Entwicklung und Serienfertigung einer neuen, regelbaren BLDC Abschäumerpumpe: UP8000skimmer V24

Wir, die Firma aquabee sind seit 37 Jahren Hersteller von
Aquarienpumpen und fertigen in der Regel
für Hersteller von Abschäumern, Komplettaquarien und für alle erdenklichen
Zwecke im Bereich der Aquaristik.

Vor 20 Jahren wurden wir mit der Aufgabe vertraut, eine
serienreife Abschäumerpumpe in großer Stückzahl zu fertigen. Bis dahin wurden
diese aus herkömmlichen Aquarienpumpen handgefertigt.

Die Abschäumerpumpe sollte auf Grundlage der
UP2000/1 entstehen. Alle erdenklichen Werkzeuge und Vorrichtungen dafür, wurden
in unserer eigenen Entwicklungsabteilung hergestellt. In der Pumpe kam auch
erstmalig das legendäre Nadel Rad als Spritzgussteil zum Einsatz, was heute aus
modernen Abschäumern nicht mehr weg zu denken ist.

Früher wurden diese Nadelräder noch handgefeilt.

Das war schon ein ziemlich großer, technischer Aufwand die
Pumpen so zu entwickeln, dass sie ein Optimum an Luftleistung erbringt.

Zum Glück war eine gewisse Abnahmemenge durch die beiden,
damals führenden, deutschen Abschäumerhersteller garantiert.

Und so entstand eine robuste, zuverlässige Abschäumerpumpe,
die wir tausendfach produziert haben.

Aber natürlich geht die Entwicklung weiter und moderne
Elektronik erlaubt heute Pumpenansteuerungen, die keineswegs mehr auf 230V
Wechselstrombasis betrieben werden müssen. Somit wäre das leidige Problem des
50Hz - Brummens einfach zu umgehen.

Außerdem ermöglicht ein drehrichtungsorientierter Lauf eine
deutliche Leistungssteigerung gegenüber einem Flügelrad, welches sowohl rechts-
als auch linksherum laufen muß!

Toni Friedrich

aquabee

Hallo Herr Strutz,

das freut uns immer sehr zu hören, dass sich Pumpen bei Kunden seit zwei Jahrzehnten
im Einsatz befinden. Die UP2000, UP2000/1 und UP3000 wurden damals hintereinander weg entwickelt.
Die ersten Pumpen dieses Typs kamen gegen 1994 auf den Markt.

Mit freundlichen Grüßen
Toni Friedrich

Damit eine neue geregelte Abschäumerpumpe auf den Markt gebracht werden kann, haben wir eine
komplette neue Elektronik und ein absolut neuartigen 24Volt DC Motor entwickelt. Es wurde eine
Reihe von Prototypen gefertigt um fest zu stellen wie man einen absolute Laufruhe bei maximaler
Leistung und geringsten Stromverbrauch erzielen kann.

Um ein neues funktionelles Design der Pumpe zu ermöglichen, musste ein neuer Satz Spritzgießwerkzeuge
zur Herstellung der Kunststoffteile gefertigt werden.
Jedes einzelne Spritzgieß und Stanzwerkzeug wird bei uns im eigenen Werkzeugbau gefertigt.

Toni Friedrich

aquabee

Danke Klaus

ja die Deckel Werkzeugfräsmaschinen sind unverwüstlich.

Gruß Toni Friedrich

Hallo Torsten,

das wäre echt klasse wenn du dei TK 1000 noch finden würdest. Die Pumpe ist wirklich ein Relikt der Anfangszeiten unserer Firma.

Gruß Toni Friedrich

Das ist auch noch ein Relikt aus Mitte der 90er Jahre.

Danke Torsten

Um eine effektivere Abschäumer und Förderpumpe zu bauen, musste das Kreiselgehäuse auch
komplett neu entworfen werden.
Dieses Gehäuse wurde strömungstechnisch so
optimiert, dass ein Maximum an Leistung erbracht wird.
Hier ist zum Beispiel die Werkzeugmatrize für das neue Kreiselgehäuse in seiner Frühform zu sehen.
Die Kontur wurde auf der CNC Werkzeugfräsmaschine gefräst und danach von Hand poliert.
Das komplett fertige Spritzgießwerkzeug mit allen Komponenten, beinhaltet ca. 370 Arbeitsstunden.

Toni Friedrich
aquabee

Die Herausforderung war damals der Einsatz von Nadelrädern in größeren
Pumpen, um die bis dahin üblichen Industrie - Normpumpen abzulösen, die
an größeren Abschäumern üblich waren. Da hier mehr
Wassermenge, gern auch einmal mit kleinen Partikeln üblich war,
insbesondere im Schauaquarienbereich, mußte eine etwas robustere Konstruktion her.
Diese läuft dann natürlich auch ruhiger, wenn die Pinnchen dünn sind.
Es musste also ein Kompromiß zwischen maximalem Wasserdurchfluß und genügend Luftmenge gefunden werden.
Dabei stellte sich ein gedeckeltes Nadelrad als ideal heraus. Es ist zwar
nicht ganz so einfach zu produzieren, läuft aber sehr laufruhig und
sorgt dafür, das das Wasser zwangsweise durch die Pinnchen strömen muß
und somit immer mit Luft verquirlt wird.
Diese Laufräder kamen dann zeitgleich mit unseren größeren Pumpen der 5000er
Serie auf den Markt. Da alles wiederum in Spritzguß ausgeführt wurde,
war es möglich, eine für diese Leitungsklasse recht preiswerte
Abschäumerpumpe für verschiedene Hersteller anzubieten.

Toni Friedrich
aquabee

Hier sieht man die Entnahme des neuen Nadelrads aus dem Sprietzgießwerkzeuges. Erst das Spritzgießen dieser Teile hat die Serienproduktion
von Abschäumerpumpen möglich gemacht. So konnte man die teuren gefrästen Teile, durch günstigere Spritzgussteile
ersetzen. Dieses Verfahren hat auch den Vorteil, dass man in der Formgebung der
Nadeln sich viel mehr entfalten kann. Die Nadeln konnten dadurch viel filigraner ausgefallen.
Der Effekt ist das, dass Wasserluftgemisch viel feiner zerschlagen wird und somit die Leistung des Abschäumers
rapide ansteigt. Durch das direkte aufspritzen des Rades auf die Keramikwelle werden Rundlauffehler auf ein Minimum reduziert.

Das Nadelrad für die neue geregelte Abschäumerpumpe musste auf das große Kreiselgehäuse abgestimmt werden.
Das ist immer eine ganz schöne Tüftelei. Wir können nur brauchbare Ergebnisse durch ausgiebige Tests erzielen.
Die Verlängerung der Nadeln und die Anpassung des Durchmessers auf das Gehäuse, erbrachten sehr
gute Werte. Auch der Umstieg auf das Material POM bewirkt das die Nadeln gegen
Einzug von gröberen Schmutzpartikeln noch unempfindlicher werden.

Toni Friedrich

aquabee

Zitat von klaus Jansen

Am Anfang hatten wir auch eine Deckel FP4 mit Dialog4 Steuerung

Die DECKEL FP4 Dialog4 NC ist natürlich auch nur eine Standardfräsmaschine gewesen für einfaches Zweiachsfräsen.
Wir haben eine DECKEL FP3A Dialog11 CNC mit Schwenktisch. Zusätzlich haben wir zu der Maschine noch den NC Rundtisch.
Dadurch das wir über CAD/CAM programieren, können wir mit dem NC Rundtisch vierachssimultan fräsen.
Ich denke man kann die Leistung die diese Maschine bringt ganz gut an der Matrize für das Kreiselgehäusewerkzeug sehen.
Für den Werkzeugbau ist diese Maschine einfach nur TOP.
Man braucht halt die richtige Maschine für den richtigen Zweck. Um Teile in großen Serien zu fertigen, bietet sich natürlich ein Dreiachsbearbeitungszentrum ehere an.
Jedoch sind diese Maschinen etwas begrenzt wenn es darum geht größere Platten zu schwenken, was sehr wichtig ist wenn man Werkzeuge mit Backenzügen herstellen will.
Deswegen baue ich auf meine FP3A. Die Deckel DMU 50 Monoblock mit fünf Achsen wäre für den zweck noch besser. Die ist aber mit einem Anschaffungspreis von 500.000 EURO wirklich sehr teuer.

Zitat von Lasertom

warum werden eigentlich alle pumpen immer vergossen und nicht verschraubt also so das man sie wieder öffnen kann wie bei den großen tauchpumpen auch

Hallo Thomas,

ich kenne auch diese Sorte von Tauchpumpen die nicht vergossen sind. Bei normalen 230 Volt Pumpen
ist dieses Prinzip beim Unterwasserbetrieb schon etwas riskant. Im Internet findet man zu genüge,
Berichte die von Undichtigkeit, ermüdeten Dichtungen, rausgeflogenen FI Schutzschaltern und
Stromschlägen handeln.
Aus dem Grund werden alle unsere Pumpen wasserdicht vergossen. Damit ist man immer aufder sicheren Seite.
Auch unsere neuen 24 Volt DC Pumpen werden vergossen. Die Gefahr eines schweren Stromschlages
besteht durch die Schutzkleinspannung nicht mehr, jedoch schützt die Vergussmasse
zusätzlich den Motor vor Stürze, Kriechsalz und anderen Einwirkungen von außen.

Toni Friedrich

aquabee

Zitat von klaus Jansen

Nicht nur das... POM-Material verbessert auch das Aufladungsverhalten. Die Unterschiede z.B. PE gegen POM sind gravierend, was die Abschäumleistung betrifft....

Im Spritzguss ist POM sehr aufwändig zu verarbeiten und natürlich auch teurer, aber
die Qualität und Langlebigkeit der Teile ist auch deutlich besser. Auch der Faserverlauf der
durch das spritzen entsteht, trägt enorm zur Stabilität zwischen dem Rad und den Nadeln bei.
Beim früheren fräsen der Nadelräder wurde dieser Faserverlauf unterbrochen und die feinen
Nadeln brachen leichter durch gröberen Schmutz der eingesogen wurde ab.
Das ist aber heute dank modernster Spritzgießtechnik nicht mehr so.

Es gab natürlich auch eine ganze Reihe von Versuchen, was
die Form der Räder angeht. Diese deutsche Erfindung hat sich seit ungefähr 15 Jahren
komplett auf der Welt durchgesetzt, eine kleine Auswahl, was daraus im
Laufe der Jahre geworden ist, findet sich hier:

http://reefbuilders.com/2014/1…e-needle-wheel-impellers/

Auch wenn einige nur Computeranimationen und manche nur
Versuche sind, das Neuhaus Patent zu umgehen, sieht man doch welche Bandbreite
an Nadelrädern möglich ist. Und die Entwicklung ist noch lange nicht am Ende.
Mit drehrichtungsorientierten Pumpen und modernen Werkzeugmaschinen sind noch
ganz andere Konstruktionen möglich.

Toni Friedrich

aquabee

Hier sieht man, wie die neuen Kreiselgehäuse abgespritzt werden.
Frühere Kreiselgehäuse hatten eine mittige Ausströmöffnung,
durch die neue seitliche Öffnung, erbringt die Pumpe eine weitaus
höhere Leistung an Luftwassergemisch bzw. Wasser bei der Förderpumpe,
als mit dem alten Gehäusen. Die neuen Gehäuse für die Abschäumerpumpe werden
in klaren ABS Kunststoff abgespritzt.
Das hat den Vorteil, dass man mit einem Blick den Verschmutzungsgrad feststellen
kann, ohne die Pumpe aufwendig vom Abschäumer abbauen zu müssen. Beim Gewinde
haben wir uns, für ein standardisiertes Zollgewinde entschieden. Somit kann die
Pumpe auch an alle Standardverschraubungen angeschlossen werden.

Toni Friedrich

aquabee

Hallo Gerd,

hier geht es speziell um die Entwicklung der Abschäumerpumpe UP 8000 skimmer V24 bis zu
ihrer Serienfertigung. Die Basis ist unsere UP 8000 electronic V24, die es
inzwischen überall zu kaufen gibt. Es sollen einige Arbeitsschritte gezeigt
werden, die von einer Idee zum fertigen Produkt führen, damit der interessierte
Leser nachvollziehen kann, welcher Aufwand wirklich hinter solch einer Aufgabe steht.

Selbstverständlich wird es eine 10Volt Schnittstelle für gängige Aquariencomputer geben. Ende
Februar möchte ich ein Thema erstellen, wo ich auf die Besonderheit und auf die
10Volt Schnittstelle der UP8000 electronic V24 eingehen werde.

Natürlich wird auch bei uns an neuen Projekten gearbeitet. Da wir ja jetzt im Forum aktiv sind,
werden wir Eindrücke aus Entwicklung und Fertigung vor Markteinführung von neuen Produkten vermitteln.

Mit freundlichen Grüßen

Toni Friedrich
aquabee

Die lange Werkzeugbauphase für die neue UP 8000 skimmer und für die UP 8000 electronic hat auch Vorteile.
Sie ermöglicht uns ausgiebige Langzeittests, mit den Prototypen unter realen Bedingungen,
in unseren Testanlagen, wie auch in unseren privaten Aquarien durch zu führen.
Somit können wir garantieren, dass mit der ersten ausgelieferten Pumpe ein Höchstmaß an
Zuverlässigkeit und Qualität gegeben ist.

Hier ist noch ein Bild eines Vorserienmodells, an einem unserer Testabschäumer zu sehen.

Toni Friedrich
aquabee

Jetzt ist sie auf dem Markt, die neue Abschäumerpumpe UP8000 skimmer V24.
Dieses kleine Kraftbündel saugt ein maximales Volumen von 2300l Luft bei 50Watt/h ein.
Durch die kompakte Bauweise (Länge 160mm, Breite 98mm, Höhe 135mm) und den regelbaren
brushlees DC Motor , kann die Pumpe an jeden gängigen Innen und Außenabschäumer
verbaut werden. Die Pumpe wird in 5 Watt schritten von 5 Watt/h bis 50 Watt/h geregelt.
Das stufenlos, drehbare Kreiselgehäuse ermöglicht dem Anwender sich bei der Gestaltung
seines Abschäumers frei zu entfalten. Der Überwurfring und der weiche alterungsbeständige
Silikonring sorgen dafür das, dass Kreiselgehäuse schon bei geringem
Anzugsmoment fixiert und abgedichtet wird. Die Abschäumerpumpe wird mit 24Volt
Schutzkleinspannung betrieben, was einen absolut sicheren Betrieb am Abschäumer ermöglicht.
Das dursichtige Kreiselgehäuse hat den Vorteil, dass man den Verschmutzungsgrad
ohne ein auseinanderbauen das Abschäumers feststellen kann.

Toni Friedrich
aquabee

Hier stelle ich noch ein paar Bilder rein, welche die Funktion des stufenlos drehbaren
Kreiselgehäuses verdeutlichen sollen.

Bild 1

Der Überwurfring (1) muss nach rechts (von vorne wie auf dem Bild zu sehen) gedreht werden um
das Kreiselgehäuse (2) zu lockern.

Wenn das Kreiselgehäuse wegen der Reinigung komplett entfernt werden soll, muss der Überwurfring so lange
nach rechts gedreht werden bis das Kreiselgehäuse abgenommen werden kann.

Bild 2 bis 4

Nun kann das Kreiselgehäuse (2) in die gewünschte Position gedreht werden.

Bild 5

Wenn die richtige Position gefunden ist, wird der Überwurfring (1) einfach wieder handfest angezogen.

Toni Friedrich
aquabee

Auch der kompakte Controller besticht durch seine geringen Maße von 135mm x 105mm x 43mm.
Die Stecker wurden nach unten verlegt um ein noch optimalere Anbringung an die Wand zu
ermöglichen. Die Abschäumerpumpe läuft auch nach einem eventuellen Stromausfall
sicher und zuverlässig, in der vorher eingestellten Leistungsstufe wieder an.
Dies verhindert ein überschäumen des Abschäumers.

Toni Friedrich
aquabee

Natürlich kann man die Pumpe einfach via Stecker vom Controller trennen. Dieser ist sogar so klein, dass er durch
eine 18mm Bohrung passt. Man kann also mühelos den Controller im Unterschrank oder auch in einem anderen
Raum unterbringen, ohne große Baumaßnahmen vorzunehmen. Er ist dadurch immer am richtigen Fleck erreichbar
ohne große Verrenkungen zu machen. Um das Größenverhältnis besser darstellen zu können,
habe ich einfach mal ein Feuerzeug da neben gelegt.

Toni Friedrich
aquabee

Grüß dich Stefan,

danke für deine ehrliche Meinung. Das habe ich ganz vergessen zu schreiben, dass somit die ganze Pumpe
ohne Werkzeug auseinander gebaut werden kann. Das erleichtert die Reinigung ungemein.
Der Standfuß wird durch eine Schwalbenschwanzführung an der Pumpe gehalten. Er wird zur Entfernung einfach
abgezogen bzw. wieder drauf geschoben.
Um die Demontage zu verdeutlichen werde ich natürlich noch Material reinstellen.

Gruß Toni

aquabee

Der Meerwasserhof in Magdeburg zeigt sehr erfolgreich das Einzelhandelsgeschäfte nach wie vor ein wichtiger Bestandteil in unserer Branche sind.
Die Mitarbeiter dort sind mit Leib und Seele Meerwasseraquarianer und geben ihr Fachwissen sehr kompetent an die Kunden weiter.
Gutes Fachwissen ist die Grundlage für erfolgreiche Meerwasseraquaristik.

Der Meerwasserhof arbeitet von Anfang an sehr effektiv mit unserer neuen DC 24 Volt Pumpenserie UP8000 electronic und UP8000 skimmer.

Danke an das Team des Meerwasserhofes für die Bereitstellung der Bilder.

http://www.meerwasserhof-magdeburg.de/

Toni Friedrich
aquabee

UP8000 24 Volt Skimmerpumpen nach der Endmontage

Hallo Thomas,

an dem Controller für die Abschäumerpumpen gibt es keine Schnittstelle, da hier keine
wirkliche Nachfrage besteht.

Der Controller für die UP8000electronic V24 wird mit einer 0-10 Volt Schnittstelle ausgerüstet.
Die Pumpen werden ab nächste Woche nur noch mit Schnittstelle ausgeliefert.

Für weitere Informationen darüber, einfach hier dran bleiben:

http://www.meerwasserforum.com…age=Thread&threadID=66161

Mit freundlichen Grüßen
Toni Friedrich
aquabee