Pumpen / Kompressoren Die Sache mit dem Hub

Redakteur: Redaktion PROCESS

Das Saugvermögen einer Pumpe ist in erster Linie von der Dichtungsart (Kugel- oder Zylinderventil), von den verwendeten Werkstoffpaarungen (Ventilkörper/Ventilsitz), von der Oberflächengüte und Formbeständigkeit des Ventilkörpers/-sitzes sowie von der Förderaufgabe (Feststoffe im Medium, Viskosität des Mediums) abhängig. Ein weiterer, bei der Konstruktion von Druckluft-Membranpumpen nicht zu vernachlässigender Einflussfaktor ist der Ventilhub.

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Das Saugvermögen einer Pumpe ist in erster Linie von der Dichtungsart (Kugel- oder Zylinderventil), von den verwendeten Werkstoffpaarungen (Ventilkörper/Ventilsitz), von der Oberflächengüte und Formbeständigkeit des Ventilkörpers/-sitzes sowie von der Förderaufgabe (Feststoffe im Medium, Viskosität des Mediums) abhängig. Ein weiterer, bei der Konstruktion von Druckluft-Membranpumpen nicht zu vernachlässigender Einflussfaktor ist der Ventilhub.

Bei Druckluftmembranpumpen führt ein zu klein ausgelegter Ventilhub neben der Herabsetzung der Förderleistung zu einer lokalen Querschnittsverengung im Inneren der Pumpe. Der Ventilhub ist so auszulegen, dass zwischen Ventilkörper und -sitz bzw. Ventilkörper sowie Produktkanal ein ausreichend großer Strömungsquerschnitt vorhanden ist, der eine annähernd konstante Strömungsgeschwindigkeit des Fördermediums gewährleistet. Eine Verengung der Ventilsitz- und Produktkanalquerschnitte (bezogen auf die übrigen Produktkanalquerschnitte innerhalb der Pumpe) wäre mit einer lokalen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit verbunden, die zur Kavitation führen könnte.

Eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit ist immer verbunden mit einer Absenkung des statischen Drucks. Sinkt der statische Druck in der Förderflüssigkeit ohne äußere Wärmezufuhr so weit ab, das der zur Förderflüssigkeit gehörende Dampfdruck erreicht wird, entstehen Dampfblasen. Hat die Flüssigkeit die Querschnittsverengung passiert, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit infolge der Querschnittserweiterung ab. Der statische Druck steigt wieder über den Dampfdruck der Flüssigkeit, die Dampfblasen zerfallen schlagartig und mit sehr hoher Geschwindigkeit. Findet diese Kondensation im Wandbereich des Ventilsitzes oder des Produktkanals statt, führen diese Implosionen zum Materialabtrag und vorzeitigen Verschleiß.

Bei einem zu groß gewählten Ventilhub dagegen, dauert es zu lange bis der Ventilkörper seine Ruheposition im Ventilsitz findet. Der Ventilkörper „tanzt“ auf dem Ventilsitz, erzeugt Geräuschemissionen und beeinflusst das Saug- und Förderverhalten der Pumpe negativ.

Kugel oder Zylinder?

Für die mannigfachen Förderaufgaben haben sich in der Praxis zwei Arten von Ventilkörpern in folgenden Werkstoffkombinationen bewährt:

  • Kugelventile aus EPDM, PTFE und Edelstahl (insbesondere für hochviskose Medien),
  • Zylinderventile aus PE oder PTFE.

Geometrisch bedingt, berühren sich die Ventilkugel und der Ventilsitz tangential und dichten entlang eines Kreises linienförmig ab. Kugelventile besitzen ein gutes Trockenansaugvermögen, sind unempfindlich gegenüber Feststoffen im Produkt und besitzen eine strömungstechnisch ideale Form.

Das Zylinderventil und der Ventilsitz dagegen dichten entlang eines Kreisringes flächenförmig ab. Zylinderventile eignen sich nur bedingt für Medien mit Feststoffanteilen, besitzen jedoch gegenüber Kugelventilen ein deutlich besseres Trockenansaugvermögen. Sie schließen sanft, gleichmäßig und ermöglichen eine präzise Förderung. Moderne Zylinderventile sind strömungstechnisch optimiert und setzen dem vorbeiströmenden Medium minimalen Widerstand entgegen.

Die Druckluft-Membranpumpen der A-Serie von Almatec zeichnen sich durch einen identischen Innenaufbau der Gehäuseteile für Kugel- und Zylinderventile aus, die unter strömungs-, leistungs- und fertigungstechnischen Gesichtspunkten optimiert wurden (siehe Abbildung). Damit ist eine spätere Umrüstung auf einen anderen Ventiltyp einfach durch den Austausch der Ventilkörper möglich. Ventilkörper und Ventilsitze sind fester Bestandteil des Gesamtdesigns zur Optimierung des Pumpenwirkungsgrades.

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