Lösungen von der Stange sind schon lange nicht mehr gefragt und können auch die Wünsche der Kunden nicht optimal erfüllen. Denn es sind vielfach nicht die Standardlösungen, die die Anlagenbetreiber beschäftigen, sondern vielmehr die speziellen Applikationen. Gute Prozesskenntnisse, Know-how sowie Kompetenz in rheologischer und materialtechnischer Hinsicht sind Voraussetzungen, um technische Lösungen zu definieren. Gefragt ist eine Modularität, die es dem Betreiber durch ihre Flexibilität ermöglicht, auf schnell wechselnde Anforderungen zu reagieren. Lösungen, mit denen man niedrige Energiekosten realisieren und die man kundenspezifisch auf die Anforderung zuschneiden kann, bieten klare Wettbewerbsvorteile. Innovationen entstehen nicht von selbst. Es sind die Anwender, die die bisherigen Prozesse und Anlagen bis an ihre Grenzen bringen und so immer wieder mit neuen Forderungen an die Zahnradpumpenhersteller herantreten. So hat das Schweizer Unternehmen Maag Pump Systems aufgrund einer spezifischen Kundenanforderung eine neue Zahnradpumpe entwickelt. Die Anwendung mit hoher Viskosität und niedrigem Zulaufdruck hätte zwar mit den bewährten Polymer-Zahnradpumpen bewältigt werden können, jedoch ist ihre Baugröße ungeeignet. Die neue Baureihe verbindet die Fördereigenschaften der Polymerpumpen mit den Anforderungen der chemischen Industrie. Zudem fördert sie verschiedene hochviskose Medien chemisch-industrieller Bereiche, wie beispielsweise Silikone, Harze, Fette und Klebstoffe.
Spezielle Einlaufgeometrie für eine kontinuierliche Produktion
Bei dieser Neuentwicklung handelt es sich um eine Austragspumpe für hochviskose Medien (im chemisch-industriellen Bereich) bis 1.000.000mPa s. Sie baut auf dem bewährten modularen Baukastensystem der Chemiepumpen auf. Berücksichtigt wurden die unterschiedlichen Anforderungen, im Besonderen geringere Temperaturen und niedrige Zulaufdrücke. Mit den geplanten Baugrößen von 28 bis 70 der Pumpenserien Cinox-V bzw. Therminox-V (beheizte Pumpenlösung) sind ebenfalls auch Labor-Scale-Lösungen realisierbar. Am folgenden Beispiel soll die Umsetzung einer kundenspezifischen Lösung anhand des Anwendungsbeispiels Elasthan gezeigt werden. Elasthan wird im englischen Sprachraum häufig als Spandex, in anderen Ländern als Elasthane oder Lycra bezeichnet und ist eine sehr dehnbare Chemiefaser. Sie weißt Eigenschaften ähnlich wie Gummi auf, hat aber eine höhere Festigkeit und ist wesentlich haltbarer. Elasthan ist ein Block-Copolymer, das aus den Bestandteilen Polyurethan und Polyethylenglykol besteht. Der amerikanische Chemiekonzern DuPont (Invista und heute Koch Industries) entwickelte Ende der 50er Jahre ein Verfahren zur Herstellung von elastischen Fasern, die unter dem Namen Fibre K vermarktet wurden. Die Faser kann mit jeder Natur- oder Chemiefaser gemischt werden. Bereits zwei Prozent der Faser kann die Leistungsfähigkeit eines Garnes und einer textilen Fläche massiv verändern. In den 60er Jahren startete die Firma DuPont eine Marketing-Offensive und propagierte die Vorzüge dieser elastischen Fasern für die Bekleidungsindustrie, die von diesem Zeitpunkt an unter dem Markennamen „Lycra“ bekannt war. Sie verfügt über eine einzigartige Dehnfähigkeit (von mehr als 700 Prozent) und Rücksprungkraft und verbessert den Komfort sowie Passform, Formstabilität, Haltbarkeit und Bewegungsfreiheit. Polymerlösungen (Dope), wie sie zur Herstellung von Elasthan Verwendung finden, bestehen aus Polyurethan oder Polyester Polyol (zum Beispiel PTG, PTMEB), Isocyanate (wie MDI) und Lösungsmitteln (wie DMAC). Additive dienen als Basis. Sie besitzen eine Viskosität von 1.000.000mPa s. Der komplette Prozess läuft unter Stickstoff (N 2 ), weil das Medium unter Sauerstoff reagiert. Die Betriebstemperatur beträgt ungefähr 65 °C. Der Eingangsdruck 1 bar und nach der Entgasung beträgt dieser rund 8mmHg mit einem statischen Druck von 3 bis 4m (0,3 bis 0,4 bar a). Der Ausgangsdruck liegt bei 40bar. Ferner sind kurze Verweilzeiten und aufgrund der Viskosität eine kurze Distanz zwischen Reaktor und Pumpe notwendig. Die Ingenieure entwickelten für die Anwendung von mittel- bis hochviskosen Medien eine beheizbare Austragspumpe mit spezieller Einlaufgeometrie (Therminox-V). Die Geometrie gewährleistet einen kontinuierlichen Produktionsfluss und die gleichmäßige Befüllung der Zahnräder bei niedrigem Druck. Es kann hierbei zwischen zwei Varianten differenziert werden, bei dem die Distanz zwischen Reaktor und Pumpe kurz bzw. extra kurz wählbar ist:
- 1. Variante: Pumpe mit runder Einlaufgeometrie, bei der der ANSI-Standard-Flansch mit dem Auslauf- flansch des Reaktors (Dünnschichtverdampfers) verbunden ist. 2. Variante: Pumpe zur Bewältigung von niedrigen NPSH-Bedingungen, bei der das Gehäuse so konzi- piert wurde, dass sich die Zahnräder nur wenige Millimeter unter der Anflanschfläche des Dünnschichtverdampfers befinden. Durch die verkürzte Einlaufstrecke wird das Medium direkt auf die Zahnräder ausgetragen. Hier wird die Pumpe direkt zwischen Pumpenaustritts- und Reaktorflansch befestigt (Sandwich-Konstruktion).
Die zweite Variante ist für die Reaktoren unter Vakuum eine geeignete Lösung, da aufgrund der extra verkürzten Distanz vom Reaktor zur Pumpe mit besonders niedrigen NPSH-Bedingungen gearbeitet werden kann. Für diese Ausführung der Pumpe wurden Lager aus Werkzeugstahl gewählt, die besonders hart und abrasionsbeständig hinsichtlich der Zugabe von Additiven sind. Hohe Viskositäten dieser Anwendung wurden ebenfalls bei der Lagerherstellung berücksichtigt. Zudem wird eine Stopfbuchsendichtung, optional gesperrt verwendet. Damit wird verhindert, dass das Medium mit Sauerstoff reagiert. Die Packungen dichten sowohl axial als auch radial ab, zeichnen sich durch ihre einfache Handhabung aus und können nach Bedarf nachgestellt werden. Diese spezielle Ausführung der Edelstahlpumpe Cinox-V, Therminox-V wendet sich an alle Anwender mit schwierigen Anwendungen mit tiefen Einlaufdrücken und hohen Viskositäten, wie beispielsweise Harze, Fette, Silikone, Zuckerester.
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