ENERGIEEFFIZIENTES DESIGN
Steigerung der Effizienz
OHNE VERZICHT AUF PERFORMANCE
Durch den Einsatz von nicht-metallischen Spalttöpfen 
anstelle üblicherweise verwendeter metallischer Spalttöpfe eliminiert Klaus Union Wirbelstromverluste und steigert dadurch den Wirkungsgrad von Magnetkupplungspumpen signifikant.
Pumpen mit Magnetkupplung besitzen dank des leckagefreien Antriebskonzepts einen enormen Marktanteil im Bereich Chemie und Petrochemie. Nicht-metallische Spalttöpfe, vor allem solche aus technischer Keramik, werden schon seit vielen Jahren aufgrund ihrer hohen chemischen Beständigkeit von Klaus Union für verschiedenste Anwendungen eingesetzt.
Der Einsatzbereich war bisher allerdings aufgrund spezifischer Werkstoff-Eigenschaften begrenzt. Pumpenanwendungen verlangen hingegen immer höhere Drücke, Temperaturen und Leistungen bei gleichzeitiger Steigerung der Pumpenwirkungsgrade.
Klaus Union hat diese Herausforderung angenommen und bietet folgende Leistungsdaten:
Anwendungsbereich
Druckstufe: max. PN 63
Temperaturbereich: -200 °C bis +450°C
Max. 1 MW Übertragungsleistung
Quality is our Success.
Modularität macht den Unterschied
Klaus Union bietet ein modulares System für alle magnetgekuppelten Kreisel- und Schraubenspindelpumpen. Dieses System besteht aus der Pumpen-Hydraulik, der Magnetkupplung sowie dem Lagerträger. In diesem System haben alle Pumpentypen einen universellen Gehäusedeckel, welcher den einfachen Wechsel des Spalttopfes unabhängig vom Material erlaubt.
Im Rahmen der Modularität sind keramische Spalttöpfe für alle Magnetkupplungsgrößen (09E/P – 31E/P) verfügbar. Für die Konstruktion der Spalttöpfe verwendet Klaus Union die Finite-Elemente-Methode (FEM). Diese Simulation ermöglicht es, örtliche Beanspruchungen in Form von Spannungen oder Verformungen zu detektieren und zu analysieren. Darauf aufbauend werden einzelne Strukturen und deren Qualität optimiert sowie das Ausfallrisiko eliminiert.
Vorteile keramischer Spalttöpfe
Spalttöpfe aus Zirkonoxid sind nicht elektrisch leitend und somit werden durch ihren Einsatz keine leistungsmindernden Wirbelströme erzeugt. Folgedessen findet im Prozess keine Erhitzung des Fördermediums statt.
Dies bringt folgende Vorteile mit sich:
- Ermöglicht trockenlauffähige Ausführungen (RTZ-Design) sowie Ausführungen ohne Produktspülung des Spalttopfes (OTZ-Design).
- Ermöglicht Anwendungen mit erhöhtem Gasanteil.
- Pumpen können Medien nahe dem Sidepunkt fördern, z.B. bei Flüssiggasanwendungen.
Weitere Vorteile sind:
- Hohe mechanische Festigkeit; Erweiterung des Einsatzbereiches durch höhere Drehzahlen.
- Unterdruckfestigkeit bis 0 bar absolut
- Hohe Korrosions- und Erosionsbeständigkeit; Zirkonoxid ist universell einsetzbar bei diversen Laugen und Säuren.
- Exzellente Temperaturschockbestädigkeit.
- Verbesserte Energieeffizienz.
Retrofit von wellengedichteten Pumpen:
- Da keine Wirbelstromverluste auftreten, können zudem Wellenantriebsleistungen erreicht werden, wie sie mit wellengedichteten Pumpen möglich sind.
Zu Kontrollzwecken sind sämtliche Spalttöpfe mit einer eingravierten, individuellen Seriennummer versehen und mit einem Material-Zeugnis belegbar.
Kosteneinsparungen durch den Einsatz von Zirkonoxid
- Keramische Spalttöpfe sind fester Bestandteil des modularen Klaus Union Baukastensystems. Aufgrund des universellen Gehäusedeckels können Spalttöpfe einfach und sicher montiert und ausgetauscht werden. Der Betreiber spart Lagerkapazitäten und Servicekosten.
- Die Energiekosten werden gesenkt, da aufgrund der eliminierten Wirbelstromverluste für die Pumpe eine geringere, benötigte Leistungsaufnahme resultiert. So kann die Antriebsleistung um 10-15% gesenkt werden.
- Durch den geringeren Wellenleistungsbedarf können kleinere Elektromotoren installiert werden.
- Die Magnetkupplung per se bietet einen absolut leckagefreien Betrieb. In Verbindung
mit der hohen Strapazierfähigkeit des Materials bedeutet dies ein minimiertes Risiko sowie minimale Wartungskosten.
Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads
Patentierte Entwicklung
Die Förderung von aggressiven, explosiven und hochgiftigen Flüssigkeiten stellt höchste Anforderungen an die Prozesssicherheit. Um Mensch und Umwelt zu schützen, müssen Leckagen des Fördermediums vermieden werden – auch im Schadensfall. Für diese höchst kritischen Förderaufgaben stellt eine Magnetkupplungspumpe, ausgestattet mit einem überwachten, doppelschaligen Spalttopf, stets die sicherste Lösung dar. Um den erhöhten Wärmeeintrag eines rein metallischen, doppelschaligen Spalttopfes zu reduzieren und gleichzeitig den Gesamtwirkungsgrad der Pumpe zu verbessern, hat Klaus Union einen doppelschaligen Hybrid-Spalttopf entwickelt und patentieren lassen.
Vorteile doppelschaliger Hybrid-Spalttöpfe
- Reduzierter Wärmeeintrag in das Fördermedium
- Erhöhte Sicherheit bei der Förderung von Medien nahe am Siedepunkt
- Hohe Korrosionsbeständigkeit
- Höherer Wirkungsgrad und damit einhergehende
Energieeinsparungen - Größerer Einsatzbereich im Vergleich zu rein metallischen, doppelschaligen Spalttöpfen
- Entspricht den Anforderungen der API 685, 3. Ausgabe, § 3.1.71 „secondary containment system“
- Funktion beider Spalttöpfe wird kontinuierlich über
einen Drucktransmitter kontrolliert - Einfache und zuverlässige Erkennung von Schäden mit Hilfe eines Standard-Drucktransmitters
- Hohe Verfügbarkeit von Ersatzteilen durch Verwendung von Klaus Union Standardkomponenten
- Raum zwischen den Spalttöpfen spülbar (gemäß API 685, 3. Ausgabe, § 6.7.9)
- Verfügbar für alle Klaus Union Magnetkupplungspumpen
- Zuverlässige, montage- und wartungsfreundliche
Konstruktion
Anwendungsbereich
Druckstufe: max. PN 63 (63 bar bei 120 °C / 914 psi bei 248 °F)
Temperaturbereich: -60 °C bis +400 °C (-76 °F bis +752 °F); auf Anfrage höher
Drehzahl: max. 3.600 1/min
Funktionsprinzip
Der doppelschalige Hybrid-Spalttopf kombiniert zwei separate Töpfe. Der innere ist ein hochkorrosionsbeständiger metallischer Topf, wohingegen der äußere, sekundäre Topf ein nicht-metallischer Spalttopf aus hochbelastbarer technischer Keramik ist. Der erhöhte elektrische Widerstand der in dieser Hybridkonstruktion verwendeten Materialien reduziert die Wirbelstromverluste und verbessert dadurch den Wirkungsgrad der Pumpe, so dass er in etwa auf dem Niveau eines herkömmlichen metallischen, einschaligen Spalttopfes liegt. Durch den deutlich verminderten Wärmeeintrag in das Produkt wird darüber hinaus auch die Gefahr der Verdampfung, insbesondere bei der Förderung von Medien nahe des Siedepunktes oder bei anderen kritischen Betriebsbedingungen, deutlich reduziert.
Der Raum zwischen den beiden Spalttöpfen wird evakuiert
geliefert und kann mittels Standard-Drucksensor überwachtwerden; üblicherweise mit einem Drucktransmitter gemäß kundenseitiger Instrumentierungsstandards. Falls einer der beiden Spalttöpfe beschädigt wird, zeigt der Sensor die Druckveränderung sofort an und alarmiert den Betreiber. Im Falle eines Spalttopf-Bruchs gibt der Sensor an, welcher der beiden Töpfe beschädigt ist. Der Betreiber kann sofort alle notwendigen Maßnahmen ergreifen, um jegliche Leckagen des gefährlichen Mediums in die Atmosphäre zu vermeiden.
Mit dem patentierten Hybrid-Spalttopf-Design werden die Sicherheit sowie die Verlässlichkeit in diversen Industriezweigen signifikant verbessert, was wiederum erhebliche Einsparungen der Betriebskosten mit sich bringt – insbesondere in höchst kritischen Anwendungsfällen, wo Leckagen zu keiner Zeit toleriert werden können.
