Titelgeschichte Prozesssicherheit in der Fluidförderung Wartungsfreundliches Pumpendesign spart Zeit und Nerven Michael Groth Eine neue Pumpe ist schnell gekauft. Ob sie ihren Käufer als zuverlässiges Arbeitspferd unterstützt oder sich eher als lahmer Gaul entpuppt, der die meiste Zeit im Stall verbringt, zeigt sich leider oft erst im Betrieb. Doch es gibt Indikatoren, die helfen, das vor der Kaufentscheidung herauszufinden – und viele neue Technologien, die Anwendern das Leben leichter machen. Sichere Prozesse erreichen Betreiber am besten mit zuverlässigem Equipment, auf das sie sich verlassen können – im Betrieb und auch bei der Instandhaltung. Pumpen, die lange Standzeit bieten und sich im Wartungsfall einfach und schnell wieder in Betrieb setzen lassen, tragen effektiv zur Prozesssicherheit bei und sparen über den gesamten Lebenszyklus hinweg Zeit und Geld. Denn schließlich gilt bei den Kosten ebenso bei der Wartung und der Instandhaltung: Der meiste Aufwand fällt zwischen dem Beginn und dem Ende des Lebenszyklus an. Betreiber sind daher gut beraten, sich auf Komponenten zu verlassen, die für sichere Prozesse und einfachen Service stehen. Anbieter, die ein ganzheitlich positives Kundenerlebnis schaffen wollen, achten nicht nur auf Kennlinie und Wirkungsgrad, sondern investieren auch viel Zeit in wartungsfreundliches Design, das schnellen Service und lange Standzeiten sicherstellt. Denn auch wenn die Funktionsprinzipien der meisten Pumpentypen seit Jahrzehnten die gleichen sind, bleibt immer noch Potential für Optimierungen. Zum Beispiel bei der Drehkolbenpumpe. In den selbstansaugenden, ventillosen, rotierenden Verdrängerpumpen dreht ein zwei- oder mehrflügeliges Rotorpaar gegenläufig. Dadurch entsteht ein Unterdruck, der das zu fördernde Fluid ansaugt und zur Druckseite fördert. Herkömmliche Drehkolbenpumpen verfügen über gummierte Rotoren, die sich in einem Gehäuse aus Metall drehen und so eine hohe Abdichtung mit geringer Rückströmung gewährleisten. Umgekehrt können die Rotoren aber auch in Edelstahl ausgeführt und der Pumpenraum mit Elastomer ausgekleidet werden. Mit dieser Materialumkehr, bei der die Firma NETZSCH auf die positiven Erfahrungen aus dem jahrzehntelangen Einsatz von Exzenterschneckenpumpen zurückgriff, löste sie mit der Entwicklung der Drehkolbenpumpe der 2. Generation eine Revolution aus. Aufgrund ihres einfachen Wirkprinzips sind die robusten Aggregate prinzipiell einfach zu warten: Klar definierte Verschleißteile ermöglichen eine gut planbare Instandhaltung und sind leicht zugänglich. Bei der Drehkolbenpumpe der 2. Generation wird der freie Zugriff auf alle Förderelemente durch einen einfach abnehmbaren Frontdeckel sichergestellt, der sich ohne Spezialwerkzeug öffnen lässt. Einstell- und Montagehilfe zur Positionierung der Drehkolben sind direkt in den Deckel integriert – zur Wartung muss der Mitarbeiter also keine Handbücher wälzen und das Smartphone kann in der Tasche bleiben. Einfacher Zugang zu allen Komponenten Dass die Wartung von Drehkolbenpumpen typischerweise in der Hälfte der sonst üblichen Zeit erledigt ist, Abb. 2: Bei der Drehkolbenpumpe wird der freie Zugriff auf alle Förderelemente durch einen einfach abnehmbaren Frontdeckel sichergestellt, der sich ohne Spezialwerkzeug öffnen lässt. Drehkolbenpumpen: effizientes Wirkprinzip, leichte Wartung Abb. 1: Drehkolbenpumpe bei einem Einsatz in einer Kläranlage bei äußerst engen Platzverhältnissen. 22 PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2021
Titelgeschichte liegt auch an weiteren technischen Details: Statt einer Verschraubung mit der Welle, sind die Kolben mit leicht zugänglichen Spannelementen fixiert. Jeder Kolben lässt sich einzeln ein- und ausbauen, axiale Einstellarbeiten sind nicht nötig – die Pumpe kalibriert sich selbst. „Full Service in Place“ (FSIP ® ) nennt der Hersteller das Konzept, das sicherstellt, dass die langlebige Pumpe während ihrer gesamten Lebenszeit praktisch nicht mehr ausgebaut werden muss. Exzenterschneckenpumpen: schonende Alleskönner Obwohl die Exzenterschneckenpumpe vor über 80 Jahren entwickelt wurde, steht auch ihre Entwicklung nicht still. Wie bei der Drehkolbenpumpe wird hier ebenfalls selbstansaugend, ventillos und rotierend verdrängt. Das Grundprinzip: Ein Rotor dreht sich oszillierend gegen einen feststehenden Stator. Durch die aufeinander abgestimmte, gewendelte Geometrie beider Komponenten bilden sich Förderkammern, in denen das Medium von der Saug- zur Druckseite transportiert wird. Weil dabei kaum Pulsation oder Scherkräfte entstehen, kann eine Vielzahl von Medien schonend gefördert werden. Auch die Konsistenz und die Viskosität sind bei dieser Fördertechnik unerheblich für den Förderstrom. Aufgrund der hohen Genauigkeit kann die Exzenterschneckenpumpe auch zur Dosierung eingesetzt werden. Leichtere Wartung – ohne Kompromisse bei der Leistung Den Wartungsaufwand zu reduzieren, kann sich bei diesem Pumpentyp besonders lohnen. Denn ein Wechsel des Stators als typische Verschleißkomponente war in der Vergangenheit kraftraubend und oft auf kleinstem Raum fast unmöglich, so dass die Pumpen typischerweise zur Wartung komplett ausgebaut wurden – bis zur Entwicklung des zweigeteilten Statorsystems des Anbieters. Mit einem separaten Gehäuse ermöglicht das iFD-System der Exzenterschneckenpumpen den einfachen Wechsel des Stators. Dabei kann die Pumpe in ihrer eingebauten Position verbleiben: Der Statormantel Abb. 3: Obwohl die Exzenterschneckenpumpe vor über 80 Jahren entwickelt wurde, steht auch ihre Entwicklung nicht still. Abb. 4: Zwar verfügt die Exzenterschneckenpumpe nicht über eine vergleichbare Front, die, wie bei der Drehkolbenpumpe, einfach entfernt werden kann, aber es wurde ein spezieller Inspektionsdeckel entwickelt und in die Konstruktion implementiert, der in der Funktion vergleichbar ist. lässt sich der Länge nach öffnen und abnehmen, das Elastomerteil wird herausgezogen, während der Wartung ersetzt und wieder eingeschoben. Da das Gummi ein leichtes Übermaß hat, lässt es sich einfach über den Rotor ziehen. Das abgenutzte Elastomerteil lässt sich sortenrein und umweltfreundlich entsorgen. Durch das axiale Zusammenpressen des Statormantels beim Zusammenbau der Pumpe erhält der Stator die optimalen Vorspannung für den Betrieb. So ist die typischerweise aufwendige Wartung von Exzenterschneckenpumpen deutlich erleichtert worden. Obendrein ist bei den Pumpen des Anbieters lediglich das Gehäuse des Stators zweigeteilt ausgeführt, während der Stator selbst aus einem einteiligen Elastomer besteht. Diese Ausführung sichert eine verlässliche Dichtlinie und vermeidet die Gefahr von Rückströmungen. Rotorwartung der nächsten Generation: Öffnen, abkuppeln, entnehmen Diese Vorteile fanden eine weitere Entwicklung im FSIP ® -Konzept. Damit konnte der Einbauraum der Exzenterschneckenpumpe verkürzt werden. Zwar verfügt die Exzenterschneckenpumpe nicht über eine vergleichbare Front, die, wie bei der Drehkolbenpumpe, einfach entfernt werden kann, aber es wurde ein spezieller Inspektionsdeckel entwickelt und in die Konstruktion implementiert, der in der Funktion vergleichbar ist. Der Inspektionsdeckel liegt dort, wo der Stator an das Pumpengehäuse anschließt. Durch das Abnehmen des Deckels erhält man Zugriff auf eine Schalenkupplung, die das Gelenk am Rotor mit der Kuppelstange verbindet. Hier reicht es, eine Schraube zu lösen, um das Rotor-Stator-Element von der Kuppelstange zu trennen. Anschließend lässt sich die rotierende Einheit einfach herausheben und der Pumpeninnenraum ist von Flansch zu Flansch frei zugänglich. Da alle Teile seitlich oder nach oben entnommen werden statt am Ende der Pumpe, wird für den Ausbau kaum Platz benötigt. Die früher obligatorische Ausbaulänge entfällt, wodurch sich der erforderliche Einbau- PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2021 23
