Hermetisch dichte Pumpen für giftige Medien

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Karl Holzmann
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1 Pumpen- und Schüttgutforum 2011 Würzburg, 15. und 16. November 2011 Hermetisch dichte Pumpen für giftige Medien Dr.-Ing. Thomas Herbers, Klaus Union GmbH & Co. KG 1

2 Inhalt Bauarten wellendichtungsloser Pumpen Magnetkupplungspumpen Spaltrohrmotorpumpen Mögliche Hydrauliken Einstufige Radialkreiselpumpen Mehrstufige Radialkreiselpumpen Selbstansaugende Pumpen Leistungsbereiche und Einsatzgrenzen Leistung Druck Temperatur Sicherheit und Explosionsschutz 2

3 Magnetkupplungspumpen Herkömmliche Kreiselpumpe mit Magnetkupplung als Dichtelement Einstufig oder mehrstufig Schlupflose Leistungsübertragung vom äußeren auf inneren Rotor Druck- und Temperaturauslegung des Spalttopfes im Standard 16 bar bei 250 C Höhere Nenndrücke bei entsprechender Dimensionierung möglich Übertragbares Drehmoment theoretisch unbegrenzt Bei Pumpen maximal ausgeführt 3000 Nm (450 kw bei 1450 U/min) Bei Rührwerken maximal ausgeführt 4500 Nm 3

Spaltrohrmotorpumpen KSB-Nikkiso Herkömmliche Kreiselpumpe mit Spaltrohr als Dichtelement Einstufig oder mehrstufig Gemeinsame Welle für Pumpenlaufrad und Motorrotor Motorrotor produktseitig

4 Spaltrohrmotorpumpen KSB-Nikkiso Herkömmliche Kreiselpumpe mit Spaltrohr als Dichtelement Einstufig oder mehrstufig Gemeinsame Welle für Pumpenlaufrad und Motorrotor Motorrotor produktseitig Motorstator atmosphärenseitig Druck- und Temperaturauslegung des Spaltrohres im Standard 16 bar bei 250 C Höhere Nenndrücke bei entsprechender Dimensionierung möglich Pumpenleistungen bis 450 kw Hermetic 4

5 Teilstromführung MKP Zur Kühlung des Magnetantriebs und zur Schmierung der Gleitlagerung werden Teilströme benötigt. Teilstromführung Gleitlagerung Teilstromführung Spalttopf 5

6 Teilstromführung MKP Temperatur- /Druckprofil des Teilstroms in der Magnetkupplung Pressure Liquid 1 Vapour Temperature 6

7 Teilstromführung SMP Standardausführung: Teilstromführung von der Laufraddruckseite zum Laufradeintritt Sonderausführung: Hilfslaufrad zur Druckerhöhung, Austritt an einer Stelle hohen Druckes Sonderausführung für hohe Produkttemperaturen: Wärmeabfuhr über einen externen Kühler 7

Leistungsbereiche und Einsatzgrenzen Druck

8 Leistungsbereiche und Einsatzgrenzen Druck Hochdruckpumpe mit Magnetkupplung Max. Druck 400 bar Spalttopf Hochdruckpumpe mit Spaltrohrmotor Max. Druck 150 bar Werkstoff / (Quelle: R. Krämer; Praktikerkonferenz Pumpen in der Raffinerietechnik, Graz 2007) 8

Temperatur 450 C ungekühlt Magnetwerkstoff AlNiCo Spaltrohrmotorpumpe

9 Leistungsbereiche und Einsatzgrenzen Temperatur Hermetic Magnetkupplungspumpe für hohe Temperaturen Max. Temperatur 450 C ungekühlt Magnetwerkstoff AlNiCo Spaltrohrmotorpumpe für hohe Temperaturen Max. Temperatur 350 C mit externem Kühler Ungekühlt bis 380 C mit Sonder-Motorwicklung 9

10 Leistungsbereiche und Einsatzgrenzen Magnetkupplungspumpe SLM NVO Max. Leistung 450 kw, 1480 U/min Max. Fördermenge 3000 m³/h Max. Förderhöhe 80 m 10

11 Seitenkanalpumpen Prozeßbauweise 1 bis 8-stufig selbstansaugend -120 C bis +250 C Q bis 35m³/h H bis 310m Fl.S. SSiC Gleitlager nur 2 statische Dichtungen - auch in 8-stufiger Ausführung 11

12 Mehrstufige Pumpen QUALITY IS OUR SUCCESS Konstruktionsmerkmale Prozessbauweise optional 1 bis 6-stufig -120 C bis 250 C H bis 400m Fl.S Q bis 215m³/h Hermetic 12

13 Absicherung SMP: 2. Sicherheitshülle Hermetic 13

14 Absicherung MKP: Sekundärabdichtung Magnetkupplungspumpe in Normbaulänge nach DIN ISO 22858, Sekundärabdichtung zwischen den Wälzlagern 14

Absicherung MKP: Sekundärabdichtung Zwei ineinander liegende Spalttöpfe Jeder Spalttopf ist auf den Arbeitsdruck bei Arbeitstemperatur ausgelegt Bei Bedarf wird ein Vakuum zwischen den Spalttöpfen

15 Absicherung MKP: Sekundärabdichtung Zwei ineinander liegende Spalttöpfe Jeder Spalttopf ist auf den Arbeitsdruck bei Arbeitstemperatur ausgelegt Bei Bedarf wird ein Vakuum zwischen den Spalttöpfen eingestellt Der Raum zwischen den beiden Spalttöpfen kann mit einem Drucktransmitter o.ä. überwacht werden Der Druck zwischen den Spalttöpfen gibt Aufschluss über den Zustand Secondary Containment Doppelschaliger Spalttopf 15

16 Explosionsschutz MKP: Nichtelektrisches Betriebsmittel Kennzeichnung Pumpe 16

17 Richtlinie 94/9/EG SMP Trennung Motor / Hydraulik Motor: elektrisches Betriebsmittel Kennzeichnung Motor 17

18 Explosionsschutz Potentielle Zündquellen in metallischen Magnetkupplungspumpen Überschreiten der zulässigen Oberflächentemperatur durch: Trockenlauf der Pumpe Betrieb gegen geschlossenen Druckschieber Geschlossener Saugschieber Verdampfung des Produktes im Teilstrom Betrieb der Pumpe bei falscher Drehrichtung Verstopfen der Teilstromwege Magnetkupplungsabriss Wälzlagerschaden 18

19 Zusammenfassung MKP / SMP: Gemeinsamkeiten / Unterschiede MKP SMP Gemeinsamkeiten Produktgeschmierte Gleitlager Wellendichtungslos Spalttopf / Spaltrohrmaterial: nichtmagnetisierbar, produktbeständig Hohe Drücke bis PN400 und darüber Leistungen bis 450 kw Bei metallischem Spalttopf / Spaltrohr Verlustleistung durch Induktion Beim Einsatz im Ex-Bereich muss Hydraulik mit Flüssigkeit gefüllt sein Unterschiede Synchrone Leistungsübertragung Temperatur bis 400 C (SmCo) bzw. 450 C (AlNiCo), ungekühlt Asynchrone Leistungsübertragung Temperatureinschränkung durch max. zulässige Wicklungstemperatur. Isolierstoffklasse nach VDE0530 Klasse F: 155 C Klasse H: 180 C Klasse C: 200 C Höhere Temperatur durch Sonderisolierung oder externe Kühlung 19

20 Zusammenfassung MKP / SMP: Gemeinsamkeiten / Unterschiede MKP Mechanisches Betriebsmittel Gerätekategorie 2 (Zone 1): interne Fertigungskontrolle mit Hinterlegung der technischen Dokumentation bei Benannter Stelle Möglichkeiten der doppelten Sicherheit durch doppelschaligen Spalttopf oder Sekundärabdichtung Keine Verlustleistung durch nichtmetallischen Spalttopf SMP Mechanisches / elektrisches Betriebsmittel Gerätekategorie 2 (Zone 1): EG- Baumusterprüfung Motorgehäuse wird als 2. Sicherheitshülle angesehen Nichtmetallisches Spaltrohr wurde bisher nicht ausgeführt. Bei Spaltrohrmotor zusätzliche Verluste durch Elektromotor Wirkungsgrad des Motors schlechter als vergleichbarer Normmotor durch größeren Luftspalt 20

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