Spalttöpfe aus Keramik machen den Unterschied

Industrie
Pumpenindustrie
Kunde

Klaus Union / Dickow Pumpen

Vor mehr als 25 Jahren begann die Entwicklung von keramischen Spalttöpfen als Dichtungselement für Magnetkupplungspumpen. Seitdem sind sie auf dem Markt bestens etabliert.

Magnetgekuppelte Pumpen für maximale Betriebssicherheit

Immer häufiger fällt die Wahl bei Dichtungssystemen im Pumpenbau auf die Magnetkupplung. Diese gewährt eine hermetische Abdichtung der Pumpe gegenüber dem Antrieb. Ein leckagefreier Betrieb wird mit einem Minimum an Wartungsaufwand möglich. Umweltbelastungen durch austretende Medien bei Pumpvorgängen werden so vermieden.

Eine Magnetkupplungspumpe ist die Kombination aus einer konventionellen Pumpenhydraulik mit einem meist permanentmagnetischen Antriebssystem. Dieses System nutzt die Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen Dauermagneten in beiden Kupplungshälften zur berührungslosen und schlupflosen Drehmomentübertragung. Zwischen den zwei mit Magneten bestückten Kupplungshälften befindet sich der Spalttopf, der Produktraum und Umgebung voneinander trennt.

Magnetkupplungspumpen werden insbesondere für giftige, geruchsintensive oder anderweitig gefährliche Fördermedien eingesetzt, da das Medium durch den Spalttopf hermetisch von der Umgebung abgeschirmt bleibt. 

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Magnetgekuppelte Kreiselpumpen sorgen für leckagefreie und sichere Förderung

Die richtige Wahl mit KYOCERA Fineceramics Europe

Nicht-metallische Spalttöpfe, vor allem solche aus technischer Keramik, werden vom Pumpenhersteller Klaus Union bereits seit mehr als 25 Jahren für verschiedenste Serienanwendungen eingesetzt. Klaus Union sagt rückblickend: „Wir waren auf der Suche nach einem Werkstoff, der die Anforderungen hohe Drücke, gute Korrosionsbeständigkeit und Temperaturen bis 450°C miteinander vereinen kann. Fündig wurden wir bei der damaligen FRIATEC GmbH.“


Auch Dickow Pumpen setzt seit 1987 Spalttöpfe aus Keramik in seinen Pumpen ein. „Anfangs konnten metallische nicht 1 zu 1 gegen keramische Spalttöpfe ausgetauscht werden. Um die Austauschbarkeit zu erreichen, war eine intensive Entwicklungs- und Konstruktionsarbeit nötig“, so Dickow. Aufgrund von Sicherheitsbedenken hinsichtlich der Druckfestigkeit des Zirkonoxid wurden die ersten Spalttöpfe mit hohen Wandstärken gefertigt. Höhere Wandstärken waren gleichbedeutend mit einem größeren Magnetabstand gegenüber der Standardkonstruktion und somit einer niedrigeren Übertragungsleistung. Mit Hilfe numerischer Beanspruchungsermittlungen /FEM-Analysen an verschiedenen Konstruktionsvarianten unter vorgegebenen Last- und Randbedingungen stellte sich heraus, dass zwar die Wandstärke des zylindrischen Teils des Spalttopfes in die maximale Druckbelastung mit einfließt, aber nicht ausschlaggebend ist. Viel wichtiger sind die konstruktiven Ausführungen der Übergänge zum Klöpperboden und Flanschansatz. Deren optimale Gestaltung ermöglichte geringere Wandstärken bei gleichbleibender Druckbeständigkeit, eine kostengünstigere Dimensionierung der eingesetzten Magnete und somit eine vollständige Austauschbarkeit.

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Links: Keramischer Spalttopf KYOCERA Fineceramics Europe GmbH, Rechts: Schematische Abbildung einer magnetgekuppelten Pumpe (Quelle: Klaus Union)

Erst der keramische Spalttopf macht hohe Energieeffizienz möglich

Ein weiterer Aspekt der Keramik: Spalttöpfe aus Zirkonoxid FZM sind nicht elektrisch leitend, somit werden durch ihren Einsatz keine Wirbelstromverluste erzeugt. Es entsteht kein Wärmeintrag in das verpumpte Produkt, so dass auch Anwendungen mit erhöhtem Gasanteil und Medien nahe dem Siedepunkt, z.B. bei Flüssiggasanwendungen, sicher gefördert werden können. Gleichzeitig werden die Energiekosten gesenkt, da durch die Eliminierung der Wirbelstromverluste im Spalttopf die benötigte Wellenleistung reduziert wird. So können kleinere Elektromotoren installiert und die aufgenommene Leistung um 10-15 % gesenkt werden.


Klaus Union führt dazu folgendes Beispiel an: „Wir haben die erste von drei identischen Pumpen unseres Kunden nachträglich so modifiziert, dass sowohl die Leistungsaufnahme als auch die Einspeisemenge zwecks Lagerschmierung und Kühlung, die beim metallischen Spalttopf notwendig ist, signifikant reduziert wurden. Es handelt sich hierbei um eine magnetgekuppelte Kreiselpumpe vom Typ SLM NVO, ausgestattet mit unserer größten Hydraulik (400-400-500).

Der metallische Spalttopf wurde durch einen nicht-metallischen Topf aus technischer Keramik ersetzt. Durch die Verwendung dieses neuen Spalttopf-Materials werden Wirbelströme eliminiert, so dass die Leistungsaufnahme um 20 kW und die Einspeisemenge sauberen Mediums um fast 90 % reduziert werden konnten.“  

Keramische Spalttöpfe eröffnen ein breites Anwendungsspektrum für magnetgekuppelte Pumpen

Keramische Spalttöpfe sind heute ein fester Bestandteil des modularen Klaus Union Baukastensystems. Klaus Union: „Aufgrund des universellen Gehäusedeckels unserer Pumpen können Spalttöpfe einfach und sicher montiert und ausgetauscht werden.“

Aktuelle Herausforderungen sind Anwendungen mit immer höheren Drücken, Temperaturen und Leistungen bei gleichzeitiger Steigerung der Effizienz. Kyocera ist es gelungen, einen neuen Werkstoff zu entwickeln, der den gestiegenen Anforderungen Rechnung trägt. Zirkonoxid FZM+ kann Prüfdrücke bis zu 95 bar für einen Temperaturbereich von -200°C bis > +450 °C abdecken. „Für uns ist es ein neuer Meilenstein, mit Töpfen aus dem verbesserten Zirkonoxid von Kyocera die Druckstufe bis zu PN 63 erreichen zu können“, erklärt Klaus Union.

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Spalttopf aus dem neu entwickelten Zirkonoxid FZM+

Stimmen zum Projekt
"Keramische Spalttöpfe sind fester Bestandteil unseres Baukastensystems. Mit Töpfen aus dem verbesserten Zirkonoxid von Kyocera ab sofort die Druckstufe bis zu PN 63 erreichen zu können, ist ein neuer Meilenstein für uns."
Klaus Union

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