Normpumpen NK im Werk Salzgitter der Volkswagen AG

Drehzahlregelbare Normpumpe passt sich dem Fertigungsprozess an
Hon-Anlage: Flexible Versorgungspumpen gefordert
Mechanische Fertigung im Volkswagenwerk Salzgitter

Wachsende Qualitätsanforderungen in der Motorenfertigung der Volkswagen AG in Salzgitter erhöhen die Ansprüche an die Reinheit der eingesetzten Kühlschmierstoffe (KSS). Im Zuge der Modernisierung der KSS-Filtertechnik für eine Hon-Anlage wurden auch die Versorgungspumpen erneuert. Die drehzahlgeregelten Normpumpen der Baureihe NK von Grundfos sind per Profibus an die SPS-Steuerung der Werkzeugmaschine angeschlossen und fördern im getakteten Prozess flexibel mit Sanftanlauf unterschiedliche KSS-Mengen.

Diese Zahlen beeindrucken wohl jeden: Am Standort Salzgitter fertigt die Volkswagen AG auf einer Produktionsfläche von 320.000 m² täglich bis zu 7.000 Motoren: Diesel- und Otto-Motoren in über 370 Varianten, darüber hinaus Industriemotoren, Marinemotoren und seit kurzem auch Blockheizkraftwerke. Die Palette reicht vom 3- bis zum 16-Zylinder-Motor, die Leistung von 55 bis 736 kW.

Um diese Vielfalt an Motoren produzieren zu können, stehen in Salzgitter rund 6.200 Werkzeugmaschinen bereit, um aus angelieferten Gussteilen und Rohlingen Motorblöcke, Zylinderköpfe und Kurbelwellen zu Fräsen, Bohren, Drehen und zu Schleifen. Zusätzlich werden diverse Motorkomponenten hergestellt. Die Komponenten werden anschließend in 12 Montagelinien zum Motor komplettiert.

Kühlschmierstoff: Beim Honen unverzichtbar
Versorgungspumpen der Baureihe NK versorgen die Hon-Anlage mit je 1000 l/min Kühlschmiermittel

Nils-Stefan Bang ist seit 11 Jahren in der Werkplanung der Motorenfertigung Salzgitter tätig. Er ist zusammen mit seinen Kollegen verantwortlich dafür, dass die Versorgung der Bearbeitungsmaschinen mit diversen Medien wie Kühlwasser, Kaltwasser, Druckluft, Emulsion bzw. Bearbeitungsölen und die Entsorgung der mit Spänen beladenen Emulsionen bzw. Öle reibungslos funktioniert. Nils-Stefan Bang plant natürlich nicht nur neue KSS-Anlagen; Alltagsarbeit ist vielmehr das Anpassen bestehender Anlagen an neue Vorschriften und an neu konstruierte Motoren sowie das Sanieren veralteter Technik.

Um eine Modernisierung und Anpassung ging es auch bei der Hon-Anlage zur Bearbeitung von Vierzylinder-Kurbelgehäusen. Das Zylinderkurbelgehäuse ist das zentrale Bauteil eines Motors, in dem nach der Montage die Kurbelwelle und die Zylinder des Motors arbeiten – hier ist eine besondere Oberflächengüte gefragt. Das Honen als letzter Feinschliff verringert die Reibungsverluste im Motor; eine mikrofeine Kreuzriefenstruktur gewährleistet, dass das Motoröl im späteren Betrieb besser haften bleibt, der Ölfilm nicht abreißt.

Konkret war die Aufgabenstellung, die Reinheit des zum Honen erforderlichen Kühlschmierstoffes weiter zu erhöhen. Hintergrund ist, dass die Qualität des Kühlschmierstoffes mittelbar die Qualität – sprich die spätere Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit - des Motors beeinflusst: Je besser der Feinschliff ist, desto geringere Toleranzen sind erzielbar, auch Reibungsverluste werden geringer. Um die Qualität des Kühlschmierstoffes zu verbessern, wurde zusätzlich ein so genannter Polizeifilter – als automatischer Rückspülfilter - installiert. Darüber hinaus entfernt eine im Bypass geschaltete rasch rotierende Zentrifuge allerfeinste Partikel.

Diese Veränderungen an der KSS-Anlage hatten auch Auswirkungen auf die zu installierenden KSS-Pumpen. Zu bedenken ist beispielsweise, dass die bei der Werkstoffbearbeitung entstehenden Grauguss-Partikel vergleichsweise schwer sind, rasch absinken und somit die Kühlkanäle verschlammen können. Deshalb muss mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit gekühlt werden.

Nils-Stefan Bang ist seit 11 Jahren in der Werkplanung der Motorenfertigung Salzgitter tätig. Er ist zusammen mit seinen Kollegen verantwortlich dafür, dass die Versorgung der Bearbeitungsmaschinen mit diversen Medien wie Kühlwasser, Kaltwasser, Druckluft, Emulsion bzw. Bearbeitungsölen und die Entsorgung der mit Spänen beladenen Emulsionen bzw. Öle reibungslos funktioniert. Nils-Stefan Bang plant natürlich nicht nur neue KSS-Anlagen; Alltagsarbeit ist vielmehr das Anpassen bestehender Anlagen an neue Vorschriften und an neu konstruierte Motoren sowie das Sanieren veralteter Technik.

Um eine Modernisierung und Anpassung ging es auch bei der Hon-Anlage zur Bearbeitung von Vierzylinder-Kurbelgehäusen. Das Zylinderkurbelgehäuse ist das zentrale Bauteil eines Motors, in dem nach der Montage die Kurbelwelle und die Zylinder des Motors arbeiten – hier ist eine besondere Oberflächengüte gefragt. Das Honen als letzter Feinschliff verringert die Reibungsverluste im Motor; eine mikrofeine Kreuzriefenstruktur gewährleistet, dass das Motoröl im späteren Betrieb besser haften bleibt, der Ölfilm nicht abreißt.

Konkret war die Aufgabenstellung, die Reinheit des zum Honen erforderlichen Kühlschmierstoffes weiter zu erhöhen. Hintergrund ist, dass die Qualität des Kühlschmierstoffes mittelbar die Qualität – sprich die spätere Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit - des Motors beeinflusst: Je besser der Feinschliff ist, desto geringere Toleranzen sind erzielbar, auch Reibungsverluste werden geringer. Um die Qualität des Kühlschmierstoffes zu verbessern, wurde zusätzlich ein so genannter Polizeifilter – als automatischer Rückspülfilter - installiert. Darüber hinaus entfernt eine im Bypass geschaltete rasch rotierende Zentrifuge allerfeinste Partikel.

Diese Veränderungen an der KSS-Anlage hatten auch Auswirkungen auf die zu installierenden KSS-Pumpen. Zu bedenken ist beispielsweise, dass die bei der Werkstoffbearbeitung entstehenden Grauguss-Partikel vergleichsweise schwer sind, rasch absinken und somit die Kühlkanäle verschlammen können. Deshalb muss mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit gekühlt werden.


Als Versorgungstechniker sehen wir die Hon-Anlage quasi als Blackbox - für uns steht im Mittelpunkt, den jeweiligen Kühlschmierstoff mit den geforderten Daten – möglichst energiesparend - bereit zu stellen.

Nils-Stephan Bang

Drehzahlregelung bietet Flexibilität

In der Anlage sind seit Mai 2011 zwei frequenzgeregelte Normpumpen der Baureihe NK von Grundfos (Frequenzumrichter CUE, 37 kW; Regler CIU 150 mit Profibus-Anschluss an die SPS-Regelung) installiert, die abwechselnd zum Einsatz kommen.

Warum ist bei diesen Pumpen eine Drehzahlregelung vorgesehen?

 „Erfahrungsgemäß ist es immer von Vorteil, wenn eine solche Anlage ‚atmen‘ kann. Eine drehzahlregelbare Pumpe ist flexibel hinsichtlich der Fördermenge und auch des Förderdrucks“, erläutert Bang. Eine drehzahlregelbare Pumpe kann auf unterschiedliche Anlagen angepasst werden und ist somit immer wieder verwendbar. „Ich kann mit einer FU-geregelten Pumpe sehr einfach verschiedene Betriebszustände fahren beziehungsweise simulieren." Das spart große Mengen an elektrischer Energie, die sonst in Form von Wärme an den Kühlschmierstoff abgegeben wird. Eine drehzahlgeregelte Pumpe fördert immer nur den Bedarf, der zum Zeitpunkt im Prozess benötigt wird.

Hinzu kommt in diesem Fall, dass über die Knoth-Boxen eine zusätzliche Reinigung vorgesehen ist: Dabei wird das bearbeitete Werkstück mit viel Luft abgeblasen bzw. ein Kühlkanal mit hohem Druck und viel Kühlschmierstoff gereinigt. Dies ist ein getakteter Prozess im Abstand von 10 bis 15 min, auf den die Kühlschmiermittelpumpe reagieren muss.

Vorteile bietet eine drehzahlgeregelte Pumpe zudem im Wochenendbetrieb: Auch wenn das Kühlschmiermittel nicht zum Einsatz kommt, darf es nicht zu lange ohne Bewegung bleiben – Stagnation erhöht die Verkeimungsgefahr; mit Hilfe einer drehzahlgeregelten Pumpe kann der Prozess so eingestellt werden, dass die Anlage auf der einen Seite nicht zu viel Energie verschwendet, auf der anderen Seite aber auch nicht verkeimt.

Derzeit sind bei der Volkswagen AG schätzungsweise 10 % aller Filteranlagen mit drehzahlregelbaren Pumpen ausgerüstet. Nils-Stefan Bang schätzt, dass es unter wirtschaftlichen Aspekten Sinn macht, nach und nach etwa 30 % der Anlagen mit drehzahlregelbaren Pumpen auszurüsten. Denn frequenzgeregelte Pumpen bieten gegenüber dem Betrieb mit drehzahlstarren Pumpen neben der Energieeinsparung eine Reihe weiterer Vorteile:

  • durch die FU sind einfache Verkabelungen möglich (dies gilt insbesondere bei Einsatz des MGE-Motors bis 22 kW – hier ist der FU im Motor integriert)
  • energieverbrauchende Überströmer, Eindrosselungen der Leitungen und Ventilregelungen zur Betriebspunkteinstellung entfallen
  • aufwändige Einstellarbeiten bei Änderungen an der Fertigungslinie entfallen
  • mit dem Infrarotfernbedien- und Parametriergerät R100 können die aktuellen Betriebszustände der einzelnen Pumpen überprüft, verändert und gespeichert werden
  • keine Druckstöße im Systemvorlauf durch Sanftanlauf; positive Auswirkung auf die Standzeit der Werkzeuge
  • wechselnde, definierte Betriebspunkte sind problemlos einstellbar.

Auswahlkriterien für Norm- und Blockpumpen

In diesem Fall fiel die Wahl auf eine Normpumpe. Normpumpen bieten dem Anwender Vorteile im Hinblick auf Service, Ersatzteilversorgung und Wartung. Die Prozessbauweise ermöglicht den einfachen Ausbau der Kupplung, des Lagerträgers und des Laufrades, ohne dass das Pumpengehäuse oder die Rohrleitungen demontiert werden müssen. Die Gleitringdichtungen entsprechen der EN 12756.

Grundfos offeriert Normpumpen NK und Blockpumpen NB gemäß EN 733 (Wassernorm) und als NKG und NBG gemäß EN 22858 (Chemienorm) in unterschiedlichen Gehäusewerkstoffen (Grauguss, Edelstahl, Duplex) und Dichtungsvarianten.

Die Normpumpen NK und NKG sind standardmäßig mit einer Ausbaukupplung ausgestattet. Der Vorteil: Bei einer notwendigen Wartung oder Reparatur an der Pumpe bzw. an der Dichtung bleibt der Motor auf der Grundplatte montiert. Die Kupplung kann ohne Demontage des Motors ausgebaut werden. Anschließend verbleibt ausreichend Platz, um die gesamte Wellen-Laufrad-Einheit aus dem Pumpengehäuse zu entnehmen (back-pull-out) und später, nach der Wartung, wieder zu montieren. Diese Arbeiten können unter Zuhilfenahme eines Krans auch von einer einzigen Person ausgeführt werden. Ein erneutes Ausrichten von Pumpenwelle und Antrieb ist durch die Verwendung von Ausbaukupplungen nicht notwendig – das reduziert die Kosten für Stillstandszeiten.





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