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Pumpen und Systeme

Pumpen und Systeme Exzenterschneckenpumpen Dies erforderte zusätzliche bauliche Veränderungen an der Pumpe, u. a. den Einbau eines Spülanschlusses in die Magnetkupplung. Die größten Anpassungen waren jedoch im Ansaugbereich unreinigung der Schlämme durch das Schmiermittel erfolgt, wie es bei der Verwendung von geschmierten Gelenken und im Falle eines Versagens der Manschetten auftreten würde. des Pumpengehäuses und der Kuppelstange erforderlich. Kuppelstange wird additiv gefertigt Eine Exzenterschneckenpumpe erfordert eine Kuppelstange, die sowohl den Anforderungen der rotierenden als auch der exzentrischen Bewegung gerecht wird. Für Batterieanwendungen mit Anoden- und Kathodenschlämmen ist ein Biegestab die geeignetste Lösung. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass keine Gelenke zur Aufnahme der exzentrischen Bewegung benötigt werden, wie sie in den allermeisten Anwendungen verbaut werden. Der Hauptgrund für die Verwendung eines Biegestabs war, dass die für das Gelenk Für hygienische Anwendungen ist ein Kuppelstangensystem mit offenen Gelenken mit einer Edelstahlstange und Bolzen erhältlich. Für Batterieanwendungen ist ein solches System aufgrund der abrasiven Beschaffenheit der Schlämme und der Gefahr einer Verunreinigung der Anoden- und Kathodenschlämme durch Metallpartikel, die die Endproduktqualität herabsetzen würde, nicht geeignet. Daher ist ein Biegestab die naheliegende Wahl – allerdings gibt es einen Nachteil bei der Verwendung erforderliche Schmierung entfällt. eines herkömmlichen Biegestabs. Dies hat den Vorteil, dass keine Ver- Dieser besteht üblicherweise aus Me- Abb. 2: Die Exzenterschneckenpumpe ist für komplexe Batterieanwendungen konzipiert. tall, meist aus Titan oder rostfreiem Duplexstahl. Aufgrund der begrenzten Flexibilität einer solchen Konstruktion muss der Biegestab länger sein als bei einer Kuppelstange mit Gelenksystem üblich. Bei einer automatischen Reinigung würde das größere Volumen im Pumpengehäuse aufgrund seiner größeren Länge zu einem höheren Produktverlust führen. Es wurde daher ein Konzept benötigt, das die Länge des Pumpengehäuses so weit wie möglich reduziert und gleichzeitig eine ausreichende Flexibilität der Kuppelstange bietet, um einen zuverlässigen Pumpenbetrieb zu gewährleisten. Neue Produktionsverfahren eröffneten Möglichkeiten, dieses Rätsel zu lösen, ohne dass die mit dem Spritzgussverfahren verbundenen hohen Werkzeugkosten anfallen. Durch die additive Fertigung war es möglich, in kürzester Zeit Prototypen möglicher Ausführungen zu erstellen und anschließend die endgültigen Produktkomponenten herzustellen. Die Entwicklung einer kürzeren Kuppelstange, die die Länge des Pumpengehäuses verkürzt, den mechanischen Belastungen standhält und den Anforderungen der automatischen Reinigung gerecht wird, war eine Herausforderung. Mithilfe modernster CFD-Lösungen wurde schließlich ein Kuppelstangen-Design entworfen und in die finale Konfiguration der Batteriepumpe integriert. Auf der Grundlage von Erfahrungen aus der Lebensmittelindustrie, in der eine hygienische Reinigung an Ort und Stelle gängig ist, wurde ein tangentialer Einlassanschluss eingebaut, um die Reinigungsfähigkeit der Pumpe durch optimierte Strömungsbedingungen im Gehäuse zu verbessern. Pumpenstator wird ebenfalls additiv gefertigt Abb. 3+4: Elastomer-Statoren und additiv gefertigte Statoren sind mit einem abtrennbaren Statorsystem kompatibel. Um die Anforderungen von Batterieschlammanwendungen zu erfüllen, war auch ein neues Konzept für den Pumpenstator erforderlich. Normalerweise verfügen Exzenterschneckenpumpen über einen Stator aus einem Elastomermaterial. Aufgrund der chemischen Aggressivität einiger 28 PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2024

Pumpen und Systeme Exzenterschneckenpumpen Abb. 5: Die Mitarbeiterinnen begutachten einen innovativ gefertigten Stator. der in der Batterieherstellung verwendeten Flüssigkeiten – insbesondere des NMP für Kathodenschlämme – musste jedoch ein anderes Statormaterial verwendet werden. Bei solchen Anwendungen ist ein PTFE-Stator üblich. Die Herstellung Nach ausgiebigen Tests wurde ein neues Design entwickelt, das sowohl eine höhere Genauigkeit im Produktionsprozess als auch die notwendige chemische Beständigkeit garantiert. Die Effizienz des neuen Stators war so hoch, dass die Pumpe bei von PTFE-Statoren ist ein mechanisches Beschichtungsanwendungen wie Verfahren, bei dem die Sta- toren auf einer Drehmaschine hergestellt werden. Dabei wird das Innenprofil auf Maß gedreht. Angesichts des Erfolgs bei der Herstellung des Biegestabs mithilfe der additiven Fertigung wurde beschlossen, die Statoren ebenfalls mit diesem Verfahren herzustellen. dem Slot-Die-Coating die Genauigkeitsanforderungen in Bezug auf eine gleichmäßige Schichtdicke über die gesamte Folienlänge und -breite problemlos übertraf. Das Gegenstück zum Stator – der Rotor – benötigt ebenfalls eine hohe Genauigkeit, die sowohl mit einem Metall- als auch mit einem Keramikrotor erreicht werden kann. Keramikrotoren bieten gegenüber Metallrotoren den entscheidenden Vorteil, dass die Verschleißfestigkeit deutlich höher ist und – was noch wichtiger ist – dass es keine Metallabriebpartikel in den Schlämmen vom Rotor gibt. Die Kunden können wählen, welche Rotor-Stator-Kombination für ihre Anwendung am besten geeignet ist. Dies wird dadurch vereinfacht, dass sowohl Elastomer-Statoren als auch Statoren aus der additiven Fertigung mit einem abtrennbaren Statorsystem kompatibel sind, wie in den Abbildungen 3+4 dargestellt. NETZSCH bietet eine mit modernsten Fertigungsverfahren hergestellte Exzenterschneckenpumpe mit optimierter Magnetkupplung an. Sie punktet mit einem strömungsoptimierten Gehäuse für die automatische Reinigung sowie additiv gefertigter Kuppelstange und Stator. So erfüllt sie die hohen Anforderungen des Batteriemarktes. NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH, Waldkraiburg, Deutschland www.pumps-systems.netzsch.com Präzise Qdos Dosierpumpen für Chemikalien. Fördermengen bis 600 L/h bis 7 bar _ wmfts.com | info.de@wmfts.com | +49 2183 4204 0 Fluid Technology Solutions PROZESSTECHNIK & KOMPONENTEN 2024 29