Wartungsfreundliche Drehkolbenpumpen SR-Pumpen fördern pulsations- und scherkraftarm

Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Rücker

Generell gilt: Je geringer der Anteil der Festkörper im Medium ist, um so einfacher ist seine Förderung. Um die Gefahr einer mechanischen Produktzerstörung zu minimieren, müssen auch die im Medium enthaltenen Festkörper gewissen Anforderungen genügen. Festkörper sind am leichtesten zu fördern, wenn sie in der Flüssigkeit gleichmäßig verteilt sind. Zudem sollte das spezifische Gewicht aller Inhaltsstoffe möglichst gleich sein. Von Vorteil sind kugelförmige, weiche, bzw. elastische Körper mit einer glatten Oberfläche und einer guten Scherfestigkeit. Die maximale Größe der Festkörper sollte bei etwa einem Drittel der Pumpenanschlußgröße liegen.

Die Vorteile von Verdrängerpumpen sind in der Lebensmittelindustrie bekannt. Die Branche bevorzugt dabei in der Regel bewährte und ausgereifte Konstruktionen. Doch Weiterentwicklungen in bezug auf die Auswahl der Materialien, der Dichtungen, der Lager, Ventile und Antriebe sowie der MSR-Technik haben die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Pumpen verbessert und für sie neue Einsatzmöglichkeiten erschlossen.

Als Material verwenden praktisch alle Pumpenhersteller hochwertigen Edelstahl, der Sauberkeit, Korrosionsbeständigkeit und eine lange Standzeit verspricht. Charakteristisch für eine Lebensmittelpumpe ist deren Einbindung in den täglichen CIP-Kreislauf. Das Aggregat muß also gegenüber den bei der Reinigung eingesetzten Säuren und Laugen resistent sein, die Dichtungen und alle anderen nichtmetallischen Werkstoffe müssen den relativ hohen Reinigungstemperaturen standhalten.

Generell gewährleisten Drehkolbenpumpen bei gutem Wirkungsgrad eine schonende und zugleich hygienisch einwandfreie Förderung (Abb. 1).

Die aus Edelstahl gefertigten Drehkolbenpumpen der Serie SR eignen sich bauartbedingt sehr gut für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie: Sie weisen kaum Ecken und Kanten auf und sind deshalb sehr gut zu reinigen. Zudem zerstören die Pumpen nicht die Struktur der zu fördernden Lebensmittel. Diese produktschonende Arbeitsweise hat zwei Ursachen: Es ist eine Förderung mit niedrigen Drehzahlen möglich. Des weiteren arbeiten die Pumpenrotoren – im Unterschied zu den Zahnradpumpen – berührungslos. Dadurch ist auch der Verschleiß der Pumpenrotoren minimal. Daraus resultiert auch, daß die Gefahr des Werkstoffabriebs entfällt, eine Tatsache, die bei der Förderung von Lebensmitteln von großer Bedeutung ist. Im noch anspruchsvolleren Pharma- oder Highclean-Bereich ist das Vermeiden von Abrieb sogar eine absolute Notwendigkeit.

Die nunmehr modifizierte Hydraulik der SR-Baureihe verbessert die Durchströmung der gesamten Pumpe. Die Pumpenkammer ist konstruktiv so gestaltet, daß sich die Pumpe zwischen zwei Produktzyklen vollständig entleert (Abb. 2). So besteht keine Gefahr, daß eine Charge die andere kontaminiert. Die Edelstahloberfläche ist riefenfrei gefertigt: Standard sind Ra-Werte von 0,8 µm, durch Elektropolieren sind optional Ra-Werte von 0,5 µm möglich. Mikroorganismen können auf diesen glatten Oberflächen nicht wachsen.

Bewährt haben sich die SR-Pumpen nicht nur bei der Förderung scherempfindlicher und leicht schäumender Produkte, sondern auch bei korrosiven, abrasiven, hochviskosen und sonstigen schwierig zu pumpenden Medien. Sie pumpen problemlos Emulsionen, Schlämme, Pasten, Gele und feststoffbeladene Flüssigkeiten.

Anlagenplaner müssen nicht selten mit einem beschränkten Platzangebot auskommen, dies gilt insbesondere bei der Modifikation bestehender Anlagen. Auch bei komplexen Leitungsführungen, wie sie in der Lebensmittelindustrie recht häufig vorkommen, sind flexible Aggregat-Anschlüsse gefragt. Deshalb ist die Serie SR wahlweise mit vertikalen oder horizontalen Anschlüssen lieferbar (Abb. 3). Wesentliche Vorteile der vertikalen Anschlüsse sind, daß sich die Pumpenkammer selbsttätig entleert und man die Pumpe problemlos unter Reaktionsbehältern installieren kann.

Dem Anwender stehen zahlreiche Pumpenausführungen zur Auswahl. Die Anschlußgrößen reichen von DN 25 bis DN 150, die maximale Fördermenge beträgt 106 m³/h, das Druckmaximum liegt bei 20 bar.

In Übereinstimmung mit den 3A-Forderungen und anderen internationalen Hygienestandards sind die Pumpenköpfe aus nicht-rostendem Edelstahl 316 gefertigt. Außerdem minimiert die Geometrie der Pumpenköpfe und der Rotoren die Toträume.

Entfernt man den vorderen Deckel sind die Rotoren frei zugänglich, damit ist eine einfache manuelle Reinigung bei geringer Stillstandzeit gewährleistet. Wahlweise kann die SR-Pumpe mit einem integrierten Überströmventil ausgerüstet werden. Bei unzulässigem Druckanstieg öffnet dieses Ventil und schafft eine Verbindung zwischen Druck- und Saugseite; eine Beschädigung der Pumpe ist somit ausgeschlossen. Das integrierte Überströmventil arbeitet im übrigen unabhängig von der Durchflußrichtung. Die wesentlichen Vorteile der SR-Drehkolbenpumpen auf einen Blick:

• reversierbarer, trockenlaufsicherer Betrieb,

• einsetzbar für abrasive sowie nieder-, mittel- und hochviskose Medien,

• langsame Fließgeschwindigkeit sichert Förderung ohne Produktbeeinträchtigung,

• kompakte Bauweise bei hoher Leistung und niedrigem Energieverbrauch,

• ventillose und für CIP-Reinigung ausgelegte Konstruktion.

Die Ultraclean-Drehkolbenpumpen der Serie SX wurden speziell für solche Anwendungen entwickelt, die strengen Richtlinien hinsichtlich aseptischen oder sterilen Betriebsbedingungen unterliegen (Abb. 4). Sie sind EHEDG-zertifiziert.

Unter Nutzung der Computational-Fluid-Dynamics-Technologie (CFD) wurde die Pumpenhydraulik optimiert. Das Ergebnis dieser Optimierung ist eine geräuscharme, weitgehend pulsationsfreie Förderung mit guten NPSH-Werten. Schwerpunkt der Entwicklung der Ultraclean-Pumpe war die Ergänzung des hohen Reinigungskomforts, der diese Drehkolbenpumpen bereits in der Standardversion auszeichnet. Die Pumpenkammer ist so gestaltet, daß eine rückstandsfreie Entleerung gewährleistet ist. Eine Verunreinigung der einzelnen Chargen durch Produktreste ist somit ausgeschlossen. Durch die glatten Oberflächen können sich auch keine Mikroorganismen ansammeln.

Bei den SX-Pumpen können die Gleitringdichtungen einfach von vorn gewechselt werden, eine Tatsache, die bei EHEDG-Ausführungen nicht selbstverständlich ist. Daraus folgt, daß die Pumpe bei einem Dichtungswechsel nicht aus der Verrohrung genommen werden muß.

Ultraclean-SX-Pumpen erreichen einen Durchsatz von maximal 115 m³/h und einen maximalen Förderdruck von 15 bar. Angeboten werden 14 verschiedene Größen, wobei die verfügbaren Anschlußdurchmesser von DN 25 bis DN 150 reichen. Alle Komponenten des Pumpenkopfs bestehen aus Edelstahl Typ 316L (1.4404). Zudem zeichnen sie sich durch eine hochveredelte Oberfläche, Ra-Wert von 0,8 µm, aus. Wahlweise stehen auch elektro- oder mechanisch polierte Pumpenköpfe mit Ra-Werten von bis zu 0,5 µm zur Verfügung.

Die Pumpe hält Reinigungstemperaturen von bis zu 150 °C stand.

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