Netzsch: Spezielle Drehkolbenpumpen erfüllen selbst strengste gesetzliche Ansprüche

Einer der Marktführer in diesem Bereich, die Netzsch Pumpen & Systeme, konzipiert und fertigt daher alle Ihre Anlagen dahingehend, dass schon die Standardbauformen den verschiedensten europäischen und internationalen Richtlinien entsprechen. Insgesamt 106 Zertifikate hält das Unternehmen, einschließlich solcher für Energieeffizienz bis IE 4 und Zulassungen von FDA und BfR. Selbst besonders strenge Anforderungen lassen sich durch spezielle Typen oder optionale Anpassungen zuverlässig erfüllen. So wurde Anfang 2014 einem großen Chemikalien-Hersteller für die Förderung ätzender Fettsäure eine T.Proc-Drehkolbenpumpe geliefert, die nicht nur ATEX-konform ist, sondern auch die Vorgaben der TA Luft einhält.

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. Das Medium fällt daher in den Bereich der Technischen Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA Luft), die Emissions- und Immissionsgrenzwerte nicht nur für Abgase, sondern auch für alle Arten von Gefahrstoffen und Umgebungs-belastungen enthält. Sie schreibt vor, dass Fettsäuren nicht mit der Atmosphäre in Kontakt treten dürfen. Die bestehende Zahnradpumpe, die der Hersteller bislang zur Beschickung seiner Tankwagen benutzt hatte, konnte diese Vorgabe nicht mehr erfüllen und musste daher ausgetauscht werden.

Ganzmetall-Pumpe für aggressive Fettsäuren

Hinzu kommt, dass das klebrige und temperaturempfindliche Medium bei 70 °C gefördert werden muss, um fließfähig zu bleiben. Gleichzeitig ist der Aufstellungsbereich wegen möglicher Gasansammlungen als Ex-Zone 1 deklariert, die Pumpe hat daher ATEX-konform zu sein. Um beiden Vorschriften, TA Luft und ATEX, zu genügen, ließ der Betreiber Anfang 2014 eine Drehkolbenpumpe vom Typ T.Proc® installieren, die eigens für solche schwierigen Medien entwickelt wurde. Aufgrund des aggressiven Stoffs und der hohen Fördertemperaturen wurde eine Ganzmetall-Ausführung gewählt. Der dabei verwendete, hochfeste Stahl ist extrem widerstandsfähig, was eine lange Lebensdauer der Pumpe sicherstellt. Zusätzlich erlaubt dieser Werkstoff eine Fertigung mit sehr geringen Spaltmaßen zwischen Drehkolben und Gehäuse, woraus sich ein hoher Wirkungsgrad ergibt.

Die Pumpe, die zur Tornado T2-Serie von Netzsch gehört, basiert auf der bewährten Verdrängertechnologie und arbeitet mit zwei geraden, zweiflügligen Drehkolben. Diese Form hat zum einen den Vorteil, dass sie einen großen freien Kugeldurchgang ermöglicht und so für eine störungsfreie Förderung des Mediums sorgt. Zum anderen können so die Kolben 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 der Pumpenraumes.

Hermetisch gekapselt, dank doppeltwirkender Gleitringdichtung

Die gesamte Pumpenkonstruktion ist auf Robustheit, Betriebssicherheit und einen möglichst geringen Instandhaltungsaufwand 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, so dass ihre Stirnseiten glatt bleiben und dem Medium keine Anhaftungsfläche bieten. Zudem lassen sie sich dank dieser Befestigung 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 sind nicht nötig. Die Gleitflächen der Wellenabdichtungen liegen ebenfalls totraumfrei in einer Flucht mit der Rückseite der Kolben im Pumpenraum und 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, verbauten die Experten von Netzsch 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, weshalb der Einsatz dieser speziellen Form keine Umbauten an der Pumpe erforderte. Die voreingestellte Dichtung wird einfach bei der Montage mit dem Kolben auf die Welle geschoben.

Widerstandsfähiger und Platz sparender Antrieb

Angetrieben wird die T.Proc 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. Auch wird bei dieser Technik keine umfangreiche Ersatzteilbevorratung benötigt, 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. Darüber hinaus arbeitet der Riementrieb komplett ölfrei, zeitraubende Ölwechsel oder umweltschädliche Leckagen sind dadurch ausgeschlossen.

Die ungewöhnliche Antriebsform hat aber noch 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.

Geeignet für Ex-Zone 1

Noch entscheidender als die Platzfrage war hier jedoch die Einhaltung der Vorgaben für Explosionsschutz-Zone 1. Die T.Proc konnte hier gefahrlos eingesetzt werden, da sie wie alle T2-Pumpen von Netzsch 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. Dieses 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. Alle gesetzlichen Vorgaben, einschließlich der TA Luft, werden dabei streng eingehalten.