Beim Design der neuen Exzenterschneckenpumpe wurden die strengen GMP-Richtlinien umgesetzt.

Ein neuer Ansatz für den Antrieb, das Gelenk und die Wellenabdichtung beseitigt diese Nachteile.

Wenn´s dick kommt, dann sind Exzenterschneckenpumpen meist die Fördergeräte der Wahl. Sie zeichnen sich durch ein sehr gutes Saugverhalten aus und können sogar ohne aufwendige Ventile für Dosieraufgaben eingesetzt werden. Das Förderprinzip ist vergleichsweise einfach: In einem mit Elastomer ausgekleideten Stator dreht sich ein Rotor, der so gestaltet ist, dass sich zwischen ihm und dem Stator Förderräume bilden, die durch die Rotorbewegung von der Eintritts- zur Austrittsseite des Stators wandern. Die geförderte Menge hängt dabei ausschließlich von der Drehzahl und dem Gegendruck ab. Weil die mit der Drehung des Rotors wandernden Förderräume ihre Form behalten, wird das Fördermedium nicht komprimiert: so bleiben Früchte oder andere Inhaltsstoffe in ihrer Form erhalten. Dazu kommt, dass die Pumpen pulsationsarm fördern und selbst abrasive Stoffe kaum Verschleiß erzeugen.

Anforderungen an die Hygiene steigen

Gerade in Prozessen, bei denen es auf ein Höchstmaß an Hygiene ankommt, haben diese Pumpen allerdings auch Nachteile: Bisherige Gelenkausführungen sind nicht totraumfrei und weisen insbesondere auch Hohlräume auf, die schwer zu reinigen sind. Bei zuckerhaltigen Medien kommen doppelt wirkende Gleitringdichtungen zum Einsatz, die aufwändig mit Vorlageflüsssigkeit versorgt werden müssen. Für eine umfassende Reinigung ist es zudem erforderlich, die Pumpen komplett zu zerlegen.

In der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sind die Anforderungen an die eingesetzten Fördergeräte in den vergangenen Jahren kontinuierlich gestiegen: Neben höheren Ansprüchen in Sachen Hygiene sollen Reinigungszeiten minimiert werden und soll der Aufwand für die Wartung der eingesetzten Prozessmaschinen auf das Nötigste reduziert werden. „Die Konstruktion von Exzenterschneckenpumpen hat sich seit über einem Jahrzehnt kaum verändert, deshalb werden diese den gestiegenen Anforderungen kaum noch gerecht“, erklärt Jürgen Demke, COO bei der Pumpenfabrik Wangen. „Teilweise hat die bisherige Exzenterschneckenpumpe aufgrund dieser Eigenschaften für die Lebensmittelindustrie bereits an Attraktivität verloren“, so Demke.

Neue Konstruktion vermeidet Toträume und ist wartungsarm

Um die Schwächen des an sich bewährten Pumpenprinzips zu beseitigen, hat der Hersteller eine komplett neue Konstruktion entwickelt: Anstelle des sonst üblichen offenen Kardangelenks setzt der Hersteller bei seiner neuen Hyline-Serie ein flexibles und wartungsfreies Wellengelenk ein, das aus einer Elastomer-ummantelten Feder besteht. Diese durchmessergleiche Konstruktion ist totraumfrei und frei von sonst üblichen Absätzen und Schnittstellen. „Wir haben großen Wert darauf gelegt, dass die Konstruktion vom Ansaugstutzen bis hin zum Druckstutzen gleiche Durchmesser aufweist – dadurch vermeiden wir Bereiche, an denen sich Produkt ablagern kann“, verdeutlicht Konstruktionsleiter Wolfgang Vollmar. Sowohl der Stator als auch das Pumpengehäuse um den Antriebsstrang lassen sich über drei Clamp-Verbindungen zerlegen, wodurch Wartungsarbeiten schnell und einfach erfolgen können.

Auch der Gehäusedurchmesser ist über die ganze Länge der Pumpe gleich. Dadurch ist es vergleichsweise einfach, die Pumpe mit einem Heizmantel auszustatten, wenn beispielsweise Schokolade gefördert werden soll. Die Pumpe kann in einem Temperaturbereich von -30 bis 140 °C betrieben werden und fördert bis zu einem Differenzdruck von 20 bar. Die Fördermenge liegt zwischen 0,02 und 3m³/h und soll in einer weiteren Ausbaustufe nochmals vergrößert werden können. Um den Anforderungen der jeweiligen Branche gerecht zu werden und bestehende Anlagen nicht aufwendig umbauen zu müssen, stehen eine Vielzahl an Flansch- und Verschraubungsanschlüsse in vielen Nenngrößen zur Verfügung.

Eine weitere Besonderheit ist auch die Wellenabdichtung: Hier können je nach Anwendung einfach- und doppeltwirkende Wellenabdichtungen eingesetzt werden. Neben einer sehr hochwertigen, gekapselten Gleitringdichtung im Standard, sind auch Stopfbuchspackungen oder Gleitringdichtungen mit Elastomerbalg einsetzbar. „Die spezielle Konstruktion der gekapselten Gleitringdichtung erlaubt es zudem, dort wo vorher doppeltwirkende Gleitringdichtungen mit dem entsprechenden Aufwand für die Sperrflüssigkeit notwendig waren, vereinzelt auf diese einfachwirkende Gleitringdichtung wechseln zu können“, berichtet Vollmar.: „Das konnte durch eine Testreihe mit dem Handling von verschiedenen Zucker- und Fettmassen unter Beweis gestellt werden. Hinzu kommt, dass uns der Einsatz unterschiedlicher Abdichtkonzepte der Pumpe auch neue Anwendungen in der Pharma- und Chemieindustrie erschließt.“ Eine außenliegende Serviceschnittstelle vermeidet zudem Schnittstellen im Produktraum und reduziert den Montageaufwand. Und auch ein im internationalen Projektgeschäft wichtiges Merkmal wurde mit der neuen Pumpe realisiert: Der Motor kann an unterschiedlichen Spannungen betrieben werden, so dass Anlagenbauer das Gerät auf der ganzen Welt einsetzen können. Außerdem sind für noch größere Flexibilität direkt aufgesetzte Frequenzumrichter oder Synchron- Getriebemotoren erhältlich.

Anuga Foodtec Halle 10.2 – B038

Jürgen Demke (links) ist COO der Pumpenfabrik Wangen, Wolfgang Vollmar ist Mitglied der Geschäftsleitung und Konstruktionsleiter.(Alle Bilder: Pumpenfabrik Wangen)

Interview mit Jürgen Demke und Wolfgang Vollmar, Pumpenfabrik Wangen

„Wir waren überrascht, was man noch alles verbessern kann“
P+F: Was war der Hintergrund für die Neuentwicklung der Exzenterschneckenpumpe Hyline?
Demke: Die Konstruktion von Exzenterschneckenpumpen hat sich in den vergangenen zehn Jahren kaum verändert. Allerdings sind die Anforderungen im Hinblick auf Hygiene und einfache Wartung deutlich gestiegen. Deshalb war es an der Zeit, die Konstruktion gründlich zu überdenken – und wir waren selbst überrascht, was wir alles verbessern konnten.

P+F: Welches sind die wichtigsten Merkmale?
Vollmar: Wir haben einen ganz neuen Antriebsstrang entwickelt, mit dem wir Toträume und Stufen, an denen sich Produkt ablagern kann, vermeiden. Die Konstruktion besteht aus einer elastomerbeschichteten Metallfeder, die einerseits wartungsfrei ist, andererseits keine Toträume aufweist. Dazu kommt ein flexibles Abdichtkonzept, mit dem wir die Pumpe an unterschiedliche Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie aber auch in der Chemie anpassen können. Durch den Universalmotor ist die Pumpe auch für den Anlagenbau interessant, der Projekte in Ländern mit unterschiedlichen Standards in Sachen Stromversorgung realisiert.

P+F: Gibt es bereits erste Praxiserfahrungen?
Demke: Wir haben bereits mehrere Dutzend der neuen Pumpe bei Kunden im Einsatz – und diese sind begeistert: Einerseits, weil wir mit der Pumpe nun auch komplexe Förderprobleme lösen können, andererseits, weil die Technik mit ihrem größeren Funktionsumfang nicht teurer geworden ist. Das zeigt, dass man auch in Deutschland noch Maschinen bauen kann, die technisch überragend und gleichzeitig international wettbewerbsfähig sind.