Case Study Vesuvius

Herausforderung:
Wirtschaftlicher Pumpenbetrieb beim Fördern extrem verschleißender Medien mit hohem Feststoffgehalt

Lösung:
RHEINHÜTTE Pumpen entwickelt verschleißfeste Pumpen aus PE 1000R und Polymercarbid

Konsequenz:
Deutlich längere Standzeiten und damit Senken der Betriebskosten

Verschleissfeste
Pumpen für Vesuvius

Eine enge Kooperation zwischen der Nomig GmbH und der RHEINHÜTTE Pumpen GmbH führte zu der Entwicklung einer Verschleißpumpe aus massivem Polymercarbid auf der Basis der RHEINHÜTTE Freistrombaureihen CPRF und RCFKu. Die Stutzenanschlussmaße dieser Baureihen entsprechen EN 22858/ ISO 2858 und erlauben damit auch den einfachen Austausch bestehender Chemienormpumpen mit Verschleißproblemen. Die massiven Spiralgehäuse bieten gegenüber einfachen Beschichtungen oder dünnwandigen Kunststoffeinsätzen eine erheblich höhere Materialreserve gegen Verschleiß.


Innovative Werkstoffe
für Feststoff-Suspensionen

Ein Probebetrieb mit extrem verschleißenden Medien bestätigt die Eignung von Polymercarbid und PE 1000R, einem besonderen Polyethylen, auch im härtesten Einsatz. Beide Werkstoffe wurden 2016 bei dem Unternehmen Vesuvius in Borken/Westf. eingesetzt und haben sich bestens bewährt. Vesuvius ist Weltmarktführer in der Erzeugung von Gießereizubehör und stellt zum Beispiel unter der Marke Foseco Speiser und Filtersysteme für Metallgießereien her. An zwei unterschiedlichen Standorten im Betrieb der Vesuvius GmbH konnten zwei Freistrompumpen des Typs CPRF eingesetzt werden, mit gleicher Baugröße, aber in unterschiedlichen Werkstoffausführungen.

Standort 1
Am ersten Standort fördert die Kreiselpumpe eine Feststoffsuspension in einen höherliegenden Behälter. Von dort werden Formen bestückt. Dieser Vorgang dauert etwa zwei Minuten und findet alle zehn Minuten statt. Somit ergeben sich also 5 Einschaltzyklen pro Stunde bzw. 40 Zyklen pro Schicht. Die mineralischen Suspensionsbestandteile wirken stark verschleißend. Andere Bestandteile, insbesondere Zellstofffasern können zu störenden Ablagerungen an der Abdichtung führen.

An dieser Position wurde im Januar 2016 eine Freistrompumpe CPRF installiert, deren medienberührte Bauteile aus dem Werkstoff PE 1000R bestehen. Als Gleitringdichtung wurde eine einfach-wirkende, stationäre Dichtung vom Typ Allpac S eingesetzt, die besonders für feststoffbeladene Medien geeignet ist. Nach einem störungsfreien Betrieb von 7 Monaten wurde die Pumpe geöffnet und alle hydraulischen Teile inspiziert. Bei der Begutachtung konnten nur geringe Verschleißeffekte an den hydraulischen Teilen festgestellt werden. Zusätzlich wurde durch den Einsatz der passenden Gleitringdichtung eine nachhaltige Verringerung von Produktleckagen erreicht.

Es kann von einer zukünftigen Mindeststandzeit der Pumpe von ca. 18-24 Monaten ausgegangen werden, damit wird die Standzeit der vorher eingesetzten, metallischen Maschinen auf etwa das Doppelte erhöht. Ein sehr guter Erfolg für den Betreiber dieser schwierigen Anwendung.

CPRF Laufrad aus PE1000R nach Probebetrieb
CPRF Laufrad aus PE1000R nach Probebetrieb

Standort 2
Hier wird eine ähnliche Suspension direkt in spezielle Formen gepumpt. Im Unterschied zu Fall 1 besitzt die Suspension einen höheren Feststoffgehalt und eine deutlich höhere Viskosität. Darüber hinaus sind die Schaltzyklen wesentlich häufiger. Die Maschine schaltet je nach Formteil alle zwei Minuten für etwa 25 bis 60 Sekunden ein. Somit können in einer 8 Stunden Schicht mehr als 150 Schaltzyklen auftreten. In dieser Zeit befüllt die Pumpe direkt die Formen, wobei sich der Gegendruck kontinuierlich erhöht, bis er den vorgesehenen, höchsten Förderdruck der Pumpe erreicht. Zu diesem Zeitpunkt zirkuliert das Medium mit allen Feststoffen nur noch innerhalb des Pumpenkörpers, was einen erhöhten Verschleißangriff bewirkt. Gerade der Betrieb einer Kreiselpumpe in Teillast- oder Überlastbereichen bei ungeeigneten Werkstoffen und feststoffbeladenen Medien führt zu einem exponentiell großen Verschleiß: Eine bemerkenswerte Herausforderung für die Pumpe. Dieser Herausforderung konnte die bislang eingesetzte metallische Pumpe nur etwa 6 Monate standhalten, dann mußte das verschlissene Laufrad ausgetauscht werden. Das Spiralgehäuse erreichte häufig nur eine Standzeit von einem Jahr.

An dieser Position wurde im Mai 2016 die zweite Freistrompumpe CPRF eingesetzt. Alle medienberührten Bauteile sind aus dem hoch verschleißfesten Werkstoff Polymercarbid gefertigt. Auch diese Maschine ist mit einer einfachwirkenden, stationären Gleitringdichtung ausgestattet. Die Pumpe wurde nach viermonatiger Betriebszeit im September 2016 ausgebaut und gemeinsam mit dem Kunden begutachtet. An der Oberfläche war nur ein geringer, mechanischer Abtrag der Harzbeschichtung zu erkennen.

CPRF Laufrad aus Polymercarbid nach Probebetrieb
CPRF Laufrad aus Polymercarbid nach Probebetrieb

Die medienberührten Teile aus Polymercarbid haben ohne nennenswerten Verschleiß die übliche Standzeit der Maschine erreicht. Durch die großen Materialreserven der Pumpenbaureihe CPRF ist nach erster Einschätzung von einer Standzeit von mindestens 24 Monaten, also dem zweifachen der bisherigen Standzeit auszugehen. Durch den Einsatz der RHEINHÜTTE Freistrompumpen CPRF und RCFKu mit dem Werkstoff Polymercarbid werden die Instandsetzungskosten für diese Position wesentlich reduziert werden können.


PE 1000R und Polymercarbid
Zwei Beständige Partner

Das besondere Polyethylen mit der Bezeichnung PE 1000R bietet aufgrund seines verschleißreduzierenden Additivs eine bis zu 30% höhere Beständigkeit als herkömmliches PE 1000. Der Einsatz von PE 1000R bedeutet eine deutliche Verbesserung der Standzeiten und damit der Wartungs- und Instandsetzungsintervalle bei Verschleißanwendungen. PE 1000R steht für alle PE 1000 Pumpentypen der RHEINHÜTTE Pumpen GmbH zur Verfügung.

Noch deutlich verschleißbeständiger zeigt sich der neue Mehrkomponentenwerkstoff Polymercarbid. Entwickelt von der Nomig GmbH in Reken/Westfalen, wird dieser unter der Bezeichnung Polymerguss schon seit vielen Jahren für die Beschichtung von metallischen Rohrleitungen und Wäscherpumpen erfolgreich eingesetzt. Das Geheimnis dieses Werkstoffes liegt in der Kombination eines extrem harten Siliziumcarbids als Verschleißschicht mit einem Vinylester-Harz als Binder. Das ausgehärtete Material erreicht eine MohsHärte von 9,7 und damit beinahe das Niveau von Diamant.


Verschleissfeste Pumpen
für Schwierigste Anwendungen

Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit: Zwei Werkstoffeigenschaften, die immer häufiger in modernen Anwendungen für Kreiselpumpen gefordert werden, sich aber nicht immer optimal kombinieren lassen. Metallische Werkstoffe lassen sich durch Vergütung und Legierungsanpassungen sehr flexibel in Richtung Korrosions- oder Verschleißbeständigkeit einstellen. Allerdings sind die Möglichkeiten der Kombination aus beiden oft begrenzt. Kunststoffe besitzen eine sehr hohe Beständigkeit gegenüber anorganischen Säuren und Laugen, zeigen aber im Allgemeinen nur eine geringe Verschleißbeständigkeit. Die extrem korrosions- und verschleißfesten Keramikpumpen aus FRIALIT-F99.7® sind aufgrund der aufwendigen Herstellung nur für außergewöhnliche Anwendungen wirtschaftlich einsetzbar.

RHEINHÜTTE Pumpen schließt diese Lücke zwischen Kunststoff und Keramik mit zwei außergewöhnlichen Werkstoffen. Die besondere Beständigkeit dieser Materialien ermöglicht höhere Standzeiten und macht den Betrieb von Kreiselpumpen in verschleißenden Medien wirtschaftlicher. Ein Probebetrieb in schwieriger Anwendung bestätigt die Eignung der Werkstoffe auch im härtesten Einsatz.


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Vesuvius Anwenderbericht

RHEINHÜTTE Pumpen

Als international gefragter Pumpenhersteller ist RHEINHÜTTE Pumpen der Experte für anspruchsvolle Förderaufgaben.

Die Erfahrung bei der Auslegung von Pumpen für die Förderung von abrasiven, korrosiven und toxischen Medien sowie die Werkstoffkompetenz in Metall, Kunststoff und Keramik machen die Chemie-Kreiselpumpen weltweit zu einem bewährten Bestandteil zahlreicher großer Anlagen in der Prozessindustrie, Metallurgie und Umwelttechnik.

Durch die Kombination von innovativen Werkstoffen und bewährten Pumpenbauformen lassen sich selbst extrem verschleißende Medien sicher und wirtschaftlich fördern.