NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH

Tanks bis hin zu ganzen Tanklagern bilden als Sammelbehälter oder Zwischenspeicher das Rückgrat vieler Industrien, insbesondere auf dem Öl- und Treibstoffsektor.

Bild: Netzsch

Schraubenspindelpumpen Tanklager restlos leeren

28.11.2016

Tanks werden in nahezu allen Industrien eingesetzt. Allerdings weisen viele Medien wie Öl oder Bitumen eine hohe Viskosität auf, was das komplette Entleeren erschwert. Spezielle Schraubenspindelpumpen können diese Medien komplett entfernen und so das Nutzvolumen erhöhen.

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Tanks bis hin zu ganzen Tanklagern bilden als Sammelbehälter oder Zwischenspeicher das Rückgrat vieler Industrien, insbesondere auf dem Öl- und Treibstoffsektor. Allerdings weisen gerade diese Medien eine höhere Viskosität auf, was das Stripping, also das restlose Entleeren der Tanks, schwierig gestaltet. Meist bleiben Reste zurück, die das Nutzvolumen des Tanks deutlich verringern. Um hier den maximalen Ertrag zu sichern, nutzen inzwischen immer mehr Unternehmen dieser Branchen Notos-Schraubenspindelpumpen der Netzsch Pumpen & Systeme. Ihr gutes Ansaugverhalten mit niedrigen NPSHr-Werten ermöglicht eine restlose Leerung selbst von Rohöl- oder Bitumen-Speichern. Dabei lassen sie sich flexibel für verschiedene Viskositäten mit nahezu konstantem Förderstrom einsetzen, wobei man diesen über die Pumpendrehzahl über einen weiten Förderbereich regulieren kann. Auf diese Weise optimiert sich die Gewinnspanne der Rohstoff- und Verarbeitungsbetriebe, was speziell bei nicht erneuerbaren Gütern ins Gewicht fällt.

Tanks bieten sich als Lager für alle Medien an, die flüchtig sind, potenziell gefährlich oder vor Verunreinigungen geschützt werden müssen. Einen Einsatzschwerpunkt bilden daher Mineralöl und Ölprodukte, von Diesel und Benzin bis zu Polyolen, aber auch pflanzliche Erzeugnisse wie Palmöl. All diesen Stoffen ist gemeinsam, dass sie beim Entleeren der Tanks, etwa zur Weiterleitung an den nächsten Produktionsschritt, mitunter Probleme bereiten. Gründe dafür sind ihre vergleichsweise hohe Viskosität oder ihr niedriger Dampfdruck. Nicht nur bleiben bei herkömmlichen Kreiselpumpen durch das schlechte Ansaugverhalten häufig Restmengen zurück, die nicht nutzbar sind – bei Dieselpreisen von beispielsweise über 1.000 Euro pro m3 ein spürbarer Kostenfaktor. Darüber hinaus können bei ungeeigneter Technik Kavitationen und somit Förderabrisse auftreten, die auf Dauer zum Ausfall der Pumpen führen. Als Alternative zu Kreiselpumpen werden deshalb zunehmend Schraubenspindelpumpen verbaut, da diese niedrigere NPSHr-Werte und dadurch ein deutlich besseres Ansaugverhalten aufweisen. Damit wird auch das restlose Stripping eines Tanks ohne Zusatzaufwand möglich.

Heißes Bitumen effizient fördern

So bewähren sich die Pumpen des Typs Notos von Netzsch bereits vielfach im praktischen Einsatz. Je nach Anwendung und Situation sind diese als zweispindlig einflutige-, dreispindlige- oder zweispindlig zweiflutige Modelle erhältlich (2NS, 3NS oder 4NS), wobei in rund 90 Prozent aller Fälle 4NS verbaut werden, da sie das beste Ansaugverhalten und hohe Förderströme bieten. Eines der weltgrößten Umschlagsunternehmen für Erdölprodukte ließ seine 4NS-Pumpen in einem englischen Terminal mit einem zusätzlichen Heizmantel ausstatten, um das Bitumen in den Pumpen auf Temperatur zu halten. Die Heizung sorgt dabei für Mediumtemperaturen zwischen 130 und 200 °C, wodurch das Material bei einer vergleichsweise fließfähigen Viskosität von 500 cSt gehalten werden kann. Die Leistung der Pumpen bleibt von der Hitze unbeeinträchtigt, die robusten Aggregate sind für Temperaturen bis 300 °C ausgelegt. Ein brasilianischer Ölkonzern etwa fördert mit drei 4NS-Schraubenspindelpumpen Heizöl mit 605 cSt bei 60 °C und 15 bar Druck bei einer stabilen Durchflussrate von 130 m3/h.

Grundlage dafür sind – neben dem baulich bedingten weiten Abstand zwischen Lager und Fördergut – unter anderem die speziell ausgewählten Werkstoffe von Grauguss über Chrom-Nickel-Stahl bis zu Hastelloy-Legierungen, aus denen die Pumpen konstruiert werden. Die Materialwahl trägt auch zur Leistungsfähigkeit bei, da sich die daraus gefertigten Spindeln kaum durchbiegen. Das erlaubt enge Fertigungstoleranzen zwischen den dynamischen und den statischen Teilen, was die Rückströmung reduziert. In Kombination mit der strömungsoptimierten Geometrie des Pumpenraums, die Turbulenzen minimiert, lässt sich so eine hohe Effizienz bei einem gleichzeitig schonenden Mediumstransport erreichen.

Wirkungsgrad unabhängig von Viskosität

Für den Öl-Sektor von besonderer Bedeutung ist jedoch die Flexibilität der Schraubenspindelpumpen hinsichtlich der Viskosität des Fördergutes. Kreiselpumpen haben feste Betriebspunkte und ihr Wirkungsgrad verschlechtert sich mit steigender Viskosität deutlich. Demgegenüber arbeiten die Notos Schraubenspindelpumpen dank des Verdrängerprinzips über das gesamte Viskositätsspektrum bis hin zu 50.000 cSt mit sehr guten Wirkungsgraden. Dieses Förderverfahren basiert auf dem Zusammenspiel der Spindeln mit dem Gehäuse, aus dem sich Förderkammern ergeben, in denen das Medium druckstabil und kontinuierlich von der Saug- zur Druckseite bewegt wird. Das geschieht beinahe unabhängig von Konsistenz oder Viskosität. Die Fördermenge wird von der Rotationsgeschwindigkeit, dem Schraubendurchmesser und der Gewindesteigung bestimmt. Sie ist somit direkt proportional zur Drehzahl und lässt sich über diese variabel einstellen.

Mehr noch: Pumpendrehzahl und Viskosität des Mediums beeinflussen den NPSHr-Wert, der über das Ansaugverhalten entscheidet. Dank der flexiblen Regulierbarkeit der Notos-Pumpen lassen sich hier je nach Gegebenheiten die geeigneten, niedrigen Werte sicherstellen, um ein störungsfreies Ansaugen und somit eine vollständige Tankentleerung selbst bei zähflüssigen Erdöl-Derivaten zu gewährleisten. Dies wird beispielsweise in einem brasilianischen Terminal zum Transfer von Polyolen genutzt: Das Öl-Produkt, das unter anderem in der Kunststoff- und Aromenherstellung, aber auch als Basis für Zuckerersatzstoffe verwendet wird, weist eine Viskosität von bis zu 2.950 cSt auf. Dennoch lässt es sich aufgrund der speziellen Technologie der verwendeten 3NS-Pumpen bei normalen Umgebungstemperaturen von 25 bis 28 °C mit 45,1 m³/h fördern, ohne nennenswerte Reste im Speicherbehälter zu hinterlassen.

Individuelle Anpassungen für hohe Robustheit

Ein weiterer Vorteil der geringen NPSHr-Werte liegt darin, dass alle Notos-Schraubenspindelpumpen bequem neben dem Tank betrieben werden können. Je nach Konstruktion der Verrohrung, bei Bedarf über mehrere Hundert Meter, saugen diese Pumpen das Fördergut zuverlässig an. Für besonders tiefe Behälter oder hochviskose Medien, die nur von oben zugänglich sind, lassen sich die Aggregate problemlos getaucht verwenden, um eine hohe Förderrate auch bei geringen Tankfüllständen zu gewährleisten.

Um die bestmögliche Performance zu erreichen, werden die Pumpen abgesehen von der Modellwahl zusätzlich individuell an die jeweilige Anwendung angepasst. Das betrifft vor allem die Größe, geschieht aber auch hinsichtlich des Zubehörs. So sind zum Beispiel Überdruckventile, Lagerüberwachungseinrichtungen über Temperatur-Vibrationssensoren oder auch alternative Dichtungssysteme verfügbar. Ein Palmöl-Produzent in Guatemala ließ seine 4NS, die das Pflanzenöl mit 533 m3/h aus einem Tank in ein Schiff verlädt, zum Schutz gegen etwaige, störungsbedingte Schäden sowohl mit einer Lagertemperaturüberwachung als auch mit einem mechanischen Überdruckventil ausrüsten. Dabei sind die Notos-Aggregate stets auf eine hohe Lebensdauer und Verfügbarkeit ausgelegt. Dazu tragen auch die robusten Werkstoffe und die genaue Abstimmung an die Einsatzbedingungen bei.

Notos-Pumpen verfügen über konstruktive Besonderheiten, die für einen hydraulischen Ausgleich sorgen: Während das Spindelpaket normalerweise durch die Druckdifferenz einen Axialschub erfährt, was zu erhöhter Lagerbelastung führt, verbindet bei den Modellen 2-NS und 3-NS ein Kanal die Saug- und Druckseite. Dadurch heben sich die auftretenden Kräfte auf und die Netto-Axialkraft liegt beinahe bei Null. Hinzu kommen gesonderte Lagerbuchsen, die helfen, Lasten aufzufangen. Auch die 4NS ist so konstruiert, dass keine axialen Lagerbelastungen auftreten. Die zwei Spindeln sind berührungsfrei angeordnet, weshalb selbst nicht-schmierende Medien problemlos gefördert werden können. Das Synchronisationsgetriebe der beiden Wellen der 4NS ist im Übrigen räumlich vom Förderraum getrennt und mit Schmieröl gefüllt.

Bildergalerie

  • Die Schraubenspindeln bilden mit dem Gehäuse Förderkammern, in denen das Medium druckstabil und ohne große Pulsation transportiert wird.

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  • Das Verdrängerprinzip der Schraubenspindelpumpen gewährleistet ein zuverlässiges Ansaugen mit niedrigen NPSHr-Werten selbst bei hochviskosen Stoffen.

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