Beim Umfüllen, Zwischenlagern oder Umpumpen verschiedener Flüssigkeiten und Pasten kommt es immer wieder zu Unfällen. Die Ursache ist oft falsches Material, komplizierte Bedienung oder verwechselte Anschlüsse. Aber auch weniger spektakuläre Missgeschicke ohne Umweltbeeinträchtigung führen zu Produktverlusten und teuren Produktionsausfällen. Pumpen, speziell Fasspumpen mit ihren oft wechselnden Fördermedien, sind deshalb ein wesentlicher Faktor bei der Produktionssicherheit. Eine Beurteilung aller Produktions- und Stoffeigenschaften und eine darauf abgestimmte Pumpenkonfiguration senkt das Fehlerrisiko drastisch. Doch welche Eigenschaften sind für die richtige Auswahl wichtig?
Oft unterschätzte Anforderungen
„Wir brauchen eine Pumpe zum Umfüllen aus den Leihgebinden“, ist eine typische Anforderung, die allerdings zu vielen weiteren Fragen führt. Ist das Fluid immer das gleiche? Werden die Gebinde stets bei einheitlicher Temperatur geleert oder müssen auch frostkalte Fässer und IBCs direkt vom Lkw umgefüllt werden? Ändert sich dabei die Viskosität des Fluids? Und fließt das Fluid überhaupt schnell genug zur Ansaugöffnung? Ähnlich ist es bei der Werkstoffwahl. Hier ist nicht nur wichtig, welche Stoffe gepumpt werden, sondern auch welche Temperaturen die Fluide haben oder mit welchen Reinigungsmitteln die Pumpen gespült werden. Lohnt sich eine Zwischenreinigung überhaupt oder ist es effizienter für unterschiedliche Stoffe mehrere Pumpwerke einzusetzen und einen Wechselmotor vorzusehen? Wird die Pumpe in trockener Umgebung eingesetzt oder im Freien mit Feuchtigkeit beziehungsweise Kondenswasser, oder gibt es gar Spritz- und Schwallwasser oder aggressive Dämpfe? All das hat Einfluss auf die Pumpen- und Motorenauswahl, nicht nur im Hinblick auf die Funktion, sondern auch die Sicherheit am Arbeitsplatz.
Erst wenn das alles geklärt ist, kann man Leistung, Drehzahl etc. in die weitere Auswahl einbeziehen. Bei der Pumpenleistung spielen dann nicht nur Viskosität und Fördermenge bzw. Druck eine Rolle, sondern auch die Schlauchlänge und eventuelle Armaturen wie Hähne und Rückschlagventile, die es zu berücksichtigen gilt. Sie erhöhen den Innenwiderstand der Förderstrecke, beeinflussen so den Förderdruck bzw. die Förderleistung und erfordern damit evtl. stärkere Motoren. Sind diese grundlegenden Anforderungen im Lastenheft erfasst, geht es bei der Feinabstimmung um Pumpenrohrdicke und -länge, Handlinghilfen, Ansaugsiebe.
Von unten nach oben planen
Sind diese Fragen ebenfalls beantwortet, kann es an die Zusammenstellung der Pumpen und des nötigen Zubehörs gehen. Am besten geht man dabei nach einer bestimmten Reihenfolge vor, z. B. von unten nach oben. Ein Fußsieb schützt den Pumpenrotor bei Bedarf zuverlässig vor größeren Fremdpartikeln, erzeugt aber einen kleinen Strömungswiderstand. Nun muss der Pumpentyp gewählt werden: Für dünnflüssige Medien und hohe Fördervolumina bei nur mäßigem Druck eignen sich zum Beispiel Axialrotorpumpen. Sie haben nur geringe Reibungsverluste in Umfangsrichtung und arbeiten dadurch sehr effizient. Bei größeren Förderhöhen bzw. höherem Gegendruck fällt jedoch der Wirkungsgrad schnell ab. Diesen Bereich decken Pumpen mit sogenannten Halbaxialrotoren effizient ab. Im Zusammenspiel mit einem Druckring liefern sie ab etwa 6 bis 7 m Förderhöhe oder 0,6 bar Gegendruck einen höheren Volumenstrom als eine Axialrotorpumpe. Beide Typen fördern pulsationsfrei und können zur Feindosierung drehzahlgeregelt werden. Soll das Gebinde möglichst vollständig geleert werden, bieten sich spezielle Pumpentypen wie die FP 425 von Flux mit eingebauter Rücklaufsperre an; diese entleert beispielsweise 200-l-Fässer bis auf 0,02 % – das entspricht 40 ml Restmenge. Unabhängig von ihrer Bauart müssen die Pumpen dann nach oben zur Antriebswelle abgedichtet werden. Hier kommen Simmerringe, Gleitringdichtungen oder dichtungslose Varianten infrage.
Maße und Werkstoffe auswählen
Durchmesser und Pumpenrohrlänge richten sich nach den zu entleerenden Gebinden. Pumpen von Flux bieten neben den Standard-Eintauchtiefen von 700, 1000 und 1200 mm auch individuelle Sonderlängen von ca. 300 bis hin zu 3000 mm an. Niedrige Behälter wie 10- oder 20-l-Laborgebinde können auch mit etwas längeren Pumpenrohren noch gut geleert werden, das reicht dann auch für kleine 60-l-Fässer. Dagegen sind Überlängen, wie sie für IBC oder Tanks nötig sind, sehr unhandlich bei kleineren Eintauchtiefen. Eine preiswerte und praxisgerechte Lösung ist es, nur einen Antriebsmotor zu nutzen und das Pumpenrohr für eine jeweils optimale Länge zu wechseln.
Der nächste Schritt ist die Wahl des Werkstoffs für Pumpe und Steigrohr. Die Fasspumpenspezialisten bieten hier Edelstahl, Polypropylen, PVDF, Aluminium oder Hastelloy-C an sowie die jeweiligen, auf die sehr speziellen Fördermedien angepasste O- und Dichtringwerkstoffe. Edelstahl ist zwar robust, aber nicht überall der beste Werkstoff. Je nach Einsatz in Verfahrenstechnik oder Lebensmittelbereich gibt es dabei die Wahl zwischen geschliffenen und elektropolierten Edelstahloberflächen. Während PVDF und Hastelloy-C auch extremen Bedingungen widerstehen, bieten Polypropylen und Aluminium vor allem bei nicht korrosiven Medien beim Gewicht deutliche Vorteile. Der Pumpenrotor selbst ist ebenfalls variabel; die Bandbreite reicht vom Kunststoffrotor bis hin zu abriebfesten Edelstahlrotoren für abrasive Stoffe im Fluid.
Drehzahl, Drehmoment und Leistung
Alle Antriebsmotoren sind so ausgelegt, dass sie einfach zwischen den unterschiedlichen Pumpen gewechselt werden können. Sind die Fördermedien hinsichtlich der Viskosität weitgehend identisch und auch der Förderdruck an der Pumpe ähnlich, reicht eine Motorvariante für alle Förderfälle aus. Sind unterschiedlich zähe Fluide zu fördern, unterscheidet sich der Förderdruck wesentlich oder gibt es bestimmte Vorgaben wie aggressive Dämpfe, Ex-Schutz oder fehlende Elektrik zu beachten, bietet die Motorenpalette ebenfalls immer eine passende Lösung. Vom einfachen Kollektormotor über Drehstrommotoren in konventioneller oder Ex-Bauweise bis hin zu Getriebe- und Druckluftmotoren oder speziellem Lackschutz gegen Korrosion reicht die Palette.
Bei zähen Medien eignen sich Getriebemotoren für drehmomentstarke, langsam laufende Pumpen, da die Leistung als Drehzahl mal Drehmoment definiert ist. Durch das Getriebe sind solche Pumpen aber schwerer und sperriger im Handling. Bei Pumpen für dünnflüssige Medien oder in Verbindung mit einer Drehzahlregelung sind Motoren mit höherer Drehzahl besser. Die hohe Drehzahl erweitert den nutzbaren Regelbereich z. B. für Dosieraufgaben oder Kleinmengenabfüllung. So ist ein 200-l-Fass bei 35 l/min Förderstrom bereits in 6 Minuten leer, mit Schlauch, Zapfpistole und Drehzahlregelung sind auch beliebig andere Förderströme möglich.
Zubehör für sichere Arbeit
Neben einer Drehzahlregelung für eine einfache Dosierarbeit gibt es aber noch eine breite Palette von essenziellem bis nützlichem Zubehör für praxistaugliche Fasspumpen. Ohne eine Ex-Schutzausrüstung mit Erdkabel und Klemmen sowie leitfähigen Schläuchen nützt auch ein Ex-Pumpwerk in Edelstahl nichts. Auch für giftige und ätzende Stoffe werden neben hochbeständigen Pumpenwerkstoffen Emissionsschutzventile zwischen Fass und Pumpe benötigt, um den Bediener vor Dämpfen zu schützen. Handlinghelfer sind Haltebügel, Federzüge zum „gewichtsfreien Pumpenumsetzen“ sowie spezielle Ventile und Schläuche.
Flux-Geräte GmbH, Maulbronn
Halle 8.0, Stand F24
Autorin: Cynthia Steinbach
Leiterin Vertrieb Deutschland & Marketing Kommunikation
Flux-Geräte
Autor: Andreas Zeiff
Fachjournalist
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