Effizientere und zuverlässigere Wasserpumpen

Um den Forderungen der Automobilindustrie nach CO2-Reduktion nachzukommen, werden bisher mechanisch angetriebene Pumpen durch bedarfsgerecht zuschaltbare elektrische Pumpen ersetzt. Nun hat sich der brasilianische Pumpenhersteller Melling Engine Parts bei der Entwicklung einer möglichst effizienten, aber auch zuverlässigen Wasserpumpe für Gleitlager entschieden, die aus VICTREX™ WG™-Polymeren hergestellt werden.

Effizientere und zuverlässigere Wasserpumpen

Um den Forderungen der Automobilindustrie nach CO2-Reduktion nachzukommen, werden bisher mechanisch angetriebene Pumpen durch bedarfsgerecht zuschaltbare elektrische Pumpen ersetzt. Nun hat sich der brasilianische Pumpenhersteller Melling Engine Parts bei der Entwicklung einer möglichst effizienten, aber auch zuverlässigen Wasserpumpe für Gleitlager entschieden, die aus VICTREX™ WG™-Polymeren hergestellt werden.

 

Um den Forderungen der Automobilindustrie nach CO2-Reduktion nachzukommen, werden bisher mechanisch angetriebene Pumpen durch bedarfsgerecht zuschaltbare elektrische Pumpen ersetzt. Nun hat sich der brasilianische Pumpenhersteller Melling Engine Parts bei der Entwicklung einer möglichst effizienten, aber auch zuverlässigen Wasserpumpe für Gleitlager entschieden, die aus VICTREX WG™-Polymeren hergestellt werden.
Das Unternehmen benötigt für das Laufrad der Wasserpumpe ein kleines, hoch belastbares Gleitlager, das den starken Beanspruchungen auf Dauer standhält. Ziel war es, den vom Erstausrüster (OEM) benötigten Einbauraum der Pumpe zu verkleinern und durch eine Minimierung der Reibungsverluste den Energiebedarf des Elektromotors – und somit seine Größe – so gering wie möglich zu halten. Eine so zu erreichende höhere Lebensdauer ist vor allem deswegen wichtig, weil Fahrzeugbauer zunehmend verlängerte Garantien auf ihre Autos anbieten.
Die Materialauswahl für die einzelnen Bauteile erfolgte daher nicht nur nach kurzfristigen Kostengesichtspunkten, sondern mit der Zielsetzung, eine optimale Pumpenleistung zu erreichen. Denn während die Pumpe im Einsatz ist, wird weniger CO2 erzeugt und durch den geringeren Kraftstoffverbrauch mehr gespart, als die Hochleistungswerkstoffe in der Beschaffung kosten.
Im konkreten Fall erfordert das Gleitlager ein Material mit möglichst niedrigem Reibungskoeffizienten, einer geringen Verschleißrate sowie Beständigkeit bei hohen Temperaturen gegenüber dem Pumpenmedium Wasser-Glykol. Untersuchungen zeigen, dass Reibungsverluste durch die tribologisch optimierte thermoplastische Formmasse VICTREX WG™ im Gleitlager reduziert werden. Der Materialeinsatz führt zu einer verringerten Leistungsaufnahme des Motors, zu geringerer Reibwärme und somit zu einer verminderten Belastung der Pumpe insgesamt. Der geringe Verschleiß verlängert zudem die Lebensdauer des Bauteils und reduziert als Nebeneffekt auch Partikelgeneration und Kontaminierung des Kühlmediums. Daraus resultieren ein längeres Einsatzintervall, ein vermindertes Ausfallrisiko, geringerer Wartungsaufwand und letztlich eine optimierte Energieeffizienz.
„Die elektrische Wasserpumpe ist wichtiger Bestandteil von Kühlsystemen in Automobilen und Zweirädern“, erklärt Gilberto Fanaro, Direktor Vertrieb und Marketing bei Melling. „In der Pumpe befindet sich das Laufrad, das kontinuierlich Kühlmittel durch die Maschine pumpt. Ein Ausfall des Systems führt zunächst zu einer Überhitzung der Pumpe, in der Folge zu deren Ausfall und schließlich zur Überhitzung des Motors. Die Dimensionsstabilität des Lagers, ohne ein durch die Medien hervorgerufenes Quellen des Werkstoffs, ist essenziell!“  
David Cislaghi, Development Manager für Spritzgussteile bei Ensinger Do Brazil, Hersteller der Bauteile, sagt dazu: „Gleitlager werden oft aus Metall gefertigt oder es kommen teurere Rollenlager zum Einsatz. Metalle besitzen jedoch Nachteile im Kontakt mit Flüssigkeiten, wie im konkreten Fall einer 50:50-Mischung aus Wasser und Ethylen-Glykol bei bis zu 150 °C. Das Metall korrodiert, was zum Blockieren der Pumpe und somit zum Ausfall des Kühlsystems führen kann. Werden VICTREX WG-Polymere verwendet, die auf VICTREX PAEK (Polyaryl Ether Keton) basieren, besteht keine Gefahr der Korrosion.“
Ein weiterer großer Vorteil von VICTREX WG: Das Laufrad und sein integriertes Gleitlager kann mit dem Kunststoff umspritzt werden. „Dadurch entfällt die aufwendige Montage einzelner Elemente“, hebt Fanaro hervor. „VICTREX WG erlaubt die Herstellung einer Baugruppe im Spritzgießverfahren. Das wirkt sich nicht nur auf die Produktionskosten positiv aus, sondern ist Grundvoraussetzung für die gewünschte Miniaturisierung der Kühlpumpe.“
Neben der Hydrolyse- und Chemikalienbeständigkeit erzielt VICTREX WG eine Gewichtseinsparung von bis zu 70 Prozent im Vergleich zu Metallen. Bauteile aus VICTREX WG zeichnen sich durch eine gute Dimensionsstabilität bei 150 °C und  einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aus, der vergleichbar ist mit dem von Leichtmetallen. Des Weiteren bieten Bauteile aus dem Hochleistungsthermoplast eine hohe Abriebbeständigkeit bei Drehzahlen von 4.500 U/min bei niedrigen und sehr konstanten Reibungskoeffizienten. Dies ermöglicht Entwicklungsingenieuren, Bauteile kleiner und effizienter zu gestalten.
 
 
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