SKZ: Entwickelung eines neuen Prüfstandes für Großrohre – Neuartiges Speichersystem - Kooperation mit Ehrler Prüftechnik

Skizze des Prüfstandes für Temperaturwechselbeanspruchung - (Grafik: Ehrler Prüftechnik Engineering GmbH).

Im Rahmen eines gemeinsamen FuE-Projektes haben das Kunststoff-Zentrum SKZ und die Ehrler Prüftechnik Engineering GmbH einen neuartigen energieeffizienten Prüfstand zur Temperaturwechselbeanspruchung von Kunststoffrohren mit einem Außendurchmesser von bis zu 315 mm entwickelt. Der Prüfstand zeichnet sich den weiteren SKZ-Angaben zufolge durch eine intelligente Regelung sowie ein neuartiges Speichersystem aus, das eine Energieeinsparung von bis zu 25 Prozent im Vergleich zu konventionellen Prüfsystemen ermöglichen soll.

Kunststoffrohrsysteme, die im Heißwasserbereich zum Einsatz kommen sollen, müssen zur Erlangung der notwendigen DVGW-Zertifizierung im Rahmen der Erstprüfung einem Alterungstest mit Innendruckbeanspruchung und Temperaturwechseln unterzogen werden. -Diese Temperaturwechselbeanspruchung mit kaltem (20°C) und heißem (93°C) Wasser im Durchfluss und Innendruckbelastung (bis 10 bar) ist gerade für Großrohre sehr aufwändig und energieintensiv. Hier setzt das gemeinsame FuE-Projekt an: Als wesentliche Neuheit wurde ein Prüfstand entwickelt, welcher sich durch eine intelligente Regelung sowie ein neuartiges Speichersystem auszeichnen und dadurch beachtliche Energiemengen im Vergleich zu den auf dem Markt üblichen Systemen einsparen soll.

Eine volumen- und eine druckerzeugende Pumpe ermöglichen Energieeinsparung
Die hoch energieeffiziente Prüfanlage nutzt für die Umtemperierung der Prüflinge erstmals zwei unabhängige Kreisläufe (heiß und kalt) mit jeweils einem Speicher. Der Systemdruck und der Volumenstrom in jedem Wasserkreis werden dabei von zwei unabhängigen Pumpen realisiert. Infolgedessen können sowohl die volumen- als auch die druckerzeugende Pumpe deutlich kleiner als in konventionellen Systemen ausgelegt werden. Sie erreichen den notwendigen hochgenauen Druck und Volumenstrom bei der Prüfung von großen Rohrdimensionen und ermöglichen gleichzeitig Energieeinsparungen gegenüber bestehenden Systemen.

Neuartiger Schichtspeicher verhindert Verwirbelungen und reduziert dadurch Energieverluste
Der gleichzeitige Betrieb von Warm- und Kaltkreis bei dem neuen Prüfstand würde zur Vermischung von kaltem und heißem Wasser beim Temperaturwechsel führen und damit die Aufwendung von zusätzlicher Heiz- und Kälteleistung zur Temperaturerhaltung im System erfordern. Aus diesem Grund wurden Strömungsanalysen zur Auslegung der Speicher und deren innere Konstruktion mit dem Ziel durchgeführt, bei Umtemperierung im Tank gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeiten mit wenigen Verwirbelungen zu erreichen und somit Energieverluste zu reduzieren.

Simulation der Strömungsverhältnisse im Schichtspeicher: Vermeidung von Verwirbelungen durch speziell ausgelegten Gleichrichter - (Grafik: Ehrler Prüftechnik Engineering GmbH).

Diese Erkenntnisse führten zur Entwicklung eines vollkommen neuartigen Schichtspeichers, der aufgrund optimierter Durchströmung die Vermischung von kaltem und heißem Wasser verhindert und eine schnelle Umtemperierung in den großen Rohrprüflingen ohne große Energieverluste ermöglicht. Durch dieses neue Prüfkonzept soll eine Energieeinsparung von bis zu 25 Prozent im Vergleich zu konventionellen Prüfsystemen erzielt werden können.

Das neue Prüfgerät soll im Laufe des Oktobers 2021 im SKZ in Betrieb genommen werden und steht anschließend den Kunden für Alterungsprüfungen ihrer Rohre zur Verfügung.

Zum Projekt
Bei dem FuE-Projekt handelt es sich um ein Kooperationsprojekt zwischen dem SKZ und der Ehrler Prüftechnik Engineering GmbH zur Entwicklung eines Prüfgerätes zur Temperaturwechselprüfung von Großrohren. Das Projekt „Entwicklung eines energieeffizienten Dauerlaufprüfstandes für Temperaturwechsel sowie des entsprechenden Prüfverfahrens zur ressourcenschonenden Lebensdauerprüfung großer Rohrsysteme“ ZU4796901ST9 wurde gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über das ZIM-Förderprogramm (ZIM: Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand).

Weitere Informationen: www.skz.de, www.ep-e.com

SKZ - Das Kunststoff-Zentrum, Würzburg

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