Zahn um Zahn

Martin Wohlgenannt

Bei der Silikonherstellung wird das Silizium zu einem feinen Pulver zermahlen, danach mit einem Methyl-Chlorid-Compound zur Reaktion gebracht und in einem Destillationsprozess gereinigt. Die Zuführung von Wasser ergibt in einem nächsten Schritt Siloxan. Im folgenden Prozess entstehen durch Polymerisation Silikonöle, Silikonharze und Silikonkautschuke. Im gesamten Herstellungs- und Verarbeitungsprozess sind Zahnradpumpen im Einsatz. Die nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Pumpen fördern das Material in den Zahnzwischenräumen der Pumpenwandung entlang zur Druckseite der Pumpe. Zahnradpumpen eignen sich unter anderem besonders wegen ihres gegendruckunabhängigen Durchsatzverhaltens und der geringen Temperaturerhöhung für anspruchsvolle Produktionsprozesse.

Die Fördermengen der Cinox- und Therminox-Pumpen gehen von 0,1 l/min bis 1760 l/min für Produktviskositäten von 0,3 bis 4 000 000 mPa·s und maximalen Differenzdrücken bis 200 bar.

Die Zahnradpumpe (Verdrängerpumpe) einfachster Bauart besteht aus einem Paar gleich großer, ineinander greifender Zahnräder, die allseitig von einem Gehäuse mit kleinem Spalt umschlossen werden. Die Räder sitzen auf zwei im Gehäuse gelagerten Wellen, wovon eine als Antriebswelle durch eine Wellendichtung nach außen geführt wird. Das Gehäuse besitzt beidseitig des Verzahnungseingriffes je eine Öffnung für Ein- und Austritt des Fördergutes. Beim Drehen der Räder füllen sich die aus dem Eingriff kommenden Zahnlücken mit dem einströmenden Fördergut (Luft, Flüssigkeit), das dann den Gehäusewänden entlang auf die Druckseite gebracht wird. Dort verdrängen es die wieder in die Lücken eingreifenden Zähne und stoßen es durch die Austrittsöffnung in die Druckleitung. Die Verzahnung erfüllt dabei vier Aufgaben: sie transportiert und verdrängt das Fördergut, dichtet zwischen Ein- und Austrittsseite und überträgt die halbe Pumpenleistung auf das getriebene Rad.

Der am Pumpeneintritt verfügbare Absolutdruck muss die Pumpe immer mit genügend Flüssigkeit versorgen und muss diese am Verdampfen oder Ausscheiden von Gasen hindern. Dieser Druck hat also zumindest der Summe aus den Strömungsverlusten im Pumpeneintritt, dem Zentrifugaldruck der in den Zahnlücken rotierenden Flüssigkeit und dem Dampf- bzw. Gasdruck des Fördergutes zu entsprechen. Üblicherweise wird der erforderliche Druck nach Abzug des Dampfdruckes angegeben. Man nennt die entsprechende Flüssigkeitshöhe NPSHre (net positiv suction head required, auf deutsch: erforderliche Gesamtenergiehöhe minus Verdampfungsdruckhöhe). Ungenügende Füllung der Pumpe führt zu starker Geräuschbildung und zur Zerstörung der Pumpe infolge Kavitation.

Zahnradpumpen gelten als selbstansaugend, weil sie im Allgemeinen in der Lage sind, die Saugleitung so tief von Luft zu evakuieren, dass die Flüssigkeitssäule mehrere Meter hoch zur Pumpe aufsteigen kann. Eine benetzte Pumpe gibt dank besserer Dichtheit einen tieferen Unterdruck als eine trockene Zahnradpumpe. Die Pumpe wird daher zumeist so aufgestellt, dass immer etwas Flüssigkeit in ihr zurückbleibt. Der erreichbare Unterdruck ist zudem drehzahlabhängig. Die Luft muss nach der Pumpe an die Atmosphäre ausgestoßen werden können. Wenn bereits ein Gegendruck herrscht, sind ein automatisches Entlüftungsventil und ein Rückschlagventil vorzusehen.

cav 401