Abrasive Medien kann die Schraubenspindelpumpe KTS mit Drücken bis zu 150 bar fördern. Für ihre hohe Verschleißbeständigkeit sorgen spezielle Ausstattungsmerkmale wie das in Serie verwendete Siliziumcarbid-Gehäuse.
Michael Pfeiffer ist Mitarbeiter im Bereich Konstruktion und Entwicklung der Knoll Maschinenbau GmbH, Saulgau; Melanie Michelberger ist zuständig für Marketing und Kommunikation im gleichen Unternehme
Verschmutzte Medien setzen Pumpen im Maschinen- und Anlagenbau oft hohem Verschleiß aus. Zusätzlich fordern die Anwender immer höhere Drücke. Um diesen Ansprüchen gerecht zu werden, hat die Knoll Maschinenbau GmbH, Saulgau, die Schraubenspindelpumpe KTS entwickelt.
Ein süddeutscher Schleifmaschinenhersteller benötigte zum Beispiel eine Hochdruckpumpe zum Freispülen von Schleifscheiben. Seine Vorgaben: 80 bar Druck, geringe Pulsation und hohe Verschleißfestigkeit. Bei dieser Anwendung war zu erwarten, daß trotz guter Filtration noch kleinste, harte Partikel aus Stahl oder Korund im Kühlmittel verbleiben, die stark abrasiv wirken. Da Versuche mit Kolben- und Zahnradpumpen zu keinem zufriedenstellenden Ergebnis führten, suchte der Maschinenbauer nach einer speziellen Pumpe, die dem Medium paroli bieten konnte.
Die Wahl fiel auf die Schraubenspindelpumpe KTS, die drei optionale Ausstattungsmerkmale bietet, um die Standzeit zu erhöhen: An der Drosselstelle minimiert eine aus Siliziumcarbid (SiC) ausgeführte Kolbenbuchse den Verschleiß im Bereich des Druckausgleichkolbens. Die Antriebs- und Laufspindeln lassen sich aus homogenem und besonders verschleißfestem Pulvermaterial fertigen, in das beispielsweise Vanadin eingeschlossen ist. Und schließlich sorgt die wahlweise längere Ausführung der Pumpe für eine geringe Pulsation und verringert die Flankenbelastung der Schraubenspindel. Da sich mehr aktive Kammern am stufenweisen Druckaufbau beteiligen, sinkt die spezifische Belastung der Pumpe. Doch nicht nur diese optionalen Ausstattungsmerkmale veranlaßten den Schleifmaschinenhersteller zum Kauf der KTS-Pumpe. Schon die Grundkonstruktion bürgt für eine hohe Lebensdauer.
So verfügt das außenliegende Hauptlager über eine Dauerfettschmierung. Die eingebaute Labyrinth-Abdichtung arbeitet sehr effizient, das SiC-Gehäuse ist äußerst verschleißarm, und die Präzisionsschleifbearbeitung der Spindeln führt zu einem hohen Wirkungsgrad. Durch den verwendeten durchgehärteten Hochleistungsschnellstahl (HSS) und den hydrodynamischen Axialschubausgleich sind die Spindeln besonders haltbar. Außerdem liefert Knoll das Standard-Aggregat innerhalb von 48 h.
Seit die Schraubenspindelpumpe KTS auf dem Markt ist, wird sie kontinuierlich weiterentwickelt, um den Verschleiß zu verringern – eine Aufgabe, die nie abgeschlossen sein wird. Der Erfolg läßt sich mit Zahlen belegen. 1993 fertigte Knoll die 1000ste Pumpe. Schon vier Jahre später passierte das 10000ste Aggregat die Werkstore.
Die Entscheidung für die Entwicklung der KTS fiel Anfang der 90er Jahre. Knoll konnte damals für den eigenen Anlagenbau keine Schraubenspindelpumpe auf dem Markt finden, die den gestiegenen Kundenanforderungen gerecht wurde. Primär waren es die höheren Drücke, die den Pumpen zu schaffen machten. So mußte dringend eine Lösung gefunden werden, um den damit zunehmenden Verschleiß in Griff zu bekommen. Der Verschleiß trat an verschiedensten Stellen der Pumpe auf. Am meisten betroffen waren das Laufgehäuse und die Spindeln, daneben auch das Axiallager der Laufspindel und die Drosselstelle, die den Hochdruck zum Dichtungsraum hin abbaut.
Zwölf Modelle decken Fördermengen bis 400 l/min ab
Nachdem keine brauchbare Lösung mit den Lieferanten zustande kam, machten sich die Ingenieure in Saulgau an die Arbeit und verwirklichten ihre Wunschvorstellungen selbst. Die tragenden Teile der Eigenentwicklung konzipierten sie für eine lange Lebensdauer: Das Sauggehäuse statteten sie mit Hartmetall-Axiallagern aus, das Laufgehäuse erhielt SiC-Schalen. Die Spindeln wurden aus durchgehärtetem Werkzeugstahl gefertigt und in einem Druckgehäuse untergebracht.
So einfach sich diese Bauweise anhört, so schwer war sie umzusetzen. Die Schwierigkeit bestand darin, die Konstruktionsideen in die Fertigung einzubringen. Allein für die Herstellung der Schraubenspindeln mußten Beträge in Millionenhöhe investiert werden, unter anderem für die Anschaffung diverser Schleifmaschinen.
Um für jeden Anwender das passende Aggregat parat zu haben, gibt es die KTS-Pumpe heute in zwölf Größen. Die Baureihe deckt Fördermengen von 10 bis 400 l/min ab. In der Regel reicht der Standard-Druckbereich von 1 bis 100 bar aus. Es ist aber kein Problem, die Pumpe auch für 150 bar tauglich zu machen.
Der höhere Preis der KTS-Schraubenspindelpumpe und ihre technische Ausstattung ist nur dort gerechtfertigt, wo der Anwender mit verschmutzten Medien zu tun hat. Alternativ böten sich auch andere Pumpenbauarten an, bei denen das Medium im Kreislauf jedoch sehr fein gefiltert werden müßte. Dies kostet sehr viel Geld. Die KTS-Pumpe ist daher im Vergleich zu Bauarten wie Kolben-, Flügelzellen- oder Zahnradpumpen die wirtschaftlichere Lösung, wenn mit Verschleiß-erscheinungen durch verschmutzte Medien zu rechnen ist.
Aus Kapazitätsgründen konzentrierten sich die Verkaufsaktivitäten für die Schraubenspindelpumpe KTS bisher auf die Werkzeugmaschinenindustrie. Bei der kontinuierlichen Weiterentwicklung orientieren sich die Ingenieure an den Anforderungen der Knoll-Produktbereiche Filteranlagen und Späneförderer, die für viele Anwendungen im Maschinenbau repräsentativ sind. Ist beispielsweise ein Bearbeitungszentrum mit einer Filteranlage zu bestücken, spielt das Zusammenwirken von Filter und Pumpe eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund wird die Pumpe auch in Zukunft nicht als Stand-alone-Aggregat, sondern mit anderen Knoll-Produkten zusammen in eine Gesamtanlage eingebunden betrachtet.
Da die Nachfrage für die Schraubenspindelpumpe KTS in diesem kleinen Markt bedeutend ist, wird zur Zeit jedoch erwogen, das erfolgreiche Produkt auch für andere Abnehmermärkte wie die Heizöl- und die Chemieindustrie zu spezifizieren. Lösungen sind bereits angedacht.
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