TY - THES

T1 - Prototypenentwicklung einer Hackschnitzelpumpe für die Zellstoffindustrie

AU - Spreitzer, Oliver

N1 - gesperrt bis 14-12-2024

PY - 2019

Y1 - 2019

N2 - Für die Zellstoffherstellung werden die unterschiedlichsten Zentrifugalpumpen, je nach Stoffkonsistenz, benötigt. Zu Beginn des Prozesses besteht das Medium aus Hackschnitzeln, welche durch Vermischung mit einer Lauge zum Kocher befördert werden. Diese entstandene Emulsion ist extrem abrasiv und korrosiv. Zudem besteht eine enorme Gefährdung durch Kavitation, aufgrund des niedrigen Vordruckes und dem damit in Verbindung stehenden NPSH-Wert (Net positive suction head) der Anlage. Unter diesen Umständen sind, durch die Art des zu fördernden Mediums, besondere Anforderungen an das zu verwendete Material, sowie an die Konstruktion der hydraulischen Komponenten erforderlich. In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines Prototyps einer Pumpe für diese Applikation behandelt. Zu Beginn wurden die Grundlagen im Bereich der Zellstoffherstellung aufgearbeitet, um die Betriebsbedingungen und deren Auswirkungen auf die Entwicklung zu analysieren. Ein zweiter Theorieteil dient dazu, die hydraulischen Strömungsarbeitsmaschinen genauer zu betrachten und hierbei im Speziellen auf die wichtigsten Prozessparameter und konstruktiven Unterschiede einzugehen. Danach wurde eine Konkurrenzanalyse durchgeführt und aus dieser ein Entwicklungs- bzw. Testkonzept für den Prototyp erstellt. Dieses Konzept ergab, dass Modellversuche speziell für die NPSH-Messung kostengünstiger sowie technisch sinnvoller sind, als der Test des Prototyps in Seriengröße. Nach der Auswahl eines Werkstoffs und Konstruktion der Modelle wurden Tests an diesen durchgeführt. Dabei handelt es sich um Wassertests, wobei die Kavitationsmessung und die Kennlinienmessung im Vordergrund standen. Die Messergebnisse wurden ausgewertet und auf die Prototypengröße mittels der Ähnlichkeitsgesetze skaliert. Danach wurden Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt, um den zukünftigen Prototyp zu entwickeln und später auf einem realitätsnahen Prüfstand mit einer Hackschnitzelemulsion zu testen.

AB - Für die Zellstoffherstellung werden die unterschiedlichsten Zentrifugalpumpen, je nach Stoffkonsistenz, benötigt. Zu Beginn des Prozesses besteht das Medium aus Hackschnitzeln, welche durch Vermischung mit einer Lauge zum Kocher befördert werden. Diese entstandene Emulsion ist extrem abrasiv und korrosiv. Zudem besteht eine enorme Gefährdung durch Kavitation, aufgrund des niedrigen Vordruckes und dem damit in Verbindung stehenden NPSH-Wert (Net positive suction head) der Anlage. Unter diesen Umständen sind, durch die Art des zu fördernden Mediums, besondere Anforderungen an das zu verwendete Material, sowie an die Konstruktion der hydraulischen Komponenten erforderlich. In dieser Arbeit wird die Entwicklung eines Prototyps einer Pumpe für diese Applikation behandelt. Zu Beginn wurden die Grundlagen im Bereich der Zellstoffherstellung aufgearbeitet, um die Betriebsbedingungen und deren Auswirkungen auf die Entwicklung zu analysieren. Ein zweiter Theorieteil dient dazu, die hydraulischen Strömungsarbeitsmaschinen genauer zu betrachten und hierbei im Speziellen auf die wichtigsten Prozessparameter und konstruktiven Unterschiede einzugehen. Danach wurde eine Konkurrenzanalyse durchgeführt und aus dieser ein Entwicklungs- bzw. Testkonzept für den Prototyp erstellt. Dieses Konzept ergab, dass Modellversuche speziell für die NPSH-Messung kostengünstiger sowie technisch sinnvoller sind, als der Test des Prototyps in Seriengröße. Nach der Auswahl eines Werkstoffs und Konstruktion der Modelle wurden Tests an diesen durchgeführt. Dabei handelt es sich um Wassertests, wobei die Kavitationsmessung und die Kennlinienmessung im Vordergrund standen. Die Messergebnisse wurden ausgewertet und auf die Prototypengröße mittels der Ähnlichkeitsgesetze skaliert. Danach wurden Optimierungsmöglichkeiten aufgezeigt, um den zukünftigen Prototyp zu entwickeln und später auf einem realitätsnahen Prüfstand mit einer Hackschnitzelemulsion zu testen.

KW - Centrifugal pump

KW - Chip pump

KW - Pulp production

KW - Zentrifugalpumpe

KW - Hackschnitzelpumpe

KW - Zellstoffherstellung

M3 - Masterarbeit

ER -