Die Membranpumpen eignen sich zum Fördern von heißen Analysengasen in der Mess- und Analysentechnik. Sie sind mit einer Pumpenkopfisolierung ausgestattet und bieten erweiterte Funktionen für die elektronische Temperatursteuerung. Dadurch erhöht sich nicht nur die Betriebssicherheit, sondern auch die Lebensdauer.
Erwin Hauser
Membranpumpen haben sich in vielen Anwendungen der Analysentechnik zum Standard entwickelt. Aufgrund ihres Bauprinzips arbeiten sie ohne Betriebsmittel und sind weitgehend gasdicht, so dass sie das Medium nicht verfälschen. Gilt es heiße Gase zu analysieren, müssen die medienberührten Bauteile der Förderpumpe temperaturbeständig und beheizbar sein.
Hohe Anforderungen
Das Fördern heißer Gase stellt zahlreiche Anforderungen an Membranpumpen. Um kalte Stellen und eine Kondensation zu verhindern, muss im gesamten Pumpenkopf eine möglichst homogene Temperaturverteilung vorliegen. Der Pumpenkopf darf nur geringe Mengen an Wärme an die Umgebung abgeben, damit die Temperatur im Analysenschrank nicht wesentlich erhöht wird. Diese Maßnahme reduziert negative Einwirkungen auf die im Analysenschrank enthaltenen Bauteile. Ebenso darf der Pumpenkopf nur wenig Wärme an das Pumpengehäuse und an den Kurbeltrieb abgeben, um die Wärmebelastung der Pumpenbauteile niedrig zu halten und somit deren Funktion zu gewährleisten und die Lebensdauer zu verlängern.
Die Pumpen gibt es in drei verschiedenen Ausführungen:
• temperaturbeständig bis 240 °C ohne Beheizung
• beheizt bis 240 °C mit thermostatischer Temperaturbegrenzung
• beheizt bis 240 °C mit elektronischer Temperaturregelung
Das Leistungsspektrum der Pumpen umfasst eine Förderleistung bis 100 l/min (bei atmosphärischem Druck), ein Endvakuum bis 200 mbar abs. und ein maximal zulässiger Druck bis 1,5 bar Überdruck.
Vierfachisolation
Alle Ausführungen werden in chemiefesten Versionen angeboten und weisen eine zum Patent angemeldete Isolation des Pumpenkopfes auf. Sie ist in Form einer abnehmbaren Haube gestaltet, die den Kopf vollständig kapselt und aus vier Lagen besteht (Abb.). Die einzelnen Isolationselemente haben dabei unterschiedliche Funktionen. Direkt am Pumpenkopf dient Luft als Isolationsmedium. Auf diese Weise wird eine berührungsfreie Montage der Isolationseinheit möglich, folglich lässt sich die Haube problemlos abnehmen. Dank der äußerst geringen Wärmeleitfähigkeit von 0,038 W/(m·K) (bei 200 °C) der Luft wird eine Wärmeleitung wirksam vermieden. Die Wärmeübertragung durch Konvektion (Wärmeströmung) bleibt aufgrund des kleinen Luftvolumens sehr gering.
Die auftretende Strahlungswärme reflektiert die innere Haube aus Edelstahl, die eine helle Oberfläche aufweist, zu 85%. Eine homogene Temperaturverteilung im Kopf ist das Ergebnis. Im weiteren Verlauf übernimmt ein Vlies aus Glasfasern die Wärmeisolation. Bedingt durch die innere Edelstahlhaube ist es vor Wärmestrahlung geschützt, so dass lediglich mit Wärmeleitung zu rechnen ist. Nach außen hin dient eine Deckhaube als abschließende Isolation und als Berührungsschutz.
Diese Gestaltung der Kopfisolation wurde durch Finite-Elemente-Berechnungen optimiert. Das Ergebnis ist eine nahezu homogene Temperaturverteilung im Pumpenkopf sowie eine hervorragende Isolierung, was die Gefahr des Auskondensierens weiter verringert. In Ausführungen mit beheizten Pumpenköpfen bleibt der Energiebedarf gering, weil die Wärme im und am Pumpenkopf gespeichert wird.
Elektronisch geregelteBeheizung
Zusätzliche Möglichkeiten erschließen die Ausführungen der Membranpumpen mit elektronischer Regelung der Kopftemperatur. In Abstimmung mit Pumpennutzern wurde hier eine sehr anwendungsfreundliche Regelungselektronik entwickelt. Neben der gewünschten Kopftemperatur kann über ein Bedienfeld eine Hysterese eingegeben werden; sie gibt an, wie viel Grad die Solltemperatur unterschritten wird, bis die Heizpatrone wieder zu heizen beginnt. Ein Display zeigt wahlweise die aktuelle Temperatur oder den Sollwert. Dabei kann der Nutzer zwischen der Anzeige in Grad Celsius und Grad Fahrenheit wählen.
Besonders praktisch ist eine Funktion für mehr Sicherheit bei den Analysenergebnissen sowie für geringeren Energieverbrauch: Wird im Bedienfeld der Vorheiz-Modus aktiviert, startet die Pumpe erst dann, wenn der Pumpenkopf die gewünschte Betriebstemperatur erreicht hat. Somit ist ausgeschlossen, dass das zu analysierende Medium versehentlich gefördert wird, solange Bestandteile im Pumpenkopf auskondensieren können. Für Anwendungen, in denen die Elektronik extern angesteuert werden soll, gibt es die Pumpen mit RS232-Schnittstelle.
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