SiC Gleitlager für aggressive Flüssigkeiten

28.04.2003

KSB und WACKER CERAMICS haben ein Gleitlager aus Siliziumkarbid für wellendichtungslose Pumpen entwickelt. Das Lager mit dem Namen SICADUR ist speziell für den Einsatz bei hochaggressiven Flüssigkeiten und heißem Wasser vorgesehen.

Wellendichtungslose, magnetgetriebene Pumpen finden überall dort Ihren Einsatz, wo es darauf ankommt, auf Grund der Gefährlichkeit oder des besonderen Wertes des Fördergutes absolut leckagefrei zu fördern. Wie zum Beispiel bei dem leichtentzündlichem Vinylacetat, das als wichtiger Rohstoff für Kunstharze, Lacke, Klebstoffe und Dispersionsfarben im Stammwerk von Wacker eingesetzt wird.

Im Gegensatz zu Pumpen mit Wellendichtung sind die Lager von magnetgetriebenen Pumpen dem Fördermedium ausgesetzt, werden von ihm geschmiert und gekühlt.

KSB und WACKER, die seit Jahren gutes Kunden-Lieferanten-Verhältnis pflegen, entwickelten gemeinsam ein Lager für wellendichtungslose Pumpen. Das neue Pumpenlager, das unter dem Namen SICADUR vermarket wird, verbindet die hervorragenden Eigenschaften des WACKER-Werkstoffs Siliciumcarbid (SiC) mit der ausgeklügelten Gleitlagerkonstruktion von KSB.

Als KSB die Entwicklung vor fünf Jahren begann, stand die Wahl zwischen Graphit oder einem anderem Werkstoff. Beim Einsatz von Graphit, das gute Gleiteigenschaften aber auch hohen Verschleiß aufweist, müsste die Dichtung schon nach wenigen Monaten gewechselt werden. Andere Materialien, wie Stahl und dessen Legierungen, widerstehen korrosiven und ätzenden Flüssigkeiten kaum.

Siliciumcarbid der WACKER CERAMICS ist als widerstandsfähiger Werkstoff bekannt und geschätzt. Gesintertes, das heißt unter hoher Temperatur verdichtetes Siliciumcarbid ist leicht und steif. Der Werkstoff ist derart hart, dass selbst mitgepumpte Feststoffe, so genannte abrasive Partikel, ihn nicht aufreiben können.

Die Keramik leitet zudem Reibungswärme schnell ab. Sollte die Pumpe im Falle einer Betriebsstörung trockenlaufen, verhindert das Siliciumcarbid Hitzeflecken, neudeutsch hot spots. Bis zu 900 Grad Celsius können diese Flecken heiß sein - eine Temperatur, die die meisten Werkstoffe reißen lässt. Erst recht, wenn kaltes Medium wieder schlagartig in die heiße Pumpe gespült wird. Siliciumcarbid erträgt Temperatursprünge bis zu 250 Grad Celsius.

Mit einem Nachteil des Siliciumcarbids hatten sich die WACKER-Keramik-Spezialisten lange beschäftigt: Unter Heißwasser oxidiert die Keramik an der Oberfläche zu Siliciumdioxid. Der Stoff mit derselben chemischen Struktur wie Quarzsand überzieht die Keramik mit weißen Plättchen und erhöht die Reibung des Pumpenlagers drastisch. Forscher der WACKER CERAMICS fanden eine Lösung, das Siliciumcarbid fit für heißes Wasser zu machen.

Da das Wasser hauptsächlich die Grenzflächen benachbarter Carbidkörner (Korngrenzen) angreift, entwickelten sie ein grobes Siliciumcarbid mit Körnern, die größer als ein Millimeter sein können. Die Korngrenzfläche wurde dadurch kleiner, die Korrosion nahm deutlich ab. Die langen SiC-Körner zeigen einen weiteren Vorteil. Sie sind tief in der Keramik verankert, heißes Wasser, das den Werkstoff bis zu einer Tiefe von 20 Tausendstel Millimeter korrodiert, hat keine Chance die Körner herauszulösen.

Mit der Heißwasserbeständigkeit hat WACKER CERAMICS das letzte Mosaiksteinchen zum perfektem Eigenschaftsprofil der Siliciumcarbidlager gelegt. EKasic® C heißt der neue Werkstoff, der im WACKER-Ceramics-Werk Kempten einbaufertig produziert wird. Der Clou für den Pumpenkäufer: Er muss beim Kauf nicht einzeln aufführen, welche Medien er mit der Pumpe befördern will. SICADUR-Gleitlager dulden alle Flüssigkeiten, ob sauer, basisch, korrosiv, abrasiv oder eben heiß. Temperaturen bis 300 Grad Celsius steckt das Lager weg, ohne Schaden zu nehmen.

SICADUR-Gleitlager lassen sich nach dem Baukastenprinzip in alle wellendichtungslosen Pumpen (magnetgekuppelte und Spaltrohrmotorpumpen) montieren.

Dass WACKER CERAMICS und KSB viel Denkarbeit in das neue Lager investiert haben, zeigt dessen Lagerhülse. Das halbfingerbreite Teil aus Siliciumcarbid gleitet auf der Welle aus hochwertigem Edelstahl. Da sich der Edelstahl durch Wärme sieben Mal stärker ausdehnt als Siliciumcarbid, mussten die Produktentwickler zwischen beiden Pumpenteilen einen entsprechend großen Spielraum einplanen, allerdings nicht so groß, dass die Kanten unrund laufen. Zudem wurden die Kanten abgeschrägt, sie laufen nun in einer Führung wie die Räder eines Zuges auf einer Schiene.

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