Sinuspumpen fördern Tränkharz bei ENERCON

ZEnerconum Schutz der Generatoren seiner Windkraftanlagen setzt Marktführer ENERCON auf eine Harz-Imprägnierung. In der Magdeburger Produktion - bei der Windgeneratorenfertigung Magdeburg GmbH - fördern SPS-Sinuspumpen von MasoSine Process Pumps das Tränkharz. Diese robusten, leistungsfähigen Verdrängerpumpen bieten die nötige Ansaugleistung für die Verarbeitung des hochviskosen Harzes sowie durch einen im Vergleich mit anderen Pumpenarten deutlich geringeren Platz- und Energiebedarf. Darüber hinaus konnte durch die Installation einer Kühlung die Standzeit der Wellenabdichtung der Pumpen signifikant erhöht und der Wartungsbedarf reduziert werden.

Seit mehr als 30 Jahren zählt das Unternehmen ENERCON zu den weltweiten Technologieführern in der Windenergiebranche. Die imposanten Anlagen leisten bis zu 4.200 kW. Damit gehören sie zu den leistungsstärksten Onshore-Windenergieanlagen, die aktuell auf dem Markt verfügbar sind.

Die Windgeneratorenfertigung in Magdeburg ist einer von insgesamt drei Standorten in Deutschland, an denen der direkt angetriebene Ringgenerator, die Kernkomponente des ENERCON Windanlagendesigns, produziert wird. Der Generator ist einer besonders starken Beanspruchung ausgesetzt, gleichzeitig aber auf eine lange Lebenszeit ausgelegt. „Ein wichtiger Arbeitsschritt ist daher die Harz-Imprägnierung“, erläutert Manfred Müller, Technischer Betriebsleiter der Windgeneratorenfertigung Magdeburg GmbH. Der Generator wird so gegen Feuchtigkeit, Staub und Schmutz sowie chemisch aggressive Stoffe geschützt. Außerdem wird ein möglicherweise störendes Brummen vermieden und die Wärmeableitung verbessert.

Für die Tauchanlage werden Pumpen benötigt, die in der Lage sind, das zähflüssige, hochviskose Tränkharz (15.000 mPas) zuverlässig und schnell aus dem unterirdischen Vorratsbehälter in das Tauchbecken zu fördern. Für diesen Zweck kommen bei einer der Imprägnieranlagen in Magdeburg zwei SPS-400 Sinuspumpen von MasoSine Process Pumps, einer Marke der Watson-Marlow Fluid Technology Group, zum Einsatz. Die Pumpen fördern jeweils ca. 40.000 Liter pro Stunde bei einem Förderdruck von ca. 4 bar, höhere Fördermengen bis 100.000 Liter pro Stunde lassen sich mit größeren Modellen realisieren. „Die beiden Pumpen werden von uns im wöchentlichen Wechsel eingesetzt“, erklärt Manfred Müller. „Dadurch wird ein Verkleben derjenigen Pumpe verhindert, die gerade nicht im Einsatz ist.“

Sinuspumpen – innovative Bauweise für höchste Viskositäten

Die leistungsstarken Sinuspumpen eignen sich besonders für den Einsatz bei hohen Viskositäten: Durch Drehung des sinusförmigen Rotors entstehen vier gleich große umlaufende Förderkammern, die Abdichtung von der Druck- zur Saugseite wird durch einen auf dem Rotor sitzenden Gate gewährleistet, der das Fördergut um 90 Grad in Drehrichtung oder zum Auslass umlenkt. Da die Kammern im Ganzen verschoben werden, sich ihr Volumen während des Vorganges also nicht verändert, verarbeitet diese Pumpenart selbst hochviskose Medien problemlos. Mit einem Vakuum von bis zu 0,85 bar verfügen die MasoSine SPS-Sinuspumpen außerdem spielend über die nötige Ansaugleistung.

Selbst kleinere Klumpen stellen für die Pumpen kein Problem dar. Je nach Modell sind SPS-Sinuspumpen in der Lage, Partikel bis zu einer Größe von 60 mm zu verarbeiten. „Für die bei uns eingesetzten SPS-400 sind Harzklumpen bis zur Größe einer Fingerkuppe absolut kein Problem“, bestätigt Manfred Müller.

Nichtsdestotrotz erwies sich das verwendete Tränkharz als überaus problematisches Fördermedium: „Naturgemäß beginnt es ohne Kühlung schnell zu gelieren, was vor allem bei höheren Drehzahlen der Pumpe zu einem Verkleben vor allem der Wellenabdichtung führen kann“, meint Manfred Müller. Dadurch kann sich die Betriebszeit der Dichtung und in der Folge des gesamten Pumpenaggregats erheblich verringern.

Durchlaufkühlung verhindert Gelieren

Zwar verfügen Sinuspumpen, anders als beispielsweise Drehkolbenpumpen, nur über einen einzelnen Rotor und eine Welle und damit auch nur über eine einzige Gleitringdichtung, was die Fehleranfälligkeit minimiert. Dennoch führten die vergleichsweise hohen Drehzahlen, mit denen die Sinuspumpen betrieben werden, anfangs zu Problemen mit verklebten Gleitringdichtungen. Dank der intensiven Zusammenarbeit zwischen der Windgeneratorenfertigung Magdeburg GmbH und MasoSine Process Pumps konnten diese Startschwierigkeiten jedoch schnell durch Modifikationen an den Pumpen gelöst werden: „Wir haben festgestellt, dass die Gleitringdichtung – wie auch das Harz an sich – gekühlt werden muss, um ein Verkleben zu verhindern“, sagt Manfred Müller. Aus diesem Grund wurden die beiden Pumpen mit einer Durchlaufkühlung nachgerüstet, die eine Kühlflüssigkeit vom Wärmetauscher durch das Pumpengehäuse und den Frontdeckel fördert. Dadurch konnte sichergestellt werden, dass eine gewisse Temperatur an der Gleitringdichtung gehalten wird, ein Gelieren des Harzes sowie ein Verkleben der Dichtung wird so zuverlässig und dauerhaft verhindert.

Nach diesen Modifikationen bieten die beiden Sinuspumpen mittlerweile eine ausgesprochen hohe Zuverlässigkeit und einen geringen Wartungsbedarf, berichtet Manfred Müller: „Mit Ausnahme der Gleitringdichtungen waren bislang noch nie Ersatzteile nötig. Weder musste bislang ein Rotor noch ein Gate des Pumpenkopfes ausgetauscht werden.“

Kompakte Pumpen mit hoher Leistungsfähigkeit

In Magdeburg überzeugen die Sinuspumpen auch durch ihre Kompaktheit. Der Bauraum im Bereich der Harztränke ist begrenzt, daher müssen die Pumpen mit wenig Platz auskommen. Da Sinuspumpen im Vergleich zu Drehkolbenpumpen kein Synchronisierungsgetriebe benötigen, und problemlos dauerhaft mit höheren Drehzahlen betrieben werden können, können sie viel kompakter dimensioniert sein. Durch die hohe Druckstabilität der Pumpe bis zu 15 bar können außerdem kleinere Rohrleitungen eingesetzt werden. Dass die Sinuspumpe nur einen Rotor, eine Welle und nur ein Dichtsystem besitzt, ist ein weiterer Kostenvorteil. „Platzprobleme und kleinere Rohrleitungen sind immer eine wichtige Entscheidungsgrundlage, denn sie sind mit vielen Folgekosten verbunden“, erläutert Manfred Müller.

Mit maximaler Energieeffizienz

Sinuspumpen bieten auch erhebliche energetische Vorteile, besonders bei Anwendungen mit hohen Viskositäten. Selbst bei hochviskosen Medien kommt es lediglich zu vernachlässigbaren Reibungsverlusten, der Energieverbrauch erhöht sich dadurch praktisch nicht.

Insgesamt verbrauchen Sinuspumpen dadurch – je nach Medium und Anwendung – bis zu 50 Prozent weniger Energie als vergleichbare Verdrängerpumpen. Eine Sparsamkeit, die auch die Windgeneratorenfertigung zu schätzen weiß: „Selbstverständlich ist maximale Energieeffizienz eine wichtige Anforderung an alle Komponenten und stellt bei Investitionen eines der wichtigsten Entscheidungskriterien dar“, bestätigt Manfred Müller.

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