Neue Wege beim Pumpendesign

Magnetgetriebene Zahnradpumpen sorgen für Leckagefreiheit

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11.05.2016 Wenn brennbare Flüssigkeiten gefördert werden sollen, sind Kunststoffpumpen häufig ein No-go. Durch den Einsatz von leitfähigem PTFEC ist diese Hürde nun überwunden: Eine neue Baureihe von magnetgetriebenen Zahnradpumpen erlaubt das Fördern aggressiver Medien im Ex-Bereich.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Die Baureihe magnetgetriebener Zahnradpumpen Tef-Mag bietet einen hohen Förderdruck bei gleichzeitig geringer Fördermenge, einen pulsationsarmen Förderstrom, Leckagefreiheit und Korrosionsbeständigkeit.
  • Durch einen hohen Gesamtwirkungsgrad und niedrige NPSH-Werte wird die Gefahr von Pumpenschäden durch Kavitation reduziert. Im Störfall schalten die Pumpen innerhalb von Millisekunden ab und beugen so einem Trockenlaufen vor.

Spezielle Anwendungen erfordern spezielle Maßnahmen. Pumpen sind die „Arbeitstiere“ der Industrie und sie sind aus dem heutigen Produktionsalltag nicht mehr wegzudenken. Das Problem: Mit welcher Pumpe lässt sich ein hochkorrosives Säuregemisch leckagefrei und nahezu pulsationsfrei in kleinen Fördermengen unter hohem Druck fördern? Zugegeben, das sind viele Anforderungen auf einmal. Allerdings tritt das Problem beispielsweise mit einem ätzenden Katalysator auf, wie er bei der Umesterung von Triglyceriden und Methanol in der Produktion von Biodiesel zum Einsatz kommt.
Bei diesem Prozess wird der Katalysator mit einem Druck von 10 bis 15 bar kontinuierlich in den Reaktor eingesprüht, um die exotherme Reaktion des Methanols mit den Triglyceriden des verwendeten Pflanzenöls zu beschleunigen.
Dosierpumpen scheiden als mögliche Lösung aufgrund der starken Pulsationen aus. Der Einsatz von Schlauchpumpen, ist wegen der hohen Betriebskosten durch die kurzen Standzeiten der Schläuche unrentabel. Auch Kreiselpumpen aus korrosionsbeständigen Kunststoffen können aufgrund der zu geringen Förderhöhe, die Aufgabenstellungen nicht erfüllen. Mehrstufige Kreiselpumpen in leckagefreier Ausführung sind dagegen nur in metallischen Werkstoffen mit unzureichender Korrosionsbeständigkeit erhältlich.

Thermoplaste verhindern Wirbelstromverluste
Die Baureihe magnetgetriebener Zahnradpumpen Tef-Mag von March Pumpen erfüllt diese Anforderungen. Sie ist korrosionsbeständig und kann in explosionsgefährdeten Bereichen gemäß Atex-Richtlinie 2014/34/EU eingesetzt werden. Die Pumpen basieren auf dem leckagefreien Prinzip der Permanent-Magnetkupplung. Dabei schließt ein Gehäuse das Medium hermetisch ein, eine dynamisch wirkende Dichtung ist nicht notwendig. Als Gehäusewerkstoff dienen zwei korrosionsbeständige und leitfähige Thermoplaste (PVDF-FCR und PTFE-FCR). Das entsprechende Temperverfahren erlaubt die spanende Bearbeitung bei der Produktion und ermöglicht, dass die Pumpen bei Einsatz von Keramikspalttöpfen, einem Berstdruck bis 40 bar standhalten können. Die Kunststoffe, die bei günstiger strömungstechnischer Auslegung keine Wirbelstromverluste am Spalttopf erzeugen, führen außerdem zu einer kompakten Abmessung der Pumpe. Die Zahnräder und Wellen aus Silizium-Karbid und Oxidkeramik ermöglichen es, Säuren, Laugen und Lösungsmittel sicher und leckagefrei zu fördern.
Ein weiteres Einsatzgebiet, welches die Dichtheit der Pumpe ermöglicht, ist die Umwelttechnik. Dabei ist der Einsatz als Strippumpen in der Wasseraufbereitung oder beim Entsticken von Rauchgas zum Fördern von Ammoniakwasser oder Harnstoff möglich. Zudem bieten integrierte Frequenzumformer das Potenzial, eine Vielzahl von Pumpen in unterschiedlichen Frequenzbereichen zu betreiben. So ist es möglich, die Durchsätze während des Prozesses über ein Steuerungssystem zu modifizieren. Darüber hinaus können Anwender auf die schwierigen Anforderungen, die zähflüssige sowie leicht flüchtige Medien, wie Alkohole oder Lösungsmittel an die Pumpen stellen, individuell reagieren.
Die Entwicklung der Baureihe erfolgte in Zusammenarbeit mit der Technischen Hochschule Mittelhessen, unter der Leitung von Prof. Ing. Ziegler. Anhand der Finite-Elemente-Methode und spezieller Softwareprogramme wurden dabei extreme Einsatzbedingungen simuliert. Dadurch konnten ein hoher Gesamtwirkungsgrad und niedrige erforderliche NPSH-Werte erzielt werden. Dies kann in der Praxis bei Medien, die nahe am Verdampfungspunkt gefördert werden müssen, das Auftreten von Pumpenschäden durch Kavitation reduzieren. Der Einsatz einer externen elektronischen Leistungsüberwachung verhindert ein Trockenlaufen der Pumpe. Im Störfall schalten die Pumpen innerhalb von Millisekunden direkt oder durch ein Analogsignal an die Steuerung ab. Diese externe Überwachung ist weniger träge, als die klassische Temperaturüberwachung am Spalttopf, bei der die Pumpe oftmals erst abschaltet, nachdem interne Schäden an Lager- oder Gehäuseteilen durch den Trockenlauf entstanden sind.

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Link zum Hersteller.

Heftausgabe: Mai 2016

Über den Autor

Thomas M. Wollmann, Geschäftsführender Kommanditist, March Pumpen

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