenanteil bis 2 Prozent sollten die Feststoffe aber kleiner 0,3 mm sein. In Extremfällen könne das Spalttopfsystem vom Fördermedium getrennt und die Gleitlager mit feststoffreiem Spülmedium (Fremdspülung) versorgt werden.

Als weitere Lösung offeriert Richter Chemie-Technik Freistrompumpen der Baureihe MNK-X mit erweitertem Gehäuseraum und spezieller Laufrad-Geometrie – sie sind prädestiniert, wenn z.B. größere oder langfaserige Partikel oder höhere Feststoffanteile mitzufördern sind bzw. höhere Gasanteile bis fünf Volumpenprozent vorliegen.

Jürgen Konrad von Dickow Pumpen ergänzte: „Beim Einsatz einer Magnetkupplungspumpe ist die Art der Feststoffe zu berücksichtigen, z.B. ob es sich um ferritische Partikel handelt oder welche Korngröße vorliegt. Für die Auswahl der Werkstoffe der Magnetkupplung ist die Temperatur und Korrosivität des Fördermediums sowie der Systemdruck ausschlaggebend.“

Zum Thema ferritische Partikel: Die Magnetkupplung besteht aus mehreren Magnetelementen mit wechselnden Polen. Die homogenen Feldlinien erzeugen keine radialen Festhaltekräfte; die Feststoffe passieren diesen Bereich, ohne Spuren zu hinterlassen. Anders verhält es sich bei den inhomogenen Feldern, die sich in den Luftspalten zwischen den einzelnen Magneten ausbilden. Diese erzeugen hohe Kräfte, welche die Ferrite in diesen Bereichen festhalten. Den Festhaltekräften wirken die Rotorumfangsgeschwindigkeit und der durch den Spalt fließende interne Kühlstrom entgegen. Bei ausreichend bemessenem Spalt wird ein ständiges Festhalten der Ferrite verhindert. Auch Dickow offeriert zudem unterschiedliche Lösungen zum Fremdspülen der Gleitlager.

Magnetkupplungspumpen können durch gezielte Modifikationen also durchaus auch im Feststoffbetrieb eingesetzt werden!

Spaltrohrmotor: Fremdspülungen als Lösung

Bei der Spaltrohrmotorpumpe ist der Spaltabstand aus Gründen des Wirkungsgrads geringer als bei Magnetkupplungspumpen – sie sind deshalb weniger für den Feststoffeinsatz geeignet. Fremdspülungen sind aber auch hier eine Lösungsmöglichkeit: Zur Förderung von Flüssigkeiten mit Feststoffen, Aufschwemmungen oder Suspensionen werden Aggregate mit sekundärem Kühl-/Schmierkreislauf verwendet. Je nach Feststoffgehalt muss in solchen Fällen eine reine Flüssigkeit in den Rotorraum eingespeist werden – entweder die reine Phase der Suspension, ein neutrales, mit dem Fördergut verträgliches Fluid oder aber ein Stoff, der aus Prozessgründen sowieso eingespeist werden muss. Der benötigte Spülflüssigkeitstrom ist gering und bewegt sich je nach Motorgröße zwischen 2 und 10 l/h.

Fazit

Generell gilt die Empfehlung bei feststoffhaltigen Medien: Den Feststoff möglichst von der Gleitringdichtung und dem Gleitlager fernhalten – wenn erforderlich durch Spülen bzw. durch Fremdspülung. Und eines zeigte das PROCESS-Pumpenseminar wieder deutlich: Hersteller und Betreiber sollten möglichst früh möglichst eng zusammenarbeiten, sind doch Feststoffprobleme meist sehr individuell. Genau dies ist auch die Intention der Veranstaltung: Betreiber und Hersteller miteinander ins Gespräch zu bringen. Den Erfolg belegte die gut einstündige abschließende Podiumsdiskussion mit allen Referenten, in der konkrete Problemstellungen der Teilnehmer behandelt wurden. Live-Mitschnitte der Podiumsdiskussion stellen wir Ihnen in Kürze im PROCESS-Web-TV zur Verfügung.

Der Autor ist redaktioneller Mitarbeiter bei PROCESS.

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