Andritz bietet Förderschneckentechnologie mit 15 % Wirkungsgradverbesserung und 30 % Energieeinsparung

Die Verwendung von Schneckenpumpen als Hebeanlagen in Wasserwerken lässt sich bis in die Antike zurückverfolgen. Ihre Erfindung wird dem griechischen Mathematiker und Techniker Archimedes zu geschrieben, der im 3. Jahrhundert vor Christus lebte. Daher stammt auch ihre Bezeichnung als archimedische Schraube. Genaue Aufzeichnungen und Angaben zum Bau hingegen bietet Vitruv in seinem Werk Zehn Bücher über Architektur im zehnten Band zum Thema Maschinenbau, das zwischen 33 und 22 v. Chr. entstand.

Die Schnecke ist eingelassen in einem eng angepassten Trog und dreht sich um ihre Mittelachse. Dadurch bilden sich Kammern, in denen das Wasser nach oben geschraubt wird. Ein Blattabschnitt der Spirale begrenzt diese Kammern jeweils nach unten und oben. Durch die Rotation der Schnecke bewegen sich alle Kammern in die Richtung des oberen Schneckenendes und laufen an deren Ende durch die sich auflösenden Kammern aus.

Während dieses zugrundeliegende Funktionsprinzip der Schneckenpumpe seit der Antike gleichgeblieben ist, haben sich die verwendeten Werkstoffe maßgeblich verändert. Das von Vitruv beschriebene Model besteht aus einem runden Holzpfahl, der die Achse bildet, und flache Streifen aus Weidenruten oder Weidenholz, die als Blätter der Schraubenpumpe dienen. Im Gegensatz dazu sind Förderschnecken in ihrer heutigen, konventionellen Ausführung aus Stahl. Im Vergleich zu Holz sind die heutigen Modelle aus stärkeren und beständigeren Werkstoffen, aber auch nicht ohne Schwächen. Durch das große Gewicht von Stahlschnecken ist deren Installation und Wartung nicht einfach. In der Regel muss dafür schweres Gerät eingesetzt werden. Bedingt durch ihre Zuverlässigkeit, aber auch ihre äußerst geringe Verstopfungsneigung und Unempfindlichkeit gegenüber Grobstoffen wie etwa Feuchttüchern und Vliesen sind sie eine beliebte Lösung im Bereich des Zulaufs und Rücklaufschlamms in Abwasser- und Kläranlagen. Angesiedelt im Anlagenaußenbereich sind diese Pumpen jedoch stetig der Witterung ausgesetzt, was zu einem der größten Probleme für den Betrieb von Förderschnecken führt: Korrosion.

Andritz setzt auf Robalon

Um diese Schwierigkeit erfolgreich zu beheben, bietet Andritz Ritz GmbH aus Schwäbisch-Gmünd, Tochterfirma der internationalen Technologiegruppe Andritz, mit Hauptsitz in Graz, Österreich, nun verschleißarme Förderschnecken aus einem neuartigen Stoff an: Robalon®. Es handelt sich dabei um einen hochverschleißfesten Werkstoff auf Basis eines ultrahochmolekularen Polyethylens (UHMW/PE). Robalon ist eine eingetragene Marke von Röchling Leripa Papertech GmbH & Co. KG.

Neben einer extrem hohen Verschleiß- und Abriebfestigkeit, überzeugt Robalon durch seine hervorragenden Gleiteigenschaften, hohe Schlagzähigkeit sowie gute Spannungsrissbeständigkeit. Hinzu kommt, dass dieses Material weder splittert noch bricht und für eine geräuschdämpfende Beförderung bei Temperaturen bis zu -200 °C sorgt. Die einzigartige Oberfläche sorgt nämlich für eine besondere Wärmeform- und Tieftemperaturbeständigkeit, wodurch es im Winter zu keiner Vereisung oder Eisbildung an der Schnecke kommt. Aufgrund eines UV-Stabilisators sind auch Korrosionserscheinungen bis zu 50 Jahre nach der Inbetriebnahme auszuschließen. Das Material weist darüber hinaus eine sehr gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien wie Säuren, Laugen, Alkohole, Aldehyde, organische Lebensmittel und Fette auf und ist somit auch für den Einsatz im Abwasserbereich geeignet.

Stahl versus Robalon im universitären Test

Neben diesen exzellenten Materialeigenschaften zeigt eine Studie der Universität für Bodenkultur in Wien die Vorteile einer Förderschnecke aus Robalon gegenüber einer konventionellen Stahlschnecke eindrucksvoll auf. Dafür wurde in der Versuchsrinne jeweils beide Schneckentypen mit vergleichbaren Dimensionen installiert. Ebenso wurden im Zuge dieser Studie verschiedene Trogmaterialien getestet. Zusammenfassend unterstreichen die Ergebnisse, dass eine Hebeschnecke aus Robalon einen besseren hydraulischen Wirkungsgrad gegenüber einer Stahl-Hebeschnecke mit vergleichbaren Dimensionen und minimalem Spalt aufweist. Speziell im unteren Durchflussbereich war bei den Versuchen eine relative Steigerung von 18 Prozent feststellbar. Auch bei einem geringen Pegelstand von rund 450 Millimetern war dieser Effekt zu beobachten. Die Studie stellte auch fest, dass der Einfluss des minimalen Spalts der Robalon-Schnecke im Stahltrog sich gegenüber der Stahlvariante positiv auf die Förderleistung auswirkt. Dadurch ist ein Gewinn für den hydraulischen Wirkungsgrad zu verzeichnen.

Höhere Wirkungsgrade und niedriger Energieverbrauch

Die untersuchten und beschriebenen Vorteile einer Robalon-Förderschnecke ergeben sich in der Praxis im fein abgestimmten Andritz-Gesamtpaket bestehend aus

• Förderschnecke,
• Trogauskleidung und
• Lager.

Dieses ist in einer ein-, zwei- oder dreigängigen Ausführung sowie einer viergängigen Sonderlösung erhältlich. Es handelt sich hierbei um einen spaltoptimierten Förderprozess. Das bedeutet, dass das System bestehend aus Schnecke und Trog nahezu spaltfrei eingestellt werden kann – ein kleiner Spalt muss vorhanden sein.

Die Robalon-Einlage im vorhandenen Trog, als offener Trog oder Rohrschnecke verfügbar, schützt den Unterbau vor Verschleiß und Korrosion und kaschiert Unebenheiten wie Löcher im Unterbau. Zusätzlich signalisieren Verschleißindikatoren den Zustand der Anlage. Aufgrund der hervorragenden Gleiteigenschaften des Werkstoffes benötigt das Lager aus Robalon keine Fettschmierung. Es ist somit neben allen anderen Vorteilen zudem sowohl umweltschonend als auch wartungsfrei. Durch diese fettfreie Lagerausführung ergeben sich noch weitere Vorteile. Die übliche Fettleitung zum unteren Lager oder eine eigene Fettschmierpumpe entfallen, wodurch sich sowohl eine Stromersparnis als auch generell geringe Betriebskosten aufgrund der Kosteneinsparung bei Wartung und Instandhaltung eines fettfreien Lagers ergeben.

Im Vergleich zu herkömmlichen Stahlschnecken ist das Gesamtpaket aus Robalon um ca. 60 Prozent leichter. Bei einer dreigängigen Schnecke mit einem Durchmesser von 0,99 Metern bei einer Länge von 12,116 Metern wiegt eine Ausführung in Stahl ca. 2.710 Kilogramm. Die Variante aus Robalon jedoch nur ca. 600 Kilogramm. Damit ist sie um 77,86 Prozent leichter und für die Installation als auch etwaige Wartungsarbeiten ist kein schweres Gerät erforderlich.

In diesem Andritz-Gesamtsanierungspaket können sich insgesamt Kosteneinsparungen bis zu 30 Prozent ergeben. Das System garantiert außerdem eine deutliche Wirkungsgradverbesserung. Im Durchschnitt können mit dieser Lösung bis zu 10 bis 15 Prozent höhere Wirkungsgrade erzielt werden. Im niedrigeren Frequenzbereich bei einer geringen Drehzahl sind noch höhere Verbesserungen im Betrieb möglich. Ergänzt wird dies durch den bereits erwähnten energie-, zeit- und kostensparenden Betrieb durch den geringen Wartungsaufwand und ein individuelles, spaltoptimiertes Design. Im Vergleich zeigt sich, dass sich die Kosten für die Anschaffung einer Robalon-Lösung bereits nach wenigen Jahren amortisiert haben.

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