In Richtung Effizienz

Nahrungsmittel- und Chemikalienpumpen für die Tankerindustrie

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10.08.2017 Ohne die Ausgangsstoffe läuft nix. Weshalb Produzenten auf Logistikunternehmen wie R.O. Harrell angewiesen sind. Der Dienstleister betreibt einen Fuhrpark mit Flüssigharz-Tankfahrzeugen und beliefert Kunden flächendeckend in den USA und Kanada. 1999 trat das Unternehmen an Unibloc-Pump heran.

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Entscheider-Facts für Logistik-Dienstleister

  • Flüssige Ausgangsstoffe erhalten Betreiber häufig via Tankfahrzeug. Doch damit, dass der Wagen auf dem Firmengelände steht, ist es nicht getan: Der Inhalt muss abgepumpt werden.
  • Da die Anlagenbetreiber selbst häufig keine Ausrüstung hierfür haben, müssen die Logistikunternehmen ihre Fahrzeuge mit eigenen Pumpenlösungen ausrüsten, die für die jeweilige Branche auch ausgelegt sind.
  • Der Beitrag vergleicht am konkreten Fallbeispiel unterschiedliche Pumpentypen und die Vorteile der letztendlich gefundenen Lösung.

Um Kunden schnell beliefern zu können, zählt nicht nur die Zeit auf der Straße. Auch das Abpumpen vor Ort kann zum entscheidenden Faktor werden. Bild: am – Fotolia

Um Kunden schnell beliefern zu können, zählt nicht nur die Zeit auf der Straße. Auch das Abpumpen vor Ort kann zum entscheidenden Faktor werden. Bild: am – Fotolia

Aufgrund der beengten Platzverhältnisse spielte Wartungsfreundlichkeit eine große Rolle. Bild: Unibloc

Aufgrund der beengten Platzverhältnisse spielte Wartungsfreundlichkeit eine große Rolle. Bild: Unibloc

Mit dem Umstieg von Getriebe- auf Kolbenpumpen war es möglich, die Drehzahl um über 75 % zu senken, ohne Abstriche beim Durchfluss machen zu müssen. Bild: Uniblock

Mit dem Umstieg von Getriebe- auf
Kolbenpumpen war es möglich, die Drehzahl um über 75 % zu senken, ohne Abstriche beim Durchfluss
machen zu müssen. Bild: Unibloc

Die Dichtungen lassen sich ohne aufwendige Demontage ersetzen. Bild: Unibloc

Die Dichtungen
lassen sich ohne aufwendige Demontage ersetzen. Bild: Unibloc

Grund: Die bisherigen Getriebepumpen waren zu wartungsaufwendig geworden. Leckagen in der Pumpendichtung, Buchsenverschleiß und Risse in den Zahnrädern waren an der Tagesordnung. Der Betreiber musste die Pumpen nach jedem Einsatz ausspülen; und trotzdem blockierten diese immer wieder aufgrund der Produktrückstände, die zwischen die Zahnräder und auch in die Buchsen gerieten. Die Fahrer versuchten in der Regel, die Pumpen mit Rohrschlüsseln an der Pumpenkupplung beziehungsweise mit Dampf oder heißem Wasser an der Außenseite der Pumpe wieder frei zu bekommen, oder sie füllten Aceton in die Pumpe, um die Harzrückstände aufzulösen.

Kolben ersetzen Zahnräder

Zahnradpumpen waren seit Jahrzehnten der Standard bei Tanklastern zum Transport von Chemikalien. Dieser Pumpentyp kam ursprünglich wegen seines geringen Platzbedarfs und der Wartungsfreundlichkeit, auch auf engem Raum, bei Flüssigharztankern zum Einsatz. Sie galten als zuverlässig, da sie die entsprechenden Druckanforderungen beim Verpumpen von Flüssigkeiten mit hoher Viskosität erfüllen. Auch für das Bewältigen von Problemen wie Schwankungen in Viskosität, Dichte und Druck, die bei Harzen durch Berührung mit Luft und in erster Linie durch Temperaturschwankungen auftreten, sind sie gut geeignet. Manche Harze reagieren heftig auf Kälte, die meisten jedoch zeigen eine erhebliche Reaktion bei intensiver Scherungshitze. Und die ist leider gegeben, wenn sich die Zahnräder in einer Getriebepumpe einander berühren.

Zusätzlich laufen Getriebepumpen in der Regel schneller als eine Kolbenpumpe von vergleichbarer Größe und haben höherer Toleranzen zum Reduzieren ihrer Verluste – eben weil sie klein sind und weil die Zahnräder einen erheblichen Teil des Platzes innerhalb des Gehäuses in Anspruch nehmen. So ist es möglich, Verluste durch das Erhöhen der Drehzahl zu kompensieren.

Ergebnis: weniger Verschleiß

Das hohe Scherungspotenzial von Flüssigharzen in Getriebepumpen kann zum Stocken des Produktes führen, wodurch die Zahnräder aneinanderkleben und die Pumpe blockiert. Dies wiederum führt zu Brüchen in den Buchsen, da das verfestigte Harz zwischen die Zahnräder dringt, beziehungsweise zum Blockieren der Pumpe, wodurch es zu Beschädigungen der Wellen, Wellendichtungen, Lager und Motoren kommt. Zudem weisen Zahnräder ein höheres Maß an Verschleiß durch abrasive Produkte auf. Dabei wäre es ein (leider häufig gemachter) Fehler, einfach nur die Pumpendrehzahl zu erhöhen, um den Effizienzverlust auszugleichen. Denn dies kann das Problem mit der Scherungshitze nur steigern.

Wenn Flüssigharz erhärtet, wird es nicht so schnell wieder flüssig. Genau diese Harzrückstände belasteten die Fahrer bei R.O. Harrell, zumal die Pumpen ständig blockierten. Ebenfalls führte dies zu mehr Hitze in den Getriebepumpen, da das Produkt auf einen größeren Widerstand stieß. Dies alles kostete Zeit, die zu Lasten des Unternehmens und der Kunden ging.

Der Lösungsvorschlag

Unibloc-Pump (ehemals Flowtech) schlug eine komplett aus rostfreiem Stahl gefertigte Kolbenpumpe mit großzügig bemessenen Rostfrei-Stahlflügeln vor, um den durch Scherung verursachten Hitzeeffekt zu reduzieren. Tests im firmeneigenen Labor ergaben, dass das Erhöhen der Durchlässe auf 0,15 bis 0,30 mm (je nach den spezifischen Designvorgaben) den Scherungshitzeeffekt eliminierte. Zusätzlich war es durch den Umstieg von Getriebe- auf Kolbenpumpen möglich, die Drehzahl um über 75 % zu senken – und das bei gleicher Durchflussrate. Die Durchflussrate pro Umdrehung konnte der Pumpenbauer durch Vergrößerung des Hohlraums innerhalb des Gehäuses steigern. Dies erreichte der Hersteller durch die Umstellung von Getriebe- auf Kolbenpumpe, für die der Hersteller spezielle Gehäusegrößen anbietet.

Die Reduzierung der Drehzahl führt außerdem dazu, dass die Pumpe weniger Hitze entwickelt, was ansonsten zum Erhärten des Harzes führen würde. Der erhöhte Durchsatz ermöglicht zudem das effektive Reinigen und Beseitigen der Harzrückstände. Da die Rotoren aus Metall statt aus Plastik sind, reduziert sich auch der Verschleiß durch abrasive Flüssigkeiten.

Die Dichtung macht den Unterschied

Zu der vorgeschlagenen Lösung gehörten weitere Komponenten: Ein pharmataugliches Druckentlastungsventil sollte in die Gehäusefront der Pumpe integriert werden. Diese Lösung erleichtert die Reinigung, und die Pharmatauglichkeit verhindert, dass die Ventile verstopfen, was bei der Getriebepumpe häufig zu Problemen führte. Außerdem schlug der Anbieter eine doppelte Lippendichtung vor, die speziell auf klebrige Produkte wie Zucker, Sirup und Harz ausgelegt ist, um Pumpenlecks zu verhindern. Viton-O-Ringe sind gegenüber den Buna-Pendants vorzuziehen, da diese mit klebrigen Produkten besser zurechtkommen, ohne aufzuquellen, wie es bei Buna manchmal der Fall ist. Des Weiteren weisen Viton-Dichtungen eine hohe Resistenz gegenüber Oxidation, Witterung, Ozon und UV-Licht auf.

Die Lösung

Der Fuhrpark-Betreiber ging auf den Vorschlag ein und bestellte zwölf PD-550-LKW-Pumpen, die der Hersteller Anfang 2000 innerhalb von einer Woche installationsbereit versenden konnte. Zum Einsatz kamen sie in Kombination mit einem 0,31-l- (8 Kubikzoll) Char-Lynn-Hydraulikmotor mit dem Unibloc-Ölkühler H-1. Kurz darauf entwickelte Unibloc das Transportpumpendesign PD-551 mit Frontdichtungen. Diese Dichtungen sind über das Rotorgehäuse zu erreichen, das das Wartungspersonal nun nicht mehr demontieren muss. Dies ist gerade unter den beengten Platzverhältnissen in einem Chemietankwagen ideal. Bis zum Januar 2001 hatte der Betreiber sämtliche Fahrzeuge, die Flüssigharz transportieren, von Getriebepumpen auf Kolbenpumpen von Unibloc-Pump (PD-550 und 551) umgerüstet.

Wartungschef Tom Rathke erklärt: „Die Unibloc 550 und 551 lassen sich problemlos reinigen, pumpen das Produkt schneller und sind nahezu wartungsfrei. Sie lassen sich auch leichter durchspülen und verstopfen einfach nie. Wir haben festgestellt, dass wir das Produkt in weniger Zeit leckfrei und mit einer kühleren Hydraulik herauspumpen können. Sehr zur Freude der Fahrer und nicht zuletzt der Kunden. Seit zwei Jahren nutzen wir jetzt Unibloc-Pumpen und mussten seitdem kein Geld in die Wartung stecken.“ R.O. Harrell ist inzwischen seit 17 Jahren Kunde des Pumpenbauers und hat in dieser Zeit die Kolbenpumpen zum Standard bei LKW-Pumpen für hochviskose Produkte gemacht.

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Heftausgabe: August 2017

Über den Autor

Martha Peebles, Sales/Marketing, Calle Danielsson, Engineering, und Sean Dolyk, Engineering, Unibloc
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