Energiesparen mit druckluftbetriebenen Doppelmembranpumpen

Wir können in der Regel den Energieeinsatz im Vergleich zu üblichen Lösungen um die Hälfte reduzieren“, erklärt Verkaufsleiter Frederic Engels im Hinblick auf die druckluftbetriebenen Pumpen von Timmer. Die Zahlen stammen dabei nicht aus den Berechnungen theoretischer Werte, sondern aus Vergleichsmessungen bei konkreten Prozessen vor Ort. Der Vergleich im Live-Prozess sei deshalb so wichtig, weil es keine pauschale Aussage zu den Einsparpotenzialen von Pumpen geben könne, so Engels. Denn: „Es hängt von verschiedenen Parametern ab.“ Dazu gehören unter anderem die Fördermenge, der Gegendruck, die Viskosität der geförderten Medien und der Druck, mit dem die Pumpe betrieben wird.

Neue Ausgangslage durch ­politische Veränderungen

Doch warum hat sich die Ausgangslage in vielen Unternehmen verändert? „Bislang waren die Hauptanforderungen an Doppelmembranpumpen Prozesssicherheit, Langlebigkeit sowie eine geringe Pulsation“, sagt Frederic Engels. Diese Parameter sind weiterhin von Bedeutung, die Anforderungen jedoch vielfältiger. Neue Aspekte sind das Energiemanagement und das Thema Nachhaltigkeit. „Die Unternehmen denken um“, hat der Verkaufsleiter festgestellt. Mit ein Grund dafür sei, dass die Politik die Energieeffizienz in der Wirtschaft und Industrie sowohl durch entsprechende Mittelvergaben fördert als auch fordert – unter anderem deshalb, um die ambitionierten, gesetzlich vorgeschriebenen CO₂-Ziele einhalten zu können.

Wenn es um das Fördern von Medien geht, setzen manche Anwender als Alternative zu pneumatischen Doppelmembranpumpen auf elektrische Pumpen. „Ein direkter Effizienzvergleich dieser Systeme ist allerdings nicht pauschal möglich“, meint Engels. Eine große Rolle dabei spielen die Rahmenbedingungen. „Bei der Förderung geringer Mengen bei gleichzeitig hohem Druck von bis zu 6 bar weist die pneumatische Doppelmembranpumpe bspw. einen deutlich höheren Wirkungsgrad auf als eine herkömmliche Kreiselpumpe“, so der Produktspezialist. Grundsätzlich muss eine Pumpe daher auf das zu fördernde Medium abgestimmt werden: Für leichtfließende Medien wie Wasser empfehlen sich Strömungsmaschinen, die in der Regel elektrisch angetrieben sind. Bei zähfließenden Medien wie Pasten oder Farben und Lacken werden dagegen am besten Verdrängerpumpen eingesetzt. Diese sind meist druckluftbetrieben, sodass hierunter auch die pneumatischen Doppelmembranpumpen fallen. Letztere haben auch den Vorteil, sehr vielfältig hinsichtlich ihrer Einsatzgebiete zu sein. Die Pumpenart wird unter anderem in der Chemie, Pharmazie und von Produzenten von Farben und Lacken gerne genutzt. Ein elementar wichtiger Grund für diese Branchen ist dabei die Sicherheit: Der Antrieb der druckluftbetriebenen Pumpe bietet im Gegensatz zu elektrisch angetriebenen eine kostengünstige, wartungs- und fehlerarme inhärente Sicherheit im Explosions- und Brandschutz sowie Produktionsprozess. Zudem entfällt die Notwendigkeit für speziell qualifiziertes Personal, das kostenintensive Aspekte wie die Planung, die Montage und den Betrieb der Pumpe unter Sicherheitsaspekten übernimmt und überwacht.

 

Energieeffizienz dank besonderer Geometrie und Eigenschaften

Doch wie erreicht der Maschinenbauer Timmer mit seinen pneumatischen Doppelmembranpumpen eine besonders hohe Energieeffizienz? „Ein möglichst effizientes Pneumatikventil sowie die besonders gestaltete Geometrie der Pumpe sind entscheidend“, erklärt Engels. Dabei haben die Pumpen – anders als herkömmliche Doppelmembranpumpen – kein zylindrisches Steuerventil mit mehreren O-Ringen. Denn diese Bauart hemmt die Bewegungen des gesamten Pneumatikventils. Die O-Ring-Problematik wurde daher vom Pumpenhersteller Timmer durch die Entwicklung und den Einsatz eines keramischen Schieberventils umgangen. Der Pumpenanbieter setzt bei diesem Ventil auf hochverschleißfeste Kunststoffe und Keramik, denn diese äußerst verschleißarme Verbindung ermöglicht ein exaktes, sauberes und daduch effizientes Schaltverhalten.

Die beiden Membranen sind auf eine geringe Auslenkung eingestellt und machen somit nur minimale Walkbewegungen. „Bei vielen anderen Konstruktionen muss die Membran bei jedem Hub weitere Wege zurücklegen“, erklärt der Produktmanager. Dieses permanente „Um­krem­peln“ in die eine oder andere Richtung sorgt für Stress im Membranwerkstoff. Der Hersteller vermeidet dies durch das bei seinen Pumpen verwendete Kurzhubprinzip. Durch die geringere Hubstrecke bei verdoppelter Hubanzahl wird das Material bedeutend weniger beansprucht. Stefan Anstöter ergänzt: „Dadurch haben wir sehr lange Membranstandzeiten – um einen Faktor von bis zu vier Mal mehr gegenüber herkömmlichen Systemen.“

Bis zu 50 % weniger Druckluft benötigt

Sichere und effiziente Prozesse aufgrund der besonderen Geometrie der Pumpen sparen auch Druckluft ein – und damit viel Energie und Geld. Denn: „Durch das besondere Timmer-Ventil und dessen frühe Umschaltzeit sowie den Aufbau der Pumpe haben Anwender die Möglichkeit, Druckluft einzusparen“, erklärt Frederic Engels. Wie groß die Ersparnis sein kann, zeigt der Pumpenbauer in einem Vor-Ort-Test. Vergleiche bei Anwendern zeigen, dass diese Pumpen einen bis zu 50 % geringeren Druckluftbedarf aufweisen und damit deutlich ressourcenschonender als herkömmliche Pumpen sind. Das entspricht bei einer 1/2-Zoll-Pumpe einer Einsparung in Höhe von bis zu 600 EUR pro Jahr. Setzt man voraus, dass ein mittelgroßer Betrieb oftmals dutzende Pumpen einsetzt, steigt das Einsparpotenzial entsprechend mit der Anzahl an eingesetzten Pumpen und der Dauer des Einsatzes. Ressourcen sparen heißt Ausgaben reduzieren: Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit müssen sich daher nicht ausschließen – im Gegenteil.

Nachhaltigkeit als Mehrwert

Fazit: „Bei Pumpen kommt es darauf an, dass sie prozesssicher arbeiten, einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, eine geringe Pulsation haben und dass die Prozessparamater überwachbar sind. Unsere Pumpen sind zusätzlich energieeffizient und nachhaltig.“ Und Engels fügt hinzu: „Darauf haben wir uns spezialisiert und haben eine bewährte Technik nachhaltig neu gedacht.“

Autor: Stefan Anstöter, Key-Account-Manager Chemiepumpen, Timmer