Pumpen & Kompressoren Achtung ätzend!

NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH

13.06.2014

Produktionsprozesse mit Säure unterliegen strengen Auflagen. Ein Chemikalien-Hersteller musste deswegen umrüsten: auf eine neue Pumpe zur Beschickung seiner Tankwägen mit ätzender Fettsäure. Sie ist nicht nur Atex-konform, sondern hält auch die Vorgaben der TA Luft ein.

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Vor allem die Kosmetik- sowie die Farben- und Lackindustrie benutzen Fettsäuren in ihren Produktionsprozessen. Je nach chemischer Zusammensetzung, Konzentration und Flüchtigkeit können die Säuren jedoch bei ungeschütztem Kontakt die Haut oder sogar die Atemwege verätzen. Fettsäuren fallen daher in den Bereich der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft). Sie enthält die Emissions- und Immissionsgrenzwerte nicht nur für Abgase, sondern auch für alle Arten von Gefahrstoffen und Umgebungsbelastungen. Laut Vorschrift dürfen Fettsäuren nicht mit der Atmosphäre in Kontakt treten. Ein großer Chemikalien-Hersteller konnte diese Vorgabe nicht mehr erfüllen. Deswegen wurde Anfang 2014 eine T.Proc-Drehkolbenpumpe von Netzsch installiert.

Um fließfähig zu bleiben muss das klebrige und temperaturempfindliche Medium bei 70 °C gefördert werden. Hinzu kommt, dass der Aufstellungsbereich der Pumpe wegen möglicher Gasansammlungen als Ex-Zone 1 deklariert ist, die Pumpe hat daher Atex-konform zu sein. Aufgrund des aggressiven Stoffs und der hohen Fördertemperaturen wurde eine Ganzmetall-Ausführung gewählt. Die Pumpe, die zur Tornado-T2-Serie gehört, basiert auf der bewährten Verdrängertechnologie und arbeitet mit zwei geraden, zweiflügligen Drehkolben. Diese Form ermöglicht einen großen freien Kugeldurchgang und sorgt für eine störungsfreie Förderung des Mediums. Die Kolben können zur Reinigung oder Inspektion ganz einfach unabhängig voneinander ausgebaut werden. Auch wird die Rückströmung aufgrund der längeren Dichtlinie besonders gering gehalten. Die Pulsationswerte liegen bei diesem Pumpentyp trotz der geraden Kolben ähnlich niedrig wie bei komplex gewendelten, mehrflügligen Konstruktionen. Erreicht wird dies durch das Netzsch-Pulsationsreduktionssystem (PRS), eine spezielle Anpassung an die Geometrie des Pumpenraums.

Kein Platz für Produktansammlungen

Die Pumpenkonstruktion ist nach dem Service-in-Place-Prinzip ausgelegt. Die T.Proc ist dazu mit einem großen Frontdeckel ausgestattet, der mit wenigen Schraubendrehungen abgenommen werden kann. Dadurch erhält man bequem Zugang zum gesamten Innenraum. Der Pumpenraum selbst ist totraumfrei gestaltet, um Produktansammlungen zu verhindern und die Reinigung zu vereinfachen. Selbst die Drehkolben sind mittels leicht zugänglicher Spannelemente außerhalb des Gehäuses fixiert, sodass ihre Stirnseiten glatt bleiben und dem Medium keine Anhaftungsfläche bieten. Dank dieser Befestigung lassen sie sich ganz ohne spezielles Werkzeug schnell demontieren und auch wieder einsetzen. Eine im Deckel integrierte Einstell- und Montagelehre erleichtert dabei die richtige Positionierung – axiale Einstellarbeiten oder die Kontrolle von Passfedern ist nicht nötig. Die Gleitflächen der Wellenabdichtungen liegen ebenfalls totraumfrei in einer Flucht mit der Rückseite der Kolben im Pumpenraum. Sie werden ständig vom Medium umspült, was das Risiko von Verstopfungen minimiert.

Um die von der TA Luft geforderte hermetische Trennung der geförderten Fettsäure von der umgebenden Atmosphäre zu gewährleisten, verbaute man eine doppeltwirkende Gleitringdichtung mit Sperrdrucksystem. Aus dem angeschlossenen Quensch-Pot wird die Dichtung permanent geölt, was ein Verkleben verhindert und eine höhere Sicherheit bietet als eine einfachwirkende Dichtung, bei der nur der Einbauraum mit Öl gefüllt würde. Die Gleitringdichtungen der T2-Serie sind in Cartridge-Bauweise ausgeführt und passen unabhängig von ihrem Typ immer in dasselbe Dichtungsgehäuse. Deswegen erforderte der Einsatz dieser speziellen Form keine Umbauten an der Pumpe. Die voreingestellte Dichtung wird bei der Montage mit dem Kolben auf die Welle geschoben.

Angetrieben wird die Pumpe mittels eines synchronisierenden Riementriebs, der deutlich robuster und unempfindlicher für Störungen ist, als das herkömmliche, komplexe Gleichlaufgetriebe. Sollte es dennoch zu einem Defekt kommen, müssen lediglich zwei Schrauben gelöst werden, um den Zahnriemen abnehmen und austauschen zu können. Die Stillstandzeit reduziert sich so auf ein Minimum. Bei dieser Technik benötigt man keine umfangreiche Ersatzteilbevorratung, da der effiziente Aufbau nur wenige Komponenten umfasst. Der durchgehende Hart-Weich-Kontakt zwischen Riemen und Zahnrädern sorgt zudem für eine hohe Laufruhe des gesamten Antriebs und verringert Vibrationen, was alle Bauteile der Pumpe schont. Der Riementrieb arbeitet komplett ölfrei, zeitraubende Ölwechsel oder umweltschädliche Leckagen sind dadurch ausgeschlossen.

Die ungewöhnliche Antriebsform hat einen weiteren Vorteil: Der Riemen dient sowohl zur Kraftübertragung auf die Wellen als auch zur Synchronisierung der Drehkolben. Dank dieser doppelten Funktion benötigt der Antrieb nur sehr wenig Platz, zumal der Motor bei Bedarf auch über dem Förderraum angeflanscht werden kann. Die Pumpe ist dadurch deutlich kompakter und rund 30 Prozent leichter als vergleichbare Modelle. Dies bietet mehr Spielraum beim Einbau der Anlage und ermöglicht einen Einsatz selbst unter beengten Verhältnissen – ein Umstand, der auch im Beladebereich des Fettsäure-Herstellers zum Tragen kam, da hier längere Pumpen kaum Platz gefunden hätten.

Atex-konform beheizen

Noch entscheidender als die Platzfrage war jedoch die Einhaltung der Vorgaben für Explosionsschutz-Zone 1. Die T.Proc konnte hier gefahrlos eingesetzt werden, da sie wie alle T2-Pumpen für Umgebungstemperaturen bis 60 °C und Mediumstemperaturen bis 100 °C Atex-zertifiziert ist. Grundlage dafür ist der konstruktive Zündschutz und die Flüssigkeitskapselung der Anlagen, die sie als explosionsgeschützte Geräte der Klassen I M2 c sowie II 2GD IIC T4 qualifizieren. Die Pumpen können mittels eines zirkulierenden Heiß-Wasser-Schlauchs, der durch den Pumpendeckel verläuft, sogar Atex-konform beheizt werden, sollte es erforderlich sein.

In dieser konkreten Anwendung der Fettsäure-Förderung installierte der Betreiber stattdessen ein elektrisches Heizband, um das Aushärten des Mediums im Pumpengehäuse zu verhindern. Das erforderte eine separate Ex-Schutz-Zertifizierung. Inzwischen verrichtet die Pumpe seit mehreren Monaten zuverlässig ihren Dienst und befüllt die Tankwagen des Herstellers mit 20 m³/h bei einem Druck von 2,5 bar.

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