Dosierpumpenprinzip
Grundlagen der Dosierpumpen - Teil l
Bei der Dosierpumpe handelt es sich um ein chemisches Verdrängerdosiergerät mit der Möglichkeit, die Kapazität manuell oder automatisch zu variieren, je nachdem, wie es die Prozessbedingungen erfordern. Er zeichnet sich durch eine hohe Wiederholgenauigkeit aus und ist in der Lage, eine breite Palette von Chemikalien zu pumpen, darunter Säuren, Basen, ätzende Stoffe oder zähflüssige Flüssigkeiten und Schlämme.
Die Pumpwirkung wird durch einen hin- und hergehenden Kolben erzeugt, der entweder in direktem Kontakt mit der Prozessflüssigkeit steht oder durch eine Membrane von der Flüssigkeit abgeschirmt ist. Membranen werden durch Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Kolben und der Membrane betätigt. Dosierpumpen werden im Allgemeinen in Anwendungen eingesetzt, bei denen eine oder mehrere der folgenden Bedingungen gegeben sind.
- Niedrige Durchflussmengen in ml/Std. oder GPH sind erforderlich
- Hoher Systemdruck vorhanden
- Hohe Genauigkeit der Vorschubgeschwindigkeit ist erforderlich
- Die Dosierung wird durch Computer, Mikroprozessor, DCS, PLC oder Durchflussdosierung gesteuert
- Umgang mit ätzenden, gefährlichen oder Hochtemperaturflüssigkeiten
- Zähflüssige Flüssigkeiten oder Schlämme müssen gepumpt werden
Identifizierung der Pumpenkomponenten
Treiber - Die Pumpe wird von einem AC-Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben. Auch pneumatische und hydraulische Antriebe mit variabler Geschwindigkeit kommen zum Einsatz.
Flüssigkeitsseite - Die Konstruktion und die Werkstoffe der Flüssigkeitsseite werden durch die Betriebsbedingungen und die Art der zu fördernden Flüssigkeit bestimmt. Dabei werden Temperatur, Durchflussmenge, Viskosität der Flüssigkeit, Korrosivität und andere Faktoren berücksichtigt.
Antriebsmechanismus - Der Antriebsmechanismus setzt die Drehbewegung des Mitnehmers in eine Hin- und Herbewegung um. Bei Pumpen für den industriellen Einsatz wird dieser Teil der Pumpe in ein Ölbad getaucht, um die Zuverlässigkeit im Dauerbetrieb zu gewährleisten.
Fördermengeneinstellung - Die Fördermenge der Pumpe kann durch Änderung der Hublänge, der effektiven Hublänge oder der Hubgeschwindigkeit eingestellt werden. Die meisten Dosierpumpen werden mit einer Mikrometerschraube geliefert, die der hier gezeigten ähnlich ist. Die Messschraube kann auch durch ein elektronisches oder pneumatisches Stellglied ersetzt werden, um den Pumpendurchfluss in Abhängigkeit vom Prozesssignal einzustellen.
Merkmale der Dosierpumpe
1) Die Pumpwirkung wird durch einen sich hin- und herbewegenden Kolben erzeugt. Diese Hin- und Herbewegung entwickelt eine Strömung, die sich leicht durch eine Sinuswelle darstellen lässt. Die tatsächliche Durchflussmenge wird durch die Formel bestimmt:
Durchflussmenge = Verdrängung x Zyklen pro Zeiteinheit
2) Im Gegensatz zu Kreiselpumpen wird die Fördermenge durch Änderungen des Förderdrucks nicht wesentlich beeinflusst.
3) Die Kennlinie der Dosierpumpe zwischen Fördermenge und Hub ist linear, jedoch nicht unbedingt proportional, da 50% Hubeinstellung nicht unbedingt 50% Fördermenge entsprechen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Kalibrierungslinie nicht auf beiden Achsen gleichzeitig durch 0 gehen darf. Durch Messen des Durchflusses bei 2 Hubeinstellungen, Aufzeichnen beider Punkte und Ziehen einer geraden Linie durch diese Punkte können andere Durchflussraten im Verhältnis zum Hub genau vorhergesagt werden. Die stationäre Genauigkeit einer korrekt installierten industriellen Dosierpumpe beträgt im Allgemeinen +/- 1,0 % oder mehr.
Obwohl eine Dosierpumpe in der Regel so eingestellt werden kann, dass sie jede beliebige Fördermenge zwischen 0 und ihrer maximalen Kapazität fördert, wird ihre Genauigkeit in einem Bereich gemessen, der durch das Abdrehverhältnis der Pumpe bestimmt wird.
Die meisten Dosierpumpen haben ein Turndown-Verhältnis von 10:1, was einfach bedeutet, dass die Pumpe zwischen 10 % und 100 % der Kapazität innerhalb ihres Genauigkeitsbereichs liegt. Centrac ist ein Beispiel für eine Dosierpumpe der neuen Generation, die sich durch eine höhere Genauigkeit und ein größeres Turndown-Verhältnis von 100:1 auszeichnet. Daher kann diese Konstruktion überall zwischen 1 % und 100 % der Kapazität genau dosieren.
Designs für flüssige Enden (Teil I)
Die Flüssigkeitsseite, die als medienberührter Teil der Pumpe bezeichnet wird, wird so ausgewählt, dass sie den spezifischen Betriebsbedingungen der Anwendung entspricht. Erforderliche Durchfluss- und Druckwerte werden ebenso berücksichtigt wie die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Flüssigkeit. Beim Umgang mit giftigen oder gefährlichen Chemikalien ist auch die Fähigkeit des Verflüssigers, die Umwelt zu schützen, ein wichtiger Faktor.
Alle Sprühköpfe haben mehrere Merkmale gemeinsam. Zunächst wird die Flüssigkeit durch die Rückwärtsbewegung eines Kolbens in das benetzte Ende gesaugt und durch die Vorwärtsbewegung ausgestoßen. Um dies zu erreichen, wird die Dosierpumpe mit Rückschlagventilen an den Saug- und Druckanschlussstellen geliefert. Die Rückschlagventile halten die Chemikalie zurück und geben sie je nach Systembedingungen und Schwerkraft wieder frei.
Während des Ansaugteils des Hubs hebt die Bewegung des Kolbens die Ansaugkugel aus ihrem Sitz und lässt Flüssigkeit in die Pumpe. Gleichzeitig halten die Bewegung des Kolbens und der Gegendruck des Systems das obere Rückschlagventil (Auslass) geschlossen.
Beim Entladungshub wird dies wieder rückgängig gemacht. Rückschlagventile gibt es in verschiedenen Ausführungen und Konfigurationen. Die Wahl des Kugel- oder Kegelmodells wird von der technischen Abteilung von Milton Roy auf der Grundlage der Kapazität der jeweiligen Pumpe getroffen.
Die meisten Pumpen sind standardmäßig mit einer oder zwei Kugeln ausgestattet. Der Benutzer kann auch zwischen Einzel- und Doppelkugeln wählen, wenn die eine oder die andere für die Anwendung besser geeignet ist. So können z. B. Schlämme oder Flüssigkeiten mit großen Fasern oder Partikeln dazu führen, dass eine einzelne Kugel undicht wird, wenn Partikel zwischen Kugel und Sitz eingeschlossen sind. Daher bietet eine doppelte Kugelprüfung mehr Stabilität und Genauigkeit. Da jedoch jedes Rückschlagventil auch im geöffneten Zustand einen gewissen Widerstand im Strömungsweg verursacht, lassen sich viskose Flüssigkeiten besser mit einem einzigen Kugelsaugrückschlagventil handhaben.
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