Dezember 2009
| von Ute Bußmann , Produktmanagerin Hochdruck-Kolbenmembranpumpen Verder Deutschland

Kennzeichen der Hochdruck-Kolbenmembranpumpen der Serie Hydracell:
  • nahezu pulsationsfreie und somit anlagenschonende und gleichmäßige Förderung;
  • hohe Standzeiten, hohe Verfügbarkeit und dementsprechend niedrige Wartungskosten;
  • hydraulisch entlastete Membranen, hoher Wirkungsgrad von bis zu 85%;
  • großer Leistungsbereich mit Fördermengen bis 128 l/min und Drücken bis 173 bar;
  • hohe Reproduzierbarkeit, dichtungslose Bauweise.

Je nach Anwendungsfall und Anforderung an das fertige PU werden die Komponenten Polyol und Isocyanat mit verschiedenen anderen Additiven in bestimmten Verhältnissen gemischt. Hierzu ist eine genaue Dosierung der einzelnen Komponenten sehr wichtig. Da Polyol und Isocyanat abrasiv sind, kommen Pumpen mit mechanischen Dichtungen hier nicht in Frage. Hydracell-Kolbenmembranpumpen werden von zahlreichen PU-Produzenten eingesetzt, da sie dichtungslos und daher wartungsärmer sind. Darüber hinaus sind sie trockenlauffähig und eignen sich sehr gut zur genauen Dosierung der einzelnen Komponenten.

Multitalent ist kosten- undenergieeffizient

Ein anderer deutscher Hersteller nutzt die Hydracell-Pumpen zur Förderung von Pentan, das als Treibmittel genutzt wird. Pentan ist nicht schmierend und hat einen hohen Dampfdruck, die Prozesstemperatur muss so niedrig wie möglich gehalten werden. Die Hydracell ist eine Multi-Membranpumpe, die im Vergleich zu traditionellen Dosierpumpen eine sehr viel kleinere Stellfläche benötigt. Sie hat einen kleineren Motor und ist daher äußerst kosten- und energieeffizient. Aufgrund der geringeren Motorabwärme konnte der Anwender außerdem Kühlkosten einsparen.

Ein italienischer PU-Hersteller setzt diese Kolbenmembranpumpen zum Zudosieren verschiedener Additive, wie Amine, Silikone oder Katalysatoren, ein. Diese müssen präzise dosiert werden, um die gewünschten Eigenschaften des Polyurethans zu erzeugen. Einige dieser Additive sind allerdings abrasiv und/oder korrosiv und dementsprechend schwierig zu pumpen. Die Pumpen sind dieser Aufgabe gewachsen und werden dort zuverlässig und wartungsarm eingesetzt.
Die Kolbenmembranpumpen sind vielseitig einsetzbar. Die dichtungslose Konstruktion verhindert das Ansaugen von Luft in das Medium. Die Hübe der Multi-Membranpumpen überlagern sich, somit ergibt sich ein gleichmäßiger, pulsationsarmer, linearer Förderstrom. Die Pumpen haben eine signifikant kleinere Stellfläche als Kreiselpumpen mit vergleichbaren Förderleistungen und sind wesentlich effizienter. Allein durch die Reduktion der Energiekosten amortisiert sich eine Hydracell-Pumpe bereits meist schon im ersten Betriebsjahr.
Durch hohe Standzeiten, hohe Leistungsfähigkeit und einfache Bauweise sind diese Pumpen die optimale Wahl für die PU-Herstellung. Sie bilden eine Symbiose zwischen klassischen Kolbenpumpen für hohe Drücke und Membranpumpen für viskose und abrasive Medien. Somit haben sich Hydracell-Pumpen überall dort bewährt, wo problematische Produkte unter hohem Druck gefördert und dosiert werden müssen.

Das Funktionsprinzip

Da die Membran den Hydraulikteil von der Pumpenkammer trennt, können problemlos Feststoffe gefördert werden, ohne dass Kolben und Zylinder verschleißen. Eine Vielzahl der herkömmlichen Pumpen für Förder- und Dosieraufgaben besitzt einen Wirkungsgrad von weniger als 30%. Hydracell-Pumpen haben nicht nur eine Effizienz von mehr als 80%, sondern sind auch eine kostengünstige Alternative zu oszillierenden und rotierenden Pumpensystemen. Der hohe Wirkungsgrad ist der entscheidende Faktor für die geringen Lebenszykluskosten. Die Welle wird durch zwei Kegelrollenlager – ein massives Lager an der Motorseite und ein kleineres Lager an der Membranplatte – fest im Pumpengehäuse gehalten. Zwischen den Lagern sitzt eine nicht-rotierende Taumelscheibe, die die Drehbewegung der Welle in eine oszillierende Bewegung zum Hydraulik-Kolben umwandelt. Die gesamte Welleneinheit läuft vollständig in einem Tauchbad aus Hydrauliköl. Die Hydraulikkolben werden durch die Taumelbewegung ausgelenkt. Die Kolben werden durch den Rückhub mit Öl gefüllt. Rückschlagventile hindern das Öl beim Druckhub daran, aus den Kolben auszutreten.

Das Öl wird beim Druckhub dadurch nur nach vorne in Richtung der Membranrückseite gefördert; der dabei entstehende Druck lenkt diese aus. Dieser Druck ist nahezu der gleiche, der an der Mediumseite der Membran ansteht, deshalb kann von einer druckausgeglichenen Membran gesprochen werden. Unter normalen Umständen beträgt der Differenzdruck, der auf den Membranen lastet, nie mehr als 0,1bar.

Beim Rückhub helfen Federn in den Hydraulikkolben, die Membran wieder in die Ausgangslage zu bringen. Jede Membran hat eine eigene Membrankammer mit jeweils einem Saug- und Druckventil. Wenn die Membran sich im Rückhub befindet, fließt das Medium durch das sich öffnende Saugventil in die Membrankammer. Das Druckventil ist im Saughub geschlossen. Beim Druckhub öffnet das Druckventil, das Saugventil schließt. Dadurch wird Pumparbeit geleistet. Da die Membranen radial zueinander versetzt angeordnet sind und die Pumpen mit relativ hohen Drehzahlen arbeiten, überlagern sich die einzelnen Druckhübe zu einem konstanten, nahezu pulsationsfreien Förderstrom, der meist keinerlei Dämpfung bedarf. In einer typischen Installation sitzt direkt nach der Pumpe ein Überdruck-Ventil, das die Pumpe vor Überdruck schützt.

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