Wie funktioniert eine Membranpumpe?

Die Membranpumpe, auf Englisch mit der Kurzbezeichnung AODD (Air Operated Doube Diaphragm) definiert, ist eine Art von volumetrischer Doppelmembranpumpe, die mit Druckluft arbeitet. Die Membranpumpe verwendet ein pneumatisches Ventil, das die Druckluft zwischen den beiden Seiten der Pumpe hin und her leitet.

Membranpumpen sind in der Lage, Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Viskositätsniveaus sowie Flüssigkeiten mit suspendierten Feststoffen zu fördern. Diese Art von Pumpen ist dank der besonderen Konstruktionskonfigurationen und der Art der verwendeten Materialien auch dazu im Stande, besonders aggressive chemische Produkte sicher und effizient zu handhaben.

Die Komponenten einer Membranpumpe

Die Hauptkomponenten, die zum Betrieb einer Doppelmembranpumpe dienen und diesen regeln, sind folgende.

• Der Zentralkörper: Dieser beinhaltet den Zu- und Ablass der Versorgungsluft und den pneumatischen Wärmetauscher, der abwechselnd Druck auf das Luftventil ausübt und zur Bewegung der Membranen und gleichzeitig zur Pumptätigkeit beiträgt. Der von Debem patentierte pneumatische Wärmetauscher ist ein Kernelement für den Betrieb der Pumpe. Diese Komponente besteht aus einem externen Zylinder, der wiederum in drei Abschnitte unterteilt ist. Die Druckluft tritt in den zentralen Abschnitt ein und entweicht über die beiden Seitenabschnitte in die Kammern hinter den Membranen. Der pneumatische Wärmetauscher umfasst außerdem eine Spule, die sich entlang der Achse bewegt und abwechselnd die Luft genau auf die beiden Membranen leitet, sowie eine Welle, auf der die Spule läuft und auf der die Membranen selbst positioniert sind.
• Die Fluidkammern: Sie beherbergen die Volumina, in denen die Flüssigkeit angesaugt und gepumpt wird. Die Fluidkammern umfassen die Membranen (grün und gelb im Bild unten) und manchmal das Gehäuse der Kugeln, die eine ähnliche Funktion wie das Rückschlagventil am Ein- und Ausgang haben. Im Inneren der Kammer entsteht ein Vakuum, in dem die Membranen die Flüssigkeit abwechselnd absaugen und von jeder Seite nach außen drücken, um die Pumpwirkung zu erzeugen.
• Die Kollektoren: Sie bieten die Schnittstelle zur Anlage und sind an den äußeren Kammern befestigt, um die Dichtigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig einen Fluidströmungsweg zu schaffen. Manchmal umfassen sie das Kugelgehäuse, das die Funktionen eines Rückschlagventils hat, um zu vermeiden, dass das angesaugte Fluid zum Ausgangspunkt zurückkehrt.
• Das Luftventil: Es leitet die Druckluft in die Kammern und trägt zur Verschiebung der Membrangruppe bei. Gleichzeitig leitet das Luftventil die Druckluft in die gegenüberliegende Kammer, so dass sie über die im zentralen Block befindliche Ablassöffnung in die Atmosphäre entweichen kann.
• Die Membranen: Erhältlich in einer Vielzahl von Materialien und Designs wirken sowohl als Barriere mit der Aufgabe, die Flüssigkeitsseite der Pumpe von der Luftseite zu trennen, als auch, um gleichzeitig die Pumpwirkung zu erzeugen

Die verschiedenen Komponenten von Doppelmembranpumpen können unter Beibehaltung der gleicheno Funktionsprinzipien je nach Größe oder Pumpenserie, der sie angehören, unterschiedliche Anordnungen aufweisen.

Der Betrieb einer Membranpumpe

Nach eingehender Untersuchung der Hauptkomponenten der Membranpumpen kann deren Funktionsweise analysiert werden. Wie bereits erwähnt, basiert der gesamte Betriebszyklus einer AODD-Pumpe auf der Verwendung von Druckluft als Motorflüssigkeit. AODD-Pumpen verwenden zwei flexible Membranen, die auf einer gemeinsamen Welle montiert sind, die sich wiederholt hin und her bewegt, um Flüssigkeiten in die Flüssigkeitskammer der Pumpe hinein und aus ihr heraus zu pumpen. Diese Bewegung erzeugt ein Vakuum, das den Eintritt der Flüssigkeit durch eine Saugöffnung ermöglicht.

Der Luftaustauschzyklus in Doppelmembranpumpen

Der Tauschzyklus besteht im Wesentlichen aus drei Phasen, die sich abwechselnd in den beiden Kammern wiederholen.

• Phase 1: Die durch die im Pumpenkörper befindliche Öffnung eintretende Luft gelangt zum zentralen Ring, wo sie über eine Reihe von Übergängen zwischen Spule und Außenring eine der beiden Vorkammern erreicht (in der Abbildung ist der Verlauf der Luft in roter und die Vorkammer in blauer Farbe dargestellt). Die Membran bewegt nun das Fördermedium durch den von der Luft ausgeübten Druck in den Krümmer. Die richtige Richtung wird durch die darunterliegenden Kugeln sichergestellt, die aufgrund der Schwerkraft den Durchgang.
  schließen, sodass das Fördermedium nicht nach unten laufen kann.
• Phase 2: Während der zweiten Phase stößt die von der Luft geschobene Spule entlang der Welle laufend gegen die gegenüberliegende Seite im Drucklufttauscher und setzt die andere Vorkammer unter Druck.
  
• Phase 3: Die dritte und letzte Phase ist die Auslassphase. Die Vorkammer der Membran, die vorher unter Druck stand, verfügt nun über einen offenen Durchgang in die äußere Umgebung: die Traktion der gegenüberliegenden Membran, die anschwellt, zieht die Membran zurück, sodass ein Unterdruck in der Flüssigkeitskammer entsteht, sodass das Fördermedium wieder aufsteigen und die Kammer füllen kann.Gleichzeitig wiederholt sich die Phase 1 für die zweite Kammer und der Zyklus beginnt von Neuem.
  

Die meisten DEBEM-Produkte verfügen über einen Versorgungsdruckbereich zwischen 2 bar (Minimum) und 8 bar (Maximum), obwohl nachweislich auch Drücke unter 1 bar einige Modelle in Gang setzen können.

Installation einer Doppelmembranpumpe

Nachdem Sie sich eingehend mit der Funktionsweise der Membranpumpen befasst haben, können die verschiedenen Installationsmodi bestimmt werden. Diese sehen die folgenden Modalitäten vor.

• Installation im selbstansaugenden Modus: Die Membranpumpe befindet sich oberhalb des Flüssigkeitsniveaus und hat die Fähigkeit, diese auch im Trockenbetrieb anzusaugen, also ohne Flüssigkeit im Inneren. Der Abstand zwischen der Pumpe und dem Flüssigkeitsstand führt zu Druckverlusten. Wenn die Pumpe nicht eingetaucht ist, darf die maximale Höhe, aus der die Flüssigkeit angesaugt werden kann, 6 Meter nicht überschreiten, während bei eingetauchter Pumpe 9 Meter erzielt werden können.
• Installation mit Absaugung und doppeltem Vorlauf: In einigen Anwendungen müssen zwei Flüssigkeiten bewegt werden und dies ohne den erforderlichen Platz für zwei separate Pumpen. Debem bietet die Möglichkeit, seine Pumpen durch Aufteilung von Saug- als auch che die Absaugleistung individuell zu gestalten. Dies führt dazu, dass zwei Flüssigkeiten (z. B. zwei verschiedene Farben) mit derselben Pumpe bewegt werden. Flüssigkeiten müssen jedoch ähnliche Viskositäts- und Dichteeigenschaften aufweisen.
• Installation unter dem Level: Bei dieser Art von Installationen befindet sich die Pumpe unter dem Flüssigkeitspegel.
• Installation mit doppelter Ansaugung: Wenn die Pumpe in einen Mischer umgewandelt werden muss, kann der Ansaugkrümmer verdoppelt werden, wobei jedoch nur die Druckleitung erhalten bleibt. Dieser Mechanismus sorgt dafür, dass die Pumpe die beiden Flüssigkeiten mischen kann.
• Unterwasserinstallation: In einigen Fällen, z. B. beim Entleeren von Brunnen, kann die Pumpe direkt in Wasser eingetaucht werden.
• Installation von Fasspumpen: Kleinere Pumpen können direkt auf den Fässern positioniert werden, die entleert werden müssen.

Die Bedeutung der Wahl der richtigen AODD-Pumpe

AODD-Pumpen sind in der Lage, eine Vielzahl von Flüssigkeiten, Durchflüssen und Viskositäten zu verwalten und können in den unterschiedlichsten Anwendungsbereichen effizient arbeiten. Debem entwickelt und produziert Doppelmembranpumpen, um weltweit auf effiziente und sichere Weise auf die Herausforderungen in der Industrie reagieren zu können. Debem stellt die Erfahrung seines technischen und kaufmännischen Teams zur Verfügung, um die Anforderungen bei der Auswahl einer neuen Pumpe zu unterstützen und nützliche Informationen und Ratschläge zu Zubehör oder Ersatzteilen zu liefern.