Unkompliziert und kommunikativ

Dipl.-Ing. Ralph Held

Zu den wesentlichen Konstruktionsmerkmalen von Membran-Dosierpumpen gehört neben ihrer oszillierenden Fördercharakteristik die Leckagefreiheit. Der Antrieb dieser Pumpen erfolgt bei kleineren Förderleistungen bis ca. 30 l/h und Drücken bis 10 bar mithilfe von Elektromagneten. Bei höheren Förderströmen bis 900 l/h und Drücken von ebenfalls bis zu 10 bar treiben Elektromotoren die Pumpen an. Aufgrund ihrer Leckagefreiheit werden Membran-Dosierpumpen praktisch in allen Industriebereichen eingesetzt, in denen die genaue Zudosierung niedrig bis mittelviskoser Flüssigkeiten erforderlich ist. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um mehr oder weniger neutrale oder auch kritische Medien handelt. PTFE-Membranen und eine Vielzahl chemisch hochresistenter Pumpenkopfmaterialien ermöglichen die Förderung nahezu aller gängigen Chemikalien. Neben diesem Umstand ist die Membran-Dosierpumpe aufgrund ihrer vom Gegendruck nur relativ geringfügig beeinflussten Kennlinie für genaue Dosiervorgänge geradezu prädestiniert. Aufgrund dieses Vorteils gegenüber anderen Pumpsystemen gilt es nun, Kommunikationsmöglichkeiten mit der gesamten Anlagenperipherie zu schaffen. Auch wenn die Dosierpumpe in vielen Fällen kostenmäßig nur einen kleinen Anteil an den Gesamtkosten der Anlage hat, so ist sie doch häufig das Herz des gesamten Systems. Es stellt sich also die Frage, welche Ansteuerungs- oder Signalaustauschmöglichkeiten eine Dosierpumpe besitzen muss bzw. wie sichergestellt werden kann, dass etwaige Störgrößen sich nicht negativ auf die Dosiergenauigkeit auswirken.

In Dosieranlagen befindet sich in der Regel auf der Saugseite der Dosierpumpen ein Chemikalienbehälter, aus dem die Flüssigkeit abgesaugt wird. Druckseitig wird über eine Dosierstelle die Chemikalie dem Prozess zugeführt. Damit die Pumpe auch die richtige Menge prozessabhängig zudosiert, soll sie ein externes Signal erhalten, mit dem die Hubfrequenz der Maschine gesteuert wird. Einfluss auf den Produktionsprozess haben darüber hinaus u.a. der Flüssigkeitsstand im Chemikalienbehälter, der Gegendruck im System, das Strömungsverhalten der Flüssigkeit sowie der Zustand der Membran. Da Letztere das Hauptverschleißteil der Pumpe ist, soll sie permanent überwacht werden.

Auf den ersten Blick scheint das Anforderungsprofil einfach zu sein. Bei genauerer Betrachtung stellt sich jedoch bald heraus, dass die Pumpe praktisch ein Universaltalent sein muss, wenn sie alle gängigen Eingangssignale verarbeiten und dabei noch optimale Anpassungsmöglichkeiten an den Dosiervorgang bieten soll. Das bedeutet auch, dass eine Fülle von Steuerungs- und Überwachungsoptionen eine schnelle und unkomplizierte Bedienung der Pumpe unter Umständen fast unmöglich macht. Daher sind eine Reihe von Anbietern dazu übergegangen, die Pumpen nur mit den speziell für einen Anwendungsfall notwendigen Steuerungs- und Überwachungsoptionen auszurüsten. Die Bedienung lässt sich damit zwar vereinfachen, der Anlagenbetreiber ist allerdings später gezwungen, eine neue Pumpe einzusetzen, wenn sich die Ansteuerung der Pumpen ändert.

Die Membran-Dosierpumpen der C-Generation von Seybert & Rahier besitzen grundsätzlich alle verfügbaren Ansteuerungsoptionen, die mithilfe einer einfachen Menüführung aktiviert werden können. Wenn sich die Rahmenbedingungen ändern, kann der Anlagenbetreiber bisher noch nicht benötigte Steuerungsoptionen aktivieren. Vor diesem Hintergrund können die C-Pumpen mit diversem Zubehör modular aus- bzw. nachgerüstet werden. Beispielsweise ist auch die Durchflussmessung mithilfe eines extern an der Pumpe installierten Gerätes realisiert. Die ermittelte Förderleistung der Pumpe wird am Display in l/h angezeigt. Stimmen Soll- und Istwert nicht überein, erfolgt automatisch eine Nachregelung.

Speziell bei der Hubfrequenz weisen die Pumpen der Baureihen C 409.2 und C 410.2 eine Besonderheit auf. Sie können sowohl im Einzelhub- als auch im Frequenzumrichtermodus gefahren werden. Wird bei Chargendosierungen in der Regel die Einzelhubansteuerung bevorzugt, bietet der Frequenzumrichterbetrieb gerade bei der Förderung relativ viskoser Medien Vorteile. Die Hubgeschwindigkeit kann den rheologischen Eigenschaften der Flüssigkeit optimal angepasst werden.

Die Antriebskonzepte ansteuerbarer Dosierpumpen unterscheiden sich mittlerweile gravierend. Manche Anbieter setzen Schrittmotoren oder geschwindigkeitsge-steuerte Magnetantriebe ein, um den bei elektromotorisch betriebenen Pumpen charakteristischen sinusförmigen Verlauf der Förderkurve zu unterdrücken. Das gelingt zwar in einem gewissen Rahmen, hat aber zur Folge, dass durch die zeitliche Verlängerung des Hubes die Pumpe nur bis zu einem mittleren Wert ihrer Nennleistung so betrieben werden kann. Im oberen Leistungsbereich tritt die gleiche Pulsation wie bei allen einzylindrigen oszillierenden Verdrängerpumpen auf.

Pumpen dieser Bauart, die teilweise integrierte Durchflussüberwachungen und elektronische Überdrucksicherungen besitzen, eignen sich in erster Linie für den Laborbetrieb. Für raue Industrieeinsätze erweisen sich externe Durchflussmessungen und -überwachungen sowie die mechanische Überdruckabsicherung und eine angemessene Pulsationsdämpfung als wesentlich zuverlässiger. Bei der Entwicklung der Baureihen C 204.1 und C 409.2/410.2 legte der Hersteller gerade auf den Betrieb unter erschwerten Bedingungen ein Hauptaugenmerk. Daher stattete er die Pumpen der Reihe C 204.1 mit kleinen Förderströmen mit einer externen Entlüftungsautomatik aus, die in jedem Betriebszustand den sicheren Anlauf der Pumpe und damit eine genaue Dosierung gewährleistet.

Die hohe Kommunikationsfähigkeit der C-Pumpen belegen die geplante Profibus-Schnittstelle und die Möglichkeit der wahlweisen Ansteuerung über externe Puls- und Analogsignale. Direkte SPS-Eingänge, zwei Statusausgänge und die Fähigkeit, verschiedene Flüssigkeitsstände erfassen und weiterverarbeiten zu können, sorgen zusätzlich für Prozesstransparenz und machen externe Schaltgeräte überflüssig. Neben der Anzeige des aktuellen Förderstromes werden die Dosiermengen aufaddiert. Dadurch sind über die Pumpe weitere prozessrelevante Daten greifbar. Eine Master/Slave-Verschaltung mehrerer Pumpen ermöglicht die mengenproportionale Dosierung unterschiedlicher Medien bei Mischaufgaben. Der Bediener kann alle diese Vorzüge seinem Anwendungsfall entsprechend mithilfe einer menügeführten 4-Tastenbedienung nutzen.

cav 466

Sera-Pumpenprogramm

Pumpen + Systeme im VDMA