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Das passende Pumpensystem finden

Ohne Pumpen würde das Fördern von Fest- oder Flüssigstoffen im Bereich der Rohstoffindustrie schnell erlahmen. Unser Autor beschreibt die zur Auswahl stehenden Systeme.

ruthenberg_pumpen_foerdern_1Die WRX-Kreiselpumpen sind als hochverschleißfeste Saugbaggerpumpen für abrasive Fördergüter bekannt. Foto: Düchting Pumpen

Über 400 verschiedene Pumpenkonstruktionen zählt allein der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA). Ob Drehkolbenpumpe, Flügelzellenpumpe, Exzenterschneckenpumpe, Kreiselpumpe, Membranpumpe, Schlauchpumpe oder Zahnradpumpe, die Konstruktionsvielfalt ist beeindruckend. Schließlich gilt es die unterschiedlichsten Stoffe in verschiedenen Aggregatzustände (fest, flüssig, gasförmig) sowie in kleinen bis großen Volumenströme zu fördern; und das lässt sich nun mal nicht mit einer einzigen Pumpenart realisieren.

Das Programm der einstufigen KBPL-Kreiselpumpen von Habermann hat kürzlich das Unternehmen Düchting Pumpen in Witten übernommen. Viele Rohstoffanwender dürften diese hochverschleißfesten Saugbaggerpumpen für abrasive Fördergüter kennen. Vor allem ihre hohe Widerstandsfähigkeit sowohl gegenüber Gleitverschleiß (bei feinen Feststoffanteilen wie Sand), als auch gegenüber starken Schlagbeanspruchungen durch Grobkorn/Festkörper wie Granulat oder Kies ist legendär. Zu den konstruktiven Kennzeichen der einstufigen Kreiselpumpen gehören großzügig dimensionierte Wandstärken sowie Schleißwände auf der Saug- und Lagerseite. Auch das geschlossene, wahlweise zwei- oder dreischaufelige Laufrad ist von Grund auf für raue Beanspruchungen konzipiert. Die Wellenabdichtung erfolgt wahlweise über eine hydraulisch entlastete Stopfbuchse oder eine Gleitringdichtung. Bei der Lagerung der Pumpenwelle kommen öl- oder fettgeschmierte Hochleistungslager zum Einsatz, die lange Standzeiten gewährleisten und außerdem Vibrationen und Geräuschentwicklung reduzieren.

Zuverlässige Saugbaggerpumpen

Die Komponenten des hydraulischen Teils der Kreiselpumpen werden aus einem Gusswerkstoff gefertigt, der für den jeweiligen Einsatzfall speziell ausgewählt wird. Als Standardwerkstoff für alle Verschleißteile wird Hartguss mit Härten von mindestens 550 HB verwendet. Weitere Werkstoffe gibt es auf Anfrage. Zu den weiteren Varianten und Optionen der nunmehr genannten WRX-Serie gehören Sonderbauformen als Unterwasserpumpe, in vertikaler Bauart und als linkslaufende Pumpe für verbrennungsmotorische Antriebe. Prinzipiell wird die Drehzahl der WRX-Pumpen bei der Auslegung möglichst niedrig gewählt, um den Verschleiß gering zu halten. Das groß dimensionierte Laufrad schafft dafür eine wesentliche Voraussetzung. Die WRX-Kreiselpumpen eignen sich für Volumenströme bis 5.000 m3/h bei Drücken bis 16 bar. Sie eignen sich nicht nur für den Einsatz in Sand- und Kieswerken, sondern sind ebenso im Kohle- und Kalibergbau oder in der Stahl- und Eisenindustrie sowie der chemischen Industrie anzutreffen.

Kreiselpumpen für Flüssigkeiten mit oder ohne Feststoffe liefert das Unternehmen KSB im pfälzischen Frankenthal. Erst im Juni 2016 präsentierte man die mehrstufigen Kreiselpumpen vom Typ Movitec 125 zur Förderung von Flüssigkeiten wie Wasser, Kühlmittel, Kondensat und Mineralöle. Ihre Einsatzgebiete reichen von industriellen Umwälz- und Feuerlöschsystemen über Kühlwasserkreisläufe, Waschanlagen bis hin zu verschiedenen prozesstechnischen Druckerhöhungsanwendungen. Bei der Pumpenkonstruktion legten die Entwickler besonderen Wert auf einen sehr guten hydraulischen Wirkungsgrad. Dieser liegt bei der Verwendung von vollen Laufrädern bei über 80 %. Die maximale Fördermenge der Baureihe liegt bei 192 m3/h. Die Förderhöhe beträgt maximal 125 m. Die zulässige Fördermedientemperatur sollte -20 °C nicht unterschreiten und +120 ˚C nicht überschreiten. Als Antriebe kommen zweipolige IE3-Motoren von 15 bis 45 kW zum Einsatz. Optional lassen sich die Pumpen auch mit Hocheffizenzantrieben plus Frequenzumrichter betreiben. Das erhöht die Anlageneffizienz und erlaubt es, die Fördermenge an den tatsächlichen Bedarf genau anzupassen. Dank ihrer mediumgeschmierten Gleitlager aus Wolframkarbid, den gegossenen Sockeln und verwindungssteifen Druckmänteln mit gekammerten O-Ring-Dichtungen sowie korrosionsfesten Hydraulikteilen aus Edelstahl sollen die Pumpen sehr robust und zuverlässig sein. Der Kunde kann zudem aus unterschiedlichen Werkstoffvarianten und vielfältigen Flansch-Anschlussmöglichkeiten wählen. Dank den genormten (EN 12756), leicht zu tauschenden Patronen-Gleitring­dichtungen sollen die mehrstufigen Kreiselpumpen Movitec 125 sehr wartungs­freundlich sein. Zudem sollen sie sich durch lange Standzeiten auszeichnen. Die neuen mehrstufigen Kreiselpumpen sind in acht unterschiedlichen Größen mit verschiedenen Stufenzahlen lieferbar.

ruthenberg_pumpen_foerdern_2Das Freistromrad der KSB-Abwasserpumpen zeichnet sich durch einen sehr guten hydraulischen Wirkungsgrad aus. Foto: KSB

Kreisel- oder Membranpumpe

Das neu entwickelte Freistromrad für Abwasserpumpen stellt sicherlich eine der größeren Innovationen der Pfälzer dar. Dank ihren langjährigen Erfahrungen bei der Konstruktion von Freistromrädern nutzten die Hydraulikexperten von KSB auch die CFD-Methode (Computational Fluid Dynamics) um mit diesem computergestützten Simulationsverfahren detaillierte Kenntnisse über die komplexen Strömungsvorgänge in der Pumpe zu gewinnen. Die Hauptinnovation am Fmax-Laufrad stellt der unterschiedliche Schaufelabstand dar. Sechs Schaufeln sind in zwei Gruppen mit je zwei kleinen und einem großen Abstand angeordnet. Dank dieser asymmetrischen Schaufelanordnung entsteht ein geräumiger, freier Durchgang. Damit sind selbst größere rigide Feststoffe unproblematisch zu fördern. Außerdem gestalteten die Entwickler die Schaufel so, dass diese im Nabenbereich einen Drall erzeugen, der faserartige Feststoffe nach außen von der Laufradnabe weg leitet. Aufgrund dieser Arbeiten erzielen die Fmax-Laufräder Wirkungsgrade in Bereichen, die man bisher nur mit Einkanalrädern erreichen konnte.

Für den Transport abrasiver Erzschlämme im Bergbau ist eine langsam laufende, besonders widerstandsfähige Hochdruckmembranpumpe von großem Vorteil. Die hydraulischen Membranpumpen (HM-Pumpenreihe) des norddeutschen Unternehmens Abel in Büchen sollen diese anspruchsvolle Förderaufgabe in vielen Minen weltweit mit beachtlichen Standzeiten erfüllen. Eingesetzt werden die HM-Pumpen als Beschickungspumpe für Filterpressen für die Reaktor- bzw. Autoklavenbeschickung, für den Transport von Bergeschlämmen/Tailings, für die Grubenentwässerung sowie für die Rückverfüllung. Als besondere Herausforderung gelten säurehaltige Erzschlämme in Nickel-, Kupfer- und Goldminen. In solchen Fällen fertigen die Norddeutschen die Medien berührenden Teile der Kolbenmembranpumpe aus Edelstahl oder Duplex-Edelstahl. Für den Einsatz als Abzugspumpen unter den Eindickern können wegen der geringen Drücke die elektromechanischen EM-Pumpen eingesetzt werden. Sollen dagegen zähflüssige, pastöse Bergschlämme über größere Entfernungen zuverlässig transportiert werden, ist eine Dickstoffpumpe der SH-Baureihe die richtige Wahl.

Seit einigen Jahren ist im Bergbau und damit in den Minen der Trend weg von der Kreiselpumpe zu verzeichnen. Es werden dafür verstärkt die langsam laufenden, oszillierenden Verdrängerpumpen eingesetzt. Die konstruktionsbedingten Nachteile der schnelllaufenden Kreiselpumpen mit ihren höheren Wartungs- und Instandhaltungskosten bei nicht-optimaler Auslegung werden heutzutage aufgrund des Kostendruckes bereits bei der Investitionsentscheidung immer stärker mit berücksichtigt. Der erheblich schlechtere Gesamtwirkungsgrad von Kreiselpumpen stellt häufig einen weiteren Grund für den bevorzugten Einsatz von Kolbenmembranpumpen im Bergbau dar.

Die Versorgung von Drehrohröfen mit chemisch komplexen, aber günstigen Ersatzbrennstoffen (statt teurer Kohle) stellt hohe Anforderungen an die Explosionssicherheit der Beschickungspumpen. Die für diese Anwendungen besonders gut geeigneten Membranpumpen der Norddeutschen (Baureihen EM, CM und HM) sind nämlich hermetisch dicht und in explosionsgeschützter Ausführung (ATEX) erhältlich. Zahlreiche führende Zementhersteller setzen deshalb für diese anspruchsvolle Pumpenaufgabe in ihren Werken bevorzugt diese Membranpumpen ein. Auf Wunsch sind sie auch in der Ausführung als Doppelmembranpumpe lieferbar. Gerade weil die thermische Verwertung der günstigen Ersatzbrennstoffe wie Altöle, Fette, Säuren und Lackreste mit Risiken verbunden sein kann, verlässt man sich bei solchen Einsätzen auf die zuverlässigen Beschickungspumpen aus Büchen.

ruthenberg_pumpen_foerdern_3Diese Riesenpumpe vermag Schmutzwasser bis zu einer Höhe von 216 m zu fördern. Foto: Tsurumi

Auf der bauma 2016 präsentierte das Unternehmen Tsurumi, Düsseldorf, sein neues Spitzenmodell für die Schmutzwasserlogistik, die LH4110W. Mit einer Bauhöhe von über 1,8 m und einem Gewicht von rund 1,3 t vermag diese Riesenpumpe Schmutzwasser mit einem Korndurchmesser bis zu 8 mm über 200 m senkrecht nach oben zu fördern (angeben werden maximal 216 m). Überall dort, wo früher mehrere Pumpen eingesetzt wurden, reicht nunmehr eine einzige aus. Als Antrieb dient ein 400-Volt/110 kW-Elektromotor. Das Pumpengehäuse besteht aus robustem GG20 Grauguss und die zwei hintereinander angeordneten, geschlossenen Freistromlaufräder sind aus Chromgusseisen gefertigt. Die doppelt innen liegende Gleitringdichtung der Welle läuft im Ölbad und besteht aus extrem hartem Siliziumkarbid. Dank Mantelkühlung rund um das Motorgehäuse wird der Motor selbst im halbgetauchtem Betrieb ausreichend gekühlt. Der zentrierte Flansch verringert den Durchmesser der Pumpe, so dass sie zum Beispiel auch in engen Schlitzbrückenfiltern einsetzbar ist. Die Pumpe arbeitet in jeder Lage.

Die Rührpumpen von Tsurumi wiederum bieten einen einfachen und effizienten Transport von Sand, Klärschlamm und Schlämmen. Sie kombinieren robuste Qualität und hohe Widerstandsfähigkeit, um kraftvoll Flüssigkeit zu rühren. Die Pumpen können Höhen bis zu 177 m erreichen und haben Kapazitäten bis zu 12.500 l/min, wobei dazu Motoren mit Leistungen von 0,4 bis 110 kW verwendet werden. Als einer der wenigen Pumpenhersteller hält das Unternehmen aus Düsseldorf die meisten seiner rund 250 in Europa angebotenen Modelle zur Sofortauslieferung am Lager bereit.

ruthenberg_pumpen_foerdern_4Nicht nur auf Pumpendetails, sondern auch auf die Getriebe kommt es oft maßgeblich an. Foto: Robert Ruthenberg

Auf das Getriebe kommt es an

Nicht selten werden Dieselmotoren zum Antrieb von einer oder mehreren Pumpen eingesetzt. Damit solche Pumpen mit optimaler Drehzahl und stets zuverlässig arbeiten, kommt es wesentlich auf das richtige Pumpenverteilergetriebe an. Das Unternehmen Stiebel-Getriebebau in Waldbröl verfügt über jahrzehntelange Erfahrungen in der Herstellung von optimierten Pumpenverteilergetriebe. Von der Materialauswahl bis ins kleinste technische Detail sollen die Pumpenverteilergetriebe durch ihre hohe Qualität und zuverlässigen Leistung überzeugen. So bestehen die Wellendichtringe aus Viton und die Zahnnabenprofile aus solidem Chrommolybdänstahl. Um den Verschleiß der Pumpenwellen stark zu verringern, werden ölgeschmierte Profilhohlwellen eingesetzt. Um die Drehschwingungsdämpfer thermisch zu entlasten, verfügen die SAE-Motoranschlüsse (für nahezu jeden Dieselmotortyp lieferbar) über exakt angepasste Lüftungsöffnungen. Das Baukastensystem erlaubt eine große Variantenvielfalt (bezüglich Anbaumöglichkeiten und Übersetzungen) und wenn das nicht reicht, sind selbst aufwändige Sonderkonstruktionen in kürzester Zeit lieferbar. (Robert Ruthenberg)

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Pumpen im Steinbruch optimal betreiben

So wie das Herz Blut durch unseren Körper fördert, so transportieren Pumpen in der Rohstoffgewinnung Flüssigkeiten von einem Ort zum anderen, angefangen bei der Wasserhaltung im Steinbruch. SUSA hat einen Blick auf die stark beanspruchten Herzschrittmacher geworfen, die an vorderster Front Abbauflächen vorm „Absaufen“ schützen.

Der Hafenmobilkran LPS 550 sorgt mit seiner neuen Greifertechnologie für eine erheblich höhere Produktivität.

Gesteinsabbau

Baggern und Pumpen zur Nassgewinnung

Kies und Sand werden nach wie vor überwiegend per Nassgewinnung abgebaut. Neben Eimerkettenbaggern werden verstärkt Seilbagger mit Schleppschaufeln oder Saugpumpen eingesetzt.

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Der moderne Saugbagger

Gibt es ihn, den perfekten Saugbagger? Natürlich kann diese Frage nicht pauschal beantwortet werden, denn jeder Einsatzfall hat seine eigenen Auswahlkriterien, aber dennoch gibt es einige Punkte, die einen modernen Saugbagger charakterisieren.

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Leichtgewichtige Pumpen

Söndgerath bietet Tauchmotorpumpen in Leichtbauweise an. Mit 14 Modellen der Baureihen P 215 bis P 6110 deckt die neue Serie eine Vielzahl von Entwässerungsaufgaben ab.