Embed Size (px)
Citation preview
PRODUCT INFORMATIONNON-METALLIC CONTAINMENT SHELLSNICHT-METALLISCHE SPALTTÖPFE
KU_P
I_Z-
SHEL
LS_2
018
01
Klaus Union GmbH & Co. KGBlumenfeldstraße 18 | 44795 Bochum, GermanyTel: +49 (0) 234 4595-0 | Fax: +49 (0) 234 4595-7000 | E-Mail: [email protected]
STEGIERUNG DER EFFIZIENZOHNE VERZICHT AUF PERFORMANCE
Durch den Einsatz von nicht-metallischen Spalttöpfen an-stelle üblicherweise verwendeter metallischer Spalttöpfe eliminiert Klaus Union Wirbelstromverluste und steigert dadurch den Wirkungsgrad von Magnetkupplungspumpen signifikant.
Pumpen mit Magnetkupplung besitzen dank des leckage-freien Antriebskonzepts einen enormen Marktanteil im Be-reich Chemie und Petrochemie. Nicht-metallische Spalttöpfe, vor allem solche aus techni-scher Keramik, werden schon seit vielen Jahren aufgrund ihrer hohen chemischen Beständigkeit von Klaus Union für verschiedenste Anwendungen eingesetzt.
Der Einsatzbereich war bisher allerdings aufgrund spezi-fischer Werkstoff-Eigenschaften begrenzt. Pumpenanwen-dungen verlangen hingegen immer höhere Drücke, Tem-perature und Leistunge bei gleichzeitiger Steigerung der Pumpenwirkungsgrade.
Klaus Union hat diese Herausforderung angenom-men und bietet folgende Leistungsdaten:E Druckstufe: PN 40 (PN 50 / PN 63 auf Anfrage möglich)E Temperaturbereich: -200°C to +400 °CE Max. 1 MW Übertragungsleistung
ENHANCING PUMP EFFICIENCYWITHOUT COMPROMISING ITS PERFORMANCE
Through the use of non-metallic containment shells inste-ad of the traditionally used metallic containment shells, Klaus Union eliminates eddy current losses and increases the efficiency of magnet drive pumps significantly.
Thanks to the leak-free magnet drive concept, pumps with magnet drives have a huge market share in the chemical and petrochemical industry. For many years, Klaus Union has used nonmetallic contain-ment shells and particularly those made from ceramics for various applications due to their high chemical resistance.
Until recently, the operative range has been limited due to the specific material characteristics. However, pump appli-cations increasingly demand higher operating pressures, temperatures and flow rates whilst still offering maximum efficiency.
Klaus Union‘s ceramic containment shells meet this challenge and provide the following application coverage:E Nom. Pressure Range: PN 40 (PN 50 / PN 63 available on request)E Temperature Range: -200 °C to +400 °CE Transmittable Power: 1 MW
E Max. 1 MW Übertragungsleistung
PRODUCT INFORMATIONNON-METALLIC CONTAINMENT SHELLSNICHT-METALLISCHE SPALTTÖPFE
KU_P
I_Z-
SHEL
LS_2
018
02
Klaus Union GmbH & Co. KGBlumenfeldstraße 18 | 44795 Bochum, GermanyTel: +49 (0) 234 4595-0 | Fax: +49 (0) 234 4595-7000 | E-Mail: [email protected]
Modularität macht den Unterschied
Klaus Union bietet ein modulares System für alle magnet-gekuppelten Kreisel- und Schraubenspindelpumpen.Dieses System besteht aus der Pumpen-Hydraulik, der Ma-gnetkupplung sowie dem Lagerträger. In diesem System haben alle Pumpentypen einen universellen Gehäusede-ckel, welcher den einfachen Wechsel des Spalttopfes un-abhängig vom Material erlaubt. Im Rahmen der Modularität sind keramische Spalttöpfe für alle Magnetkupplungsgrößen (09E/P - 31E/P) verfügbar.
Für die Konstruktion der Spalttöpfe verwendet Klaus Union die Finite-Elemente-Methode (FEM). Diese Simulation er-möglicht es, örtliche Beanspruchungen in Form von Span-nungen oder Verformungen zu detektieren und zu analy-sieren. Darauf aufbauend werden einzelne Strukturen und deren Qualität optimiert sowie das Ausfallrisiko eliminiert.
Die unteren Grafiken zeigen zum einen das Dehnungsver-halten (Fig. 1) sowie die Spannungsanalyse (Fig. 2) bei einer Druckprobe von 60 bar.
Modularity makes the Difference
Klaus Union offers a modular system for all sealless centri-fugal and screw pumps. This system consists of the pump hydraulic, the magnet coupling and the bearing bracket. All pump types in this system have an universal casing cover, which easily allows to change an existing containment shell regardless of its material. Within the modularity, containment shells made of cera-mic are available for every magnet coupling size (09E/P - 31E/P).
Our containment shell design is based on modern Finite Element Method (FEM). This simulation method allows to detect and analyze accurate approximations of tensions and deformations. The result is an optimization of struc-tural parts and its quality as well as the elimination of the risk of failure. The graphics below show a displacement analysis (Fig. 1) and a stress analysis on the (Fig. 2) in a 60 bar pressure test.
Fig. 1: Displacement Analysis / Dehnungsverhalten
Fig. 2: Stress Analysis / Spannungsanalyse
Zu Kontrollzwecken sind sämtliche Spalttöpfe mit einer eingravierten, individuellen Seriennummer versehen und mit einem Material-Zeugnis belegbar.
For quality control purposes, all Klaus Union containment shells are equipped with an individual, engraved serial number. Furthermore, Klaus Union provides material cer-tificates on request.
PRODUCT INFORMATIONNON-METALLIC CONTAINMENT SHELLSNICHT-METALLISCHE SPALTTÖPFE
KU_P
I_Z-
SHEL
LS_2
018
03
Klaus Union GmbH & Co. KGBlumenfeldstraße 18 | 44795 Bochum, GermanyTel: +49 (0) 234 4595-0 | Fax: +49 (0) 234 4595-7000 | E-Mail: [email protected]
Vorteile keramischer Spalttöpfe
Spalttöpfe aus Zirkonoxid sind nicht magnetisierbar und somit werden durch ihren Einsatz keine leistungsmindern-den Wirbelströme erzeugt. Folgedessen findet im Prozess keine Erhitzung des Fördermediums statt. Dies bringt fol-gende Vorteile mit sich:E Ermöglicht trockenlauffähige Ausführungen (RTZ-Design) sowie Ausführungen ohne Produkt- spülung des Spalttopfes (OTZ-Design).E Ermöglicht Anwendungen mit erhöhtem Gasanteil.E Pumpen können Medien nahe dem Sidepunkt fördern, z.B. bei Flüssiggasanwendungen.E Aufgrund der faktisch nicht im Prozess vorhandenen Erwärmung ist die Instrumentierung zur Temperatur- überwachung nicht erforderlich. E Grafik 1 zeigt in diesem Zusammenhang die Dampfdruck-Kurve von Kohlenwasserstoff. Durch eine optimierte Druckerhöhung im Magnet- antrieb ist selbst in kritischen Fällen noch ausreichend Sicherheitsmarge vorhanden.
Weitere Vorteile sind:E Hohe mechanische Festigkeit; Erweiterung des Einsatzbereiches durch höhere Drehzahlen.E Unterdruckfestigkeit bis 0,1 bar absolut. E Hohe Korrosions- und Erosionsbeständigkeit; Zirkonoxid ist universell einsetzbar bei diversen Laugen und Säuren.E Exzellente TemperaturschockbestädigkeitE Verbesserte Energieeffizienz
Retrofit von wellengedichteten Pumpen:E Da keine Wirbelstromverluste auftreten, können zudem Wellenantriebsleistungen erreicht werden, wie sie mit wellengedichteten Pumpen möglich sind.
Advantages of Ceramic Containment Shells
Containment Shells made of Circonium Oxid are not ma-gnetizable. Due to this quality there are no eddy currents impacting the pump's performance. In consequence, the pumping fluid is not beeing heated in the process. This has the following advantages:E Enables for dry run capable executions (RTZ-design) and executions without flush flow to cool the contain- ment shell (OTZ-design).E Enables for applications with high gas content.E Pumps can handle fluids close to vapor pressure curve, e.g. liquid gas applications.E Instrumentation to monitor the isolation shell temperature is not required anymore, since eddy cur- rent losses are eliminated.E In this context, Graphic 1 shows the vapor pressure curve for hydro carbon condensate. Due to an optimized pressure increase in the magnetic coupling, there is enough safety margin in critical applications.
Further advantages:E High mechanical strength; Extension of the application through higher pump speed. E Vacuum tight up to 0,1 bar absolute. E Large corrosion and erosion allowance; Zirconium Oxide is resistant against most diverse lyes and acids.E Excellent thermal shock resistanceE Enhanced energy efficiency
Retrofit of pumps with shaft seal:E As there are no eddy current losses, shaft powers comparable to pumps with shaft seals can be achieved.
Graphic 1: Vapour Pressure Curve / Dampfdruckkurve
PRODUCT INFORMATIONNON-METALLIC CONTAINMENT SHELLSNICHT-METALLISCHE SPALTTÖPFE
KU_P
I_Z-
SHEL
LS_2
018
04
Klaus Union GmbH & Co. KGBlumenfeldstraße 18 | 44795 Bochum, GermanyTel: +49 (0) 234 4595-0 | Fax: +49 (0) 234 4595-7000 | E-Mail: [email protected]
Kosteneinsparungen durch den Einsatz von Zirkonoxid
E Keramische Spalttöpfe sind fester Bestandteil des modularen Klaus Union Baukastensystems. Aufgrund des universellen Gehäusedeckels können Spalttöpfe einfach und sicher montiert und ausgetauscht werden. Der Betreiber spart Lagerkapazitäten und Servicekosten.E Die Energiekosten werden gesenkt, da aufgrund der eliminierten Wirbelstromverluste für die Pumpe eine geringere, benötigte Leistungsaufnahme resultiert. So kann die Antriebsleistung um 10-15% gesenkt werden. E Durch den geringeren Wellenleistungsbedarf können kleinere Elektromotoren installiert werden.
Cost Savings through the Application of Circonium Oxid
E Ceramic containment shells are n important part of Klaus Union‘s modular pump system. Due to the universal casing cover containment shells can be easily and savely mounted or replaced. The operator saves stock capacities and service costs. E Energy consumption can be lowered as there are no performance-impairing eddy currents. In fact, the equired motor power can be reduced by 10 to 15 %.E Due to the lower power requirement, smaller electric motors can be installed.
Smaller MotorE Saving on Investments
Smaller CablesE Saving on Investments
Less Power ConsumptionE Saving on Operation Costs
Zero Heat GenerationE Higher ReliabilityE Saving on Maintenance Costs
Less InstrumentationE Saving on Investments
Fig. 3: Klaus Union Centrifugal Pump acc. API 685 2nd Ed. with Non-Metallic Containment Shell / Klaus Union Kreiselpumpe nach API 685 2nd Ed. mit nicht-metallischem Spalttopf
