Aus einem Guss

Statt vieler Worte: Die neuen Schraubenspindel- Hochdruckpumpen von Brinkmann Pumps aus Wer­dohl erzeugen einen Druck von maximal 200 bar, arbeiten mit einem effektiven Wirkungsgrad von bis zu 90 Prozent und fördern bis nahezu 900 Liter Kühlschmierstoff pro Minute. Welche Rolle dabei das neue geschlossene Siliziumkarbid-Gehäuse und Drahterodieren spielen, verraten zwei Experten des Unternehmens.

Herr Dr. Helpertz, was zeichnet Ihre neue Pumpen-Baureihe gegenüber früheren Baureihen aus?

Dr.-Ing. Markus Helpertz, Produkt Manager: Es handelt sich um eine neue Schraubenspindelbaureihe mit einem gesteigerten Pumpenwirkungsgrad, der je nach Baugröße und Betriebsbedingung bis zu 90 Prozent erreichen kann. Die hohen Wirkungsgrade ermöglichen Betriebsdrücke bis 200 bar. Die erhöhten Wirkungsgrade verbessern außerdem die Standzeiten. Die Aggregate fördern in erster Linie Kühlschmierstoffe in Werkzeugmaschinen. Es lassen sich aber auch andere flüssige Medien auch mit höheren Viskositäten wie etwa Fette damit pumpen.

Herr Wagner, gibt es denn einen generellen Trend hin zu höheren Drücken?

Dipl.-Ing. Peter Wagner, Berater der Unternehmensleitung: Ja – beispielsweise in der Verarbeitung von Titan. Hohe Drücke sind außerdem gefragt bei der Motorenfertigung, Komplettbearbeitung in einer Aufspannung oder beim Tieflochbohren. Dann setzen wir übrigens beschichtete Wellen ein.

Sie sprechen von Wirkungsgraden von 90 Prozent. Wie hoch fielen sie vorher aus?

Wagner: Vor der Fertigung im Hause Brinkmann lagen die Wirkungsgrade bei Emulsionen bei 60 bis 80 bar unter 38 Prozent und bei Ölen bei maximal 70 Prozent. Das Gehäuse aus verschleißfestem Siliziumkarbid (SiC) war damals zweigeteilt, da sich der Werkstoff bei einer Härte von maximal 2600 HV nur sehr schwer bearbeiten lässt. Per Längsschleifen mit Diamantwerkzeug entstanden früher jeweils zwei SiC-Teile, die anschließend paarweise zu einem Gehäuse montiert wurden.

Warum stiegen Sie auf das Drahterodieren um?

Wagner: Wir wechselten zur Drahterodiertechnik von GF Agie Charmilles, weil sich damit einteilige Gehäuse herstellen lassen. Diese SiC-Gehäuse erhalten zur Realisierung höherer Betriebsdrücke per Fügen einen Mantel mit formschlüssigen Sonderrohren mit Vorspannung.

Wie präzise fallen die Neulinge aus?

Wagner: Pumpen mit zweigeteilten, geklebten SiC-Gehäusen werden bei einem Druck von 120 bar im Durchmesser um sechs bis acht Mikrometer auseinander gedrückt. Bei unseren einteiligen Gehäusen beträgt die Ausdehnung nur noch ein bis zwei Mikrometer. Ein weiteres Plus: Es entfällt der vorherige Klebeversatz. Dadurch können die Teile mit geringeren Toleranzen gefertigt werden.

Wie wirkt sich die höhere Präzision des Gehäuses aus?

Wagner: Es erhöht sich nicht nur der Wirkungsgrad, sondern auch die Verschleißbeständigkeit und die Standzeiten, weil sich nur sehr geringe Spalte bilden, in denen sich Partikel festsetzen könnten oder durch die Flüssigkeit entweichen kann. Daher kann der Anwender auch problemlos höhere Drücke fahren. Hinzu kommt: Es verbessert sich das Ansaugverhalten. Der Anwender muss daher die Pumpe vor dem Einsatz nicht befüllen.

Wie hat sich die Baureihe erweitert?

Wagner: Es gibt nun bei den Schraubenspindelpumpen 19 Baugrößen für Volumenströme von acht bis 870 Litern pro Minute. Ansonsten handelt es sich um ein identisches Programm mit identischen Einbaumaßen, so dass ein Anwender problemlos die alte gegen die neue Pumpe austauschen kann.

Lassen sich auch hochviskose Flüssigkeiten damit fördern?

Wagner: Ja, aber ab einer höheren Viskosität von etwa 45 Centistoke (Quadratmillimeter pro Sekunde) kann eine Vordruckstufe erforderlich sein. Keine Probleme gibt es dagegen bei den heutigen Schleifölen mit einer Viskosität von 16 bis 17 Centistoke oder bei niedrigviskosen Emulsionen mit ein bis drei Centistoke.

Wie sieht es mit der erforderlichen Schmierfähigkeit der Fluide aus?

Wagner: Wir wiesen zwar im Dauerbetrieb bei 80 bar nach, dass unsere Pumpen mit Axialschubausgleich auch problemlos Wasser ohne Schmierzusätze fördern können. Trotzdem ist für einen reibungslosen und langlebigen Betrieb ein schmierfähiges Medium erforderlich.

Wie wirkt sich das auf die gesamte Prozesskette aus?

Dr. Helpertz: Durch den guten Wirkungsgrad lassen sich unsere Schraubenspindelpumpen auch mit Frequenzumrichtern effizient betreiben. Dazu verfügen wir auch über größere Anbau-Frequenzumrichter für Leistungen bis 45 Kilowatt. Sie eignen sich insbesondere bei veränderlichen Verbräuchen. Im Vergleich zu einem ungeregelten Betrieb mit fest eingestelltem Druckbegrenzungsventil lassen sich im Teillastbereich – beispielsweise bei einer Halbierung des Volumenstroms – etwa 50 Prozent der Energie einsparen.

Sie empfehlen also dem Anwender, nicht nur auf die Effizienz eines einzelnen Aggregates, sondern auf die gesamte Prozesskette zu achten?

Dr. Helpertz: Genau. Das stimmt, denn es lassen sich mit dem Motor im Durchschnitt nur drei Prozent einsparen. Bei ganzheitlicher Vorgehensweise lässt sich der Energiebedarf im Schnitt um 40 Prozent senken.

Lässt sich denn mit Ihren neuen Pumpen auch ohne Regelung Energie einsparen?

Wagner: Das trifft zu. Der Anwender kann Pumpen einsetzen, die im Vergleich eine Nummer kleiner ausfallen können.

Sie dringen in den Hochdruckbereich ein: Wie schneiden Sie im Vergleich zu den dort oft anzutreffenden Kolbenpumpen ab?

Dr. Helpertz: Unsere Schraubenspindelpumpe kann hier mit einem entscheidenden bauartbedingten Vorteil punkten: Die Druckpulsation fällt deutlich geringer aus. Das wirkt sich natürlich auch positiv auf die Geräuschentwicklung und die Lebensdauer aus.

Wagner: Ein positiver Zusatzeffekt: Die bei Kolbenpumpen nötige aufwendige und teure Feinst-Filtration des Fluids entfällt.

Gibt es schon Nachfragen bei den Anwendern nach energieeffizienten Aggregaten?

Dr. Helpertz: Ja, das ist beispielsweise im Automotive-Bereich ein Thema. Wer nämlich beispielsweise im Motorenbau 100 Werkzeugmaschinen betreibt, kann allein durch den Einsatz von 100 energieeffizienteren Pumpen leicht 100 Kilowatt pro Betriebsstunde einsparen.

Wie erhöht sich die Lebensdauer der Pumpen?

Wagner: Dazu eine Faustformel. Wenn der Anwender unsere Pumpen im Vergleich zum vorherigen Aggregat mit halber Drehzahl fahren kann, wird sich die Lebensdauer mindestens verdoppeln. Auch die geringen Toleranzen verlängern die Standzeit der Pumpe, da bei geringeren Toleranzen weniger Partikel durch die Spalte gehen.W

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