Grundfos: Mehrstufige Kältemittelpumpe mit Spaltrohrmotor

Seit die lange Zeit aus thermodynamischen Gründen bevorzugt eingesetzten halogenierten Kohlenwasserstoffe als umweltschädlich erkannt wurden – als Stichworte mögen Treibhauspotential und Ozon-Abbau genügen – sucht die Industrie nach umweltneutralen Konzepten mit einem möglichst geringen GWP-Potential (GWP = Global Warming Potential). Dabei stehen auch die natürlichen Kältemittel Kohlendioxid und Ammoniak im Fokus des Interesses. CO2 weist das geringste GWP-Potential auf; es ist chemisch inaktiv, nicht brennbar und als Bestandteil unserer Atemluft für den Menschen ungefährlich (von extremen Konzentrationen einmal abgesehen).

Mit der ‚Neuentdeckung’ von CO2 als Kältemittel muss die Anlagentechnik allerdings entsprechend angepasst werden, unter anderem aufgrund des notwendig hohen Betriebsdruckes. Auch die Anforderungen an die Kältemittelpumpen ändern sich.

Fast alle herkömmlichen Kältemittelpumpen sind im Grunde Chemiepumpen, die für den Betrieb mit Kältemitteln geringfügig modifiziert wurden. Die Eigenschaften von CO2 unterscheiden sich jedoch erheblich von denen der traditionellen Kältemittel - und dies bedingt eine entsprechende Spezifikation insbesondere der Pumpenhydraulik.

In enger Zusammenarbeit mit führenden Unternehmen der Branche hat Grundfos die RC-Pumpe (Refrigerant Pump) entwickelt: Die wellendichtungslose Spaltrohrmotor-Pumpe ist spezifisch für das Fördern von R744 (Kohlendioxid), als auch anderen Kältemitteln (R717 Ammoniak, R134a, R404A, R407C, R410A, R507A) konzipiert und weist eine Förderleistung zwischen 0,2 und 9 m³/h auf.

Die zylindrische Bauform der RC-Pumpe ist besonders geeignet für Hochdruckanwendungen, weil eine einzige statische O-Ringdichtung für die Abdichtung zwischen dem Pumpenmantel und dem Motorgehäuse ausreicht. Die durchgängig zylindrische Bauform der aus Edelstahl (1.4301) gefertigten Komponenten mit ihren glatten Oberflächen erleichtert zudem das Dämmen der Pumpe - ein großer Vorteil insbesondere beim Tieftemperatureinsatz.

Die mehrstufig ausgeführte Pumpenhydraulik ist auf das Fördern von Medien nahe dem Siedepunkt ausgelegt: Die erste Kammer ist größer dimensioniert, das über den Saugstutzen zufließende Kältemittel darf deshalb in begrenztem Maße Dampfblasen enthalten. Zudem sind alle RC-Pumpen mit einem Inducer (Vorlaufrad) ausgerüstet, um die Förderleistung bei einem mit Dampfblasen beaufschlagten Medium zu verbessern. Ein Grobfilter im Zulauf zur ersten Kammer verhindert, dass Metallspäne/Metallteile in die Pumpenhydraulik gelangen.

Die wesentlichen Merkmale dieser Pumpe:

• geringer Energieverbrauch durch hohen Pumpenwirkungsgrad und Drehzahlregelung

• einfache Installation und Wartung dank des geringen Gewichts, der kompakten Bauweise und des neuartigen Servicekonzepts mit kompletter Reparatureinheit für den schnellen Austausch.

• nur geringe Zulaufhöhen erforderlich (kleiner NPSHerf-Wert) dank der hohen Festigkeit der Hydraulikbauteile gegenüber gelegentlich im Zulauf auftretenden Dampfblasen; daraus resultiert auch eine geringere Aufstellhöhe innerhalb der Anlage.

• Frequenzumrichterbetrieb im Bereich von 25 bis 50 Hz zulässig

Am Saug- und Druckstutzen sind Anschlüsse für Differenzdruckgeber vorgesehen, die für eine druckabhängige Drehzahlregelung oder die Überwachung der Förderleistung genutzt werden können. Das Motorgehäuse verfügt über einen Anschluss für einen Druckgeber zur Überwachung des Drucks im Statorgehäuse.

RC-Kältemittelpumpen sind wartungsfrei, wenn sie stets innerhalb der vorgegebenen Einsatzgrenzen betrieben werden. Im Falle einer Störung greift das neuartige Servicekonzept: Zur Überprüfung bzw. dem Austausch der wesentlichen Pumpenkomponenten verbleibt der Pumpenmantel in der Rohrleitung - Motor und Laufradeinheit werden in einem Stück aus dem Pumpenmantel ausgebaut und können durch eine neue Reparatureinheit ersetzt werden. Die alte Reparatureinheit wird anschließend bei Grundfos überholt.