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| Redakteur: MM

Modulare Kreiselpumpe für Wärmeträger verbindet großes Leistungsspektrum mit günstigem Kostenniveau. Anfang der 70er Jahre hat die Allweiler AG aus Radolfzell mit der Kreiselpumpen-Baureihe NTT den...

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( Archiv: Vogel Business Media )

Modulare Kreiselpumpe für Wärmeträger verbindet großes Leistungsspektrum mit günstigem KostenniveauAnfang der 70er Jahre hat die Allweiler AG aus Radolfzell mit der Kreiselpumpen-Baureihe NTT den Markt der Pumpen für Wärmeträgeröle neu definiert. Das Konzept, die Wellendichtung hinter einer Wärmesperre und hinter dem pumpenseitigen Wälzlager anzuordnen, das nunmehr vom Fördermedium geschmiert wurde, brachte den Herstellern von Wärmeübertragungsanlagen gleich zwei Vorteile auf einen Schlag: Ein vielseitiges, robustes Pumpenaggregat zu einem günstigen Preis und - was noch wichtiger war - wesentlich geringere Betriebskosten, weil die Wellendichtung nicht mehr extern gekühlt werden musste.Das NTT-Programm wurde komplettiert durch die Blockausführung NBT, die Inlineausführung NIT sowie die CTT für hohe Drücke bis 25 bar. Bis heute werden diese Pumpen von vielen Anlagenherstellern und Betreibern eingesetzt. Mitte der 90er Jahre folgte dann die Baureihe Alltherm, mit der nun auch Heißwasser und dünnflüssige, vollsynthetische Wärmeträgeröle sicher und ohne externe Kühlung gefördert werden konnten. Wartungsfreie, vom Fördermedium geschmierte SSiC-Gleitlager machten dies möglich, im Zusammenspiel mit ausgefeilten konstruktiven Lösungen. Dieses Konstruktionskonzept hat Allweiler in jüngster Zeit konsequent weiterentwickelt zur Allheat.Vorteile zweier Serien werden kombuniertDieses neue Pumpenaggregat verbindet das Leistungsspektrum der Alltherm und der NTT-Familie mit einem günstigen Kostenniveau und bietet damit einen vollwertigen Ersatz der bewährten Alltherm-Baureihe. Auch die Allheat ist in der wartungsfreundlichen Prozessbauweise ausgeführt und verwendet das bewährte und ständig auf dem neuesten Stand gebrachte Hydraulik-Design.Darüber hinaus ist das neue Konzept in allen Bauarten verfügbar: Die Version mit Kupplung auf Grundplatte wird ergänzt durch eine Block- und eine Inlineversion (Bild 1). Eine Kupplungsausrichtung ist bei diesen Ausführungen nicht notwendig; der Motor wird über eine Laterne direkt an die Pumpe angeflanscht. Die Inlineversion ermöglicht darüber hinaus das direkte Einhängen des Aggregates in die Rohrleitung - eine zusätzliche Abstützung ist nicht notwendig.Diese Vielseitigkeit und das Kostenniveau ermöglichen eine tief greifende Produktbereinigung im Bereich der Kreiselpumpen für Wärmeträgermedien mit Temperaturen oberhalb 140 °C. Außer der NTT-Familie und den magnetgekuppelten Kreiselpumpen kommt hier zukünftig nur noch die Allheat für alle Wärmeträgermedien zum Einsatz. Die Identität der äußeren Abmaße der Pumpe mit den vorhandenen Baureihen und die Nutzung der vorhandenen Hydrauliken garantieren einen problemlosen Wechsel.Die Werkstoff- und Dichtungsausführung dieser Pumpenbaureihe ist nur abhängig vom Druckniveau und für alle gängigen Fördermedien gleich. Es besteht keine Verwechslungsgefahr und somit ein minimiertes Ausfallrisiko. Damit wird auch die Lagerhaltung stark vereinfacht, worauf schon bei der Entwicklung besonderer Wert gelegt wurde: Sämtliche Gußteile der Einschubeinheit sowie Lager und Dichtungen sind für alle Bauvarianten identisch. Jeweils ein Teil für drei Anwendungen: da wird Lagerhaltung und Ersatzteilversorgung zum Kinderspiel (Bild 2).Das Lager- und Dichtungskonzept der Allheat umfasst zwei Versionen: die Allround-Version, mit einem Kohle-Gleitlager auf gehärteter Stahlwelle und nicht entlasteter Gleitringdichtung für nahezu sämtliche nicht aggressive Wärmeträgermedien bis 350 °C inklusive Heißwasser bis zu einer Temperatur von 183 °C und einer Druckstufe PN 16 sowie die Heavy-Duty-Variante mit verschleißfestem SSiC-Gleitlager und entlasteter Gleitringdichtung, die darüber hinaus auch Heißwasser bis zu einer Temperatur von 207 °C fördert. Beide Varianten sind in den Druckstufen PN 16 und PN 25 erhältlich. Die Allround-Variante bietet ein günstiges Preis-Leistungs-Verhältnis und deckt problemlos die häufigsten Anwendungsfälle ab. Muß es Heavy-Duty-Ausführung sein? Kein Problem. Lediglich durch Austausch von Welle, Gleitlager und Gleitringdichtung kann eine vorhandene Pumpe auf SSiC-Lager und entlastete Gleitringdichtung umgerüstet werden.In der Allheat sind alle Vorteile bekannter Konstruktionsprinzipien optimal vereinigt und durch neue, innovative Ansätze ergänzt. (Bild 3). Rippenloser Pumpenhals führt wenig Wärme abDer schlanke, rippenlose Hals der Pumpe sorgt als besonders wirksame Wärmesperre dafür, dass die Wärme des Fördermediums in der Anlage bleibt und so geringfügig wie möglich an die Umgebung abgegeben wird. Die von der NTT übernommenen und weiter verbesserten Ständerrippen am Gehäusedeckel verleihen der Konstruktion eine hohe Festigkeit und eine bei Pumpen dieser Gattung bisher unerreichte mechanische Robustheit. Ein großvolumiger Spülraum umgibt die Gleitringdichtung, deren Reibungsverluste durch die große Oberfläche des Raumes optimal an die Umgebung abgeführt werden. Die besondere Ausgestaltung des Dichtungsraumes und die geschickte Anordnung der Befüllungs- und Entlüftungsschraube sorgt für optimale Bedingungen an der Gleitringdichtung, die auch bei vertikaler Anordnung der Pumpe als Block- oder Inline-Variante erhalten bleiben, ohne dass dafür andere Bauteile verwendet werden müssen. Das Gleitlager wurde bewusst an der kühleren Seite der Wärmesperre angeordnet. Daraus resultiert ein großes Plus an Betriebssicherheit: Die Gefahr eines Trockenlaufes des Gleitlagers ist minimiert, da das schmierende Fördermedium hinter der Wärmesperre kühler ist als in der Anlage und somit sein Dampfdruck sinkt. Die Drucküberlagerung aus dem System verhindert eine Verdampfung wirksam. Die geringe Temperatur erhöht außerdem die Viskosität des Mediums. Damit wird eine höhere Tragfähigkeit erzielt als bei anderen Konstruktionen, bei denen das Gleitlager direkt hinter dem Laufrad angeordnet ist. Alle Lagerteile sind einzeln austauschbarAlle Lagerteile sind einzeln austauschbar. Die Lagerbuchse - sowohl in Kohle- als auch in SSiC-Ausführung - ist demontierbar im Gehäusedeckel angeordnet; im Wartungsfall muss nicht der ganze Gehäusedeckel ausgewechselt werden. Eine genial einfache Aufhängung hält die Lagerbuchse gleichzeitig radial und axial fest und erlaubt dennoch eine Kippbeweglichkeit der Buchse, so dass sich das Gleitlager immer optimal an die Welle anlegt. Die Lager werden somit sehr gleichmäßig belastet und danken es mit einer langen Lebensdauer. Die großzügige Dimensionierung der Lager trägt zusätzlich zur hohen Verfügbarkeit und Betriebssicherheit bei.Die Sicherheitsstopfbuchse, die der Wärmesperre vorgelagert ist, minimiert nicht nur die Leckage bei Schäden an der Gleitringdichtung, sondern schützt auch das Gleitlager wirksam vor abrasiven Partikeln aus der Anlage. Sollte dennoch ein Lagerschaden auftreten, gelangen keine Bruchstücke in das Fördermedium der Anlage. Somit ist die Anlage vor Folgeschäden sicher geschützt. Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Pluspunkt der Allheat sind die neuen, besonders schmutzunempfindlichen und robusten Wälzlager, die alle auftretenden Betriebskräfte bei allen Einsatztemperaturen sicher aufnehmen können. Für noch bessere Leistung sorgt der Einsatz von doppeltkardanischen Kupplungen, die bei einigen Größen serienmäßig mitgeliefert werden und auf Wunsch für alle Größen - auch als Ausbaukupplungen - zur Verfügung stehen (Bild 4). Insbesondere bei stark wechselnden Medientemperaturen, stark wechselnden Umgebungstemperaturen oder Lüftungsbedingungen sowie in schwingungsempfindlichen Anlagen sorgt die doppeltkardanische Kupplung für ruhigen Lauf im Betrieb und ruhigen Schlaf bei den Betreibern.Strömungssimulation optimiert die HydraulikDie Entwicklung der Allheat wurde mit den modernsten Methoden und Werkzeugen durchgeführt. Projekt- und prozessorientiertes Management unter Einbezug der Möglichkeiten des Simultaneous Engineering sind genauso Grundlage des Entwicklungsprozesses wie die Anwendung moderner Berechnungsprogramme. Eingesetzt wird die Strömungssimulation (CFD) zur Optimierung der Hydraulik, Programme zur Anwendung der Methode der Finiten Elemente (FEM) zur Festigkeitsberechnung und zur Bestimmung des zu erwartenden Temperaturniveaus sowie moderne Programme zur rotordynamischen Auslegung (Bild 5). Ein besonderes Ziel bei der Entwicklung der Allheat war es, aufwendige Versuche mit Prototypen weitgehend durch Berechnungen und Simulationen zu ersetzen. Das Ziel wurde erreicht: Die Voraussagen der Hydraulik, Festigkeit, Dynamik und des Temperaturniveaus wurden in den Messungen, die mit serienreifen Guss- und Drehteilen durchgeführt wurden, bestätigt. Trotz dieses Erfolges wurde die neue Pumpe vor der Verkaufsfreigabe strengen Praxistests unterworfen. Insbesondere die für eine lange Standzeit der Pumpe wichtigen Bauteile wurden akribisch unter die Lupe genommen. Die Konstruktion hat sich bewährt: Auch der Betrieb bei weitestgehend geschlossenem Schieber wurde im Dauertest schadlos überstanden. In einer besonderen Untersuchung wurde die Betriebssicherheit des Kohlelagers bis an die Grenzen ausgelotet: 100 °C heißes Wasser - als Fördermedium in einem kleinen Kreislauf - wurde mit abrasivem Schleifstaub, Zunder und Spänen versetzt. Rund 1000 Betriebsstunden übersteht die Allheat bei 2900 min-1 in solch einem Gemenge, bevor Kohlelager und Gleitringdichtung ausgetauscht werden müssen.