Energieeffiziente Motor-Membrandosierpumpen

Mit EC-Motor und All-in-one-Antriebskonzept

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Im Hinblick auf die Life-Cycle-Costs und die sich zukünftig auch auf Motoren anderer Bauart und kleinerer Leistung ausweitenden Energieeffizienz-Richtlinien, sind auch heute schon Dosierpumpen gefragt, die in ihrer Gesamtheit engergieeffizient gesaltet sind. Lutz-Jesco hat sich mit diesem Thema auseinandergesetzt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Motor-Membrandosierpumpen im Förderleistungsbereich von 4 bis 1000 l/h verfügt die Baureihe Memdos LP bereis über einen EC-Motor als elektrischen Antrieb.

Memdos-Pumpen sind insbesondere für Anwendungen in industriellen Prozessen mit niedrigen Drücken und hohen Dosiermengen ausgelegt. Dank eines robusten Stößel-Antriebs mit manueller oder automatischer Leistungsverstellung werden die geförderten Medien zuverlässig und genau dosiert. Die Pumpen arbeiten leckagefrei, selbst bei Verschleiß der Dosiermembran und eignen sich auch für hochaggressive und giftige Chemikalien. Optional sind die Dosierpumpen mit Doppelmembransystem erhältlich. Je nach Getriebeart erlaubt die Membran Drücke bis zu 16 bar. Eine Verdopplung der Dosiermenge ist mit dem Einsatz von zwei Dosierköpfen je Pumpe möglich.

Memdos-Pumpen sind in den Werkstoffen PVC, PP, PVDF oder Edelstahl für Dosierkopf und Ventile erhältlich. Außerdem gibt es für jede Pumpe ein umfangreiches Zubehör, von der passenden Sauglanze über einen Pulsationsdämpfer bis zur Impfstelle. Dadurch wird ein großer Leistungs- und Beständigkeitsbereich abgedeckt. Die möglichen Dosierleistungen erstrecken sich von 0 bis 4 und von 0 bis 156 l/h in der ersten, sowie von 0 bis 114 und von 0 bis 1020 l/h in der zweiten Baugröße. Alle Ausführungen zeichnen sich durch robuste Qualität und dauerhaft verlässliche Dosier-ergebnisse aus. Eine Auswahl an verschiedenen Motoren, auch für explosionsgefährdete Bereiche (Atex), rundet das Spektrum ab.
Energieeffizent ausgelegt
Klassische Motor-Membrandosierpumpen mit Förderleistungen zwischen 4 und 1000 l/h besitzen zwar in der Mehrzahl einen 3-Phasen Asynchronmotor als elektrischen Antrieb, allerdings liegen die elektrischen Leistungen der Antriebe meist unter der in der IEC 60034-30 vorgegebenen Grenze von 0,75 kW und sind somit von dieser ausgenommen. Dennoch wird dieses Thema, wie oben erwähnt, zunehmend auch für die Dosierpumpen interessant. Die Motor-Membrandosierpumpen Memdos LP von Lutz-Jesco verfügen anstatt eines 3-Phasen Asynchronmotors mit externem Frequenzumrichter über einen EC-Motor als elektrischen Antrieb. Bei einem EC-Motor handelt es sich um einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der über eine eigene Leistungs- und Ansteuerelektronik verfügt. Die Kommutierung, die wechselnde Bestromung der einzelnen Statorstränge, erfolgt hierbei über Halbleiterelemente und nicht mechanisch über Kohlebürsten, wie bei einem Standard-Gleichstrommotor. Dadurch wird die Standzeit, ähnlich dem Asynchronmotor, erheblich erhöht und das sogenannte Bürstenfeuer vermieden, das insbesondere bei hohen Drehzahlen zu einem erhöhten Bürstenverschleiß führen würde und durch Rückkopplungen elektromagnetische Störungen hervorrufen kann. Abgesehen von den Motorlagern entsteht somit kaum mechanischer Verschleiß.
Der Rotor ist mit einem Permanentmagneten bestückt. Dies sorgt für eine geringere Trägheit des Rotors gegenüber einem Standard-Gleichstrommotor und für eine erhöhte Dynamik sowie für kompaktere Außenabmessungen des Motors. Um die Bestromung des Motors in Abhängigkeit der Rotorposition schalten zu können, verfügt der Motor über eine Sensorik, die die jeweilige Stellung des Rotors erfassen kann. Dies ermöglicht auch die Drehzahlregelung. Durch die Art der Bestromung lassen sich bei einem EC-Motor schon bei niedrigen Drehzahlen hohe Drehmomente erreichen.
Der Motor verfügt über einen Wirkungsgrad von größer als 90 %. Ein in seiner Leistung vergleichbarer 3-Phasen Asynchronmotor in IE3- Ausführung kommt laut Richtlinie auf einen Wirkungsgrad größer 82 %. Soll der Antrieb in seiner Drehzahl veränderlich sein, muss noch ein passender externer Frequenzumrichter mit hinzugerechnet werden. Der EC-Motor hingegen ist, bauartbedingt, untrennbar mit seiner Leistungselektronik verbunden und bildet auch bei der Wirkungsgradbemessung eine Einheit.
In der Memdos LP sind, je nach Ausführung, EC-Motoren in den Leistungsstufen 250, 550 oder 650 W verbaut. In den Modellen mit 250 und 550-W-Motor erfolgt die Kühlung über freie Konvektion, also ohne zusätzlichen Lüfter, was zur Erhöhung des Wirkungsgrades beiträgt. Hinzu kommt, dass die Memdos LP dauerhaft bei kleinen Förderleistungen betrieben werden kann, ohne dass ein Fremdlüfter benötigt wird, wie es bei einem Motor mit externem Frequenzumrichter der Fall sein kann.
All-in-one-Konzept
Da Leistungselektronik und Motorpaket eine Einheit bilden, befinden sich beide in einem Gehäuse, was der Pumpe ein klares Design verleiht. Theoretisch steht das Arbeitsdrehmoment schon bei kleinsten Drehzahlen zur Verfügung. Prinzipbedingt, damit das Füllen des Dosierkopfes jederzeit gewährleistet ist, schaltet die Memdos LP ab einer unteren Grenzdrehzahl in den Start-Stopp-Betrieb um. Diese Grenze liegt hier unter der eines Motors mit externem Frequenzumrichter, da bei diesem bereits ab einer Schwelle von ca. 30 % der maximalen Drehzahl das Drehmoment abfällt. Die kontinuierliche Sensorüberwachung des Pumpenantriebes verleiht der Memdos LP eine sehr gute Dynamik, weshalb sie sich, gepaart mit den abgestimmten Dosierköpfen, Membranen und Ventilen, für hoch genaue Dosieranwendungen eignet. Interessant sind hier vor allem die HP (High Performance) genannten Varianten, die mit einer komplett neu entwickelten TPU-Membrane aufwarten können, mit der sich, bei gleicher Motor-Getriebe-Kombination, mehr als 30 % Förderleistungszuwachs und dauerhafte Gegendrücke bis zu 16 bar realisieren lassen. Das bedeutet nicht nur eine erhöhte Lebensdauer sondern auch eine Steigerung der Effizienz auf hydraulischer Seite.
Aus rein wirtschaftlichen Betrachtungen besitzt der 3-Phasen-Asynchronmotor weiterhin einen Vorteil, wenn eine Pumpe ohne Drehzahlverstellmöglichkeit gewünscht ist. Durch den Wegfall von Ansteuerelektronik in Form eines Umrichters, kann er hier auf der Kostenseite punkten. Für diesen Anwendungsfall gibt es die Ausführung Memdos LB, die mit diesem bewährten Motorkonzept und einer manuellen Hublängenverstellung aufwarten kann.

Dr. Hans-Joachim Diederich
Business Development,Lutz-Jesco
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