Gefährliche Fluide sind eine permanente Bedrohung für Mensch und Umwelt, wenn Leckagen während normaler Betriebsabläufe und vor allem bei Störfällen nicht sicher vermieden werden können. Die Doppelschlauchmembrankolbenpumpe Multisafe verfügt daher über eine zweifache Abdichtung des Medienraumes gegenüber der Umgebung und ist mit einem Diagnosesystem für die Schlauchmembranen und die Förderventile ausgestattet.
Heinz M. Nägel
Prinzipiell handelt es sich bei der Multisafe von Feluwa um eine hermetisch dichte, leckfreie, oszillierende Verdrängerpumpe mit glattflächigem und leicht zu reinigendem Arbeitsraum. Die hermetische Trennung zwischen Fördermedium und der hydraulischen Steuerungseinheit erfolgt durch eine Schlauchmembran. Die Hydraulikflüssigkeit ist in der Regel eine geeignete, inkompressible Flüssigkeit oder ein Hydrauliköl.
Die Lebensdauer der Schlauchmembran ist besonders hoch. Der Kolben bewegt über eine hydraulische Vorlageflüssigkeit das Schlauchmembranpaar. Durch die daraus resultierende Verdrängung seines inneren Volumens wird das Medium gepumpt. Die stets gleich bleibende, weggesteuerte elastische Verformung der Schlauchmembranen erfolgt konzentrisch gerichtet an den durch konstruktive Formgebung vorgegebenen Stellen.
Entgegen mechanisch angetriebenen Schlauchpumpen wird die Schlauchmembran bei der Multisafe nicht zusammengequetscht, sondern erfährt je Hub lediglich eine minimale Deformierung. Das Schlauchmembranpaar ist hydraulisch so miteinander verbunden, dass es sich auch bei Über- und Unterdruck synchron zum Kolben bewegt.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt in dem strömungstechnisch günstigen, geraden Durchgang. Das ist besonders wichtig bei der Förderung von Suspensionen, viskosen und solchen Flüssigkeiten, die keinen Scherkräften ausgesetzt werden dürfen, Feststoffe enthalten oder abrasiv sind. Materialien mit höheren Viskositäten, Schlämme und andere korrosive und erosive Chemikalien in größeren Mengen werden so mit einem Minimum an Verschleiß gefördert.
Die Prozesspumpen der Baureihe Multisafe werden nach einem Modulkonzept mit leistungsoptimierten und anwendungsorientierten Hub- und Untersetzungsgetrieben angeboten.
Hohe Betriebssicherheit
Die Zuverlässigkeit von traditionellen Kolben-Membranpumpen wird in erster Linie von der Standzeit der Membran und der Produktventile festgelegt. Bei Membranpumpen mit einfacher Flachmembran ist es nicht zu vermeiden, dass das Fördermedium nach einem Membranbruch in den so genannten Hydraulikraum gelangt und dort mit den gleitenden Abdichtungen und der Zylinderfläche in Berührung kommt. Je nach Fördermedium verursacht diese Schwachstelle erhebliche Zerstörungen und beträchtliche Kosten für Reinigung und Betriebsausfall.
Neben dem geradlinigen Durchfluss zeichnet sich die Multisafe-Pumpe daher durch ihre Schlauchmembran-Einspannung aus. Bei dieser konstruktiven Lösung sind Ablagerungen, die die Membran zerstören können, ausgeschlossen.
Früherkennung von Störungen
Das Herzstück der Pumpe besteht aus einer Kombination von zwei Schlauchmembranen, die jeweils auch alleine funktionsfähig sind. Falls eine der beiden Schlauchmembranen versagt, gelangt – je nachdem, um welche der Schlauchmembranen es sich handelt – Medium oder Vorlageflüssigkeit in den Zwischenraum. Durch den dabei entstehenden Druckaufbau wird das Medium oder die Vorlageflüssigkeit zwangsläufig zur Membranbruchanzeige geführt. Statt der visuellen Bruchanzeige, kann auch ein Drucksensor verwendet werden. Auf jeden Fall ist eine prädiktive Wartung möglich und die Funktionstüchtigkeit auch nach einem einseitigen Schlauchmembranbruch bis zur Reparatur gewährleistet.
Durch diese Konstruktion wird sicher gestellt, dass das Fördermedium nicht mit dem Pumpengehäuse in Berührung kommt. Dieses kann demzufolge prinzipiell immer aus dem gleichen nach rein physikalischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten ausgewählten Werkstoff gefertigt werden.
Zur rechtzeitigen Erkennung von Verschleißentwicklung an den Förderventilen wurden spezielle, hierfür maßgeschneiderte Detektoren entwickelt. Das Messprinzip des FVPMS (Feluwa Valve Performance Monitoring System) basiert auf der Körperschall-Analyse der Förderventile und erkennt Leckagen bereits zu einem Zeitpunkt, wenn der Fördermengenverlust noch unter 10 % liegt.
Hoher Gleichförmigkeitsgrad
Zur Reduzierung der bei oszillieren- den Verdrängerpumpen unvermeidlichen Druckschwankungen werden neben Mehrkolbengetrieben auch Pulsationsdämpfer verwendet. Bei normalen Einsatzbedingungen handelt es sich dabei meist um so genannte Windkessel, deren Wirkung vom Luftvolumen abhängig ist. Ein Nachteil dieser Windkessel besteht in der abnehmenden Dämpfungswirkung infolge kontinuierlichen Verlustes durch Lösung des Gases an der Grenzfläche zur Förderflüssigkeit, so dass z. B. der Flüssigkeitsstand laufend gemessen und das Gasvolumen ggf. durch einen separaten Kompressor ersetzt werden muss.
Bei der Doppelschlauchmembrankolbenpumpe können die Windkessel mit Hilfe des Anbau-Kolbenkompressors kontinuierlich belüftet werden, d. h. mit jedem Hub wird eine kleine Menge atmosphärischer Luft oder Gas in die Druckwindkessel gepumpt.
Für Medien, die nicht mit Luft oder Gas in Berührung kommen dürfen, sowie für den Einsatz in höheren Druckbereichen, werden die Pumpen mit Schlauchwindkesseln ausgestattet. Auch an dieser Stelle sorgt eine Schlauchmembran für die hermetische Trennung gegenüber dem Fördermedium. Bei jedem Druckhub wird das über dem Durchschnitt liegende Fördervolumen durch Komprimierung einer Luftblase im Schlauchdämpfer gespeichert. Beim Saughub des Kolbens wird dieses Volumen dann wieder freigegeben und kompensiert dadurch die unvermeidlichen Förderschwankungen.
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