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Jeder Hub genau erfasst

Dosierung mit Druckluftmembranpumpen
Jeder Hub genau erfasst

Druckluftmembranpumpen gelten nicht unbedingt als typische Dosierpumpen, doch für bestimmte Anwendungen sind sie auch für solche Einsatzbereiche sehr gut geeignet. Anhand der E-Serie von Almatec wird im Folgenden der Einsatz einer Druckluftmembranpumpe an einem konkreten Dosiereinsatzfall beschrieben.

Der Autor: Torsten Hauser Applikationsberater, Almatec

Wenn bei der Förderung von Flüssigkeiten die Rede von Druckluftmembranpumpen ist, dann sollen diese eine möglichst breite Palette von Anforderungen wie überwachungsfreier Betrieb, stufenlose Regelung, hohe Sicherheit gegen Leckage, totpunktfreies Arbeiten, selbstansaugend und trockenlaufsicher erfüllen. Darüber hinaus sollten die Pumpen überlastsicher und Atex-konform sein. Die E-Serie von Almatec definiert Stand der Technik unter den Druckluftmembranpumpen. Spezielles Kennzeichen ist insbesondere der Ring an den Außenseiten der Seitengehäuse. Die Gehäuseteile werden wie gewohnt über Zuganker miteinander verspannt. Allerdings stützt sich nicht mehr jeder Zuganker punktuell gegen das Gehäuse ab, sondern es erfolgt über den Ring auf jeder Seite eine gemeinsame Verpressung aller Zuganker. Ergebnis ist eine gleichmäßigere Verteilung der Vorspannkraft und ein höheres zulässiges Anzugsmoment – letztlich eine höhere Pumpensicherheit. Für die Kunststoffpumpen werden massive Gehäusematerialien verwendeten. Als Werkstoffe kommen gegen abrasive Medien beständiges Polyethylen und chemisch nahezu universell beständiges PTFE, beide auch in einer leitfähigen Variante für den Atex-Bereich, zum Einsatz.
Eingebauter Hubzählsensor
Die Pumpen der E-Serie lassen sich mit verschiedenen Sonderausstattungen an den jeweiligen Bedarfsfall anpassen, so zum Beispiel mit einem Hubzählsensor. Dieser wird im Zentralgehäuse der Pumpe eingebaut und tastet die Bewegung der Membran berührungslos ab. Eine sichere Form der Überwachung, völlig unabhängig von äußeren Einflüssen und von der Betriebsart der Pumpe. Die Impulse des Sensors können an vorhandene Erfassungsgeräte oder an einen – ebenfalls als Option erhältlichen – Hubzähler geleitet werden. Dieser gibt nach Erreichen eines vorgegebenen Werts ein Signal ab, das z. B. dazu weiterverarbeitet werden kann, die Pumpe mittels eines Magnetventils stillzusetzen. Eine weitere Möglichkeit ist die pneumatische Hubzahlerfassung. Hier werden die Druckänderungen in der Luftkammer hinter einer der beiden Membranen registriert.
Wie kann nun eine solchermaßen ausgestattete Pumpe zur Dosierung verwendet werden? Die Pumpe besteht aus drei Gehäuseteilen, dem Zentralgehäuse und den beiden Seitengehäusen. Diese außen liegenden Gehäuseteile enthalten die beiden Verdrängerräume, in denen sich über eine Kolbenstange verbundene Membranen bewegen. Diese werden auf ihrer Außenseite vom Fördermedium und auf ihrer Innenseite von der Druckluft beaufschlagt. Wenn die Membrane ihre Endlage erreicht hat, wird über ein sog. Integriertes Vorsteuerventil das eigentliche Luftsteuerventil betätigt, das die Druckluft auf die jeweils andere Membrane umsteuert. Das Fördervolumen wird entweder durch Abdrosseln auf der Druckseite oder der Luftzufuhr eingestellt und lässt sich daher sehr genau justieren. Da die Pumpe dann schlagartig zum Stehen kommt, kann mit Kenntnis der Füllmenge in den Verdrängerräumen exakt die Fördermenge gemessen werden.
Einsatz beim Messtechnikhersteller
Anwender einer Druckluftmembranpumpe mit Hubzählung ist eine im Schwarzwald ansässige Firma, die zu den führenden Unternehmen der Messtechnik, u. a. Füllstandmessung mittels Radar und geführter Mikrowelle, gehört. Mit diesen Messtechniken soll der Füllstand von zwei Flüssigkeiten, z. B. Wasser und darauf schwimmendes Öl, gemessen werden. Zur Weiterentwicklung der Messsonden und zur Entwicklung der dazu notwendigen Software wurde nun eine Testanlage gebaut, in der Almatec-Druckluftmembranpumpen eine Rolle spielen. Die Anlage besteht aus insgesamt vier Tanks: drei Vorlagetanks sowie ein Messtank. Auf dem Messtank werden die Messgeräte installiert, die geprüft werden sollen.
Zwischen den Tanks sind in einem Kasten fünf Druckluftmembranpumpen vom Typ E15ETT mit eingebautem Hubzählsensor untergebracht. Vier der Pumpen haben zusätzlich einen aktiven Pulsationsdämpfer montiert. Dieser sorgt dafür, dass das Produkt auf dem Weg vom Vorlagetank zum Messtank nicht pulsierend, sondern sehr gleichmäßig gefördert wird. Die fünfte Pumpe ist für die Rückführung der Messflüssigkeiten in die jeweiligen Vorlagetanks zuständig, sie benötigt daher keinen Pulsationsdämpfer. In den drei Vorlagetanks befinden sich Wasser oder Öl.
Um nun den auf dem Messtank montierten Füllstandsensor zu testen, wird eine bestimmte Füllmenge Öl oder Wasser vorgegeben. Die Software der Anlage rechnet dieses Volumen um in die notwendige Anzahl von Hüben und startet die entsprechende Pumpe. Diese führt die vorgegebene Hubzahl exakt durch, pumpt somit die gewünschte Menge vom Vorlagetank in den Messtank und bleibt nach Durchführung des letzten Hubs wieder stehen. Die Genauigkeit der Fördermenge bei den durch die Pumpen geförderten Flüssigkeiten ist dabei erstaunlich hoch.
Es soll nun nicht der Eindruck entstehen, dass die Messgeräte durch die Pumpenvorgaben kalibriert werden. Dazu ist die Wiederholgenauigkeit der Pumpen sicher nicht ausreichend. Aber der sehr feine Messbereich des Sensors wird exakt getroffen, somit ist ein nachträgliches Absaugen oder Nachfüllen von Flüssigkeit nicht notwendig.
Halle 8.0, Stand L7
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