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Produktschonende Alleskönner

Sinuspumpen mit höchster Energieeffizienz
Produktschonende Alleskönner

Neben der schonenden Förderung und der umfassenden Zertifizierung spricht vor allem eine sehr hohe Energieeffizienz für den Einsatz von Sinuspumpen in der Lebensmittel-, Getränke- und Kosmetikindustrie genauso wie in der Chemie- und Pharmaindustrie. Um für jede Anwendung die optimale Pumpengröße anbieten zu können, hat Masosine Process Pumps, ein Geschäftsbereich der Watson- Marlow Pumps Group die SPS-Sinuspumpenreihe um weitere Modelle ergänzt.

Eine Sinuspumpe ist relativ einfach aufgebaut. Das Herzstück bildet eine sinusförmige Scheibe mit zwei um 90° gedrehten Sinusschwingungen. Dieser Rotor dreht sich in zwei halbzylinderförmigen Statoren aus Kunststoff. Hierdurch entstehen vier gleich große umlaufende Kammern, in denen das Produkt gefördert wird. Die Besonderheit ist, dass die Kammern im Ganzen verschoben werden. Somit ändert sich ihr Volumen während des Pumpvorganges nicht. Das Medium wird daher nicht über ein Minimalmaß hinaus mechanisch belastet und so besonders schonend von der Einlass- bis zur Auslassöffnung befördert. Die Abdichtung von der Druck- zur Saugseite wird durch einen auf dem Rotor sitzenden Kunststoffschieber gewährleistet, der das Fördergut um 90° in Drehrichtung oder zum Auslass umlenkt.

Energetische Vorteile
Dieser einfache Aufbau setzt nicht nur Maßstäbe für die schonende Förderung von hochviskosen und empfindlichen Fördermedien und erleichtert die Wartung, sondern bietet auch energetische Vorteile gegenüber anderen Pumpenarten. Die innere Leckage der Pumpe wird im Wesentlichen durch die Spaltweiten zwischen dem Rotor und den Kunststoffstatoren, dem Gehäuse sowie dem Schieber bestimmt. Alle diese Spalten können aufgrund der eindeutig rotierenden Bewegung (kleiner Umfangsspalt) und der präzise einstellbaren axialen Rotorpositionen sehr klein gehalten werden. Die Pumpe hat dadurch einen sehr guten volumetrischen Wirkungsgrad. Darüber hinaus bleibt das Volumen der vier Kammern während der gesamten Förderung konstant und im Gegensatz zu anderen Funktionsprinzipien schneidet der Rotor der Sinus-pumpe nicht durch das zu fördernde Produkt. Dadurch kommt es selbst bei hochviskosen Medien weder zu Reibungsverlusten noch muss das Drehmoment nennenswert gesteigert werden. Der Energieverbrauch erhöht sich dadurch auch bei hoher Viskosität praktisch nicht.
Durch das Konstruktionsprinzip mit nur einem Rotor, einer Welle und einer Dichtung wird das für eine kontinuierliche Förderung notwendige Drehmoment außerdem auf ein Minimum reduziert. Weder eine Umlenkung der Kraft im Getriebe noch eine zweite Dichtung oder zusätzliche Lager führen zu einer Steigerung des Energieverbrauchs. Zusätzlich ist die dynamische Dichtung der Sinuspumpe energetisch optimal druckentlastend aufgebaut. Daher herrscht an den Gleitflächen immer ein konstanter Anpressdruck vor. Selbst bei einem höheren Druck in der Pumpe erhöht sich das nötige Drehmoment somit nicht. Des Weiteren fördert die Sinuspumpe nahezu pulsationsfrei und sorgt für einen gleichmäßigen Förderstrom. Im Ergebnis wird der Energieverbrauch damit weiter reduziert.
Wissenschaftlich untersucht
Die energetischen Vorteile der Sinuspumpe bestätigt auch Professor Eberhard Schlücker, Inhaber des Lehrstuhls für Prozessmaschinen und Anlagentechnik an der Universität Erlangen-Nürnberg, der das Wirkprinzip der Sinus-pumpe genauer unter die Lupe genommen hat: „Die Sinuspumpe verfügt über wenig Gleitflächen, was sich positiv auf den Energieverbrauch gegenüber konkurrierenden Funktionsprinzipien auswirkt.
Vor allem bei hohen Viskositäten überzeugt die Sinuspumpe durch sehr wenig innere Reibung sowie minimale Fluiddeformation und hat dadurch einen etwas besseren Wirkungsgrad als beispielsweise Drehkolbenpumpen. Hinsichtlich der Leistungsdichte gehört sie für die Förderung viskoser Fluide zur Spitzengruppe der Verdrängerpumpen“, so Professor Eberhard Schlücker.
Maßgeschneiderte Lösungen
Um den optimalen Wirkungsgrad zu erzielen und die Energiekosten wie den Verschleiß der Pumpe zu minimieren, muss die Pumpengröße passgenau auf die Prozessanforderungen abgestimmt werden. Aus energetischer Sicht ist es immer problematisch, auf eine zu kleine oder zu große Pumpe auszuweichen, da diese meist mit einem erhöhten Energieaufwand betrieben werden muss.
Erst vor Kurzem hat Masosine Process Pumps die SPS-Pumpenreihe um zwei weitere Größen ergänzt. Die SPS-Reihe ist damit nun in insgesamt sieben verschiedenen Größen verfügbar und deckt dabei einen Förderbereich von 4800 bis hin zu 99 000 l/h ab. Mit anderen Sinuspumpen von Masosine lassen sich sogar noch deutlich größere Fördermengen realisieren.
Was für die Pumpe gilt, trifft auch für die Auswahl des Motors zu: Während eine Pumpe mit zu kleinem Motor ihre Aufgabe nicht erfüllen kann, führt ein überdimensionierter Antrieb neben den zusätzlichen Investitionskosten auch zu unnötigen Energieverlusten. „Gerade viele ältere Pumpen werden oft noch mit veralteten Motoren oder mit Motoren betrieben, bei denen zu viel Sicherheit bei der Auslegung einberechnet wurde. Diese schneiden hinsichtlich Energieeffizienz oft deutlich schlechter ab“, sagt Sven-Eric Will, Engineering and Development Manager bei Masosine Process Pumps. Häufig amortisiert sich der Wechsel zu einem neuen, besser passenden Motor mit einer höheren Energieeffizienzklasse relativ schnell.
Alle Motoren bei Masosine Process Pumps stammen von führenden Herstellern auf dem Markt und entsprechen dem aktuellen IE2-Standard. „Wenn vom Kunden gewünscht, ist natürlich auch eine höhere Energieeffizienzklasse möglich“, so Sven-Eric Will. Masosine Process Pumps führt regelmäßig ausgiebige Untersuchungen an allen Pumpen aus dem umfassenden Produktportfolio durch. „Dadurch sind wir in der Lage, den bestmöglichen Motor und die bestmögliche Pumpe für eine Applikation auszulegen und unseren Kunden die größtmögliche Energie- und damit Kosteneffizienz zu bieten“, sagt Sven-Eric Will.
Vorbeugende Wartung
Doch selbst die optimale Kombination aus Pumpe und Motor führt nur dann zu den gewünschten Energieeinsparungen, wenn nach der Installation der Pumpe auf vorbeugende Wartung und das rechtzeitige Austauschen verschlissener oder defekter Teile geachtet wird. Oft wird bei allen Arten von Pumpen der Verschleiß mit einer Erhöhung der Drehzahl des Motors kompensiert, um die Förderleistung konstant zu halten. Dadurch steigt die Energieaufnahme. Steigender Termindruck und hohe Auslastung in der Produktion sind nur einige Gründe, warum Wartungen häufig erst gemacht werden, wenn sie unumgänglich sind. „Höhere Energiekosten werden oft in Kauf genommen, um einen Anlagenstillstand durch Wartungsarbeiten zu vermeiden“, erläutert Will. „Oft übersteigen jedoch die zusätzlichen Energiekosten schon nach kurzer Zeit die Kosten für den Austausch von Teilen deutlich.“ Auch hier weiß die Sinuspumpe zu punkten: Durch ihr spezifisches Design kann sie an ihrem Einsatzort innerhalb weniger Minuten einfach und kostengünstig gereinigt und gewartet werden und steht in kürzester Zeit wieder zur Verfügung.
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