Verschleiß- und korrosionsbeständige Rührwerke für Biogasanlagen

Infolge der komplexen Charakteristika der Gärsubstrate erreichen die aus metallischen Werkstoffen, Kunststoffen oder glasfaserver­stärkten Polymeren gefertigten Rührer in Bio­gasanlagen nur Standzeiten von einigen tau­send Betriebsstunden. Bereits nach kurzer Betriebszeit setzen Verschleiß- und Korrosionserscheinungen am Propeller ein, was nicht nur zu einem erhöhten Wartungsaufwand führt, sondern zudem den Mischprozess in den Fer­mentern negativ beeinflusst. Die wesentlichen Anforderungen an das Rührwerk werden determiniert durch die chemischen (pH-Wert, Reaktionswärme, hoher Salzgehalt, H₂S), mechanischen und tribologischen Gegeben­heiten im Fermenter.

Im Rahmen des Verbundvorhabens »MaRü­Ferm« wurde zusammen mit dem Rührwerks­hersteller RTO GmbH und dem Mineralguss­spezialisten SiCcast GmbH eine verschleißfeste Beschichtung für Rührwerke entwickelt. Diese besteht wesentlich aus einem kalthärtenden Polymer-Keramik-Verbund, der in variablen Schichtdicken auf metallische, keramische und polymere Werkstoffe aufgebracht werden kann. So lassen sich mit dieser Beschichtungstechnologie nicht nur neue Rührwerke armie­ren, sondern auch bereits verschlissene Rührtechnik zeiteffizient und kostengünstig aufarbeiten.

Der Polymer-Keramik-Verbund weist eine sehr hohe Medienstabilität und keine Foulingnei­gung auf. Aufgrund seiner hohen Dämpfung ist er trotz des hohen Keramikanteils schadenstolerant und unempfindlich gegen Schläge. In einem Tribotest an skalierten Propellern zeigte die Armierung einen um den Faktor 5 niedri­geren Verschleiß im Vergleich mit Rührern aus Polyamid 12.

In einem zweijährigen Langzeittest eines armierten industriellen Pilotrührers (Ø 2500 mm, Drehzahl bis 60 U/min) in einer Biogasanlage erfolgte die technologische Überprüfung. Der Propeller zeigte in dieser Zeitspanne einen ext­rem geringen Verschleiß und bestätigte die Tests im Labor- und Technikumsmaßstab. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass derartig armierte Fermenterrührer über 10 Jahre war­tungsfrei im Dauerbetrieb in einer Biogasan­lage einsetzbar sind, ohne einen signifikanten Verlust ihrer Rührleistung aufzuzeigen.

Bild 4 zeigt skalierte Propeller nach den Tribo­tests im Labormaßstab. Rührer (PA 12) im Aus­gangszustand (links), Rührer (PA 12) nach dem Test mit hohem Verschleiß (rechts) und mit der entwickelten Armierung beschichteter Rührer nach dem Verschleißtest (mitte).

Leistungs- und Kooperationsangebot

• Charakterisierung, Entwicklung und Opti­mierung von Rührwerken
• Werkstoffentwicklung keramikbasierter Verschleißschutzbeschichtungen
• Charakterisierung tribologischer und korrosiver Effekte
• Herstellung von Musterbauteilen