Pumpen mit PTFE-Membran jetzt bei 1000 bar einsetzbar

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Was ist die Besonderheit dieser Lösung? Stellt man sich den fluidberührten Arbeitsraum der Pumpe linsenförmig vor, wird sich der große Krümmungsradius (das heißt der flache Teil der Linse) unter Innendruckbeaufschlagung stärker aufwölben. Im Bereich der Membraneinspannung, also im Bereich der spitz zulaufenden Bereiche der Linse, wird es zu einer Aufweitung des Winkels und damit der Membraneinspanngeometrie kommen.

Damit verlieren Dichtrillen der Einspannung ihre Funktion. Mit der von Lewa entwickelten Lösung dehnt sich die Einspannung konstruktiv bedingt während des Druckhubes nicht auf. Es ist deshalb auch keine zusätzliche Hilfsdichtung erforderlich.

Realisiert wurde dies unter anderem durch eine Hinterschneidung, die im Bereich der Membraneinspannung eine umlaufende flexible Lippe ausbildet. Diese Geometrie – nachgerechnet mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) – führt zu einem völlig anderen Bewegungsverhalten der Einspannung (konkret: es kommt zu keiner negativen axialen Bewegung der beiden Hälften der Einspannung zueinander).

Mit diesem veränderten Bewegungsverhalten ist eine lange Standzeit der PTFE-Membran auch bei hohen Drücken möglich.

FEM-Analyse ersetzt kein Know-how

Eine FEM-Analyse ist kein Selbstläufer. Es handelt sich um eine numerische Simulation, mit der die Verformungen und Spannungen einer vorgegebenen Geometrie berechnet werden können. Das Entwicklungsteam von Lewa hatte bereits vor dem Einsatz der FEM-Analyse eine recht gute Vorstellung davon, wie die spätere Geometrie prinzipiell gestaltet sein müsse.

Am Anfang steht ein erster Entwurf, der in einem iterativen Prozess so weiterentwickelt wird, bis die gewünschten Verformungen bei zulässigen Spannungen für die Dauerfestigkeit erreicht werden. Es geht dabei um sehr kleine Bewegungen im Bereich von Hundertstelmillimetern. Doch auch die beste numerische Simulation muss kritisch hinterfragt werden. Alle numerischen Simulationen können aus rein mathematischen Gründen fehlerhaft sein und müssen daher sorgfältig interpretiert und mit realen Messwerten validiert werden; hier kann Lewa auf einen großen Erfahrungsschatz zurückgreifen. Dieses Know-how in Kombination mit FEM-Analysen führte schließlich zum Erfolg.

Lewa ist damit der einzige Pumpenhersteller, der mit dem Pumpenkopf M800 bei Drücken zwischen 400 und 1000 bar auf eine PTFE-Membran setzt.

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