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magnetgekuppelte Zahnradpumpen
pulsationsfreie Dosierung
Allgemein
Die magnetgekuppelte Zahnradpumpe ist eine hermetisch geschlossene Prozesspumpe. Die chemische und pharmazeutische Industrie, die Wasserwirtschaft und die Medizintechnik verwenden sie überwiegend zur pulsationsfreien Förderung bzw. Dosierung von nichtschmierenden Flüssigkeiten wie z.B. Wasser, wässrigen Flüssigkeiten, Salzlösungen, Säuren, Laugen und Lösungsmitteln.
Diese Zahnradpumpe wurde für die Entgasung von kleinen Mengen Wasser in der Medizintechnik entwickelt. Die Konstruktion ermöglicht es daher, auch nichtschmierende Flüssigkeiten zu fördern bzw. zu dosieren. Diese kleine Dosierpumpe kann auf nahezu jeden Einsatzfall angepasst werden, der innerhalb ihrer Betriebsparameter liegt.
Dieser Pumpentyp von einer besonderen Laborpumpe zur hochpräzisen Prozesspumpe für die chemische Industrie und die Wasserwirtschaft, welche Förderaufgaben mit großer Volumenstrombandbreite mit einem Differenzdruck bis ?pmax = 15 bar ermöglicht. Diese Eigenschaften sind von höchster Bedeutung für die Dosierpumpen die Ammoniakwasser bzw. Harnstoff z.B. zur Verhinderung von Stickoxiden fördern müssen. Möglich ist die Dosierung von nichtschmierenden Flüssigkeiten zum einen durch die verschiedenen, hochpräzise verarbeiteten Pumpenwerkstoffe: Der Pumpenkörper und die Zahnradwellen bestehen aus Edelstahl, Hastelloy oder Titan, die Gleitlager aus Carbon oder Kunststoffen wie Peek oder Teflon. Die Zahnräder werden aus einer Nickellegierung, Peek oder PTFE (Teflon) gefertigt und lassen sich untereinander frei kombinieren. Die Zahnrad- und Gleitlagerwerkstoffe besitzen alle hervorragende tribologische Eigenschaften.
Zum anderen müssen die Gleitlager geschmiert, zumindest aber gekühlt werden. Interne Spülkanäle leiten einen kleinen Teil des Förderstroms von der Druckseite durch die Gleitlager zurück zum Saugraum. Hier vermischt sich der Teilstrom mit dem frischen Medium des Hauptstromes. Die Temperaturerhöhung durch diesen Vorgang ist in der Regel kaum messbar.
Werden wässrige Flüssigkeiten gefördert, existieren in der Pumpe keine Strömungstoträume. Dieser Effekt kann für die Reinigung im eingebauten Zustand (CIP – cleaning in place) mit einem Lösungs- bzw. Reinigungsmittel ausgenutzt werden. Dies ist die Basis für eine im eingebauten Zustand sterilisierbare SIP Pumpe (SIP – Sterilization-in-Place), die vor allem in der pharmazeutischen Industrie zum Einsatz kommt.
Da die Zahnradpumpe eine drehzahlabhängige Fördercharakteristik besitzt, lassen sich die Fördermengen über die Motordrehzahl einstellen. Daher bietet sich der Einsatz von drehzahlvariablen Antrieben an, die es selbstverständlich auch für explosionsgefährdete Bereiche gibt
(gesamte Zahnradpumpe für Ex-Bereich bzw. ATEX-konform). Die Drehzahl der Motoren lässt sich manuell mit einem Potentiometer verstellen oder extern über Leitstrom oder Leitspannung ansteuern.
Die Zahnradpumpe mit einer hermetischen Magnetkupplung ist auf Grund ihrer Fördercharakteristik — in Verbindung mit dem richtigen Antrieb — ohne weiteres in einen Regelkreis (oder in eine SPS) integrierbar.
Kurzinfos
- Prädestiniert zur pulsationsfreien Förderung von heissen (bis +350°C), nichtschmierenden Flüssigkeiten wie:
- Säuren, Laugen, Lösungsmittel, Salzlösungen, wässrige Lösungen, VE-Wasser, Konzentrate, Isozyanate, Schmelzen usw.
- hermetisch geschlossen durch die Magnetkupplung
- grosser Stellbereich der Förderung mit einer Pumpe (bis zu 1:400)
- reproduzierbare Dosierung bei konstanten Bedingungen bzw. Einbindung in einen Regelkreis
- Erfüllung der ATEX Richtlinien: Zone 1, Zone 2 und Zone 22, Temperaturklassen T1…T6 bzw. 100 K
- unterhalb der Glimmtemperatur des Staubes (Zone 22)
Kennlinien
Werkstoffe
Alle magnetgekuppelten Zahnradpumpen sind in der Lage, nichtschmierende Flüssigkeiten zu fördern bzw. zu dosieren. Warum? Das liegt zum einen an der internen Spülung der Pumpe mit der zu fördernden Flüssigkeit und zum anderen an den verwendeten Werkstoffen: Das Gehäuse- und Wellenmaterial kann wahlweise aus Edelstahl (Werkstoff-Nr. 1.4404 bzw. 1.4571), Hastelloy (C-276, Werkstoff-Nr. 2.4819) oder Titan (grade 2, Werkstoff-Nr. 3.7035) bestehen.
Diese Werkstoffe garantieren eine hohe Festigkeit und beste chemische Korrosionseigenschaften bei Temperaturen bis +350°C.
Die Zahnrad- und Gleitlagerwerkstoffe müssen besonders gute tribologische Eigenschaften und hervorragende chemische Beständigkeit besitzen. Dazu eignen sich besonders gut die bewährten Werkstoffe Teflon, Carbon und Peek in Verbindung mit einer speziellen Nickel-Legierung, die mit den oben genannten Gehäusewerkstoffen nicht verschweißen kann (Non Galling Alloy). Die Werkstoffe können untereinander frei kombiniert werden.
Dadurch kann jeweils die Werkstoffkombination mit der höchsten Standzeit eingesetzt werden. Als Dichtungswerkstoffe stehen Teflon, Carbon, Metalle und alle Elastomere von EPDM, Viton bis Kalrez u.v.a. zur Verfügung. Mit dieser Werkstoffauswahl können nahezu alle in der chemischen Verfahrenstechnik vorkommenden Einsatzfälle abgedeckt werden. Nutzen Sie daher unseren Beratungsservice, damit Sie für Ihre Anwendung die optimale Lösung bekommen.
Effiziente Pumpentechnik für nichtschmierende Flüssigkeiten
Edelstahl (1.4404 und 1.4571)
1.4404 und 1.4571 besitzen eine besonders gute chemische Beständigkeit unter den allgemein verwendeten austenitischen Edelstählen.
1.4404 ist besonders gut elektropolierbar. Die Wellen aus 1.4571 werden kolsterisiert (gehärtet).
Hastelloy (C-276, 2.4819)
Nickel-Chrom-Molybdänlegierung mit hoher Beständigkeit gegen Lochfraß in oxidierenden und reduzierenden Flüssigkeiten
(z.B. stark oxidierenden Flüssigkeiten wie Chloride, Fluoride, Ameisen-, Fluss-, Salz- und Schwefelsäure).
C-276 ist der Allround – Hastelloy mit den in der Regel besten chemischen Eigenschaften.
Titan (Grade 2, 3.7035)
Besonders gut geeignet für Eisen-III-Chlorid (40%), Glykolsäure und metallionenfreie Einsätze
(hier werden gerne Kunststoffpumpen eingesetzt, Titan-Pumpen sind robuster!).
Zahnräder und Gleitlager
Zahnradmaterial
Nickel – Legierung
Kobalt – Legierung
PEEK mod.
PEEK Comp.
PTFE mit 25% Kohlenpulver (FDA – konform)
PTFE – Comp., (FDA – konform)
Gleitlagermaterial
Carbon (rein)
Carbon – Antimon imprägniert
Carbon – Harz imprägniert (FDA – konform)
Peek mod.
Peek Comp.
PTFE mit 25% Kohlenpulver (FDA – konform)
PTFE + Glimmer
PPP (Parmax ®)
Edelstahl bzw. Hastelloy
Anwendung
Um die höchstmöglichen Standzeiten mit den Pumpen zu erreichen, sollten folgende wichtige Grundsätze beachtet werden:
- Zulauf: Die maximale Menge, die die Pumpe fördern muss, sollte frei und ungehindert in die Pumpe fließen
- Der Differenzdruck, den die Pumpe überwinden muss, sollte so hoch wie nötig und so gering wie möglich sein!
Die Pumpe sollte in ihrer Förderleistung nicht überdimensioniert werden. Sie sollte auf die benötigte Fördermenge einstellbar sein. Daher empfehlen wir den Betrieb mit drehzahlvariablen Antrieben.
Nachfolgend nur einige der vielen, in der Praxis vorkommenden Medien. Sollte das von Ihnen gesuchte Medium nicht gelistet sein, hilft Ihnen unser technisches Beratungsteam gerne weiter.
Ammoniak
Ammoniakwasser
Ameisensäure
Benzin
Blausäure
Chloroform
Chlorbenzol
Chromsäure
Dieselöl
Eisen(II)Chlorid
Eisen(III)Chlorid
Essigsäure
Ethanol
Ethyylbenzol
Fettsäure
Flusssäure
Formaldehyd
Glykol
Harnstoff
Harze
Hexan
Hopfenkonzentrat (Tetrahop)
Hydrazin
Isozyanate
Kältemittel (Frigene)
Kalilauge
Kerosin
Kohlenwasserstoffe
Leime (Kleber)
Lösungsmittel
Methanol
Methylchlorid
Nährlösung
Natriumchlorid
Natriumsulfat
Natronlauge
Oleum
Paraffin
Phosgen
Phosphorsäure
Propanol
Proteinlösung
Salpetersäure
Salzlösungen
Salzsäure
Schwefelsäure
Siliconöl
Stearinsäure
Toluol
Trichlorethylen
Wasser
Destilliertes Wasser
VE-Wasser
Wasserstoffperoxid
Xylol
Zitronensäure