antriebstechnik 7-8/2023

SPECIAL: HEAVY-DUTY / OFFSHORE
SONDERMOTOREN
PASSGENAU:
PUMPENMOTOR
FÜR DIE BILGE
Von der Anfrage bis zum klugen Motor-Konzept:
Worauf es bei der Auswahl eines geeigneten
E-Motors ankommt, zeigt dieses Beispiel aus der
maritimen Antriebstechnik. Nach der genauen Analyse
der Anforderungen und möglichen Einsatzszenarien
fand Ben Buchele für einen Schiffsbauer die optimale
Lösung für eine Bilgenpumpe.
Detlef Koslowsky, Head of Sales, Ben Buchele Elektromotorenwerke GmbH, Nürnberg
Bei der Auslegung von Elektromotoren können spezifische
Anforderungen schnell über die Möglichkeiten von Normmotoren
hinausgehen. Dann sind Antriebe gefragt, welche
passgenau auf die jeweilige Anwendung und Einbausituation
zugeschnitten sind. Die Ben Buchele Elektromotorenwerke
GmbH ist auf Sondermaschinen spezialisiert und zeigt in
diesem Beitrag, wie ein Pumpenmotor auf einem Schiff für das
Abpumpen der Bilge bei Überflutungen konzipiert wurde. Die
Bilge ist der Kielraum bzw. der unterste Teil des Schiffsrumpfes.
Der Schiffsbauer fragte bei Ben Buchele einen Elektromotor für
eine Pumpe an, die eingedrungenes Wasser aus dem Maschinenraum
des Schiffs zügig wieder abpumpt. Weitere Angaben des
Kunden waren die Motorleistung mit 36 kW und eine Drehzahl
von 3.600 U/min. Als Betriebsart wurde S1-Dauerbetrieb genannt,
da der Motor permanent im Einsatz ist, wenn größere
Wassermengen herauszupumpen sind. Zudem wurde die Schutzart
IP68 gefordert: Der Motor sollte absolut dicht sein, da auch
der Motor selbst einmal im Wasser stehen könnte und daher unterwassertauglich
sein sollte.
LEISTUNGSSTARK: MOTOR FÜR DEN NOTFALL
Dass Wasser in den Schiffsrumpf eindringt und sich am tiefsten
Punkt – in der Bilge – sammelt, ist normal, z. B. wenn in raueren
Gewässern einzelne Wellenbrecher über das Deck schwappen.
Es gibt immer offene Bereiche eines Schiffs, z. B. bei Fähren oder
Frachtern, über die das Wasser dann unter Deck gelangt. Bei heftigeren
Überflutungen ist eine Pumpe vonnöten, um das Wasser
schnell wieder herauszupumpen.
Der Motor ist also nicht in ständigem Gebrauch, sondern wird
nur für den Notfall benötigt. Dies ist bei der Auslegung des Motors
zu berücksichtigen. Bei Neuaufträgen ist es wichtig, sämtliche Parameter
und Einflussfaktoren abzufragen, die für die Auslegung
relevant sein könnten. Wie häufig solche Überflutungen vorkommen
können, war hier die Frage. Zu quantifizieren sind solche
Fälle nicht: Die Häufigkeit und Intensität von Überschwemmungen
ist abhängig von Witterung und Standort. Auf Nachfrage wurde
jedoch klar, dass der Motor in einem solchen Notfall in der Lage
sein muss, seine volle Leistung im Dauerbetrieb zu erbringen –
einschließlich der geforderten Leistungsparameter, Schutzart
und der Abführung entstehender Wärme im Dauerbetrieb.
Ein weiterer wichtiger Aspekt war die Einbaulage des Motors.
Üblich ist bei einem Pumpenmotor eine waagerechte Einbaulage
direkt an der Pumpe; es handelt sich hier um Tauchpumpenmotoren.
In diesem Fall hat der Kunde jedoch einen senkrechten
Einbau mit der Welle nach unten vorgesehen. Diese Variante ist
vorteilhaft für einen lüftergekühlten Motor, der in die engere Auswahl
für die Auslegung kam. Die zentrale Herausforderung bei
der Auslegung ist letztlich die mögliche Überflutung des Motors,
denn im Idealfall soll er auch noch unter Wasser den Pumpenbetrieb
verrichten. Ben Buchele hat dem Schiffbauer drei Motorvarianten
für seinen Anwendungsfall vorgeschlagen:
n wassergekühlter Motor
n unbelüfteter Motor
n luftgekühlter Motor mit Rutschkupplung
WASSERGEKÜHLT
Die eleganteste und sicherste Lösung ist ein wassergekühlter Motor,
der sehr kompakt ist und damit wenig Bauraum beansprucht,
dabei aber über eine hohe Leistung verfügt und dank der Wasserkühlung
keine Wärme an die Umgebung abgibt. Ein solcher Motor
ist gegen eindringendes Wasser rundum geschützt und verrichtet
seinen Betrieb auch unter Wasser weiter zuverlässig. Nötig ist bei
einem wassergekühlten Motor immer ein Kühlaggregat, was etwas
mehr Kosten und Aufwand bedeutet.
Vorgeschlagen wurde, den Motor in eine bestehende Wasserzirkulation
an Bord mit einzubinden, was den Aufwand etwas ver-
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