- Fallstudie
- Steigende Viskosität während des Prozesses verursachte Probleme mit schwankenden Fördermengen bei Druckluft-Doppelmembranpumpen (AODD-Pumpen)
- Verschleiß an den Ventilkugeln bzw. Ventilsitzen führte zu Leckagen
- Bredel 65 Schlauchpumpen überwinden beide Probleme und sorgen für konstante Effizienz
Bredel 65 Industrieschlauchpumpen der Watson-Marlow Fluid Technology Group sorgen in einer großen Akkufabrik in China für eine konstante und effiziente Förderung in einem Kugelmahlprozess. Zuvor kam es beim Mahlprozess in der Kugelmühle zu Problemen bei der Rezirkulation eines hochviskosen Schlamms, verursacht durch die mangelhafte Pumpleistung einer Druckluft-Doppelmembranpumpe (AODD-Pumpe). Einschränkungen bei den erzielten Fördermengen und der Effizienz der Pumpe sowie auftretende Leckagen wirkten sich negativ auf die Produktionsleistung des Werks aus, in dem jährlich ca. 200 Millionen Akkus hergestellt werden, wobei es sich zu 50 % um Lithium-Eisenphosphat-Akkus (LiFePo4) handelt. Die Druckluft-Doppelmembranpumpen wurden nun durch Bredel 65 Pumpen ersetzt. Diese Industrieschlauchpumpen bieten nun eine optimale Leistung ohne durch Materialverschleiß verursachte Probleme.
Herausforderungen im Sektor
Jüngste Ankündigungen von Automobilherstellern – darunter BMW und Volkswagen – zur Entwicklung von Elektrofahrzeugen weisen auf einen stark ansteigenden Bedarf an Lithium-Ionen-Akkus hin. Tatsächlich wird sich der weltweite Bedarf an Akkus in den nächsten Jahren verdoppeln und sich die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Energiespeichern bis 2040 voraussichtlich verzehnfachen. Ein Großteil der zusätzlichen Produktion wird auf China entfallen, wo bereits 55 % der weltweiten Produktion von Lithium-Ionen-Akkus angesiedelt ist. Bloomberg New Energy Finance erwartet, dass diese Zahl zeitnah auf 65 % steigen wird. Bis dahin sollen die größten Produktionsanlagen für Akkus eine Kapazität bis zu 120 Gigawattstunden pro Jahr erreichen.
Aufgrund ihrer langen Lebensdauer, einer beeindruckenden Energiedichte und hohen Sicherheit, finden LiFePo4-Akkus (allgemein als LEP-Akkus bekannt) zunehmend Anwendung in Elektroautos und -motorrädern oder in solarbetriebenen Garten- und Sicherheitsleuchten. Das etablierte Herstellungsverfahren beinhaltet einen Kugelmahlprozess, bei dem mehrere Pulver zusammen mechanisch gemahlen werden, um eine feine, gleichmäßige Dispersion der Partikel zu gewährleisten, die mit konventionelleren pulvermetallurgischen Verfahren nicht erreicht werden kann.
Problem des Kunden
Die Kugelmühle in der Akkufabrik in China mahlt das LiFePo4 auf Größen im Mikrometerbereich, dabei rezirkuliert der Schlamm über einen Zeitraum von 72 Stunden. Bis vor kurzem wurde der Prozess mit Druckluft-Doppelmembranpumpen durchgeführt, aber aufgrund der zunehmenden Viskosität des Schlamms während des Mahlvorgangs mit einem Anstieg auf bis zu 5.000 mPas kam es zu einer unerwünschten Verringerung bei der erzielten Fördermenge und der Effizienz der Pumpen.
Als ein weiteres Problem in der 2001 errichteten Anlage, in der circa 150 Mitarbeiter beschäftigt sind, erwies sich die abrasive Beschaffenheit des Schlamms, der zu Beginn des Prozesses ca. 10-15 % Feststoffe im Wasser enthält. Infolgedessen führte der Verschleiß der Ventilkugeln bzw. Ventilsitze der Druckluft-Doppelmembranpumpen zu Leckagen, die Ausfallzeiten und Reparaturen mit entsprechenden Kosten verursachten.
Bredel 65 Schlauchpumpen überwinden beide Probleme und sorgen für konstante Effizienz
Lösung für optimierte Effizienz
Nach der Umstellung auf die Bredel 65-Schlauchpumpen hat sich dagegen keine Verringerung der Pumpenleistung gezeigt. Damit ist eine konstante Effizienz des Produktionszyklus nun sichergestellt. Bredel Pumpen werden nicht von der Viskosität des Schlamms beeinflusst, ein entscheidender Vorteil in einem Sektor, in dem die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Akkus in den kommenden fünf Jahren voraussichtlich explodieren wird. Die Pumpen laufen mit 20 U/min im kontinuierlichen Betrieb rund um die Uhr als Teil eines computergesteuerten Prozesses. Auf der Saugseite der Pumpen herrscht ein positiver Druck, während der Förderdruck maximal 3 bar beträgt.
Das einzigartige direktgekuppelte Design der Bredel Hochleistungsschlauchpumpen kombiniert den geringen Platzbedarf von Blockpumpen mit der Zuverlässigkeit und Einfachheit von Langkupplungspumpen. Bredel Pumpen weisen hochbelastbare Lager innerhalb des Pumpenrotors auf, wodurch eine einseitige Belastung vermieden wird, während das ultrakompakte, drehmomentstarke Getriebe direkt auf das Pumpengehäuse ausgerichtet ist und durch eine innovative Pufferzone vollständig geschützt ist.
Weitere wichtige Merkmale der Bredel Pumpen sind eine Ansaughöhe von bis zu 9,14 m sowie Trockenlauf- und Selbstansaugfähigkeit. Außerdem sind sie ideal für hochviskose Produkte geeignet und können problemlos abrasive Schlämme fördern. Entscheidend ist, dass keine Gleitdichtungen, Kugelventile, Membrane, Kabelverschraubungen, Tauchrotore, Statoren oder Kolben vorhanden sind, die undicht werden, verstopfen und korrodieren können oder ausgewechselt werden müssen.
Die stabile Fördermenge und die langen Wartungsintervalle der Bredel Pumpen tragen dazu bei, dass Akkuhersteller ihre Produktionspläne einhalten können.
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