Gesucht wird eine Pumpe, die ein Lösungsmittelgemisch mit 500 l/h bei 450 °C befördern kann. Hermetisch sollte diese Pumpe sein, denn das Gemisch ist sehr kritisch, steht unter Druck und ist nicht-schmierend. So lautete die Anfrage, die bei Gather Industrie einging. Viele Hersteller hätten vermutlich gesagt: „Das geht nun wirklich nicht!“ Das in Mettmann ansässige Unternehmen sah das Anliegen stattdessen als Herausforderung.
Das Anlagenschema, für das die Pumpe gesucht wird, ist für Gather nämlich nicht unbekannt: eine typische Rektifikationskolonne, in der sich die Pumpen sowohl als Feed-, Umwälz- oder Austragspumpe bewährt haben. Dieselben Aufgaben müsste die Pumpe für die Anfrage auch wieder erfüllen. Allerdings bei einer höheren Temperatur. Die Temperatur liegt mit 450 °C am Limit des Möglichen für eine Magnetkupplung. Nicht-schmierende Flüssigkeiten können alle Pumpen von Gather fördern.
Doch ganz so einfach stellte sich die Applikation nun doch nicht dar. Immerhin sind Feststoffe und mögliche Kavitation die Hauptursachen für den Ausfall einer jeden Pumpe. Dies betrifft vor allem niederviskose Flüssigkeiten, in denen schon ein geringer Materialabtrag die Förderleistung und die Lebensdauer reduziert. Um somit diese Anfrage lösen zu können, mussten viele Einzelentwicklungen kombiniert werden.
Gather bietet magnetgekuppelte Zahnrad- und Kreiselpumpen an. Die Wahl fiel zugunsten der Kreiselpumpe aus, da sie wesentlich unempfindlicher gegenüber etwaigen Feststoffen ist und größere Partikel verträgt. Die Feststoffe geraten nicht so leicht in die interne Zirkulation, wo sie besonders viel Schaden anrichten könnten. Auch benötigt man keine selbstschmierenden Eigenschaften für das Laufrad, wie es bei der Zahnradpumpe für die Zahnräder der Fall ist.
450 °C – und das Material hält
Die Materialienauswahl für 450 °C gestaltet sich da schon schwieriger. Vornehmlich Edelstähle und Nickellegierungen bieten hier immer noch ausreichendende Festigkeit und chemische Resistenz für Dichtungen, Rotor und Gehäusebauteile. Da das Gehäuse zusätzlich zur Temperatur von 450°C unter einem Systemdruck von 40 bar steht, spielt die Festigkeit der Werkstoffe eine besonders wichtige Rolle. Aufgrund der benötigten chemischen Beständigkeit kommen einfache Stähle oder andere unedle Metalle, die zwar eine wesentlich höhere Festigkeit aufweisen, nicht infrage. Als Gleitlager dient eine Gather-Eigenentwicklung, der DLC-Gleitlagerung.
Für das Magnetsystem reicht der Standard, Samarium-Kobalt, nicht mehr aus. Diese lässt sich nämlich nur bis etwa 350 °C einsetzen. Eine Sondervariante verträgt jedoch eine Temperatur von 450 °C. Damit die hohe Temperatur nicht auf den Antrieb übertragen wird, mussten spezielle Verbindungsteile mit dünnen Wänden und einer großen Oberfläche im Verhältnis zum Volumen bzw. zur Masse verwendet werden. Um dem Problem der Kavitation entgegenzuwirken und die höchstmögliche Standzeit zu gewährleisten, wurde besonders die Zulaufsituation mit dem Anlagenbetreiber diskutiert. Großzügige Rohrquerschnitte sorgen neben dem hohen und überwachten Füllstand in der Kolonne für optimale Verhältnisse. Die Pumpe kann somit auch nicht trocken laufen.
