Entwässerung von Dünn- und Dickschlamm

FSIP®-Design für Exzenterschneckenpumpen sorgt für deutliche Zeiteinsparung bei Inspektion und Wartung

Bis 2017 setzte eine Kläranlage in Süddeutschland für die Schlammentwässerung ein Pumpsystem ein, dass durch Probleme mit Kavitationen verschleißanfällig war. Die Folge waren erhöhte Ausfallzeiten. Grund war das abrasive Medium. Die Verantwortlichen veranlassten daher, diese Aggregate durch robustere Modelle zu ersetzen, die sich einfacher und zügiger warten lassen sollten. Die Wahl fiel auf zwei NEMO® Exzenterschneckenpumpen der Waldkraiburger NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH, die im speziellen „Full Service in Place“ (FSIP®)-Design der Ausbaustufe FSIP.pro ausgeführt sind. Die Pumpen sind mit einem Pumpengehäuse mit großem Inspektionsdeckel ausgestattet, das Eingriffe in das Pumpengehäuse – etwa Reinigung-, Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten vor Ort – ohne einen Ausbau der Pumpe aus der Leitung möglich macht.

„Die Pumpen, die bis vor vier Jahren in dieser Kläranlage zur Förderung von Dick- und Dünnschlamm genutzt wurden, waren für diese Anwendung nicht optimal geeignet“, erklärt Michael Groth, Head of Global Business Field Environmental & Energy bei NETZSCH. „Zusätzlich liefen die Pumpen immer wieder in Kavitation – also gasgefüllten Blasen, die Förderabrisse verursachen, den Wirkungsgrad des Systems senken und auf Dauer zum Ausfall der Pumpen führen können.“ Bei der Neuanschaffung legten die Verantwortlichen daher besonderen Wert darauf, dass die neuen Aggregate eine deutlich höhere Zuverlässigkeit und Lebensdauer aufwiesen, sowie besonders einfach zu warten waren. „Der Verschleißteilwechsel sollte besonders einfach sein, um weniger Servicezeit investieren zu müssen als zuvor“, so Michael Groth. Die Experten von NETZSCH empfahlen daraufhin den Einsatz zweier NEMO®-Exzenterschneckenpumpen in servicefreundlicher FSIP®-Ausführung.

„Grundsätzlich kommen NEMO®-Pumpen aufgrund ihres speziellen Aufbaus sehr gut mit dem abrasiven Medium zurecht“, so Michael Groth. Die Pumpen basieren auf einem Rotor, der sich oszillierend in einem geometrisch auf ihn abgestimmten, feststehenden Stator dreht. Der Rotor ist als eine Art Rundgewindeschraube mit extrem großer Steigung, großer Gangtiefe und kleinem Kern­durchmesser ausgestattet. Der Stator hat einen Gewindegang mehr als der Rotor und die doppelte Steigungslänge. Durch die exakte Geometriepaarung beider Komponenten ergeben sich bei der Rotation Förderräume, in denen das Medium schonend und pulsationsarm von der Saug- zur Druckseite bewegt wird. Das Volumen dieser Kammern bleibt konstant, die Kammern selbst sind dabei in sich geschlossen. Dadurch bietet die NEMO® Exzenterschneckenpumpe eine höhere Zuverlässigkeit und längere Standzeiten als andere Pumpentechnologien bei einem solchen Medium.

Denn auf diese Weise wird nicht nur Rückströmung verhindert, sondern auch eine volumen- und druckstabile Bewegung des Förderguts sichergestellt, so dass weder Scherkräfte noch Pulsation auftreten. Viskosität und Konsistenz des Stoffes sind dabei für die Pumpenleistung unerheblich. Die Pumpen­fördermenge lässt sich über die Drehzahl verändern. „Die beiden NEMO® Pumpen, die jetzt im Einsatz sind, werden bei maximal 230 beziehungsweise 180 U/min betrieben“, erklärt Michael Groth. Pumpe 1 fördert bei einem Druck von 6 bar 22 m³/h Dickschlamm. Pumpe 2 transportiert bei einem Druck von 1 bar 55 m³/h Dünnschlamm.

Leichter Zugang zum Pumpeninnenraum

Von der Standardausführung der NEMO® Exzenterschneckenpumpen unterscheiden sich beide Aggregate aufgrund des FSIP® Konzepts in wesentlichen Punkten. „Das Konzept umfasst mit FSIP.ready, FSIP.advanced und FSIP.pro drei Stufen“, so Michael Groth. „Der Auftraggeber hat sich für die FSIP.pro Version entschieden, da sie das Maximum an Wartungsfreundlichkeit bietet.“ So weist das Pumpengehäuse  die gleichen Maße auf, wie das herkömmliche Modell, besitzt im Unterschied zu diesem aber einen großen Inspektionsdeckel. Dieser ist mittels fünf Schrauben verschraubt, die sich in kürzester Zeit lösen lassen. Gleichzeitig wurde der Deckel so designt, dass er sowohl bei hohen Drücken als auch bei einer vertikalen Aufstellung der Pumpe zuverlässig schließt. „Die Wartungsöffnung befindet sich am Übergang vom Stator zum Pumpengehäuse. Somit erhält der Techniker beim Abnehmen des Deckels direkten Zugriff zur Schalenkupplung, die das Gelenk am Rotor mit der Kuppelstange verbindet“, erklärt Michael Groth. „Löst er nur eine einzige Schraube, lassen sich beide Elemente voneinander trennen.“ Die rotierende Einheit kann im Anschluss einfach herausgehoben werden und der Pumpeninnenraum ist von Flansch zu Flansch frei zugänglich.

Da alle Teile seitlich oder nach oben entnommen werden, erfordert der Ausbau keinen zusätzlicher Platz. Die früher obligatorische Ausbaulänge am Ende der Pumpe entfällt, wodurch sich der erforderliche Einbauraum – der sonst für die relativ lang gebauten Exzenterschneckenpumpen benötigt wird – stark verkürzt. Darüber hinaus wird für die FSIP®-Ausführung der NEMO®-Pumpe optional eine Cartridge-Ausführung der einfach wirkenden, drehrichtungsunabhängigen und verschleißfesten Gleitringdichtung mit Elastomerbalg verwendet, die sich besonders leicht durch die Inspektionsöffnung wechseln lässt.

Wartungsfreundliche Blockbauweise

Unterstützt wird dieses wartungsfreundliche Design auch durch die Blockbauweise des Aggregats. „Der Antrieb ist direkt an der Laterne der Pumpe angeflanscht, wodurch sich nicht nur kompakte Abmessungen, ein geringes Gesamtgewicht und konstante Achshöhen unabhängig von der Bauweise und -größe des Antriebs ergeben, sondern auch eine ausgeprägte Wartungsarmut sowie eine hohe Servicefreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit“, erläutert Michael Groth.

Neben einer bequemen Demontage wurde beim FSIP® Design auch auf eine möglichst einfache Handhabung beim Einbau neuer Komponenten beziehungsweise beim Wiedereinsetzen der inspizierten Teile geachtet. Insgesamt gesehen lässt sich somit der Wechsel aller Verschleißteile in weniger als der Hälfte der bisherigen Zeit erledigen. Die Fördergeometrie wird für die FSIP® Exzenterschneckenpumpen nicht verändert. Auf diese Weise bleibt trotz einfacherer Wartung die gewohnte Fördermenge und Druck erhalten.

Elastomerstator ist nicht mehr einvulkanisiert

Besonders einfach und ressourcensparend funktioniert die neue Pumpenform in Kombination mit einer weiteren wichtigen Komponente des FSIP® Konzepts, dem iFD-Stator® 2.0. Dabei handelt es sich um ein Statorsystem, bei dem nicht wie sonst üblich das Elastomer in das Gehäuserohr einvulkanisiert, sondern durch axiales Verpressen fixiert wird. Ein definierter Anschlag sorgt dabei für eine gleichmäßige Vorspannung und stellt die gewünschte Dichtlinie sicher. „Durch die Trennung von Stahlrohr und Elastomer lässt sich der Stator ganz einfach mitsamt dem Rotor entnehmen“, so Michael Groth. „Das erleichtert die Wartung zusätzlich und erlaubt es beim Stator – nur den Elastomereinsatz des Stators separat zu erneuern.“ Bei herkömmlichen Statoren muss dagegen der komplette Stator inkl. Statorrohr entsorgt werden. Dadurch werden unnötige Kosten verursacht. Beim iFD-Stator® lässt sich der Aluminiummantel mit einem neuen Elastomer-Einsatz weiterverwenden, der Austausch ist in kürzester Zeit abgeschlossen. Dieses Statorsystem erhöht auch die Wirtschaftlichkeit des Systems: In Verbindung mit der einfachen Wartung durch das FSIP®-Konzept reduzieren sich die Stillstandzeiten so auf ein Minimum.  

Insgesamt spart das FSIP®-Design Zeit bei Inspektion, Wartung, Reparatur sowie Reinigung und reduziert des weiteren den benötigten Bauraum für den Wechsel des Stators und Rotors. Beide FSIP.pro-Pumpen sind seit 2017 ohne Probleme im Einsatz. „Der Auftraggeber ist sehr zufrieden“, resümiert Michael Groth abschließend.

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