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Unser Glossar

Fachbegriffe und technische Erläuterungen aus der Welt der Präzisionspumpen und des Fluid-Handlings – kompakt zusammengefasst und verständlich für Sie erläutert.

Differenzdruck

Relative Differenz zwischen dem Ausgangs- und dem Eingangsdruck der Pumpe (d. h. die von der Pumpe ausgelöste Druckerhöhung)

Durchfluss

Durchfluss in der Pumpe, in der Regel ausgedrückt in Millilitern pro Minute

Empfehlungen für den Pumpeneinbau

Alle Produkte von DPP lassen sich in jeder beliebigen Stellung betreiben. Jedoch sollten einige allgemeine Richtlinien beachtet werden, um potenziellen hydraulischen und/oder gefährlichen Problemen vorzubeugen.

Zahnradpumpen: Diese lassen sich auf jeder beliebigen Fläche montieren. Allerdings sollte darauf geachtet werden, dass der Auslass gerade nach oben zeigt, um die Ansaugzeit zu verkürzen. Darüber hinaus ist davon abzuraten, die Pumpe mit dem Motor unter der Pumpe einzubauen. Obwohl die Pumpe magnetisch gekoppelt und damit dicht bzw. „auslaufsicher“ ist, können Verschraubungen und/oder Zulaufleitungen kaputtgehen, wodurch Flüssigkeit nach unten in den Motor laufen kann.

Kolbenpumpen: Um Lufteinschlüssen vorzubeugen, sollte die Pumpe idealerweise mit dem Auslass gerade nach oben eingebaut werden. Da Kolbenpumpen über einen Wellendichtring verfügen, sollte die Pumpe so montiert werden, dass sich die Motorachse stets auf gleicher Höhe oder über der Achse des Kolbens befindet.

Entkopplung

Vorgang, bei dem der Antriebs- und der angetriebene Magnet auskuppeln

Festsetzen

Begriff, der beschreibt, dass sich ein Kolben innerhalb des Zylinders nicht bewegt

Filtration

Es empfiehlt sich, die Flüssigkeit vor dem Zulauf in die Pumpe stets zu filtern. Jedoch müssen Filter mit Bedacht ausgewählt und sorgfältig gewartet werden, um einer Kavitation vorzubeugen. DPP rät zu einer maximalen Filtergrösse von 40 Mikrometern für Zahnradpumpen und 2 Mikrometern für Kolbenpumpen. Die Pumpen befördern durchaus auch grössere Partikel, doch mit steigender Partikelgrösse entsteht das Risiko einer Beschädigung der Pumpe. Es dürfen niemals Flüssigkeiten mit eisenhaltigen Partikeln (Eisen, Stahl) durch Magnetkupplungspumpen gepumpt werden, da diese Partikel am Magnet haften bleiben können.

DPP hat ein Zahnradpumpen-Sortiment entwickelt, das eigens darauf ausgelegt ist, Flüssigkeiten mit Schwebstoffen, insbesondere pigmentierten Tinten und Farben, zu pumpen. Die Zahnräder in diesen Pumpen wurden eigens für diesen Zweck gehärtet, erfordern jedoch – abhängig von der Art und dem Pigmentanteil der Flüssigkeit – eine technische Überprüfung. Wenden Sie sich für eine anwendungstechnische Beratung bitte an unser Werk.

Flüssigkeitstemperatur

Temperatur der Flüssigkeit in der Pumpe

Genauigkeit

Vergleich des „durchschnittlichen“ Ausgabewerts mit dem tatsächlichen Ausgabewert

Genauigkeit versus Präzision

Im Pumpenkontext bezeichnet die Genauigkeit die Fähigkeit einer bestimmten Pumpe, relativ zur durchschnittlichen Population zu laufen. Engere Fertigungstoleranzen befähigen DPP dazu, diesen Faktor adäquat zu steuern. Dadurch können Kunden wiederum engere Eingriffsgrenzen in ihren Regelungs-Softwares einstellen, ohne mit Problemen hinsichtlich vorkonfigurierten Kalibrierungen rechnen zu müssen.

Die Präzision beschreibt hingegen die Fähigkeit einer Pumpe, eine wiederholbare Leistung zu erbringen. Der Begriff taucht in erster Linie im Zusammenhang mit Kolbenpumpen auf, da diese in der Regel in hochpräzisen Dosieranwendungen zum Einsatz kommen. Die Grenzwerte werden auf den Produktdatenblättern aufgeführt.

Internes Druckbegrenzungsventil

Einige Zahnradpumpen von DPP sind mit verstellbaren internen Überdruckventilen ausgestattet. Diese dienen zwei Zwecken: (1) der Vermeidung eines Überdrucks und (2) der Verhinderung einer Magnetentkopplung. Das Ventil lässt sich über eine externe Einstellschraube verstellen. Pumpen werden mit dem Ventil in vollständig geschlossener Stellung ausgeliefert, sodass der Kunde die Ventilstellung im Rahmen der Endmontage genau einstellen kann. Vorsicht: Ziehen Sie die Einstellschraube nicht zu fest an, da dadurch die internen Teile beschädigt werden können.

Kavitation

Dampfblasen, die sich bilden, wenn der Druck unter den Dampfdruck der Flüssigkeit abfällt.

Die Kavitation beschreibt ein geläufiges Problem bei Pumpen, das auf einen Abfall des Drucks lokaler Flüssigkeiten unter den Dampfdruck des Fluids zurückzuführen ist. Im Allgemeinen tritt eine Pumpenkavitation auf, wenn der Eingangsdruck zu gering ist. Ist beispielsweise ein Filter am Pumpeneintritt blockiert, versucht die Pumpe, Flüssigkeit aufzuziehen. Dabei reduziert sie den Druck, um diese Zulaufbegrenzung zu überwinden. Wenn der Druck weiterhin abfällt (d. h. ein Vakuum entsteht), beginnt die Flüssigkeit, zu sieden, und bildet Dampfblasen, die in sich zusammenfallen und dadurch die Oberflächen beschädigen.

Anzeichen für Kavitation sind eine hohe Geräuschentwicklung, Schwingungen und unbeständige Motordrehzahlen. Geräuschentwicklung und Schwingungen sind auf die kollabierenden Blasen zurückzuführen, während die schwankenden Motordrehzahlen von einer ungleichmässigen Drehmomentbelastung herrühren. Dass dieses Problem vorhanden ist, lässt sich durch die Messung des absoluten Drucks am Pumpeneintritt bestätigen.

Glücklicherweise kann der Kavitation vorgebeugt werden. Neben der korrekten Pumpengrösse ist auch die Auslegung der Zulauf-/Auslassleitungen und der Verschraubungen entscheidend. Grobfilter eignen sich für den Einlass. Auf Feinfilter sollte jedoch verzichtet werden, da sie schnell verstopfen und somit die Zuleitung beeinträchtigen können. Verschraubungen mit geringem Durchmesser und lange Leitungen mit kleinem Innendurchmesser sind ebenfalls zu vermeiden. Als Faustregel gilt, die Komponenten grössenmässig so auszuwählen, dass die Pumpe mühelos „atmen“ kann. Bei Flüssigkeiten mit höherer Viskosität sind zudem Leitungen und Verschraubungen mit einem grösseren Innendurchmesser zu wählen.

Der Einlasshub der Kolbenpumpen von DPP erfolgt bei einem Rotationsgrad des Kolbens von etwas über 90 Grad, wodurch das Flüssigkeitsmoment rasch beschleunigt und verlangsamt. Es ist wichtig, Zulaufleitungen mit einem ausreichend grossen Durchmesser zu wählen, damit ein vollständiger Durchfluss gewährleistet werden kann. Um diesen Faktor zu berücksichtigen, empfiehlt es sich, die Querschnittsfläche der Leitung zu überdimensionieren.

Magnetkupplungspumpen

Die Zahnradpumpen von DPP sind magnetisch gekoppelt, um auf den Einsatz von Wellendichtringen verzichten zu können. Eine metallische Scheibe trennt den inneren vom äusseren Magneten, wodurch Wellendichtringe nicht länger erforderlich sind. Magnetkupplungen lassen sich in zwei Kategorien untergliedern: innere/äussere Magnetring-Konfigurationen und Stator-Rotor-Konfigurationen.

Die Innen-/Aussenring-Konfiguration ist die geläufigste Art von Kupplung. Beide ringförmigen Magnetringe werden radial mit einer gleichen Anzahl an Polen magnetisiert. Die Ringe können aus magnetischen Ferriten oder seltenen Erden gefertigt sein. Ringe aus Ferriten sind in der Regel kostengünstiger, jedoch grösser als ihre Pendants in Form von seltenen Erden. Der Vorteil von Magneten aus seltenen Erden liegt in der Möglichkeit, die Kupplungsgrösse ohne jegliche Drehmomentverluste verkleinern zu können.

Die Stärke von Ferritmagneten nimmt mit steigenden Temperaturen in einem Verhältnis von etwa 0,2 Prozent pro Grad Celsius ab. Dagegen verringert sich die Stärke von Magneten aus seltenen Erden etwa doppelt so schnell. Damit ist der Entkopplungspunkt bei höheren Temperaturen geringer und bei sehr niedrigen Temperaturen höher.

Das Maximaldrehmoment, dem eine Kupplung standhalten kann, ist eine Funktion aus dem Magnetmaterial, der Temperatur und der dynamischen Belastung. Wenn die Pumpenlast das Maximaldrehmoment überschreitet, „entkoppeln“ die Magnete, sprich der äussere Magnet dreht sich bei voller Drehzahl und der innere Magnet kommt zum Stillstand. Die Magnete können nicht erneut „ankuppeln“, solange der Motor nicht gestoppt, die Pumpenlast nicht reduziert oder die Einheit nicht neu gestartet wird. Der Betrieb einer Pumpe im entkoppelten Zustand wirkt sich zwar nicht negativ auf die Magnete aus, erzeugt jedoch langsam eine Wirbelstrom-Erwärmung der magnetischen Scheibe. Dadurch wird die Kupplungsstärke Stück für Stück verringert, bis schliesslich erneut der normale Betrieb aufgenommen wird.

Die zweite Kupplungsart (Stator-Rotor-Konfiguration) ist die kostengünstigste Magnetkupplung. Sie stützt sich zur Isolierung der Flüssigkeit ebenfalls auf eine Magnetscheibe. Der Aussenring wird hierbei jedoch durch einen Motorstator und der innere Magnetring durch einen Motorrotor ersetzt. Der Vorteil dieser Konstruktion liegt in ihrer Einfachheit und Kompaktheit. Drehmomentgrenzen lassen sich über eine (elektronische) Strombegrenzung steuern, wodurch die Notwendigkeit eines Entkoppelns entfällt.

Mischphase

Die Flüssigkeit enthält eine Kombination aus Gas und Fluid

Präzision

Wiederholbarkeit des Ausgabewertes

Pumpenöffnungen

Bei Zahnradpumpen liegen die Einlass-/Auslassöffnungen in der Regel in der gleichen Ebene.

Wir bezeichnen die Lage der Öffnungen wie folgt: Seiten-, Deck- und Frontöffnungen.

Pumpen mit geformten Öffnungen und/oder von DPP bereitgestellten Anschlussverschraubungen sind grössenmässig so bemessen, dass sie eine optimale Pumpenleistung ermöglichen. Wir raten dazu, dass vom Kunden bereitgestellte Verschraubungen hinsichtlich ihrer Grösse sorgfältig ausgewählt und verwendet werden, um den folgenden Problemen vorzubeugen:

  1. Der Innendurchmesser der Verschraubungen sollte gross genug sein, um das Risiko der Kavitation auf ein Minimum zu reduzieren.
  2. Konische Rohrgewindeverschraubungen sollten stets im Zusammenspiel mit einem flüssigen Gewindedichtungsmittel oder Teflonband verwendet werden.
  3. Parallele Rohrverschraubungen sollten mit einem Schulter-O-Ring oder einem Gewindedichtungsmittel abgedichtet werden.
  4. Rohrverschraubungen aus Kunststoff quellen mit steigenden Temperaturen auf. Aus diesem Grund müssen sie sorgfältig ausgewählt werden, wenn die Pumpe innerhalb eines grossen Temperaturbereiches betrieben wird.
Selbstansaugung

Fähigkeit der Pumpe, selbstständig anzusaugen

Starved

Am Pumpeneintritt herrscht ein Flüssigkeitsmangel, in der Regel aufgrund einer Zulaufbegrenzung oder eines fehlenden Ansaugstroms

Statischer Gehäusedruck

Druck im Inneren der Pumpe, wenn diese ausgeschaltet ist

Temperatureinwirkungen

Die Flüssigkeits- und Umgebungstemperaturbereiche sind auf dem jeweiligen Produktdatenblatt verzeichnet. Diese Grenzwerte können vom technischen Team von DPP an die individuellen Anforderungen des Kunden angepasst werden, falls dieser einen Betrieb unter höheren oder bei tiefkalten Temperaturen vorsieht.

Die Zahnräder in den meisten unserer Pumpen bestehen in der Regel aus technischen Thermoplasten mit einer Faserverstärkung, um die Festigkeit zu erhöhen und die Wärmeausdehnung im Zaum zu halten. Das Spiel in diesen Pumpen ist relativ gering, um den volumetrischen Wirkungsgrad zu verbessern, sprich der jeweilige Durchfluss kann sich möglicherweise erhöhen, wenn sich die Zahnräder ausdehnen. Dies stellt jedoch kein Problem dar, sofern die Temperatur nicht so massgeblich ansteigt, dass sich die Zahnräder im Hohlraum verklemmen. Die Einhaltung der angegebenen Temperaturbereiche gewährleistet einen zuverlässigen Betrieb.

Die in den Kolbenpumpen verbaute Keramik ist wärmebeständig, sodass die Verdrängung innerhalb des gesamten auf dem Datenblatt verzeichneten Temperaturbereichs konstant bleibt.

Totvolumen

Das in der Pumpe enthaltene Flüssigkeitsvolumen wird auch „Totvolumen“ genannt. Das Totvolumen einer Kolbenpumpe wird in der Regel bei vollständig eingefahrenem Kolben gemessen. Eine Verringerung dieses Volumens kann dazu beitragen, Reinigungszeiten zu verkürzen und Kosten für Fluids zu senken. Einige Pumpen von DPP wurden mit einer „Schnellspülfunktion“ ausgestattet. Durch diese wird die Flüssigkeit durch den Magnetkupplungsbereich geleitet, um die Reinigungszeit noch weiter zu verkürzen.

Trockene und nasse Ansaughöhe

Die beweglichen Teile in Verdrängerpumpen werden in der Regel mit einem sehr geringen Spiel gefertigt. Sobald diese Zwischenräume mit Flüssigkeit gefüllt sind, dichtet die viskose Scherung (siehe Abschnitt Viskosität) die Oberfläche ab und erhöht den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe. Wenn die Pumpe erstmals in einem System verbaut wird (und vermutlich trocken ist), sind die Oberflächen noch nicht abgedichtet. Dadurch kann die Luft in den Leitungen leicht durch die Zwischenräume dringen. Die Fähigkeit einer Pumpe, selbstständig anzusaugen, wird auch „trockene Ansaughöhe“ genannt und in der Regel in mmHg oder Meter Wassersäule (mH2O) ausgedrückt. Je geringer das Spiel zwischen beweglichen Teilen, umso höher die trockene Ansaughöhe. Sobald die Oberflächen der Pumpe befeuchtet oder auch nur mit einer dünnen Schicht Fluid benetzt sind, dichten die Zwischenräume besser ab und ergeben damit die nasse Ansaughöhe der Pumpe. Verdrängerpumpen verfügen stets über höhere nasse Ansaughöhen, weshalb es sich empfiehlt, die Pumpe vor der Inbetriebsetzung ansaugen zu lassen. Dadurch werden die Ansprechzeit bei Start sowie die Trockenreibung reduziert und wird gleichzeitig die Lebensdauer der Pumpe verlängert.

Trockenlauf

Zeitraum, für den eine Pumpe ohne Schäden trocken laufen kann

Die Pumpen von DPP sind darauf ausgelegt, über kurze Zeiträume hinweg „trocken“ zu laufen, bis sie schliesslich selbstständig ansaugen. Es wird jedoch davon abgeraten, eine Zahnrad- oder Kolbenpumpe für eine längere Zeitspanne „trocken“ laufen zu lassen, da dadurch Reibungswärme erzeugt wird, welche die Pumpen letztlich beschädigen kann. Die Grenzwerte werden auf dem jeweiligen Produktdatenblatt aufgeführt.

Achtung: Wenn eine Zahnradpumpe komplett trocken gestartet wird, kommt es zu einer sehr hohen Geräuschentwicklung. Wir empfehlen, die Pumpe vor der Inbetriebnahme stets mit einer kleinen Menge Flüssigkeit zu füllen (gerade genug, um die Innenflächen zu benetzen).

Umgebungstemperatur

Temperatur der Umgebung ausserhalb der Pumpe

Variationskoeffizient (VarK)

Definiert als der Quotient aus Standardabweichung und Mittelwert (für eine Probengruppe)

Viskosität

Relative Zähigkeit der Flüssigkeit (höhere Viskosität = dickflüssigeres Fluid)

Die Viskosität beschreibt die Widerstandsfähigkeit einer Flüssigkeit gegenüber Scherspannungen und wird gelegentlich auch als die „Zähflüssigkeit“ oder „Dickflüssigkeit“ eines Fluids bezeichnet. Viskosität wird in der Regel als dynamische oder kinematische Viskosität gemessen. Die dynamische Viskosität ist dabei die Scherfestigkeit einer Flüssigkeit gegenüber sich selbst (üblicherweise in Centipoise ausgedrückt, wobei 1 cP = 1 mPa-s = 0,001 Pa-s), während die kinematische Viskosität das Verhältnis der dynamischen Viskosität zu ihrer Dichte beschreibt und in der Regel in der Einheit Stokes (m2/Sekunde) gemessen wird.

Wir vergleichen die Viskosität einer Flüssigkeit oftmals relativ zu Wasser. Eine Flüssigkeit, die dicker als Wasser ist, besitzt eine höhere Viskosität, während dünnflüssigere Fluids eine geringere Viskosität aufweisen.

Das Pumpen von Flüssigkeiten mit höherer Viskosität erfordert eine Verlangsamung der Pumpendrehzahl sowie grössere innere Pumpenöffnungen und Leitungsdurchmesser. Setzen Sie sich für praktische Viskositätsgrenzwerte für Produkte von DPP bitte mit uns in Verbindung.

Voraussichtliche Nutzungsdauer

Die erwartete Nutzungsdauer einer Pumpe unterliegt den Betriebsbedingungen. Dazu zählen Faktoren wie die Art der Flüssigkeit, Temperatur, Differenzdruck, Verunreinigungen und Motordrehzahl. Eine sorgfältige Auswahl der medienberührten Komponenten trägt dazu bei, den Verschleiss ohne jegliche Leistungseinbussen auf ein Minimum zu reduzieren.

Das Kolbenpumpensortiment von DPP wird aus Keramik gefertigt und besitzt, abhängig von den Genauigkeitsanforderungen, in der Regel die gleiche Nutzungsdauer wie die Ausrüstung selbst. Die Nutzungsdauer einer Kolbenpumpe wird im Allgemeinen in der Anzahl der Zyklen (Hübe) bemessen.

Dagegen wird die Nutzungsdauer einer Zahnradpumpe in der Regel in Stunden ausgedrückt, da die Pumpen üblicherweise dauerhaft betrieben werden. Der Schlüssel zu einer langen Produktlebensdauer liegt in der Konstruktion der Lager: Diese müssen stets innerhalb der Druck-Geschwindigkeits-Grenzwerte der Polymere bleiben. Die neue Silencer-Serie von DPP pumpte im Rahmen einer eingehenden Prüfung 30.000 Stunden lang destilliertes Wasser ohne jegliche Leistungseinbussen. Dies entspricht einer fortlaufenden Nutzungsdauer von ca. 3,5 Jahren.