Die ersten Pumpen mit hochverschleißfesten Polymer-Laufrädern fertigten wir für eine südafrikanische Anlage zur Rauchgas-Entschwefelung.

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG

  • Neue Generation von Chemienormpumpen für den Weltmarkt
  • Höhere Wirkungsgrade bei Rauchgas-Entschwefelungspumpen
  • Energiesparende Nutzung der Solar- und Windkraftnutzung

Innovationen sind ein wichtiger Antrieb für das Wachstum unseres Unternehmens. Auch 2011 haben wir unsere Kenntnisse in Hydraulik, Werkstofftechnik und Automation ­genutzt, um Pumpen, Armaturen sowie Steuerungs- und Regelungs­systeme neu zu entwickeln oder weiter zu ver­bessern. Dazu haben wir in Forschung und Entwicklung konzernweit 462 Personen (Vorjahr 422) eingesetzt und 42 Mio. € (Vorjahr 41 Mio. €) aufgewendet. Die Mitarbeiter unserer Entwicklungsabteilungen übernahmen darüber hinaus Anpassungskonstruktionen, mit denen wir auf spezifische Anforderungen unserer Kunden reagierten.

CHEMIENORMPUMPEN FÜR DEN WELTMARKT

Zur ACHEMA 2012, der größten verfahrenstechnischen Messe, werden wir eine neue Generation von Chemienormpumpen präsentieren, deren Entwicklung wir im Jahr 2011 weitgehend abgeschlossen haben. Die neue MegaCPK ist die konsequente Fortführung der weltweit erfolgreichen Bau­reihen CPK®, CPKN und Megachem®. Durch technische ­Innovationen ist es gelungen, diese neue Pumpengeneration in der Energieeffizienz und der Betriebssicherheit auf ein ­Niveau zu heben, das wir als vorbildlich einstufen. Wichtige Hebel ­dieser Weiterentwicklung waren hydraulische und konstruktive Verbesserungen. Diese erreichten wir unter ­anderem durch die Anwendung der Finite-Elemente-Methode, einem modernen Berechnungsverfahren zur Festkörper­simulation.

LAUFRÄDER VOR KAVITATION SCHÜTZEN

Der physikalische Effekt der Kavitation verursacht jedes Jahr weltweit beträchtliche Schäden an Pumpen. Durch konstruktive Maßnahmen an Gehäusen und Laufrädern kann man diese Verschleißursache zwar reduzieren, aber nicht ganz vermeiden. Deshalb suchen wir intensiv nach metallischen Beschichtungen, die unsere Laufräder gegen die zerstörerische Kraft der Dampfblasenimplosion noch unempfindlicher ­machen. Mit einem Ultraschallprüfstand haben wir die Möglichkeiten unserer Kavitationsforschung im Berichtsjahr erweitert. In der neuen Testeinrichtung können wir Prüfkörper in unterschiedlichen Werkstoffausführungen einer sehr ­starken Beanspruchung aussetzen. Auf diesem Wege stellen wir schnell fest, ob es sinnvoll ist, ein Material weiteren Tests ­zu unterziehen, was die Werkstoffauswahl für Neuent­wicklungen ­beschleunigt.

POLYMER STATT METALL

Nach wie vor gehört Kohle weltweit zu den wichtigsten ­Primärenergieträgern. Heute müssen Kraftwerksbetreiber ­allerdings zunehmend auf Kohle mit einem erhöhten Grad an Verunreinigungen zurückgreifen. Entsprechend größer ist der Anteil an problematischen Schadstoffen, vor allem an Schwefeldioxid, die beim Verfeuern in den Rauchgasen ­entstehen. Das bedeutet für neue Kraftwerke sowie ältere ­Anlagen, dass sie eine entsprechend wirkungsvolle Rauchgas-Entschwefelung benötigen, in denen spezielle Pumpen zur Förderung der Kalkmilch-Suspensionen zum Einsatz kommen.

Um auf dem hart umkämpften Markt dieser Rauchgas-­scherpumpen erfolgreich zu bleiben, müssen wir technologisch stets einen Schritt voraus sein. Deshalb haben wir für die Baureihe KWP® im Berichtsjahr hochverschleißfeste Laufräder entwickelt. Sie sind bis auf ein metallisches Drehteil vollständig aus einem Keramik-Polymer-Verbundwerkstoff gefertigt. Aus Festigkeitsgründen ist es bei diesem Material ­erforderlich, Seitenwände und Schaufeln deutlich massiver auszuführen. Mithilfe computergestützter Simulationen ist es unseren Strömungsdynamikern und Konstrukteuren dennoch gelungen, diese Laufräder so zu gestalten, dass sie bei der ­hydraulischen Prüfung einen Wirkungsgrad von über 91 % erreichten. Die ersten 24 Pumpen mit diesen neuen Komponenten sind für ein Kraftwerk in Südafrika bestimmt.

WERKSTOFFWISSEN FÜR ENTWICKLER UND KONSTRUKTEURE

Wie sich die Materialien für Pumpen und Armaturen zusammensetzen sollen, ist regional und national in unterschied­lichen Regelwerken festgelegt. Diese müssen wir als global agierender Hersteller jeweils berücksichtigen. Um unsere Konstrukteure und Designer immer auf dem neuesten Stand zu halten, haben wir im Berichtsjahr eine Datenbank ge­schaffen. In dieser finden sich neben den geltenden Vorschriften und Normen alle Angaben über die chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften unserer Pumpen- und Armaturenwerkstoffe. So stellen wir unser über Jahrzehnte gesammeltes Werkstoff-Wissen den KSB-Mitarbeitern weltweit zur Verfügung. Diese nutzen es, um anwendungsgerechte Pumpen oder Armaturen zu entwickeln oder ihre Kunden beim praktischen Einsatz dieser Produkte auch material­technisch bestmöglich zu beraten.

NEUER PNEUMATISCHER STELLANTRIEB FÜR ARMATUREN

In verschiedenen Industriebranchen steigt die Nachfrage nach einem automatischen Stellventil, das zugleich robust und wartungsfreundlich ist. Diesen Anforderungen entsprechen wir mit unserer bekannten Baureihe BOA-CVE, die wir 2011 um eine pneumatische Antriebsvariante und das passende Zubehör erweitert haben. Bei modernen Anlagen automatisieren die Betreiber heute auch solche Armaturen, die früher noch manuell betätigt wurden. Da es in den meisten Industrieanlagen ein gut ausgebautes Druckluftnetz gibt, ist es ­naheliegend, komprimierte Luft als Antriebsenergie zu ver­wenden. Die neue Einheit rundet unser Stellventilprogramm ab; sie ist vor allem für das Absperren von Wasser- und Dampf­leitungen vorgesehen.

STARTUP-PROJEKTE UND HOCHSCHULKOOPERATIONEN

Für die klassischen Anwendungen entwickeln wir vorhandene Baureihen weiter oder bringen Neuprodukte auf den Markt. Daneben arbeiten wir an zukunftsweisenden Problemlösungen, mit denen wir neue Marktfelder erschließen. Hierbei ­verlassen wir teilweise auch die Kerngebiete der Pumpen- und Armaturentechnik. Die Arbeit erfolgt in kleinen international besetzten Startup-Teams, in die wir kontinuierlich Nachwuchskräfte aus Hochschulen integrieren. Aufgabe dieser Projektgruppen ist es, innovative Produkte und Dienstleistungen vom Ideenstatus zur Marktreife zu bringen. Aktuell sind 6 Mitarbeiter und 20 externe Kräfte von Hochschulen in diesen Teams im Einsatz. Schwerpunkte ihrer Arbeit liegen im Bereich der erneuerbaren Energien sowie in der Wasseraufbereitung und in der Verfahrenstechnik.

Auch über diese Startup-Projekte hinaus pflegen wir die ­Zusammenarbeit mit führenden Hochschulen, öffentlichen Forschungseinrichtungen sowie Partnerfirmen. Dabei ­engagieren wir uns in gemeinsamen Projekten zu Hydraulik, Werkstofftechnik und Automation. Weltweit rund 100 ­solcher Kooperationen helfen, unser Fachwissen zu erweitern und mit neuen Technologien Geschäftsideen in Produkt­erfolge umzusetzen.

STEUERUNGSSYSTEME FÜR SONNEN- UND WINDKRAFTANLAGEN

In der Automationstechnik haben wir 2011 einen Teil unserer Entwicklungsarbeit darauf konzentriert, die Nutzung von ­Sonnen- und Windenergie effizienter zu machen. Mit speziellen Schalt- und Steuerungssystemen ergänzen wir unser ­Angebot an pumpen- und armaturentechnischen Komponenten für Anlagen, die regenerative Energien in Strom umwandeln.

So können wir unseren Kunden heute eine Steuerungselek­tronik für Solarkraftanlagen anbieten, mit der sich die Ausbeute an elektrischer Energie um mindestens 5 % steigern lässt. Das Automationsgerät löst das Problem, dass die zeitweise im Schatten liegenden Elemente eines Solarpanels die Stromgewinnung bremsen, weil sich die Steuerung immer am „schwächsten Glied“ orientieren muss. Mit einer entsprechenden Elektronik ist es jetzt möglich, jede Solarflächengruppe separat zu steuern. Folglich kann jede einzelne unabhängig von den anderen Gruppen immer im optimalen Betriebspunkt arbeiten. Auf diese Weise lässt sich die negative Wirkung einer Beschattung minimieren und die Energie­ausbeute einer gesamten Anlage steigern.

Ein ähnliches Problem gibt es bei der Nutzung der Windkraft. Die Leistungselektronik vieler Anlagen muss sich bei schwankender Netzspannung abschalten, um einer Beschädigung vorzubeugen. Das ist vor allem an solchen Standorten der Fall, an denen ein leistungsstarkes und stabiles Stromnetz zur Grundversorgung fehlt. Trotz ausreichender Windverhältnisse kann es daher sein, dass sich bei Problemen mit der Netzstabilität ganze Windparks abschalten müssen. Aus diesem Grund haben wir begonnen, eine Steuerungssoftware und Schalttechnik zu entwickeln, mit der die Betreiber von Windkraftanlagen ihren Strom auch in schwache Netze einspeisen können. Durch ihren Einsatz soll sich die Amortisationszeit für Windkraftanlagen in der nahen Zukunft spürbar verringern. Erste Tests haben wir für 2012 in China geplant.