Luftbetriebene Doppelmembranpumpen (AODD): Wie sie funktionieren

Druckluftbetriebene Doppelmembranpumpen (AODD): Funktionsweise behandelt, was eine Anlage beim ersten Einsatz wissen muss, wenn sie eine unangenehme Flüssigkeit ohne eine zu überwachende Dichtung fördern muss. Eine AODD-Pumpe ist eine druckluftbetriebene Verdrängerpumpe, die zwei flexible Membranen auf einer gemeinsamen Welle verwendet und ein Luftventil besitzt, das Luft hinter jede Membran umschaltet, sodass die eine ausstößt, während die andere Produkt durch Rückschlagventile ansaugt.

Grundprinzip

Jeder Raum wird durch eine Membran in eine Luftseite und eine nasse (Produkt-)Seite geteilt. Druckluft strömt in eine Kammer, drückt diese Membran nach außen und zwingt das Produkt durch ein Auslass-Rückschlagventil heraus, während die Welle die gegenüberliegende Membran durch ihr Saug-Rückschlagventil nach innen zieht. Am Ende des Hubs schaltet das Luftventil um und kehrt den Luftstrom zur anderen Kammer um, was einen gepulsten, aber kontinuierlichen Förderstrom erzeugt.

• Kein Elektromotor, keine rotierende Wellenabdichtung und kein Getriebe.
• Pro Seite nur zwei bewegte, benetzte Teile: die Membran und die Rückschlagventile.
• Die Hubfrequenz reguliert sich selbst und verlangsamt sich, wenn der Förderdruck dem Versorgungsdruck näherkommt.

Selbstansaugung, Trockenlauf und Verhalten bei Totdruck

Da die Membranen das Fluid volumetrisch verdrängen und nicht auf zentrifugale Geschwindigkeit angewiesen sind, sind AODD-Pumpen sehr selbstansaugend und können Flüssigkeiten aus mehreren Metern unterhalb der Pumpe allein durch Saughöhe anheben, vorausgesetzt die Rückschlagventile sind benetzt. Sie können außerdem unbegrenzt im Trockenlauf betrieben werden, da keine mechanische Dichtung oder Lager auf Flüssigkeitschmierung angewiesen ist.

AODD-Pumpen können im Totdruck sicher betrieben werden: Wenn die Druckleitung schließt, stoppt die Pumpe den Hub, sobald die Membrankraft dem Druck in der geschlossenen Leitung entspricht, und nimmt den Betrieb wieder auf, wenn die Leitung geöffnet wird. Das ist ein Vorteil gegenüber Kreiselpumpen, die gegen ein geschlossenes Ventil überhitzen oder kavitiert werden können bei Mindestdurchfluss und Rezirkulation und stattdessen einen Bypasspfad benötigen.

Umgang mit Feststoffen, viskosen und schersensitiven Flüssigkeiten

Da im benetzten Strömungsweg keine engen Spalte oder rotierenden Teile liegen, eignen sich AODD-Pumpen für Medien, die ein Kreiselrad oder eine mechanische Dichtung beschädigen würden:

• Feststoffhaltige Medien (Suspensionen, Schlämme, pigmentierte Lacke) passieren große Öffnungen der Rückschlagventile, nicht enge Spaltmaße am Rotor.
• Viskose Medien fördern mit reduzierter, aber vorhersehbarer Fördermenge, da die Verdrängung positiv und nicht geschwindigkeitsabhängig erfolgt.
• Scherempfindliche Medien (Lebensmittelemulsionen, Polymere, biologische Medien) erfahren eine schonende Verdrängung statt einer hochdrehenden Laufradwirkung.

Damit steht die AODD neben der Exzenterschneckenpumpe als Standardwahl, wenn die Medieneigenschaften eine Kreiselpumpe ausschließen.

Druckluftverbrauch und Effizienz

Die Hauptbetriebskosten einer AODD-Pumpe entfallen auf die Druckluft. Die volumetrische Effizienz ist inhärent geringer als bei elektrisch angetriebenen Pumpen wegen Verlusten im Luftventil und durch das Membranbiegen, daher eignen sich AODD-Einheiten eher für intermittierenden Betrieb oder den Umgang mit schwierigen Medien als für kontinuierlichen Hochdurchsatz, bei dem eine Kreisel- oder Rotationspumpe kostengünstiger läuft.

Vereisung der Abluft und Stillstand

Druckluft kühlt stark ab, wenn sie sich durch die Pumpe und den Schalldämpfer ausdehnt. In kalten oder feuchten Umgebungen kann die Feuchte in dieser Abluft am Schalldämpfer und Luftventil gefrieren, den Luftstrom einschränken und die Pumpe zum Stillstand bringen. Dies ist ein häufiges Ärgernis in Außen- oder unbeheizten Anlagen und ist normalerweise ein Symptom von feuchter Zuluft, nicht ein Pumpendefekt; ein korrekt spezifizierter Trockenmittel-Lufttrockner in der Zuleitung behebt die meisten Vereisungsprobleme.

Stillstände können auch andere Ursachen haben, die nichts mit Vereisung zu tun haben: zu geringer Versorgungsdruck, ein verschlissenes Luftventil, eine gerissene Membran oder Rückschlagventile, die durch Schmutz offen bleiben. Eine Pumpe, die am selben Punkt jedes Hubs und nicht intermittierend blockiert, weist meist auf einen mechanischen Fehler hin.

Verschleißteile und Wartung

Die Membran ist das primäre Verschleißteil, um das Betreiber Austauschintervalle planen. Die Lebensdauer hängt von der Materialwahl in Bezug auf das Fördermedium und die Temperatur, der Biegefrequenz und davon ab, wie oft die Pumpe trocken läuft oder im Totdruck betrieben wird. Rückschlagventile und deren Sitze sind das zweithäufigste Verschleißteil, besonders bei abrasiven Suspensionen.

Das Erfassen von Membranversagen (Luft, die durch die Produktauslassseite blubbert, oder Produkt am Schalldämpfer) in Relation zu Betriebsstunden in einem Wartungssystem wie Fabrico ermöglicht es einer Anlage, von reaktiven Wechseln zu einem geplanten Intervall basierend auf tatsächlicher Ausfallhistorie überzugehen. Buchen Sie eine Fabrico-Demo, um zu sehen, wie AODD-Anlagen auf diese Weise verfolgt werden können.

Wobei AODD Kreiselpumpen übertrifft und wo nicht

AODD-Pumpen sind vorteilhaft, wenn der Einsatz Trockenlaufrisiko, Totdruckbetrieb, abrasive oder viskose Medien, Scherempfindlichkeit oder ein tragbarer, dichtungsfreier Transfer bei moderatem Durchfluss und Förderhöhe umfasst. Sie sind auch nützlich, wenn eine elektrische Bereichsklassifizierung die Zertifizierung einer druckluftbetriebenen Pumpe vereinfacht.

Ein Vergleich Kreisel- vs. Verdrängerpumpe tendiert generell zur Kreiselpumpe für kontinuierliche, hochvolumige, niedrigviskose Einsätze, bei denen Energiekosten relevant sind, da elektrisch angetriebene Kreiselpumpen pro Durchflusseinheit energieeffizienter sind. Kreiselpumpen vermeiden außerdem die pulsierende Förderung der AODD, die in durchflusssensitiven Anwendungen einen Dämpfer erfordern kann.

Häufig gestellte Fragen

Kann eine AODD-Pumpe im Trockenlauf ohne Schäden betrieben werden?

Ja. Da keine mechanische Dichtung oder Lager im benetzten Strömungsweg auf Flüssigkeitschmierung angewiesen sind, kann sie unbegrenzt im Trockenlauf betrieben werden, ohne die Überhitzung oder Dichtungsversagen zu erleiden, die eine Kreiselpumpe erfahren würde.

Warum fühlt sich die Abluft kalt an und gefriert manchmal?

Druckluft kühlt ab, wenn sie sich durch die Pumpe und den Schalldämpfer ausdehnt. Feuchte in der Zuluft kann bei kalten Bedingungen am Schalldämpfer und Luftventil gefrieren und die Pumpe blockieren; das Trocknen der Zuluft ist die übliche Lösung.

Woran erkenne ich, dass die Membran gerissen ist?

Typische Anzeichen sind Luftblasen am Produktaustritt, Produkt am Schalldämpfer oder ein plötzlicher Abfall des Förderdrucks. Beide Membranen werden in der Regel gemeinsam ersetzt, da die zweite kurz vor dem Versagen steht, sobald die erste gerissen ist.

Ist AODD für kontinuierlichen Hochdurchsatz geeignet?

In der Regel nicht. Druckluftverbrauch und geringere volumetrische Effizienz machen AODD im Dauerbetrieb mit hohem Durchsatz teurer im Betrieb als eine elektrische Kreisel- oder Rotationspumpe; sie eignet sich stattdessen für intermittierenden Transfer, schwierige Medien sowie Totdruck- und Trockenlaufaufgaben.