Pulsationsfreie Dosierung aggressiver Fluide

Zur Gewinnung von sauberem Trink- oder Brauchwasser wird in der Wasseraufbereitung häufig das klassische Verfahren der Flockung angewendet. Durch die Zugabe eines Flockungsmittels (stark positiv geladene Metallsalz-Ionen) werden durch eine chemisch-physikalische Hydrolyse die negativ geladenen Teilchen des Abwassers angelagert (koaguliert). Die hierdurch entstehenden Mikroflocken (Primärflocken) können dann durch Filtration oder Sedimentation, z. B. in Schrägabscheidern vom Oberflächenwasser getrennt werden, um so das gereinigte Trinkwasser zu erhalten. Ähnliches geschieht bei dem Verfahren der Fällung: Um Metalle und Phosphate aus den zu reinigenden Abwässern abzutrennen, reagieren diese Metall- oder Phosphat-Ionen mit einem zudosierten Fällmittel zu schwer löslichen Verbindungen. Diese schweben dann in Abhängigkeit von Dichte und Auftrieb im Wasser und können so mechanisch abgetrennt werden.

In beiden Fällen erfolgt die Zudosierung des Fäll- oder Flockungsmittels bislang meist durch Membrandosierpumpen oder Kolbenmembranpumpen. Der Einsatz dieses Pumpenprinzips stößt jedoch sehr häufig an technische und wirtschaftliche Grenzen. Zum einen haben diese beiden Pumpenbauarten die Eigenschaft sehr stark zu pulsieren, was zusätzliche Maßnahmen gegen das Bersten der Rohrleitungen, insbesondere beim Betrieb gegen druckseitig geschlossene Absperrvorrichtungen erforderlich macht. Andererseits stoßen diese Pumpen bei größeren Anlagen an ihre Grenzen. Aufgrund des begrenzten Hubvolumens und der eingeschränkten Hubfrequenz müssen in solchen Anlagen häufig mehrere Pumpen parallel betrieben werden, was eine solche Dosierstation unnötig teuer macht und einen erheblichen Wettbewerbsnachteil darstellt.

Um diese Problematik zu lösen, hat March Pumpen, in Zusammenarbeit mit der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) , unter der Leitung von Prof. Dr. Ing. Ziegler, die Dosierpumpenbaureihe TEF-MAG entwickelt. Die Pumpen der Serie TEF-MAG sind komplett aus korrosionsfesten Kunststoffen hergestellt, hermetisch dicht und arbeiten absolut pulsationsfrei. Darüber hinaus können sie Chemikalien bis zu 3500  l/h exakt dosieren. Durch den Einsatz von vollständig elektrisch leitfähigen Werkstoffen gemäß Atex-Herstellerrichtlinie 2014/34/EU sind die Pumpen ebenfalls für explosionsgefährdete Bereiche zugelassen. Die TEF-MAG-Baureihe wurde von vornherein so konzipiert, dass ein Minimum an Lebenszykluskosten aufgewendet werden muss. Die Clean-In-Place Technologie (CIP-Fähigkeit) der Pumpe ermöglicht es, dass alle anfallenden Wartungsarbeiten an der Pumpenhydraulik vollzogen werden können, ohne die Pumpe von der Saug- und Druckleitung der Anlage trennen zu müssen. Dies ermöglicht Reinigungs- und Wartungsarbeiten in nur wenigen Minuten und senkt so die Betriebskosten der Anlagen durch minimale Stillstandszeiten.

Das Pumpenprinzip der TEF-MAG arbeitet auf dem Wirkprinzip einer Verdrängerpumpe als magnetgekuppelte Außenzahnradpumpe. Sie wird aus höchst korrosionsbeständigen und leitfähigen thermoplastischen Kunststoffen, wie PVDF-FCR, PP-FCR und PTFE-FCR hergestellt. Die kraftvolle Neodymium-Permanentmagnetkupplung eliminiert sämtliche dynamisch wirkenden Dichtungen und gewährleistet so die absolute hermetische Dichtheit der Pumpe. Bei dem bewährten Pumpenprinzip der Magnetkupplung wird das Medium hermetisch im Gehäuse eingeschlossen, sodass keinerlei Leckagen entstehen können.

Durch die neu entwickelte und zum Patent angemeldete Contactless Cage Technology (CCT) wird ein überdurchschnittlicher Wirkungsgrad erzielt, der selbst bei hohen Gegendrücken eine äußerst hohe Lineardosiergenauigkeit gewährleistet. Die Kraftübertragung vom Motor zur Pumpenhydraulik erfolgt berührungslos durch eine Kraftverschlussverbindung, was gleichzeitig eine Überlastung der Pumpenhydraulik und des Motors verhindert.

Hinzu kommt ein neu entwickeltes Härteverfahren für die eingesetzten Kunststoffe, das die spanende Bearbeitung bei der Fertigung unterstützt und den Einsatz von Systemdrücken bis zu 40 bar ermöglicht.

Die Verwendung von hochwertigem Silizium-karbid und hochreiner Oxidkeramik für die Zahnräder und Wellen gewährleistet, dass nahezu alle bekannten chemischen Medien wie starke Säuren, Laugen und Lösemittel sicher und leckagefrei gefördert werden können. Hierdurch erfüllt die Pumpe höchste Anforderungen an chemischer Beständigkeit und Betriebssicherheit, auch für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen.

Für härteste Einsatzfälle in der chemischen Industrie wird die TEF-MAG-Pumpenbaureihe darüber hinaus auch als PTFE-ausgekleidete Pumpe oder Panzerpumpe angeboten, die aufgrund ihrer Robustheit bei noch höheren Systemdrücken als 40 bar eingesetzt werden kann.

Unter Verwendung einer speziell entwickelten FEM-Software wurden der Spannungs- und Verschiebungsverlauf des Antriebsrads bei unterschiedlichen Lastfällen, unter sehr starken Beanspruchungen simuliert. Die Ergebnisse hierzu konnten in die Optimierung der TEF-MAG-Pumpe einfließen.

Ein weiteres Anwendungsgebiet dieser Pumpenbaureihe ist der Einsatz als Boosterpumpe in der chemischen Industrie. In mittlerweile zahlreichen Anwendungsfällen werden TEF-MAG-Pumpen als Einspeisepumpen von hochaggressiven Chemikalien, die als Katalysator in chemische Reaktoren unter hohem Druck eingespeist werden, eingesetzt. Das konstante und pulsationsfreie Regelverhalten ist hierbei von großem Vorteil.

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Geschäftsführender Gesellschafter,March Pumpen