Werkstoffe 18.06.1999, 17:21 Uhr

Titanpumpe im Thermalbad

Eine Pumpe aus Titan löste aber die Korrosionsprobleme in der Mineraltherme Böblingen. Nach mehrjähriger Optimierung kommt dieser Tage eine neue Pumpenreihe auf Grundlage dieses Typs auf den Markt.

Titan im Flugzeugbau, wo niedriges Gewicht sich bei den Treibstoffkosten bezahlt macht: O.K. Auch die Medizin schätzt Titan das Material ist korrosionsbeständiger als Edelstahl, bei gleicher Dicke um zwei Drittel leichter Titan wird von Säuren kaum angegriffen, ist weder magnetisch noch allergen ein (fast) idealer Werkstoff also.
Und auch im High-Tech-Alltag gewinnt Titan an Terrain: Die Fahrradrahmen sind bei den Freaks hoch angesehen, als Golfschläger macht der Werkstoff ebenso Karriere wie als Tennisschläger. Die Träger von Titan-Brillen beispielsweise freuen sich nicht nur über das federleichte Gewicht, sie sonnen sich auch gern im Image dieses exklusiven Materials.
Ohne Titan funktioniert auch vieles in der Industrie nicht. Wertvolle Werkstoffe sind Titan technischer Reinheit und legiertes Titan im Chemie-Anlagenbau, bei der Meerwasserentsalzung und der Galvanik. Aber der Werkstoff ist recht teuer, so daß sich eine Anwendung nicht zu lohnen scheint, obwohl chloridhaltige Wässer das K.-o.-Kriterium für eine ganze Reihe von Werkstoffen im Pumpenbau sind – wären da nicht die Life-Cycle-Kosten.
„Die Titanpumpe erspart mir jede Menge Ärger und senkt deutlich unsere bisherigen Wartungs- und Instandhaltungskosten“, bringt daher Gerhard Kovar seine Erfahrungen auf den den entscheidenden Punkt. Als Technischer Leiter der Mineraltherme Böblingen mußte er jahrelang mit ansehen, wie Edelstahl- und auch Bronzepumpen bereits nach kurzer Zeit erhebliche Korrosionsschäden aufwiesen, denn das warme Wasser der Therme in Böblingen ist fluorid- und natriumchloridhaltig.
Für therapeutische Anwendungen, z. B. für die Behandlung degenerativer und chronisch entzündlicher, rheumatischer Erkrankungen, ist das mineralische Heilwasser gut geeignet. Es gelangt aus einer Tiefe von 775 m ans Tageslicht, die Ergiebigkeit liegt bei 14,4 m3/h. Zunächst wird das Wasser über Aufbereitungs-Stufen konditioniert: Eisen und Mangan werden gefällt, die Wasserhärte und der pH-Wert sind einzustellen usw. Damit das Wasser den hygienischen Erwartungen entspricht, folgt eine Desinfektion mit Ozon bzw. Chlor. Pumpen treiben einen Injektor an, der per Bypass Ozon bzw. Chlor ansaugt und dem Schwimmbadwasser zumischt anschließend wird das Rest-Ozon durch einen Aktivkohle-Filter wieder adsorbiert. Dabei sind die wesentlichen Bauteile der Pumpen zwangsläufig dem stark mineralhaltigen Thermalwasser ausgesetzt. Das ist ein starkes Problem für Pumpen herkömmlicher Bauart, wie Produktmanager Thies Ehlers vom Pumpenhersteller Grundfos, feststellen mußte: „Bei der in Böblingen vorliegenden Wasserzusammensetzung korrodiert Edelstahl innerhalb von wenigen Monaten – selbst eine Bronzepumpe brachte keine zufriedenstellende Standzeit.“ Denn zum hohen Mineraliengehalt (Chlorid, Mangan und Eisen) kommen hohe Wassertemperaturen hinzu, die den Korrosionsprozeß weiter beschleunigen.
Die Werkstoff-Spezialisten beim dänischen Pumpenkonzern Grundfos mit Werk im holsteinischen Grundstedt sahen nur noch eine Chance: Die Verwendung von Titan, was aber für den Pumpenbauer Neuland bedeutete. Obwohl sich Gerhard Kovar in Böblingen der üblichen Erstanwender-Risiken bewußt war, ging er den vorgeschlagenen Weg mit. Zum beiderseitigen Vorteil, wie sich jetzt nach vierjähriger gemeinsamer Optimierungsarbeit herausstellt.
Kovar: „Seit wir die Titanpumpen im Einsatz haben, gibt es absolut keine Korrosionsprobleme mehr.“ So sind denn auch in Böblingen mittlerweile rund ein Dutzend davon im Einsatz. Alle medienberührten Teile der neuen Pumpe CRT, also Laufrad, Welle und Pumpengehäuse, sind aus diesem äußerst widerstandsfähigen Material gefertigt. Eine solche Pumpe ist in chloridhaltigen Medien (Meerwasser, allg. Salzwasser) bzw. in konventionellen Säuren praktisch korrosionsfrei und erreicht sehr lange Standzeiten bei Fördermengen von bis zu 20 bar. In 70 %iger Salpetersäure bei 60 °C läuft eine Titanpumpe ebenso problemlos wie in 10 %iger Natronlauge bei 100 °C oder in 50 %iger Natronlauge bei 60 °C. Brackwasser bis 120 °C macht ihr auch nichts aus,wenn die Gleitringdichtung aus Wolframcarbid besteht.
Grundfos sieht sich als Vorreiter für die Anwendung solcher mehrstufigen Kreiselpumpen aus dem Werkstoff Titan in Großserie. Die Gründe für den bisherigen Verzicht auf diesen Werkstoff: Zum einen ist das Material immer noch deutlich teurer als Edelstahl, zum anderen ist die Verarbeitung alles andere als einfach. Insbesondere das Tiefziehen von Titanblech erfordert spezielles Know-how. Das Unternehmen konnte hier auf die jahrzehntelange Erfahrung beim Tiefziehen von Edelstahl zurückgreifen. Nach Modifikation der Werkzeuge wird die neue Titan-Pumpe jetzt auf den gleichen Produktionsanlagen wie die Standard-Aggregate produziert.
Dipl.-Ing. Thies Ehlers, Produktmanager Industriepumpen bei Grundfos, ist denn auch recht zuversichtlich, was die Akzeptanz im Markt betrifft: „Wir gehen davon aus, daß in Zukunft etwa 5 % unserer CR-Pumpen in der Titan-Ausführung geordert werden.“ Typische Anwender sind nach seiner Einschätzung jene Kunden, die beim Fördern kritischer Medien Probleme mit der Standzeit ihrer Edelstahlpumpen haben während die z. B. in über 25 °C warmen Salzwässern eine Standzeit von sechs Monaten aufweisen, erreichen die neuen Titanpumpen eine Lebensdauer von mehreren Jahren. H.-J.
BITTERMANN/KÄM
Das Herzstück des Heilbades: ein 275 m2 großes und 31 °C warmes Innenbecken mit stark mineralisiertem, fluorhaltigem Natrium- Chlorid-Thermalwasser, das aus 775 m Tiefe kommt. Am 11. August 1983 waren die Bohrungen fündig geworden. Seitdem gab es Korrosionsprobleme bei den Pumpen. Die sind jetzt behoben.
Die mehrstufige Inline-Pumpe CR Titan saugt das mineralhaltige Wasser bei der Aufbereitung über den Stutzen vorne rechts an. Vertikal angeordnete Laufräder bringen es auf bis zu 20 bar Druck.

Von H.-J.

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