Luftbetriebene Doppelmembranpumpen

David Rozee erklärt, wie sie funktionieren und wie sich ihre wartungsarme Anwendung sowohl für Unternehmen als auch für die Umwelt als kosteneffizient erweist

Luftbetriebene Doppelmembranpumpen (AODD) sind eine interessante dichtungslose Verdrängungsalternative zu Kreiselpumpen. Sie sind außerordentlich gute „Allrounder“, die in einer Vielzahl von Branchen Anwendung finden, darunter Baugewerbe, Bergbau, Elektronik, Chemie und Lebensmittelverarbeitung.

Die Pumpen sind selbstansaugend, sodass sie ohne Beschädigung trocken laufen können. Da sie vollständig mit Druckluft betrieben werden, eignen sie sich ideal für den Einsatz an abgelegenen oder gefährlichen Orten, ganz zu schweigen von explosionsgefährdeten Umgebungen. Sie erfordern einen geringen Wartungsaufwand und bieten niedrige Betriebskosten, was ein attraktives Paket abrundet.

Abpumpen von Abfallflüssigkeiten

Das Pumpen von Abfallflüssigkeiten ist eine wichtige Anforderung in einer Vielzahl unterschiedlicher Industrien, und flüssige Abfälle können häufig unterschiedliche Mengen an Feststoffen enthalten, von Schlamm, Schlämmen und Feststoffen in kommunalen und industriellen Abfallanwendungen bis hin zu Schlämmen, die mit Steinen, Kieselsteinen und anderen Partikeln beladen sind der Bergbauindustrie.

Druckluftbetriebene Doppelmembranpumpen übertreffen andere Pumpenkonstruktionen, beispielsweise solche mit eng anliegenden oder rotierenden Mechanismen, bei denen abrasive Schlämme zu starkem Verschleiß der Funktionsteile führen können.

Dies kann zu erheblichen Wiederherstellungskosten führen und in vielen Fällen die Produktivität beeinträchtigen. Aufgrund der Größe und des Aufbaus von AODD-Pumpen treten diese Probleme selten auf.

Natürlich sind AODD-Pumpen nicht auf das Pumpen von feststoffhaltigem Abfall beschränkt; Sie eignen sich gleichermaßen gut zum Pumpen anderer Abfallarten, einschließlich aggressiver Chemikalien und sogar viskoser Flüssigkeiten, da die Durchflussrate direkt proportional zur Drehzahl der Pumpe ist.

Bei dieser Art von Anwendung unterscheiden sich AODD-Pumpen von anderen Pumpentypen dadurch, dass sie die Pumprate automatisch reduzieren, wenn die Viskosität ansteigt. Sie unterbrechen außerdem geschickt das Pumpen, wenn sich die Flüssigkeit nicht mehr bewegen kann, um der Gefahr einer Selbstschädigung vorzubeugen. Andere Pumpen haben Probleme mit viskosen Materialien und können die Reibung innerhalb der Pumpe selbst sowie zwischen den Rohrwänden und der Flüssigkeit verlieren.

Das AODD-Pumpprinzip

Um die vielen Vorteile von AODD-Pumpen besser zu verstehen, lohnt es sich, die Funktionsweise dieser Pumpen zu untersuchen. Abb. 1. zeigt, wie die beiden Membranen in der Pumpe (A und B) von links nach rechts und wieder zurück bewegt werden, indem über ein zentrales Luftventil abwechselnd Druckluft auf sie geleitet wird.

Die Bewegung der Membran A zur Mitte der Pumpe hin erzeugt ein Teilvakuum in der Kammer, wodurch sich Kugelventil 1 schließt, während Kugelventil 2 öffnet, da der Luftdruck Flüssigkeit vom Einlass („I“) in die Kammer drückt.

Gleichzeitig komprimiert Membran B das Volumen in ihrer Kammer, wodurch Ventil 3 geschlossen wird und Flüssigkeit an Ventil 4 vorbei und durch die Auslassöffnung („O“) herausgedrückt wird. Wenn das Luftventil die Bewegung der Membranen umkehrt, wird Flüssigkeit über die linke Seite der Pumpe gepumpt. Die Membranen werden an die Wände der Pumpenkammer geklemmt, so dass es in der Pumpe keine Gleitdichtungen gibt. Das Diagramm zeigt den Flüssigkeitsfluss von unten nach oben. Alternative Konstruktionen ermöglichen jedoch einen Flüssigkeitsfluss von oben nach unten in der Pumpe oder sogar durch die Mitte der Pumpe, was zu gleichmäßigeren Strömungen führen kann.

AODD-Pumpen enthalten weniger bewegliche Teile als viele andere Pumpentypen und sind einfach einzurichten. Es sind keine Wellendichtungen oder Stopfbuchsen erforderlich. Die Membran ist eine dynamische Dichtung, die den pneumatischen Druck auf der einen Seite in einen Flüssigkeitsdruck auf der anderen Seite (das zu pumpende Medium) umwandelt. Die Auslassvolumenströme werden durch die Steuerung des Lufteinlasses angepasst, sodass keine komplexen Steuerungssysteme erforderlich sind.

Abfallbehälter entleeren

Abfallflüssigkeiten werden häufig in Behältern gelagert und müssen dann möglicherweise zum Abtransport vom Standort in andere Behälter, beispielsweise einen Tankwagen, umgeladen werden. AODD-Pumpen eignen sich gut für diese Art von Anwendung, da sie von Natur aus trocken selbstansaugend sind. Dies bedeutet, dass sie im Gegensatz zu Kreiselpumpen, die eine anfängliche Flüssigkeitsfüllung erfordern, auch dann Flüssigkeit ansaugen können, wenn sie oberhalb des Quellflüssigkeitsspiegels installiert sind.

Ein weiterer großer Vorteil von AODD-Pumpen im Hinblick auf die Selbstansaugfunktion ist ihre Fähigkeit, als „Spüler“ zu fungieren. Durch Anbringen eines Schlauchs am Einlass kann die Pumpe als eine Art Staubsauger fungieren, um Fässer, Fässer und andere Behälter auszuräumen und vollständig zu entleeren. Dieser kostensparende Aspekt der Pumpen stellt einen echten Mehrwert für den Endverbraucher dar.

Im Gegensatz zu den meisten Kreisel- und Verdrängerpumpen, die bei Trockenlauf ausfallen, können AODD-Pumpen bei Trockenlauf schneller und ohne Schäden laufen. Darüber hinaus können auch Luftabsperrventile angebracht werden, um die Menge an Druckluft zu reduzieren, die beim Trockenlauf verschwendet wird.

Materialien sind wichtig

Die Vielseitigkeit dieses Pumpentyps und das Spektrum der möglichen Anwendungen sind nicht zuletzt auf die große Auswahl an Materialien zurückzuführen, die sowohl für den Pumpenkörper als auch für die Membranen verwendet werden können. Die Membran ist buchstäblich das Herzstück der Pumpe. Wichtige Faktoren, die bei der Bestimmung der Eignung einer Membranpumpe für bestimmte Anwendungen berücksichtigt werden müssen, sind die Materialien, die gepumpt werden müssen, die Temperatur, bei der sie betrieben werden soll, die möglichen Auswirkungen auf die Ausrüstung und natürlich die Biegelebensdauer der Membran .

Bei der Herstellung von Membranen werden verschiedene Gummikomponenten verwendet und für Formstabilität und zusätzliche Festigkeit wird ein Nylongewebenetz verwendet. Elastomere wie Neopren, Buna-N, EPDM (Nordel) und Viton werden am häufigsten verwendet. Ihr Hauptmerkmal ist die Flexibilität, die es ermöglicht, mehr Volumen zu verdrängen. Zur Herstellung von Membranen stehen auch thermoplastische Materialien zur Verfügung. Diese werden im Spritzgussverfahren hergestellt und erfordern keine Gewebeverstärkung für Formstabilität oder Zugfestigkeit. Am beliebtesten sind Polyurethan, Hytrel, Santoprene und Teflon. Polyurethan ergibt hervorragende Allzweckmembranen, die von allen am wirtschaftlichsten sind und eine extrem gute Biegelebensdauer aufweisen.

Derivate der oben genannten Materialien wurden auch von einzelnen Pumpenherstellern für den Einsatz in ihren eigenen Pumpen entwickelt. Obwohl Teflon eine sehr geringe Elastizität aufweist, was die Durchflussrate um bis zu einem Fünftel reduzieren kann, kann eine zusätzliche Gummi-Stützmembran für zusätzliche Flexibilität und Formgedächtnis sorgen. PTFE-Membranen wurden entwickelt, um Flexibilität, Gedächtnis und Durchflussraten zu steigern. Es sind auch einteilige Membranen erhältlich, bei denen die PTFE-Membran direkt mit einer Gummimembran verbunden ist, um die chemische Beständigkeit von PTFE mit den Biegeeigenschaften eines Elastomers zu kombinieren.

Kosten für die Inhaberschaft

Wenn eine Anlage nicht für den Einsatz einer AODD-Pumpe ausgelegt ist, könnten die Betriebskosten der Pumpe höher ausfallen, als sie sollte. Allerdings lassen sich die Betriebskosten der Pumpe selbst in Investitions- und Installationskosten, Wartungs- und Instandhaltungskosten einschließlich Arbeitskräften und Ersatzteilen, Energiekosten sowie Kosten für die Abfallbeseitigung und -entsorgung unterteilen.

Die Anschaffungskosten hängen natürlich von der Größe der Pumpe und den Herstellungsmaterialien ab, aber da viele Hersteller zur Auswahl stehen, sind die Preise in der Regel wettbewerbsfähig. Die Installationskosten sind jedoch minimal, da Pumpen überall dort aufgestellt werden können, wo ausreichend Platz für sie vorhanden ist, sogar unter Wasser, wenn die Flüssigkeit mit dem Material der Pumpe kompatibel ist und der Auslass aus der Flüssigkeit herausgeführt ist.

Zusätzliche Kosten können entstehen, wenn Pulsationsdämpfer zur Aufnahme von Vibrationen und Stößen in den Rohrleitungssystemen erforderlich sind. AODD-Pumpen sind sehr zuverlässig, da sie nur sehr wenige bewegliche Teile und Komponenten haben, die verschleißen können. Zur Wartung oder zum Austausch der Membran lassen sie sich leicht demontieren.

Die Hauptarbeitsteile sind die Ventile, Ventilsitze und Membranen. Ersatzteile sind im Allgemeinen relativ kostengünstig, es ist jedoch wichtig, die richtigen entsprechenden Teile auszuwählen. Beispielsweise eignet sich Neopren hervorragend für allgemeine Zwecke als kostengünstige Membran, die die höchste Biegelebensdauer bietet. Membranen auf Teflonbasis sind im Allgemeinen am teuersten, andere Materialien liegen dazwischen. Daher muss die verwendete Membran zwar mit der zu pumpenden Flüssigkeit kompatibel sein, es sollte jedoch darauf geachtet werden, dass sie nicht „überdimensioniert“ ist, was zu Problemen führen kann unnötige Kosten.

Die Energiekosten für die Pumpe ergeben sich aus dem Verbrauch der Druckluft, die zum Antrieb der Pumpe erforderlich ist. Da Druckluft in vielen Anlagen ein relativ kostspieliges Betriebsmittel ist, das Kompressoren und Luftverteilungssysteme erfordert, stellt dies den Hauptbetriebskostenfaktor für eine AODD-Pumpe dar. AODD-Pumpen können jedoch an Orten eingesetzt werden, an denen entweder einfach kein Strom verfügbar ist, oder in Gefahrenbereichen, in denen die Stromversorgung eingeschränkt ist. Dies ermöglicht AODD-Pumpen eine größere Flexibilität gegenüber Kreisel- und Verdrängerpumpen.

AODD-Pumpen sind im Allgemeinen umweltfreundlich, da die meisten von ihnen ölfreie Druckluft für einen schadstofffreien Betrieb verwenden. Es wird kein Ölnebel in die Atmosphäre abgegeben und es kann auch keine Ölverunreinigung der gepumpten Flüssigkeit entstehen. Da es nur wenige Komponenten gibt, die gewartet werden müssen, ist die Überholung von AODD-Pumpen relativ einfach, was ihre Lebensdauer verlängert und die Betriebskosten weiter senkt.

Die Qual der Wahl

Wie bereits erwähnt, gibt es eine große Auswahl an AODD-Pumpen von zahlreichen Herstellern. Daher kann es sinnvoll sein, unabhängige Pumpenlieferanten zu konsultieren, die nicht an einen bestimmten Hersteller gebunden sind, um Ratschläge zu erhalten, welche Pumpe für eine bestimmte Situation am besten geeignet ist Antragstellung im Rahmen des zugewiesenen Budgets.

David Rozee ist dabeiTriark-Pumpen.