Von Thomas Bökenbrink, Lead Product Manager Pumps, LEWA GmbH
In vielen Einsatzbereichen der Öl- und Gas-Industrie, der chemischen Industrie oder auch der Lebensmittelindustrie werden Pumpen benötigt, die zuverlässig arbeiten, eine hohe Leistung erbringen, aber auch gleichzeitig durch niedrige Anschaffungskosten überzeugen. Mit der Ecosmart-Membrandosierpumpe bietet die deutsche LEWA GmbH seit vielen Jahren ein preiswertes und zudem sicheres Modell an, mit dem Förderströme bis 300 l/h bewältigt werden können. Für den Einsatz in Anwendungen mit höheren Fördermengen erweitert der Pumpenexperte aus Leonberg nun seine Produktpalette um zwei neue Größen: Die Ecosmart wird zukünftig neben der Ausführung LCA auch in den leistungsstärkeren Varianten LCC und LCD verfügbar sein. Während das Modell LCC bis 1000 l/h fördern kann, konzipierte LEWA die LCD für einen Förderstrom von bis zu 2000 l/h. Der maximal zulässige Betriebsdruck beträgt für beide Modelle 50 bar bzw. 600 lbs. Durch einen stringenten Einsatz ähnlicher Bauteile innerhalb der Ecosmart-Reihe werden dabei die Produktionskosten und damit auch der Endpreis niedrig gehalten. Gleichzeitig kann durch die Fokussierung auf alle wesentlichen Konstruktionsmerkmale wie das Druckbegrenzungsventil oder die bewährte Sandwichmembran mit Membranüberwachung ein hohes Sicherheitsniveau garantiert werden. Die Variante LCC wird voraussichtlich Ende 2021 verfügbar sein, das Modell LCD Q3/2022.
Neben den bewährten Membrandosierpumpen der Ecoflow-Reihe bietet LEWA seit einigen Jahren auch die günstigere Ecosmart-Pumpe an. Dies liegt vor allem darin begründet, dass in zahlreichen Prozessen zwar ein zuverlässiges Aggregat verlangt wird, aber gleichzeitig relativ niedrige Förderdrücke im unteren zweistelligen Bereich weniger komplexe Pumpentechnik erfordern. Mit der Ecosmart LCA war bisher jedoch nur eine Fördermenge von bis zu 300 l/h in der Ausführung als Einfach-Pumpe möglich. Um die Ecosmart nun auch für Anwendungen mit höherem Fördervolumen anbieten zu können, begannen die Ingenieure bei LEWA 2019 mit der Entwicklung von zwei weiteren, größeren Pumpenvarianten. Ziel war es, die Ecosmart mit dem bewährten Sicherheitsniveau und den qualitativ hochwertigen LEWA-Komponenten auf größere Anwendungen hin zu skalieren, ohne dabei die für diese Pumpenreihe typischen, niedrigen Anschaffungskosten signifikant zu erhöhen. Dies sollte vor allem durch ein konsequentes Baukastenprinzip innerhalb der Pumpenserie sowie einen strikten Fokus auf die wesentlichen Funktionen und Eigenschaften erreicht werden. Unabhängig davon forderte das Lastenheft jedoch auch die bei LEWA übliche Eignung für uneingeschränkten Dauerbetrieb über viele Jahre. Die Möglichkeiten zur Einbindung der Pumpen in automatisierte Anlagen über Analog-Führungssignale oder Bussysteme sind ebenso eine Selbstverständlichkeit.
Anpassung von Kolbendurchmesser und Hub ermöglichen 2000 l pro Stunde
Zuerst mussten hierfür die Anforderungen an die Förderleistung konstruktiv umgesetzt werden. Zu diesem Zweck wurden bei der kleineren Variante LCC größere Kolbendurchmesser gewählt, sodass anstelle von 300 l bis zu 1000 l pro Stunde gefördert werden können. Bei der leistungsstärkeren Ausführung LCD entschied man sich zusätzlich für eine Verlängerung des Hubs, sodass eine maximale Fördermenge von insgesamt 2000 l pro Stunde ermöglicht werden konnte. Beide Pumpentypen können gegen einen maximalen Betriebsdruck von 50 bar arbeiten. Wie bei allen hydraulisch angelenkten Membrandosierpumpen werden die maximalen Drücke mit den kleineren Kolbendurchmessern erreicht.
Ebenso wichtig wie die Leistung der Pumpe war außerdem die für LEWA typische Betriebssicherheit, wie sie von anderen Pumpenreihen bekannt ist. Hierzu wurden einzelne, wesentliche Merkmale wie die integrierte Druckbegrenzung oder die Sandwichmembran von den Ecoflow-Modellen übernommen. Durch das individuell einstellbare Druckbegrenzungsventil wird sichergestellt, dass bei plötzlichem Überdruck in der Pumpe keine Schäden an der Membran oder dem Pumpentriebwerk verursacht werden. Das Diaphragm Protection System DPS – dessen wesentlicher Bestandteil eine Rückholfeder für die Membran ist – sorgt zusätzlich dafür, dass die PTFE-Sandwichmembran stets an der richtigen Stelle arbeitet und beim Anfahren nicht überdehnt oder beschädigt werden kann. Die Pumpe ist damit gegen jede Art von Fehlbedienung oder ungünstige Betriebsbedingungen geschützt. Die standardmäßige Membranüberwachung kontrolliert schließlich den Zustand der Membran und warnt den Anlagenfahrer sofort, wenn eine Beschädigung vorliegt. Dadurch werden Querkontaminationen zwischen Pumpe und Rohrleitungssystem sicher vermieden und die Betriebssicherheit ist gerade in sensiblen Bereichen mit toxischen Fluiden stets gewährleistet. Die Membranüberwachung kommt allerdings nur selten zum Einsatz, denn LEWA-Membranen dieser Baureihe erreichen – auch unter Volllast und Dauerbetrieb – in der Regel Standzeiten von mehreren Jahren.
Ein wesentlicher Punkt war, die Produktionskosten in einem ähnlichen Rahmen wie bei der kleinen Variante LCA zu halten, um dadurch attraktive Marktpreise für Anwendungen mit weniger anspruchsvollen Anforderungen und geringerem Betriebsdruck zu schaffen. Hierfür sollten beim Design der beiden neuen Pumpengrößen möglichst gleiche oder zumindest ähnliche Bauteile integriert werden, um keine hohen Fertigungskosten zu verursachen. So konnten die LEWA-Ingenieure die schon oft praktizierte Gleichteilestrategie erfolgreich umsetzen. Von diesem intelligenten Baukastenprinzip profitieren auch die Anwender der Pumpen, denn viele Verschleißteile können quer über die Pumpentypen verwendet werden. Die Ersatzteilhaltung wird dadurch erheblich vereinfacht. Gleichzeitig ermöglicht das Baukastenprinzip auch individuelle Anpassungen für den jeweiligen Einsatzzweck. So können etwa die Hubfrequenzen oder Kolbendurchmesser einzeln gewählt werden. Grundlage ist hierbei der Pumpenkopf M900, der bereits bei der LCA-Variante und auch im Ecoflow-Programm zum Einsatz kommt.
Gute Integrierbarkeit für Anlagenbauer
Durch die Flexibilität der Pumpe ergeben sich außerdem Vorteile für den Anlagenbau: So kann die Ecosmart-Pumpe entweder vertikal oder horizontal ausgerichtet werden, was die Integrierbarkeit des Aggregats in Anlagen mit kleiner Aufstellfläche erleichtert. Zudem ist auch bei den neuen LCC- und LCD-Modellen der Pumpenkopf im rechten Winkel zur Kolbenachse ausgerichtet, sodass ein besonders kompaktes Format entsteht. Bei vielen Pumpen liegt der Pumpenkopf auf einer Achse mit dem Kolben, wodurch sich oftmals sperrige Abmessungen der Pumpe ergeben. Durch die 90°-Ausrichtung wird das bei den neuen Modellen vermieden. Erzielt wird dieser Vorteil durch das extrem kompakte und völlig neu entwickelte, kostengünstige Membranantriebsgehäuse.
Um die für LEWA typische Langlebigkeit der Pumpe sicherzustellen, werden auch bei den Ausführungen LCC und LCD ausschließlich hochwertige und robuste Materialien eingesetzt. Toxische und abrasive Stoffe zehren an der Substanz der Pumpe und so kann im fluidberührten Bereich auf eine Vielzahl von Werkstoffen variabel zurückgegriffen werden, die auch bei den Hochdruckvarianten der Ecoflow-Baureihe erfolgreich eingesetzt werden. Im Getriebebereich kommen unter Nutzung der Gleichteilestrategie ebenfalls viele hochwertige Teile der Ecoflow-Baureihe zum Einsatz. Im Ergebnis wird dadurch eine – in dieser Pumpenklasse ungewöhnliche – Robustheit und Langlebigkeit erreicht. Außerdem wurde bei diesen Varianten der Ecosmart-Pumpe ein einheitliches Ölbad realisiert, das sowohl für die Schmierung des Triebwerks als auch für die Hydraulik des Pumpenkopfs zuständig ist. Dadurch entfällt die aufwändigere Schmierung über zwei getrennte Ölbäder und es ergibt sich ein einfacherer Aufbau, der nicht nur die Bedienung erleichtert, sondern auch Wartungsarbeiten reduziert. Nicht zuletzt entsprechen die neuen Varianten LCC und LCD, wie auch schon die LCA, der US-amerikanischen Dosierpumpen-API-Industrienorm 675, sodass sie für zahlreiche anspruchsvolle Prozesse in unterschiedlichsten Industrien eingesetzt werden können.
Verwendung in der chemischen Industrie
So werden beispielsweise bei der Dosierung von Lösungsmitteln in der chemischen Industrie Pumpen benötigt, die einerseits höchsten Spezifikationsanforderungen entsprechen und andererseits trotzdem preisgünstig sind. Hier ist die Ecosmart-Pumpe mit der höheren Leistungsfähigkeit in der Lage, genau diese Anforderungen zu erfüllen, da sie exakt auf Anwendungen im niedrigeren Druckbereich bis 50 bar (600 lbs) zugeschnitten wurde. Auch für die industrielle Wasseraufbereitung, wie zum Beispiel in der Meerwasserentsalzung oder bei industriellen Kühlkreisläufen sind die größeren Ausführungen der Ecosmart-Pumpe geeignet. Hier zählt vor allem Kompaktheit und kostengünstige Ausführung, was die gesamte LEWA Ecosmart-Reihe durch ihr innovatives Konstruktionsprinzip erfüllt.
Bevor die neuen Pumpenvarianten für Kunden verfügbar sind, werden noch einige umfangreiche Tests durchgeführt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Aggregate auch die hohen unternehmensinternen Anforderungen an Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit in der Betriebspraxis erfüllen. Dazu gehören einerseits Dauerbelastungstests bis zu mehreren zehntausend Stunden und andererseits auch Überbelastungstests. Bei Letzteren wird die Pumpe im Dauerbetrieb mit bis zu 20 Prozent über dem maximalen Druck gefahren, um ihre Robustheit weiter zu validieren. In Wärmeschränken werden spezielle Tests durchgeführt, um nachzuweisen, dass die Pumpen auch unter extremen Umgebungsbedingungen einwandfrei funktionieren. Nach erfolgreichem Abschluss aller Tests und letzter Anpassungen ist die Ecosmart-Ausführung LCC nun auf dem Markt, das Modell LCD folgt Q3/2022.
