Ventillose Steuerkolbendosierpumpen für abrasive hochviskose Medien

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In nahezu allen Industriebereichen gewinnt die exakte Dosierung von Medien an Bedeutung. So hängt die Prozessstabilität und Qualität der Produkte in chemischer Industrie, Öl- und Gasproduktion sowie Lebensmitteltechnik von der sicheren Funktion der Dosierpumpe ab. Für Dosierzwecke werden meist hubeinstellbare Kolben- und Membranpumpen eingesetzt. Während die oszillierende Verdrängerpumpe ihren festen Platz als Prozessdosierpumpe einnimmt, bereitet die Beherrschung hochviskoser und abrasiver Produkte mit dieser Pumpentechnik oft Probleme.

Häufig werden relativ aufwändige Konstruktionen mit zwangsgesteuerten Ventilen für die Dosierung hochviskoser und abrasiver Medien eingesetzt. Oder es kommen preiswertere rotierende Verdrängerpumpen, Drehkolben- oder Rotationskolbenpumpen zum Einsatz. Hier müssen jedoch Nachteile, wie eingeschränkter Regelbereich, Druckabhängigkeit der Förderleistung und demzufolge eine eingeschränkte Dosiergenauigkeit in Kauf genommen werden.

Dies lässt sich mit den ventillosen Steuerkolbendosierpumpen „Orlita DR“ von Prominent vermeiden. Der Dosiervorgang funktioniert durch eine oszillierende und eine synchron überlagerte Drehbewegung des Kolbens. Durch diese überlagerten Bewegungen übernimmt der Verdränger selbst das Öffnen und Schließen der Saug- und Druckseite. Ein radial angeordneter Durchbruch im Verdrängerkolben öffnet bzw. schließt in den Totpunktlagen die Strömungsquerschnitte des Zylinders. Die Pumpe benötigt dadurch keine Ventile und kann in einem breiten Hubfrequenzbereich betrieben werden. Mit Antriebseinheiten, die sich von klassischen Kurbeltrieben unterscheiden, erzielt man die überlagerte oszillierende und rotierende Kolbenbewegung.
Für die Steuerkolbendosierpumpe wird eine geschlossene, tauchölbadgeschmierte Antriebsbaugruppe mit integrierter Schneckenrad-Untersetzung verwendet. Die Kolbenhublänge ist linear einstellbar. Stufenlos lässt sie sich von Hand oder mit Hilfe eines elektrischen oder pneumatischen Stellgliedes von null bis maximal regeln. Die Grundversion lässt sich modular erweitern. Es können auch mehrere Antriebe zu Duplex, Triplex oder Mehrfachspumpenstationen kombiniert werden. Die Steuerkolbenpumpe steht in Doppelkopfausführung oder als Reihenmehrfachstation zur Verfügung.
Das ventillose Funktionsprinzip der Steuerkolbendosierpumpe ermöglicht das genaue Dosieren von hoch- und höchstviskosen Medien, die auch Feststoffanteile enthalten können. Der Pumpenkopf ist aus Edelstahl. Zylinder und Kolben sind mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung versehen. Abhängig vom Anwendungsfall wird der Pumpenkopf auch in anderen Hochleistungswerkstoffen wie Oxidkeramik gefertigt. Das für die Dichtwirkung verantwortliche Spiel zwischen Kolben und Zylinder wird hier viskositätsabhängig ausgewählt.
Abfüllvorgänge in chemischer Industrie
Die Steuerkolbendosierpumpe eignet sich aufgrund ihrer hohen Dosiergenauigkeit sowie ihrer hohen Temperaturbeständigkeit speziell für Abfüllvorgänge in der chemischen und kosmetischen Industrie. In diesen Bereichen hat sich die Keramikvariante der DR-Pumpe bewährt. Sie ist mit einem Kolben und Zylinder aus Oxidkeramik ausgestattet. Dieses Material ist lebensmitteltauglich, resistent gegen Säuren und Laugen und bildet eine besonders dichte und damit hygienische Oberfläche. Vor allem aber ist dieses Material temperaturbeständig. Eine Reinigung mit rund 50° warmer Reinigungsflüssigkeit oder eine 150° heiße Bedampfung ohne Demontage der Pumpe kann problemlos durchgeführt werden.
Die Funktion und Genauigkeit der Steuerkolbenpumpe wird durch ein auf den Anwendungsfall abgestimmtes definiertes Spiel zwischen Kolben und Zylinder sichergestellt. Das kann aufgrund der besonderen Keramikeigenschaften realisiert werden. Gegenüber den Metallausführungen mit Lippenring-Dichtung arbeitet die DR-Pumpe mit Keramikkolben und -zylinder dank der hohen Fertigungsgenauigkeit dichtungslos. Kolben und Zylinder sind mit einem Spiel von nur 8 bis 12 µm eingepasst. Die geforderte hohe Präzision einer Kolben-Zylinder-Paarung kann bei einer Pumpe mit Keramikkolben und -zylinder aufgrund ihrer extremen Härte und Verschleißfestigkeit in dem weiten Arbeitsbereich von Druck, Temperatur und Medieneigenschaften dauerhaft aufrechterhalten werden. Diese Pumpe dosiert mit einer Genauigkeit von 0,5 %.
Eine große Anzahl von hochviskosen Medien, wie Fette und Kunstharze, die in Verfahrensprozessen dosiert werden, müssen durch Zuführen von Wärmeenergie fließ- bzw. pumpfähig gemacht werden. Die Steuerkolbendosierpumpe ist, weil sie ventillos arbeitet, davon weitgehend unabhängig, da sie auch schwer fließfähige Medien ohne Betriebsstörungen dosiert. So beispielsweise in einer medizintechnischen Anwendung. Hier wird ohne zusätzliche Wärmezufuhr Silikonöl mit abrasiven Füllstoffen volumetrisch präzise bei etwa 10 bar dosiert, wobei die Viskosität zwischen 300 000 und 1 Mio. mPas liegt. Für Prozesse, in denen das Medium mit einer hohen Temperatur verarbeitet werden soll und während des Dosiervorganges keine Abkühlung erfolgen darf, kann der Pumpenkopf mit einem Heizmantel versehen werden.
Verscheißfest durch Spezialkeramik
Kolben und Laufbuchse des Pumpenkopfes aus einer besonders zähen Spezialkeramik weisen eine hohe Verschleißbeständigkeit gegenüber abrasiven Medien auf. Trotz ihrer hohen Festigkeit ist das Material dennoch so elastisch, dass eine Splitterbildung zuverlässig vermieden wird. Dadurch und aufgrund ihrer ventillosen Funktionsweise eignen sie sich für die Dosierung klebriger viskoser Produkte ebenso wie für abrasive Medien. Beispielsweise kann mit der DR-Steuerkolbenpumpe die honigartige und gleichzeitig abrasive Salzkristallmasse, die in der Polymerproduktion verwendet wird, mit rund 90 ml/h und einem Druck von 55 bar exakt dosiert werden.
Auch das Dosieren von Medien mit Feststoffanteilen stellt für die ventillose DR Pumpe kein Problem dar. So lässt sich ein Gemisch aus Benzin, Schlamm und Rostteilchen ohne Beschädigung des Kolbens und Zylinders abpumpen. Diese nicht schmierende abrasive Suspension entsteht in Stahltanks, deren Innenwände im Laufe der Zeit rosten. Damit Verbrennungsmaschinen, die ihren Treibstoff aus einem solchen Tank erhalten, nicht durch Verunreinigungen zerstört werden, saugt man das verunreinigte Gemisch über eine DR Steuerkolbendosierpumpe in Keramikausführung und drückt diese abrasive nicht schmierende Suspension mit 12 bis 15 bar mit bis zu 200 l/h durch Filter. Auch nach längerem Betrieb sind am Kolben und der Laufbuchse aus technischer Keramik keine Verschleißspuren feststellbar.
Ebenso stellt die Herstellung von Dichtungsmasse, in der Silikonkautschuk mit abrasiven und viskosen Zusatzstoffen vermischt wird, die Medien berührenden Teile einer Dosierpumpe auf eine große Belastungsprobe. Bei der zweiköpfigen ventillosen Steuerkolbenpumpe D2R 150/70–50 sorgt die Hartstoffbeschichtung von Kolben und Zylinder für hohe Verschleißfestigkeit. Selbst beim Dosieren von 800 l/h Silikonkautschuk-Grundstoff und 400 l/h abrasiven und viskosen Zusatzstoff bei etwa 20 bar in einen Mischer weist sie eine hohe Pumpenlebensdauer auf.
Dosieraufgaben von abrasiven und hochviskosen Medien lassen sich mit den ventillosen Steuerkolbendosierpumpen DR von Prominent zuverlässig durchführen. Aufgrund ihrer Funktionsweise fördern sie bis zu 630 bar Betriebsdruck in einem Temperaturbereich von -40° bis + 400 °C.
Prozessdosierpumpe KEM 563
Steuerkolbendosierpumpe KEM 564
Ventillose Dosierpumpe KEM 565
Mehrfachpumpenstation KEM 566
Dosieren höchstviskoser Medien KEM 567
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