Kostenbewusste Multitalente

Till Völker

Prinzipiell sind Pumpen Maschinen zur Förderung von Flüssigkeiten und, in einigen speziellen Bauformen, auch von Gasen. Sie transportieren das Medium, indem sie den Druck bzw. die Fließgeschwindigkeit erhöhen oder die Flüssigkeit heben. Die Fachgemeinschaft Pumpen und Verdichter des VDMA verzeichnet derzeit über 400 verschiedene Pumpenkonstruktionen. Im Betriebsalltag konkurrieren häufig verschiedene Förderprinzipien miteinander – jedes mit Vorteilen, aber auch mit gewissen Einsatzgrenzen. In der Verfahrenstechnik, der Wasser- und Abwasserwirtschaft und im Maschinenbau sind in der Regel fünf verschiedene Pumpen-Wirkprinzipien anzutreffen: Membran-, Exzenter-, Zahnrad-, Kreisel- und Schlauchpumpen.

Schlauchpumpen arbeiten nach dem Verdrängerprinzip. Ein medienbeständiger, elastischer Schlauch liegt an der Innenwand des Pumpengehäuses an. Im Gerät arbeiten bei Trockenläufern ein Rotor mit drei versetzten Verdrängerrollen aus PTFE; bei Pumpen mit Schmierbad im Gehäuse – sogenannten Nassläufern – sitzen auf dem Rotor zwei Gleitschuhe. Beim Ansaugvorgang drücken die Verdränger den Schlauch im Gehäuseinneren zusammen und schieben die darin befindliche Luft in die Druckleitung. Hinter dem Verdränger stellt sich der Pumpenschlauch wieder in seine ursprüngliche Form zurück und erzeugt dadurch einen Unterdruck, der ein Ansaugen des zu fördernden Mediums bewirkt. Nach Abschluss des Ansaugvorganges wird das Medium durch die Verdränger im Schlauch von der Saug- zur Druckseite gefördert. Der entscheidende Unterschied zu anderen Pumpentypen ist, dass Schlauchpumpen ohne Dichtungen, Klappen und Ventile arbeiten. Beim Ansaugen bzw. Abfördern des Mediums über saug- und druckseitig angeschlossene, flexible Leitungen kommt nur der eingesetzte Schlauch mit dem Medium in Berührung – und keine mechanischen Teile wie Rollen, Rotore, Lauf- und Zahnräder, Ventile und Wellendichtungen oder die Innenwandung des Pumpengehäuses.

Bedingt durch ihr Funktionsprinzip sind diese Pumpen sofort nach ihrer Montage einsatzbereit. Schlauchpumpen von Ponndorf beispielsweise sind als Trockenläufer selbstansaugend bis 8 m Wassersäule und bieten als Nassläufer – d. h. mit biologisch abbaubarem und lebensmittelkonformem Schmierbad im Inneren – eine Ansaughöhe bis 9,5 m. Sie müssen also nicht – wie bei Kreiselpumpen – vor dem Start des Förderprozesses saugseitig mit Medium vorbefüllt werden. Bei Druckluftmembranpumpen ist dies zwar auch nicht erforderlich, dafür aber kann bei ihnen aber nicht – im Gegensatz zu Schlauchpumpen – die Dreh- und damit die Förderrichtung umgekehrt werden. Verlangen Prozesse also ein häufiges Entleeren von Leitungen, sind Schlauchpumpen hier im Vorteil.

Für viele Pumpentypen ist das Trockenlaufen ein kritischer Betriebszustand, da in diesem Fall die Gefahr der Beschädigung beispielsweise von Wellendichtungen besteht. Nicht so für die dichtungslosen Schlauchpumpen, die auch längere Zeit ohne Medium betrieben werden können. Auch Kavitation oder Luftblasen im Fördermedium sind kein Thema.

Darüber hinaus lassen sich Schlauchpumpen individuell auf die Eigenschaften verschiedenster Fördermedien auslegen. Ob hochviskos, abrasiv oder aggressiv, ob mit oder ohne Feststoffanteile – unter den verschiedenen Schlauchwerkstoffen, die im Ponndorf-Programm zur Verfügung stehen, findet sich erfahrungsgemäß immer mindestens eine Lösung für ein bestimmtes Fördermedium. Hinzu kommt, dass Schlauchpumpen durch das Fehlen von Dichtungen, Klappen und Ventilen weder zum Verstopfen bei groben Feststoffen noch zu einem Verschleiß der Pumpenmechanik neigen. Damit sind sie besonders vielseitig – das Einsatzspektrum umfasst u. a. Kalkmilch, Säuren, Laugen, Harze, Schlämme und Abwässer. Gleichzeitig – und das ist kein Widerspruch – eignen sich Schlauchpumpen für die schonende Förderung empfindlicher Medien. Auch bei Medien, die beim Fördern zum Koagulieren neigen, sind sie aufgrund ihres scherkraftfreien Förderprinzips im Vorteil. So gewährleistet die Ponndorf-Kristallsuspensionspumpe durch ihr Funktionsprinzip gerade bei niedrigen Drehzahlen eine scherkraftfreie Förderung, d. h. Feststoffe wie Farbpigmente oder Kristalle werden durch das Pumpen weder zerstört noch verformt. Darüber hinaus kommt es zu keinen Sedimentationen im Pumpenkopf. Ein anderer Lösungsansatz ist die Doppel-Schlauchpumpe mit asynchron arbeitenden Rotoren. Diese sind in beiden Pumpenkörpern versetzt gegeneinander angeordnet, wodurch ein sehr gleichmäßiger Volumenstrom erreicht wird. Daher kommen die Doppelschlauchpumpen auch ohne teure und schwer zu reinigende Pulsationsdämpfer im Rohrleitungssystem oder sonstige Maßnahmen zur Reduzierung von Druckstößen aus.

Die Betrachtung anderer Pumpentechnologien zeigt, dass diese ihre prinzipiellen Vorteile haben, in vielen Fällen aber von Einsatzrestriktionen begleitet sind. Ein Beispiel sind Membranpumpen. Ihr Funktionsprinzip ähnelt der Hubbewegung eines Kolbens im Zylinder. Eine Membran, die den Pumpenantrieb vom Fördermedium trennt, wird durch mechanische, hydraulische, pneumatische oder magnetische Auslenkung bewegt. Gleichzeitig sorgen saug- und druckseitige Ventile dafür, dass das Medium entweder nur angesaugt oder nur aus der Pumpe herausgefördert wird. Auch wenn der Druck ohne Verlust zur Förderung des Mediums genutzt werden kann, bleibt doch eine mangelnde Energieeffizienz festzustellen, denn es wird soviel komprimierte Druckluft benötigt wie Medium durch die Pumpe gefördert wird. Zudem erfordert der Kontakt des Mediums mit Ventilen und Dichtungen, eine entsprechende Auslegung und Wartung der Membranpumpe.

Bei Exzenterschneckenpumpen wälzt sich ein angetriebener, gewendelter Rotor mit einer exzentrischen Drehbewegung auf der entsprechend schneckenförmig gewendelten Innenseite eines Gehäuses (Stator) ab. Durch spezielle Formgebung entstehen zwischen beiden Komponenten abgedichtete und konstant geformte Hohlräume, die sich bei der Drehung des Rotors axial fortbewegen und das Medium fördern. Exzenterschneckenpumpen fördern Medien unterschiedlicher Viskosität und Festkörperbeimengung, die Pumpmechanik kommt dabei jedoch in direkten Kontakt mit dem Medium. Rotor und Stator werden zu potenziellen Verschleißteilen.

Unabhängig von ihren verschiedenen Bauformen bestehen Zahnradpumpen grundsätzlich aus einem Gehäuse mit Zu- und Ablauf sowie zwei Zahnrädern, von denen eines angetrieben ist. Gefördert wird das Medium entweder in den Zwischenräumen zwischen den Zähnen und der Pumpenwand oder im Verdrängungsraum zwischen zwei Zahnlücken. Wie bei der Exzenterschneckenpumpe kommt die Pumpmechanik mit dem Medium in Kontakt.

Die weiteste Verbreitung dürfte die Kreiselpumpe aufweisen. Genau genommen ist sie eine Strömungsmaschine, denn das rotierende Laufrad im Inneren des Gehäuses erzeugt eine Zentrifugalkraft, die das Medium auf eine äußere Kreisbahn zwingt. Die aufgenommene Bewegungsenergie des Mediums erhöht den Druck im Pumpengehäuse und presst die Flüssigkeit je nach Gehäusekonstruktion in ein axiales oder ein radiales Druckrohr. Kreiselpumpen existieren in zahlreichen Bauformen – bei fast allen sind aber wichtige Randbedingungen zu beachten: Das Befüllen mit Medium vor dem Anlaufen der Pumpe, die Vermeidung von Luft im Fördermedium beim Ansaugen, die Kavitation und die Beständigkeit von Laufrad, Pumpengehäuse und Wellendichtungen gegen das Fördermedium.

Neben der Betriebstechnik ist die überzeugende Betriebswirtschaftlichkeit der andere, immer wichtiger werdende Vorteil. Bei kaum einem anderen Pumpentypen dürften die total cost of ownership ähnlich günstig sein. Dies liegt u.a. daran, dass bei Schlauchpumpen die einzelnen Baugruppen in der Regel nicht beständig auf abrasive oder aggressive Medien ausgelegt werden müssen. Dementsprechend sind Schlauchpumpen oft nicht nur günstiger in der Anschaffung, sondern im Betrieb nahezu wartungsfrei. Das einzige medienberührende Teil ist der Schlauch. Er steht in verschiedenen Werkstoffen – teilweise mit robusten Gewebeverstärkungen – zur Verfügung und bietet höchstmögliche Standzeiten. Im Bedarfsfall lässt sich der Schlauch mit wenigen Handgriffen austauschen. Ersatzpumpen auf Lager vorzuhalten, ist nicht erforderlich. Ebenfalls kostenbewusst verhalten sich Schlauchpumpen bei häufig wechselnden Medien. Die Drehrichtungsumkehr ermöglicht das vollständige Leeren der saug- bzw. druckseitigen Leitungen und der Schlauch selbst kann einfach gereinigt werden.

Ob als Standard-System oder als kundenspezifische Sonderlösung – aufgrund ihrer Vorteile sind Schlauchpumpen in zahlreichen Einsatzbereichen anzutreffen. Ponndorf bietet dafür neben dem Standardprogramm auch kundenspezifische Sonderlösungen, beispielsweise mobile Systeme oder solche mit Vakuum-Pumpenkopf.

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