Das einfachere Design der Belüftungspumpe reduziert den Wartungsaufwand

Von Mike Santora | 22. Mai 2023

Es gibt Zeiten, in denen Pumpenbenutzer ein einfaches Pumpendesign und weniger Wartung bevorzugen, insbesondere bei schmutzigen Abwasseranwendungen.

Dies war bei einem Abwasseranlagenbetreiber in Südafrika der Fall, der alle paar Wochen gerufen wurde, um Abwasserpumpen in der einen oder anderen der vom Unternehmen unterhaltenen Anlagen zu entfernen, zu demontieren und zu reinigen.

Belüftungspumpen schwimmen auf Klärdämmen und sorgen dafür, dass das Schmutzwasser chemisch zersetzt wird, bevor das Abwasser weiterbehandelt wird. Die Pumpen sorgen dafür, dass das Wasser mit Sauerstoff angereichert bleibt und dass es zu einer aeroben und nicht zu einer anaeroben Zersetzung kommt, die in der Regel zu flüchtigen und giftigen Gasen wie Methan führt.

Als Pumpenkonstruktion kam eine Standard-Vertikalwellenpumpe mit einer Leistung zwischen 5 kW und 10 kW zum Einsatz.

Allerdings war die Lagerkonstruktion vor der Einführung von Vesconite-Materialien komplex und fehleranfällig.

Die Hauptwellenlagerkonstruktion bestand aus einem Kugellager mit mechanischen Kohlenstoffdichtungen auf beiden Seiten. Das Kugellager wurde durch Öl geschmiert, das unter Druck in das System eingespeist wurde, sodass der Öldruck auf beiden Seiten höher war als der Wasserdruck Seite der Kohlenstoffdichtungen, beschreibt Pertrus Fourie, Ingenieur bei Vesconite Bearings.

Das Hauptproblem bestand darin, dass die Kohlenstoffdichtungen den im natürlich abrasiven Wasser enthaltenen Schmutz aufnehmen und erodieren würden. Dann würden die Dichtungen versagen und das Abwasser würde in das Kugellager gelangen.

„Jeder, der mit Kugellagern gearbeitet hat, weiß, dass Kugellager und Wasser keine Freunde sind“, beschreibt Fourie.

„Wenn Wasser in ihre Nähe kommt, korrodieren sie sehr schnell, insbesondere wenn es abrasives Wasser ist“, sagt er.

Dieses Problem führte dazu, dass die Pumpen blockierten oder abschalteten, weil die Kugellager ausfielen, was dazu führte, dass der Belüfterpumpenhersteller alle zwei bis drei Wochen zur Pumpenwartung gerufen wurde.

Die Wartung erforderte dann das Herausfischen der Pumpe aus dem Abwasser; es öffnen; Entfernen Sie das gesamte darin eingeschlossene Wasser und den gesamten Schmutz. und Austausch der Kugellager.

Das Unternehmen für Belüftungspumpen wandte sich dann auf der Suche nach einer Lösung an Vesconite Bearings. Vesconite Bearings und der Erstausrüster (OEM) der Pumpe durchliefen mehrere Designiterationen, bevor ein geeignetes und effektives Design fertiggestellt wurde.

Der erste Entwurf umfasste den Austausch des Kugellagers, zweier Kohlenstoffdichtungen und des Schmiersystems durch eine nicht aufquellende, verschleißfeste Vesconite-Hilube-Buchse im vorhandenen Gehäuse.

Bei der Konstruktion handelte es sich um ein kombiniertes Axiallager und Radialführungslager – ein kombiniertes Hauptwellenlager und Axiallager, sodass es sowohl axiale als auch radiale Laufflächen aufweist.

„Wir haben eine Flanschlagerkonstruktion vorgeschlagen, bei der im Grunde eine Stufe der Welle auf dem Flansch sitzt“, erklärt Fourie.

„Die vertikale Welle würde oben auf dem Flansch sitzen, um die vertikalen Kräfte, die axialen Kräfte, aufzunehmen, und dann hätte man die Buchse, die seitliche Kräfte oder radiale Kräfte absorbieren würde“, sagt er.

„Bei einer Pumpe, die von Anfang an Gleitlager verwendet, gibt es eine separate Anlaufscheibe oder einen separaten Verschleißring und ein Hauptwellenlager“, bemerkt Fourie.

„Aber hier haben wir die beiden Teile hybridisiert“, sagt er und weist darauf hin, dass Vesconite Bearings eine Gleitbuchse entwickelt hat, die auch die Axialkraft aufnimmt, da die Kugellager die Axialkraft auffangen.

Allerdings erwies sich das erste Design bei Tests auf einem Prüfstand mit schmutzigem Wasser in der Werkstatt des OEM-Unternehmens als unzureichend.

Kein Wasser, das durch die Pumpe strömte, erreichte die Flanschfläche, was dazu führte, dass diese bestimmte Fläche überhörte und schmolz.

„Ich habe der Pumpenfirma vorgeschlagen, einige Rillen in die Flanschfläche zu schneiden, damit das Wasser hindurchfließen kann“, bemerkt Fourie.

„Ich schlug außerdem vor, einen Edelstahlkragen an der Welle anzubringen, der die Fläche, auf die die Axialkraft wirkt, vergrößern würde“, sagt er und fügt hinzu, dass man mit einer Vergrößerung der Fläche den Druck und damit die Gesamtleistung verringern würde Belastung des Lagers, so dass die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung geringer ist.

Diese zweite Konstruktion funktionierte besser, allerdings verstopften einige Rillen auf der Axialfläche aufgrund des Schmutzwassers, was wiederum zu einer Überhitzung des Lagers führte.

Fourie änderte das Design weiter und schlug dem Pumpenhersteller vor, sein Lagermaterial auf das hochwertigste Lagermaterial von Vesconite Bearings umzustellen, Vesconite Superlube, das für seine extrem niedrige Reibung und extreme Verschleißfestigkeit bekannt ist.

Sein Entwurf umfasste außerdem zusätzliche Rillen, größere Rillengrößen und Löcher durch den Edelstahlflansch, der auf der Axialfläche des Lagers aufliegt, um einen besseren Wasserfluss durch das Lager zu ermöglichen.

Die dritte Design-Iteration hat sich als bezaubernd erwiesen und das südafrikanische Abwasserunternehmen ist mit der Leistung seiner Pumpe zufrieden.

Die genaue Verbesserung der Lebensdauer muss noch quantifiziert werden, da die Pumpen, die mit der neuesten Lagerkonstruktion installiert wurden, immer noch in Betrieb sind und im Oktober 2023 installiert wurden.

Zu den weiteren Vorteilen gehört, dass das Unternehmen die Ölschmierung reduziert hat, die vor der Einführung von Vesconite Superlube je nach Wasserqualität alle vier bis sechs Wochen stattfand und derzeit bei Vesconite Superlube vier bis sechs Monate dauert, so der Betrieb des Abwasserunternehmens Direktor, der hinzufügt, dass das Unternehmen immer noch über einen endgültigen akzeptablen Wartungsplan für die Vesconite Superlube-Anwendung entscheidet.

Darüber hinaus führte die Lösung von Vesconite Bearings zum Wegfall der Kohlenstoffdichtungen und der Kugellager, wodurch das System wesentlich weniger komplex wurde und weniger Problembereiche zuließen, während das Lagersystem durch die Reduzierung der Anzahl der Komponenten kostengünstiger wurde.

Der Betriebsleiter des Abwasserunternehmens weist darauf hin, dass er schätzt, dass die Vesconite Superlube-Lösung zwei Drittel der Kosten der ersetzten Lager und Dichtungen kostet, mit zusätzlichen Einsparungen für den Endbenutzer, da sie Ausfallzeiten, Arbeits- und Servicekosten reduziert haben.

Das Unternehmen erhöhte die Lagerlebensdauer und senkte die Betriebskosten. Das Unternehmen hat auch darauf hingewiesen, dass die Wartung einfacher ist, da es einfacher ist, eine Gleitbuchse auszutauschen als die Kohlenstoffdichtungen und Kugellager, die im früheren Design vorhanden waren.

„Es gibt viel weniger Orte, an denen sich der Schmutz ansammeln kann, sodass die Arbeit der Ingenieure etwas weniger schmutzig ist“, erklärt Fourie.

Das führende Lagermaterial von Vesconite, Vesconite Superlube, ist ein Nischenprodukt, das für Nischenanwendungen wie diese entwickelt wurde, die durch extrem abrasives und schmutziges Wasser gekennzeichnet sind.

Die geringe Reibung des Materials, die geringer ist als bei reinem PTFE, ist direkt proportional zur geringen Verschleißrate des Materials.

„Die geringe Reibung hat auch den Vorteil, dass weniger Wärme entsteht“, beschreibt Fourie.

„Wenn Sie eine Anwendung haben, die zur Überhitzung neigt und sich zu schnell abnutzt, ist Vesconite Superlube der ideale Ersatz, da es weniger Wärme erzeugt und sich weniger schnell abnutzt“, fügt er hinzu.

Vesconite-Lagerwww.vesconite.com