Auf die Nuance genau

Der Autor: Bodo Schulte-Ellerbrock Product Manager Industrial, Maag Pump Systems

Gerüche und Düfte spielten in der Entwicklungsgeschichte des Menschen eine wichtige Rolle. Sie erfüllten die Funktion eines Frühwarnsystems und selbst heute verbinden wir mit dem Schwefelgeruch eines verbrennenden Streichholzes Feuer und damit Gefahr. Gewisse Gerüche stuft das limbische System als nicht gut, nicht angenehm oder gar gefährlich ein. Dies ermöglicht uns, Entscheidungen sehr schnell zu fällen.

Düfte erzeugen Gefühle und Bedürfnisse, die unser Verstand nicht kontrollieren kann und die häufig über den Kauf des Produktes entscheiden und so den Erfolg oder Misserfolg einer Neuentwicklung mitbestimmen. Aus diesem Grund werden in den Duft- und Aromenlabors erhebliche Anstrengungen unternommen, um ein einzigartiges Aroma für das Produkt zu finden. Oftmals greift man zunächst auf natürliche Aromen zurück. Die gewünschte Menge – bei gleichbleibender Intensität und Qualität – lässt sich jedoch häufig nur bereitstellen, wenn die natürlichen Aromen durch synthetische Produkte nachgestellt werden.

Bei der Herstellung von Aromen sind niederviskose Duft- und Aromakomponenten hochgenau zu dosieren. Diese anspruchsvolle Anwendung ist ein Einsatzgebiet der Zahnradpumpen von Maag Pump Systems. Die Pumpen fördern kontinuierlich und präzise bei einer Druckdifferenz von 1 bar direkt aus einem Reaktor. Die Mischung der einzelnen Komponenten und das richtige Verhältnis sind dabei entscheidend. Die exakten Mengen der Komponenten, die im Mischprozess zusammengeführt werden, entscheiden über die Qualität des Produktes und gelten als wichtige Regelgröße. Für diesen Prozess eignen sich die hochgenauen und pulsationsarmen Zahnradpumpen aus Edelstahl der Baureihe Cinox und als beheizte Variante die Ausführung Therminox. Edelstahlwellen und Lager aus Kunstkohle garantieren bei diesen Zahnradpumpen eine hohe Beständigkeit.

Bei dünnflüssigen, wässrigen und niederviskosen Medien werden häufig Gleitlager aus Kohle verwendet. Mit seinen besonderen Eigenschaften und Fähigkeiten der hohen Resistenz gegenüber Säuren und anderen korrosiven Medien bietet der Werkstoff Kohle auch gute Notlaufeigenschaften.

Generell müssen die unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhalten der Komponenten berücksichtigt werden, denn Kohle dehnt sich praktisch bei Wärme nicht aus. Aus diesem Grund muss die Bohrung im Lager von Anfang an genügend groß sein, damit das Lager beim Ausdehnen der Welle nicht auf diese aufschrumpft. Dies wird mit anwendungsspezifisch ausgewählten Spielklassen sichergestellt.

Bei sehr dünnflüssigen, wässrigen Medien lässt sich ein akzeptabler volumetrischer Wirkungsgrad nur schwer realisieren, denn der Wirkungsgrad der Zahnradpumpe ist sehr stark vom axialen Spiel zwischen Lager und Wellen abhängig. Um die Effizienz dennoch zu steigern, wird das Spiel sehr klein gehalten und liegt bei kleinen Pumpen im Bereich unter 10 μm. Der Wert ist jedoch stark abhängig von den unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten der Materialien des Gehäuses, der Wellen und Lager.

Des Weiteren senkt eine steigende Temperatur die Viskosität des Fördermediums, dies hat beispielsweise einen negativen Einfluss auf den Schmierfilm im Lager. Zudem soll die Temperatur auch im Lager möglichst tief gehalten werden, da mit steigender Temperatur die Viskosität des Fördermediums sinkt, was wiederum einen negativen Einfluss auf den Schmierfilm hat. Um den Wärmeeintrag in der Zahnradpumpe auf einem Minimum zu halten, kann das Gehäuse temperiert werden.

Die erreichbaren Differenzdrücke einer Zahnradpumpe sind in erster Linie abhängig von der Stärke des Schmierfilms in den Gleitlagern. Dieser wiederum ist abhängig von der Viskosität des Mediums und der Drehzahl der Pumpe. Zudem spielt auch der Wirkungsgrad der Pumpe eine wichtige Rolle, da die Pumpe sich durch die inneren Verluste erwärmt und die Viskosität des Mediums dadurch weiter absinkt.

Bei Viskositäten um 1 mPas (Wasser) und schlecht schmierenden Medien ist es sehr schwierig, einen geeigneten Schmierfilm aufzubauen. Abhilfe bzw. Verbesserung bieten hierbei unterquadratische Pumpenausführungen, bei denen die Zahnbreite bei konstantem Achsabstand und Lagerbreite verkleinert wird. In diesen Ausführungen können Differenzdrücke bis zu 15 bar erreicht werden.

Da es sich bei diesen Medien weder um gefährliche noch um explosive Stoffe handelt, die bei Kontakt mit der Atmosphäre reagieren, wird eine gute und wartungsarme, einfache Gleitringdichtung gewählt, die durch leichte Handhabung und Zuverlässigkeit im Betrieb besticht. Das gewährleistet dem Anwender lange Wartungsintervalle und Sicherheit im Prozess.

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