Tauchpumpen für anspruchsvolle Anwendungen

Sind solche anspruchsvollen Fördermedien beispielsweise aus Gruben oder geschlossenen Behältern, sogenannten Sloptanks, zu pumpen, ist eine Atex-konforme Pumpe unerlässlich. Bei einer Sloptank-Entleerung können beispielsweise Abwässer mit gefährlichen Flüssigkeiten anfallen, oder wie es die Atex-Richtlinie formuliert, ein „häufiges oder ständiges Vorliegen eines explosionsfähigen Gemischs“, also ein zündfähiges Gemisch aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln. Die Ex-Zone 0 stellt die höchste Anforderungsstufe dar, da in diesem Bereich eine explosionsfähige Atmosphäre ständig, über lange Zeiträume oder häufig vorhanden ist.

In einer gefährlichen und explosionsfähigen Atmosphäre ist auf die Gefährdung von Mensch und Umwelt besonderes Augenmerk zu lenken. Für die Gefahr einer Explosion in einer Gasatmosphäre hier ein Beispiel: Es reicht schon eine heiße Oberfläche wie von einem heißgelaufenen Lager, um einen schwerwiegenden Zwischenfall herbeizuführen. Auch eingeschlossene und unkontrolliert erhitzte Flüssigkeiten stellen eine Gefahr dar. Zu erhöhten Lagertemperaturen kann es besonders in der Startphase kommen, wenn die Niveaukontrolle versagt. Die Überwachung dieser Vorgänge ist aufwendig. Oft werden zusätzliche Temperatur-, Niveau- oder Schwingungsregler angebracht. Hier oder wie bei notwendigen Filtern kommt hinzu, dass diese Vorrichtungen sicherheitshalber abgeschaltet werden müssen. Die Unterbrechung der Förderung und die Fehlersuche kosten Zeit und Geld.

Tauchpumpen verfügen naturgemäß über eine Besonderheit: Die Pumpenhydraulik (Pumpengehäuse und Laufrad) taucht spätestens beim Einschalten in die Förderflüssigkeit. Tauchmotorpumpen haben noch einen weiteren Nachteil, hier kommen nicht nur alle hydraulischen Bauteile (Pumpengehäuse, Laufrad, Leitvorrichtung), sondern auch der Motor mit dem Fördermedium in Kontakt. Standardtauchpumpen – mit produktgeschmierten Gleitlagern und mit einer doppelten Gleitringdichtung ausgerüstet – sind für anspruchsvolle Anwendungen in Zone 0 ungeeignet. Ihre Gleitlager werden von Fremdwasser oder vom Fördermedium gespült. Damit ist die erforderliche Trockenlaufsicherheit nicht gegeben.

Auch wenn Gasanteile in die Pumpe gelangen oder sich im Stillstand im Lagerbereich ansammeln, können in den Gleitlagern Trockenlaufschäden auftreten. Diese hydraulischen Störungen verursachen in der Praxis immer wieder gravierende Schäden. Besonders bei explosiven Stoffen oder gefährlichen Kombinationen von Fördermedien, wie sie in der chemischen und petrochemischen Industrie häufig anzutreffen sind, ist Vorsicht geboten.

Um dies zu vermeiden, müssen Pumpen in diesen Anwendungsfeldern trockenlaufsicher sein. Trockenlaufsicherheit ist die Fähigkeit einer Pumpe, Betriebssituationen, in denen kein oder nur teilweise Fördermedium im Pumpengehäuse ist oder Gasanteile im Förderprozess auftreten, ohne Schaden oder auftretende Gefahrensituation zu verkraften. Die vertikale Tauchpumpe MPATAN aus der Baureihe V-AN des Pumpenherstellers Bungartz fördert mit ihrer trockenlaufenden Magnetkupplung und weiteren Besonderheiten auch extreme Medien sicher, effizient und wartungsarm. Die funktionale Erweiterung der dauerhaft trockenlaufenden Magnetkupplungspumpen MPCH Dryrun durch Eigenschaften der Kreiselpumpen aus der Serie V-AN hat mit den daraus entstehenden Typen MPCVAN und MPATAN eine neue Dimension erreicht. Der hohe Sicherheitsstandard der Tauchpumpe ist schon durch ihre Bauweise sichergestellt. Die vertikale Anordnung verhindert einen Produktkontakt der Dichtung und lebensdauergeschmierten Lager – auch bei Sperrgasausfall. Die in der Atex-Richtlinie vorgeschriebenen Überwachungseinrichtungen können aus der Ex-Zone-0-Atmosphäre in eine niedrigere Ex-Zone verlagert werden. Außerhalb der Fördergrube installiert, reduzieren sich die üblichen Überwachungskosten erheblich.

Daher eignet sich diese Kreiselpumpe für die Förderung toxischer, siedender, feststoff- und gasbeladener Medien. Kritische Anwendungen, wie explosive oder feststoffbeladene Medien sowie Flüssigkeiten mit hohen Temperaturen bis zum Siedepunkt, stellen für diese Tauchpumpe keine Schwierigkeit dar, und auch bei schwankenden Zulaufmengen oder sporadischen Einsätzen hat sie sich bewährt. Die nahezu restlose Entleerung von Tank- und Kesselwagen ist ebenfalls durch Aussagen von Anwendern belegt.

Das Sicherheitspaket der Pumpen beruht auf einem durchkonstruierten Wellenspaltkonzept. Durch eine Dreifachsicherung treten nie Dämpfe oder Flüssigkeiten aus – selbst dann nicht, wenn es am Lager oder an einzelnen Dichtungskomponenten zu Störungen kommt. Die hermetische Abdichtung wird atmosphärenseitig durch eine permanent trockenlaufende, wirbelstromfreie Magnetkupplung erzielt, die keinen Kontakt zur Förderflüssigkeit oder zu deren Gasen hat. Die Sekundärdichtung dieses Pumpentyps, beispielsweise eine gasgeschmierte Lippendichtung, wird durch Laufrad-Rückenschaufeln vollständig entlastet. Durch diese hydrodynamische Dichtung bleibt die Sekundärdichtung stets ohne Produktberührung. Das Fördermedium wird hierbei durch die Laufradrückenbeschaufelung vom Wellendurchtritt weggefördert. Zum anderen schützen Gasbarrieren (Sperrgas) die Lagereinheit vor einem Eindringen von Produktdämpfen. Daher laufen Lager und Dichtungseinheit ohne Kontakt zum Produkt oder zur Förderflüssigkeit oder zu deren Gasen und sind damit permanent trocken.

Die abgebildete Kurvenschar beschreibt die selbstregelnde Förderung bei konstanter Zulaufhöhe HZ. Förderhöhe und zulaufender Volumenstrom bestimmen, wie hoch die Flüssigkeit im Zulaufbehälter steht. Der Betriebspunkt liegt auf der Anlagenkennlinie immer zwischen Nullfördermenge und QGrenz (QGrenz ist der Schnittpunkt von Anlagenkennlinie und Kennlinie der „normal saugenden“ Kreiselpumpe).

Die Pumpe V-AN (AN steht für Automatische Niveauregulierung) verhält sich bei erreichen der Grenzkurve wie eine normal saugende Pumpe. Ihr NPSH-Wert liegt im gesamten Kennfeld bei 0. Solange der Dampfdruck im Zulaufbehälter nicht unterschritten wird, arbeitet sie kavitationsfrei.

Diese Spezialtauchpumpe wartet wie alle Pumpen aus der Baureihe V-AN mit einer weiteren Besonderheit auf: ihrem Selbstregelverhalten. Diese effiziente Methode funktioniert nach der Toricelli-Gleichung, besser bekannt als die Formel vom freien Auslauf. Das Fördermedium wird nicht angesaugt, sondern die Pumpe passt sich selbsttätig regelnd veränderlichen Zulaufmengen an, vergleichbar mit der Wirkweise eines Siphons. Diese Art von Pumpe ist daher für die restlose Entleerung von Behältern besonders gut geeignet. Ein weiteres wichtiges Detail ist der Einsatz eines keramischen Spalttopfes, der Wirbelstromverluste vermeidet, wie sie bei metallischen Spalttöpfen auftreten.

Da alle Pumpen des Herstellers als Einzelpumpe oder als Kleinserie bedarfsspezifisch konstruiert und gebaut werden, ist auch der Einsatz von unterschiedlichen Werkstoffen möglich. Für korrosive und abrasive Medien hat sich beispielsweise der Einsatz eines beständigen Duplexwerkstoffs mit erhöhter Festigkeit bewährt.