Pumpenlösungen für gashaltige, ausgasende und zweiphasige Medien

Gas ist die Fluideigenschaft, die in den meisten Pumpenspezifikationen fehlt — und genau die, die eine Pumpe zum Stillstand bringt. Ein Medium, das Gas mitführt — als freie Blasen im Strom, als gelöstes Gas, das bei fallendem Saugdruck ausgast, oder als Gas, das das Medium durch Ausgasung selbst erzeugt — verhält sich überhaupt nicht wie das saubere Medium, das eine Pumpenkennlinie voraussetzt. Kondensat, das nahe dem Siedepunkt aus einem Dampfnetz kommt, Kältemittel unter eigenem Dampfdruck, Flüssiggas (LPG) und leichte Kraftstoffe, ein flüchtiges Lösungsmittel am Flammpunkt, Natriumhypochlorit, das sich im Tank zu Sauerstoff zersetzt: Sie alle erreichen den Saugstutzen mit Gasanteil. Führt man das durch eine Standard-Kreiselpumpe, sammelt sich das Gas im Laufradauge, die Pumpe verliert Förderhöhe, und ab wenigen Volumenprozent kommt es zur Gasblockade und die Pumpe fördert nicht mehr. Diese Seite zeigt, wie die Peripheralpumpen (Vortex) und dichtungslosen, magnetgekuppelten Pumpen von Aulank gashaltige, ausgasende und zweiphasige Medien fördern, ohne das Ansaugvermögen zu verlieren — und benennt offen die beiden Enden des Bereichs, Mikrodosierung und echte Mehrphasenströmung, wo eine andere Pumpe die Aufgabe übernimmt.

Warum gashaltige, ausgasende und zweiphasige Medien Standardpumpen versagen lassen

Eine Kreiselpumpe ist dafür gebaut, ein durchgehendes, gasfreies Medium zu fördern, und Gas bringt sie auf bestimmte Weise aus dem Tritt. Es hilft, das Problem in seine Teile zu zerlegen:

●   Mitgeführtes, gelöstes und ausgegastes Gas sind drei verschiedene Quellen. Mitgeführtes Gas sind freie Blasen, die das Medium bereits transportiert — aus einer undichten Saugleitung, einem Tank mit Wirbelbildung oder einem Prozessschritt, der Luft einschlägt. Gelöstes Gas bleibt unsichtbar, bis der Druck am Saugstutzen fällt und es aus der Lösung austritt, so wie CO2 aus einer Limonade entweicht. Ausgasung ist Gas, das das Medium selbst erzeugt: Natriumhypochlorit und Wasserstoffperoxid zersetzen sich mit der Zeit und setzen Sauerstoff frei, und je wärmer und konzentrierter sie sind, desto schneller gasen sie aus. Die Pumpe sieht in allen drei Fällen dasselbe Ergebnis — Gas dort, wo sie Flüssigkeit erwartet hat.

●   Gas sammelt sich im Laufradauge und blockiert die Pumpe. Das drehende Laufrad schleudert das dichtere Medium nach außen, das leichtere Gas wandert in das Zentrum mit niedrigem Druck. Ein Standardlaufrad verträgt nur wenige Volumenprozent Gas, bevor die Leistung abfällt; ab etwa zwei Prozent sind Korrekturen nötig, und sobald die Gasblase im Auge auf etwa vier bis zehn Prozent wächst, kommt es zur Gasblockade — die Blase versperrt der Flüssigkeit den Eintritt und der Förderstrom bricht ab.

●   Förderhöhe und Wirkungsgrad gehen lange vor der Blockade verloren. Gas ist kompressibel, also bedeutet schon unterhalb des Blockadepunkts jedes Prozent Gas weniger Förderhöhe und weniger Durchfluss, als die Kennlinie verspricht. Bei einem Betriebspunkt nahe der Grenze reicht schon etwas mitgeführtes Gas, um das Ziel zu verfehlen.

●   Das ist nicht dasselbe wie Kavitation. Kavitation bildet Dampfblasen, wenn der Saugdruck unter den Dampfdruck des Mediums fällt, und diese Blasen implodieren, sobald der Druck in der Pumpe wieder steigt, und erodieren das Laufrad. Mitgeführtes Gas ist nicht kondensierbar — es kollabiert nicht, hämmert also nicht auf das Metall wie Kavitation, raubt aber dennoch Förderhöhe und blockiert die Pumpe durch Gas. Ein flüchtiges Medium nahe dem Siedepunkt kann beides zugleich erleiden, weshalb wir Dampfdruck und NPSH gemeinsam prüfen; unser Leitfaden zur Kavitation behandelt diese Reserven.

●   Verlust des Ansaugvermögens und Trockenlaufrisiko. Kommt es zur Gasblockade, fördert die Pumpe kein Medium mehr, und eine Pumpe, die gegen eine Gasblockade weiterläuft, kann trockenlaufen und überhitzen. Bei einem gefährlichen Medium muss der Bediener dann den Pumpenkopf von Hand entlüften — eine routinemäßige, unangenehme Arbeit an einer Hypochloritleitung.

Der Aulank-Ansatz: regenerative Peripheralhydraulik und dichtungslose Abschottung

Unsere Antwort auf ein gashaltiges Medium ist, ein Förderprinzip zu wählen, das das Gas mit der Flüssigkeit mitführt statt es abzutrennen, und die Pumpe hermetisch abzuschotten, wenn das Medium zudem gefährlich ist. Genau dafür sind unsere Vortexpumpen gebaut:

●   Die regenerative Peripheralhydraulik führt das Gas mit. Ein regeneratives (peripheres) Laufrad lässt die Flüssigkeit auf ihrem Weg um das Gehäuse wiederholt zwischen seinen Schaufeln und einem Seitenkanal zirkulieren, und diese Rezirkulation hält das mitgeführte Gas mit der Flüssigkeit vermischt und bewegt es durch die Pumpe, statt es sich abtrennen und im Auge sammeln zu lassen. Diese Pumpenklasse führt einen weit größeren Gasanteil mit als eine einfache Kreiselpumpe — Peripheralrad- und Seitenkanalbauarten bewältigen mitgeführtes Gas gut, in der richtigen Ausführung bis zu etwa der Hälfte des Volumens — sodass sie weiterfördert, wo ein Standardlaufrad blockieren würde.

●   Selbstansaugend und niedriges NPSH. Dieselbe Rezirkulation macht die Pumpe selbstansaugend: Sie räumt Gas aus der Saugleitung und hebt die Flüssigkeit an, ohne bei jedem Start von Hand aufzufüllen, und sie arbeitet mit niedrigem NPSH, sodass sie ein flüchtiges Medium nahe dem Siedepunkt ansaugen oder einen Tank bis auf niedrigen Stand leerziehen kann, ohne zu kavitieren. Genau das brauchen Kondensat, Kältemittel und Medien unter eigenem Dampfdruck.

●   Hohe Förderhöhe bei niedrigem bis mittlerem Durchfluss. Eine regenerative Peripheralpumpe liefert einstufig hohe Förderhöhe bei mäßigem Durchfluss — das ist der Betrieb, den die meisten Umfüll- und Umwälzaufgaben mit gashaltigen Medien tatsächlich verlangen: eine stetige Förderung eines mäßigen Volumens bei hohem Druck statt großer Mengen.

●   Dichtungslose Abschottung, wo es gefährlich ist. Ausgasende Chemikalien wie Hypochlorit sind korrosiv, flüchtige Lösungsmittel, Flüssiggas und leichte Kraftstoffe sind entzündbar — keines davon darf austreten. Unsere magnetgekuppelten und Spaltrohr-Vortexpumpen treiben das Laufrad durch einen statischen Spalttopf ohne Wellendichtung an, sodass es keine Dichtung gibt, die ein gashaltiges, aggressives Medium angreifen könnte, und keinen Leckweg. Das ist dasselbe leckagefreie Prinzip wie hinter unseren leckagefreien Pumpen, angewandt auf Medien, die Gas mitführen.

Die Grenzen sind es wert, klar benannt zu werden. Das Einspritzen eines ausgasenden Desinfektionsmittels bei sehr niedrigem Durchfluss — einige Liter Natriumhypochlorit pro Tag in eine Wasserleitung — ist Sache der Dosierpumpe, wo eine peristaltische oder Membran-Dosierpumpe mit automatischer Entgasung das Ansaugvermögen durch das Gas hält, bei Durchflüssen, die eine Umfüllpumpe nicht schafft. Eine echte, gasreiche Mehrphasenströmung, wie sie eine Ölquelle liefert, verlangt Ausrüstung für den Mehrphasenbetrieb. Und ein sehr kaltes Flüssiggas wie Flüssigstickstoff ist ein eigener kryogener Betrieb. Aulank liefert Vortex- und magnetgekuppelte Pumpen zum Umfüllen und Umwälzen gashaltiger, ausgasender und siedenaher Medien; eine Mikrodosis, eine echte Mehrphasenquelle oder ein kryogenes Gas verlangt eine andere Pumpe.

Pumpentypen und Funktionsprinzipien

Magnetische Vortexpumpen (MDW, MDH, MDS) — gashaltige gefährliche und flüchtige Medien

Ist das gashaltige Medium korrosiv, giftig oder entzündbar, steht die Abschottung an erster Stelle. Die magnetischen Vortexpumpen MDW, MDH und MDS verbinden die gasführende, selbstansaugende regenerative Hydraulik mit einem dichtungslosen Magnetantrieb — keine Wellendurchführung, keine Dichtung, die undicht werden kann. Sie sind die Pumpe zum Umfüllen oder Umwälzen einer ausgasenden Chemikalie, eines flüchtigen Lösungsmittels oder eines Kältemittels, wenn das Medium im Gehäuse bleiben muss. Die Baureihe MDW ist die, die Aulank für Aufgaben mit fluorierten Tieftemperaturflüssigkeiten und Kühlern in der Halbleiterfertigung geliefert hat, wo ein flüchtiges Kühlmedium ohne Leckweg bewegt werden muss.

Spaltrohr-Vortexpumpen (PWH-PWD-PWM, MDP) — dichte Umwälzung bei hoher Förderhöhe

Die Spaltrohr-Vortexpumpen PWH-PWD-PWM und die Permanentmagnet-Spaltrohr-Vortexpumpe MDP bringen dieselbe regenerative Hydraulik in eine Spaltrohrmotor-Bauweise, bei der der Rotor im Fördermedium läuft und der Motor von der Atmosphäre getrennt ist. Das ist ein kompaktes, vollständig abgeschottetes Aggregat für die Umwälzung eines gashaltigen oder flüchtigen Mediums bei hoher Förderhöhe im geschlossenen Kreis — Temperier-, Kühl- und Leichtchemikalienkreisläufe, wo der Platz knapp ist und null Leckage gefordert wird.

Wo Flügelzellen- und Zahnradpumpen passen

Eine Verdrängerpumpe fördert ein festes Volumen pro Umdrehung und kann ein Medium mit etwas mitgeführtem Gas bewegen, ohne das Ansaugvermögen zu verlieren, daher ist eine Flügelzellen- oder magnetgekuppelte Zahnradpumpe eine Option, wenn das gashaltige Medium zugleich schlecht schmiert oder mit stetigem, druckunabhängigem Förderstrom geliefert werden muss — etwa ein flüchtiges Lösungsmittel oder ein leichter Kraftstoff. Das vollständige Bild dünner und flüchtiger Medien behandelt unsere Seite zu niedrigviskosen Medien; wo null Leckageemission der springende Punkt ist, behandelt die Seite zu leckagefreien Pumpen die Abschottung direkt. Typ- und Werkstoffoptionen umfasst die Reihe der Verdrängerpumpen.

Die ehrliche Grenze — Mikrodosierung und echte Mehrphasenströmung

Für die chemische Einspritzung bei sehr niedrigem Durchfluss, die ausgast — Dosierung von Natriumhypochlorit oder Wasserstoffperoxid in einen Wasserstrom mit einigen Litern pro Tag — ist eine peristaltische oder Membran-Dosierpumpe mit automatischer Entgasung die richtige Wahl, weil sie das Ansaugvermögen durch das Gas bei Dosierdurchflüssen hält, die eine Umfüllpumpe nicht schafft. Eine Mehrphasenströmung mit hohem Gasvolumenanteil verlangt Ausrüstung für den Mehrphasenbetrieb. Aulank sagt Ihnen klar, wenn ein Betrieb in eine dieser beiden Zonen fällt, statt Ihnen eine Pumpe zu verkaufen, die das Ansaugvermögen nicht hält.

Wo gasförderfähiges Pumpen ein reales Problem löst

Gashaltige, ausgasende und siedenahe Medien durchziehen einen breiten Teil der Prozessindustrie:

●   Kondensatrückgewinnung und -rückführung. Heißes Kondensat aus einem Dampfnetz absaugen, wo die Flüssigkeit nahe dem Siedepunkt liegt und verdampft, sobald der Saugdruck absinkt — eine Pumpe mit niedrigem NPSH und Gastoleranz hält das Ansaugvermögen, wo eine Standard-Kreiselpumpe durch Dampf blockiert.

●   Kältemittelumwälzung. Kältemittel und andere flüchtige Wärmeträger bewegen, die nahe ihrem Siedepunkt laufen und Dampf mitführen, wo die Pumpe Gas vertragen muss, ohne abzuwürgen.

●   Umfüllen von Flüssiggas und leichten Kraftstoffen. Flüssiggas, Propan und leichte Kraftstoffe unter eigenem Dampfdruck umfüllen, wo das Medium verdampft, sobald der Saugdruck fällt, und eine selbstansaugende Pumpe mit niedrigem NPSH es in Bewegung hält.

●   Umfüllen flüchtiger Lösungsmittel. Aceton, Alkohole und Verdünner nahe ihrem Flammpunkt handhaben — dünn und flüchtig, mit mitgeführtem Dampf und der Forderung nach null Leckage zugleich.

●   Umfüllen ausgasender Chemikalien. Natriumhypochlorit, Wasserstoffperoxid und ähnliche Chemikalien umfüllen, die sich zersetzen und in der Leitung Gas freisetzen — eine dichtungslose, gasführende Pumpe bewegt sie im Umfüllbetrieb ohne das ständige Entlüften, das eine ungeeignete Pumpe braucht.

●   Tankentleerung und -entlüftung. Ein flüchtiges Medium bis auf niedrigen Tankstand ziehen, wo der sinkende Stand Gas in den Saugstutzen zieht und eine gewöhnliche Pumpe das Ansaugvermögen verliert, bevor der Tank leer ist.

Die Pumpe zum gashaltigen oder zweiphasigen Betrieb zuordnen

Als Ausgangspunkt weisen das Gasverhalten des Mediums und die Emissionsanforderung auf die Pumpe hin — einschließlich der ehrlichen Fälle, die außerhalb des Bereichs einer Vortexpumpe liegen:

Die Tabelle nennt eine erste Wahl; die endgültige Auswahl hängt vom Gasvolumenanteil ab, vom Dampfdruck gegenüber der verfügbaren Saughöhe, davon, ob das Gas mitgeführt, gelöst oder durch Ausgasung erzeugt wird, und davon, ob das Medium abgeschottet werden muss.

Wichtige Auswahlkriterien

Wenn Sie eine Pumpe für ein gashaltiges oder zweiphasiges Medium spezifizieren, entscheiden diese Größen darüber, ob sie läuft und das Ansaugvermögen hält:

●   Gasvolumenanteil (GVF). Wie viel Gas der Strom tatsächlich mitführt, denn das legt fest, ob eine Standard-Kreiselpumpe überhaupt taugt, ob eine gasförderfähige Vortexpumpe passt oder ob der Betrieb eine Mehrphasenaufgabe ist.

●   Herkunft des Gases. Ob das Gas mitgeführt ist, gelöst am Saugstutzen austritt oder durch Ausgasung entsteht — Ausgasung verschlimmert sich mit Temperatur und Konzentration und erzeugt weiter Gas in der Leitung, sodass die Pumpe Gas fortlaufend mitführen muss, nicht nur eine anfängliche Blase räumen.

●   Dampfdruck und NPSH. Der Dampfdruck des Mediums gegenüber dem verfügbaren Saugdruck entscheidet darüber, wie viel Verdampfung und Gasfreisetzung zu erwarten sind und wie niedrig das NPSH der Pumpe sein muss. Wo Kavitation das maßgebende Risiko ist, siehe unseren Leitfaden zur Kavitation.

●   Abschottung. Ob das Medium korrosiv, giftig oder entzündbar genug ist, um eine dichtungslose magnetgekuppelte oder Spaltrohrpumpe zu verlangen, oder ob eine abgedichtete Pumpe genügt.

●   Umfüllen oder Mikrodosierung. Ob die Aufgabe darin besteht, einen echten Strom umzufüllen oder umzuwälzen — wofür eine Vortexpumpe passt — oder ein dünnes, ausgasendes Rinnsal einzuspritzen, wofür eine Dosierpumpe zuständig ist.

●   Temperatur. Ob das Medium heißes Kondensat oder ein kaltes Kältemittel ist, denn Pumpenplattform und Werkstoffe müssen zur Temperatur ebenso passen wie zum Gas.

●   Feststoffe und Trockenlauf. Ob das Medium Feststoffe mitführt, die die engen Laufspalte einer regenerativen Peripheralpumpe ausschließen, und ob der Betrieb den Saugstutzen trockenziehen kann — eine selbstansaugende Pumpe räumt Gas, ist aber weiter auf Flüssigkeit zur Kühlung angewiesen, sodass ein Trockenlaufrisiko einen Niveauschutz verlangt.

Holen Sie sich eine gasförderfähige Pumpenkonfiguration für Ihren Prozess

Nennen Sie uns das Medium und ob es mitgeführtes Gas führt, gelöstes Gas am Saugstutzen freisetzt oder in der Leitung ausgast; seinen Dampfdruck und die verfügbare Saughöhe; den benötigten Förderstrom und Druck; und ob es abgeschottet werden muss. Unser Engineering-Team konfiguriert eine Vortex- oder magnetgekuppelte Pumpe für den Betrieb — oder sagt Ihnen klar, wenn stattdessen eine Dosierpumpe oder Mehrphasenausrüstung die richtige Antwort ist. Typ- und Werkstoffoptionen umfassen die Reihen der Vortexpumpen und Verdrängerpumpen.

Sprechen Sie mit unserem Team: Aulank kontaktieren | WhatsApp: +86 13773157367 | E-Mail: info@aulankpump.com

Weiterführend: leckagefrei · niedrigviskose Medien · Kavitation vermeiden