Das sollten Sie über Zahnradpumpen wissen. Wichtige Faktoren bei der Auswahl - prozesstechnik online

Wichtige Faktoren bei der Auswahl

Das sollten Sie über Zahnradpumpen wissen

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Die universell in der Chemieproduktion einsetzbaren Cinox-Zahnradpumpen sind korrosionsbeständige und beheizbare Förderaggregate aus rostfreiem Stahl. Sie bieten aufgrund ihrer Zuverlässigkeit, hohe Dosiergenauigkeit und Sicherheit bei der Flüssigkeitsförderung eine Alternative zu klassischen Kreiselpumpen. Worauf man bei der Auswahl einer Zahnradpumpe achten sollte, lesen Sie in diesem Beitrag.

Zahnradpumpen wie die Cinox von Maag haben sich in der Praxis in vielen unterschiedlichen Anwendungen bewährt. Bevor sich ein Betreiber allerdings für eine CinoxPumpe entscheidet, sollte er sich über die Eigenschaften des Produktionsprozesses sowie über die Zusammensetzung der Rohstoffe oder fertigen Chemikalien im Klaren sein. Denn von ihnen hängt die Auswahl der richtigen Pumpe ganz entscheidend ab.

Allgemein eignen sich Cinox-Zahnradpumpen für chemikalienbasierte Anwendungen besonders gut, da ihre Funktionsweise recht einfach ist. Die Flüssigkeit gelangt über die Saugseite in die Pumpe und in die Hohlräume zwischen den auseinanderlaufenden Zähnen der Zahnräder. In diesen Hohlräumen wird die Flüssigkeit außen um die Zahnräder zur Druckseite der Pumpe befördert. Das erneute Ineinandergreifen der Zähne verdrängt die Flüssigkeit aus diesen Hohlräumen und presst sie in den Pumpenauslass.

Den Schlupf beachten

Bei den Cinox-Pumpen ist wie bei allen Verdrängerpumpen die Förderrate theoretisch unabhängig von den Druckschwankungen, die der Pumpe vor- bzw. nachgelagert sind. Dennoch treten bei allen Verdrängerpumpen häufig volumetrische Ineffizienzen oder Schlupf auf. Wenn die Zahnradpumpe also hohe Differenzdrücke bei der erforderlichen Förderrate erreichen soll, muss sie den inneren Schlupf überwinden. Es gibt vier Stellen, an denen Schlupf hauptsächlich auftreten kann: zwischen Zahnradwelle und Lagern, zwischen Zahnradköpfen und Pumpengehäuse, zwischen den stirnseitigen Flächen von Zahnrädern und den Lagern (bzw. Buchsen) und zwischen den ineinandergreifenden Zahnrädern.

Um diese Schlupfstellen zu eliminieren, ist die Optimierung der Abstände zwischen allen diesen Teilen von größter Bedeutung, wobei geringere Abstände zu einem geringeren Schlupf führen. Die Abstände werden in der Regel durch mehrere Faktoren definiert, darunter Temperatur, Viskosität und die Werkstoffe, aus denen die Pumpe gefertigt ist. Etwas Schlupf muss zum ordnungsgemäßen Betrieb der Pumpe aber immer sein. Dieser einkonstruierte Schlupf ermöglicht die Erzeugung der Menge an Schmierfilm und hydraulischem Auftrieb, die zur Abstützung der Zahnradwellen in den Lagern erforderlich ist.

Wichtige Auswahlkriterien

Die richtige Auswahl der Werkstoffe, die in der Pumpe zum Einsatz kommen, ist entscheidend. Um ein breites Spektrum an Anforderungen zu erfüllen, stehen bei den Cinox-Pumpen eine Reihe verschiedener Werkstoffoptionen zur Verfügung, die mit einer großen Palette an korrosiven, abrasiven und empfindlichen Fluiden kompatibel sind. Bei Hochtemperaturanwendungen wird die Auswahl und Ausführung der Pumpe noch wichtiger, da verschiedene Werkstoffe sich bei Hitze unterschiedlich stark ausdehnen und sich die Spiele ständig ändern.

Wie bereits erwähnt, müssen die Spiele so gering wie möglich sein, damit eine Pumpe dem Druck standhalten und die erforderliche Förderrate sichergestellt werden kann. Bei Hochtemperaturanwendungen können unterschiedliche Wärmeausdehnungsraten beim Ansteigen der Temperatur zum Versagen einer Pumpe führen. Deshalb arbeiten Pumpen bei Temperaturen, für die sie nicht ausgelegt sind, häufig ineffizient.

Die Viskosität der Flüssigkeit ist ein weiterer Faktor, der sorgfältig bedacht werden muss. Ist das Spiel zu klein, hemmt dies den internen Fluss des geförderten Fluids und mangelnde Schmierung kann zur Überhitzung der Lager führen. Ist das Spiel zu groß, kann der Schmierfilm reißen, sodass die Wellen nicht ausreichend unterstützt und geschmiert werden.

Hochviskose Medien fördern

Bei Anwendungen mit hochviskosen Produkten besteht die erste Schwierigkeit darin, das Fluid in die Pumpe fließen zu lassen. Spezielle Einlasskonstruktionen können den Flüssigkeitsfluss erleichtern. Darüber hinaus muss sich die Pumpe bei hochviskosen Anwendungen so langsam drehen, dass das Fluid die sich öffnenden Hohlräume der auseinanderlaufenden Zahnradzähne füllen kann. Auch die hydrodynamische Leistung der Lager und interne Spiele stehen in direktem Zusammenhang. Eine falsche Auswahl kann hier zu frühzeitigem Verschleiß der Lager und zum Ausfall der Pumpe führen. Speziell zur Förderung hochviskoser Flüssigkeiten hat Maag die Cinox-V-Pumpen konzipiert. Ihre pulsationsarme Arbeitsweise sorgt dafür, dass die Flüssigkeiten auch bei niedrigem Vordruck schonend aus z. B. Reaktoren und Entgasungsanlagen abgesaugt werden.

Verzahnung richtig designen

Zwei Faktoren, die zur Optimierung der Zahnradpumpenleistung abschließend berücksichtigt werden müssen, sind das Verzahnungsdesign und, insbesondere bei hochviskosen Produkten, die Dimensionierung der Zahnradwelle. Das Zahndesign ist von höchster Bedeutung, da das auf die Zahnradwelle wirkende Drehmoment und die Scherkräfte an den Zähnen mit zunehmender Viskosität und zunehmendem Differenzdruck ansteigen. Die Zahnradwellen müssen auch stabil genug sein, um das Drehmoment vom Antrieb zu übertragen. Die Auslegung von Zahnradwelle und Zähnen wird noch wichtiger, wenn hohe Temperaturen hinzukommen, da die Komponenten aufgrund eines abnehmenden Widerstandsmoments deutlich anfälliger für Ausfälle sind.

Fazit

Die Liste der Anforderungen, die sich bei der Verarbeitung von Chemikalien stellen, ist lang und anspruchsvoll. Diese Anwendungen werden nur durch die Auswahl und den Einsatz der richtigen Pumpentechnik erfüllt, die den Anforderungen an Druck, Temperatur, Viskosität und Kompatibilität gerecht wird. Zahnradpumpen wie die Cinox von Maag können in vielen Applikationen eine hervorragende Alternative sein, wenn man bei der Pumpenauswahl einige kritische Faktoren beachtet.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav1218maag


Autor: Claudio Bonafede

Managing Director,

Maag Italien

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