Hacken, Schneiden und Mahlen: Pumpen zum Umgang mit Feststoffen verstehen

Apr 18, 2023

Pumpen sind wohl die wichtigsten und am weitesten verbreiteten Ausrüstungsgegenstände für jede Einrichtung. Die Fähigkeit, Flüssigkeiten zuverlässig und effizient zu transportieren, ist für die moderne Welt von entscheidender Bedeutung. Den Luxus, eine reine Flüssigkeit wie sauberes Wasser zu transportieren, haben Nutzer jedoch kaum jemals – stattdessen müssen sie sich mit dem befassen, was übrig bleibt. Die Pumpenzuverlässigkeit basiert nicht nur auf der mechanischen Leistung, sondern auch auf der Leistung beim Feststofftransport. Verstopfungen und Verklebungen führen zu Systemausfällen, während das Verstopfen vorgelagerter Rohrleitungen und Armaturen problematischer sein kann. Basierend auf dieser Realität wird der Bedarf an Feststoffpumpen deutlich.

Verstopfungsfreie Zentrifugal- und Verdrängerpumpen werden häufig in Anwendungen zur Feststoffförderung eingesetzt. Üblicherweise wird eine maximale Feststoffgröße oder Kugelpassage angegeben, die den maximalen Kugeldurchmesser angibt, der zuverlässig durch die Pumpe passieren kann. Diese Technik funktioniert möglicherweise für einige Anwendungen mit größeren Pumpen und einer kleineren erwarteten Feststoffgröße, aber oft ist dies nicht der Fall. Beim Pumpen von Abwasser kommt es häufig zu unvorhersehbaren und/oder großen Feststoffgrößen, die möglicherweise eine aktive Pumptechnologie für die Feststoffförderung erfordern, die Feststoffe nicht nur passiv durch die Pumpe passieren lässt, sondern sie aktiv reduziert und konditioniert.

Während verschiedene Schemata für die Feststoffförderung vorgeschlagen wurden, gibt es drei Haupttypen aktiver Feststoffförderungspumpen: Zerhackerpumpen, Schneidpumpen und Mahlpumpen. Aufgrund des Fehlens einer allgemein akzeptierten formalen Definition und Hybridisierung kann es leider schwierig sein, zu verstehen, in welche Kategorie eine Pumpe fällt.

Hier sind einige vorgeschlagene Definitionen, die eine sinnvolle Unterscheidung zwischen Häcksler-, Mühlen- und Schneidpumpen ermöglichen.

Die hydraulischen Oberflächen einer Häckselpumpe sind ein wesentlicher Bestandteil der Feststoffförderung und zerkleinern die Feststoffe direkt mit dem Laufrad. Während andere Pumpenkonstruktionen in ähnlicher Weise stationäre und rotierende Elemente zur Förderung von Feststoffen verwenden, ist es genauer, diese als Schneidpumpen zu verstehen.

Das Kernkonzept besteht darin, dass es bei einer Häckselpumpe unmöglich ist, das Zerkleinern vom Pumpen zu trennen. Umgekehrt kann bei einer Schneidpumpe die Schneidfunktion von der Pumpfunktion getrennt sein. Dies hat den Vorteil, dass Schneidpumpen verschiedene Laufradtypen verwenden können, die zusätzlichen Komponenten können jedoch die Komplexität erhöhen und den Leistungsbedarf erhöhen.

Eine speziellere Version einer Schneidpumpe ist eine Schleifpumpe. Eine Schleifpumpe zeichnet sich durch die Integration eines Schleifmechanismus anstelle oder zusätzlich zu Schneidwerkzeugen aus. Dies trägt zu einem Anstieg des Stromverbrauchs und einer verringerten Pumpenkapazität bei, sorgt jedoch für die am besten kontrollierte Austragsgröße der Feststoffe. Dadurch eignen sie sich für Anwendungen wie Klärgruben, bei denen kleinere Rohrleitungen und Zuverlässigkeit wichtiger sind als Effizienz. In der Praxis werden Anwender jedoch nur selten Mühlenpumpen in Pumpanwendungen mit höherer Kapazität sehen.

In der Industrie werden die Begriffe Häckselpumpe und Schneidpumpe von den Herstellern synonym verwendet, während der Begriff Zerkleinerungspumpe eher einheitlich verwendet wird. Neben dem oben erwähnten Fehlen einer formalen Definition liegt der Hauptgrund dafür darin, dass es sich bei den meisten modernen Chopper- und Schneidpumpen um Hybridvarianten beider Bauarten handelt.

Die in Bild 1 gezeigte Zerhackerpumpe ist ein solches Beispiel. Das Laufrad schneidet gegen einen stationären Mähbalken, um die Häckselwirkung zu erzielen. In die Pumpe sind jedoch auch mehrere Messer integriert. Es gibt einen Außenschneider, der Fasern schneidet und verhindert, dass Gegenstände den Sog blockieren, einen Oberschneider hinter dem Laufrad, der verhindert, dass sich Fasern an der Gleitringdichtung und der Welle festsetzen, und einen Einsatzschneider in der Rückplatte, der die Pumpenflügel auf der Rückseite davon fernhält dass das Laufrad festklemmt. Obwohl sie als Häckselpumpe vermarktet werden könnte, verfügt sie über Schneidwerke, die sie ohne das Häcksellaufrad zu einer Schneidpumpe machen würden.

Alternativ verfügt die Pumpe eines anderen Herstellers möglicherweise nicht über ein Schneidlaufrad oder es handelt sich um ein sekundäres Merkmal eines primären Schneidsystems, sodass sie als Schneidpumpe vermarktet werden könnte. Unabhängig von der Kennzeichnung sollte die Entscheidung, welcher Pumpentyp verwendet werden soll, auf den Anforderungen der Anwendung basieren, und diese Anforderungen werden immer strenger.

Neues Abwasser ist ein Begriff, der in der Abwasserbranche zu einem Modewort geworden ist. Die Steigerung der Wassernutzungseffizienz hat zu einer Konzentration des Abwassers geführt, während die veränderte Präferenz der Verbraucher von Toilettenpapier zu gewebten Fasertüchern bei vielen Sammelsystemen zu ernsthaften Wartungsproblemen aufgrund von Pumpenverpackungen und Verstopfungen geführt hat. Hinzu kommt, dass, wenn Fett in die Gleichung einbezogen wird, es zu Berichten über Fettberge kommt, die in der Kanalisation von London bis Detroit auftauchen.

Diese Entwicklung im Abwasserbereich hat zu Forderungen nach Änderungen bei der Kennzeichnung von Tüchern und zu Bemühungen geführt, die Öffentlichkeit über spülbare Produkte aufzuklären. Darüber hinaus hat es die Gesundheitsbehörden dazu veranlasst, hart gegen die illegale Fettentsorgung in die Kanalisation vorzugehen. Die größte Veränderung bestand jedoch darin, dass die Menschen an vorderster Front täglich dafür kämpfen, dass die Abwasserkanäle weiterhin fließen.

„Nonclog“ kann in bestimmten Anwendungen wie eine Fehlbezeichnung erscheinen. Hebestationen an wichtigen Standorten müssen fast täglich gewartet werden, und Saugfahrzeuge sind ständig im Einsatz, was knappe Budgets belastet und kostspielige Einsätze erfordert. Wenn Ihnen das bekannt vorkommt, ist es möglicherweise an der Zeit, die Feststoffhandhabungstechnologie des Benutzers zu bewerten. Restaurantviertel, Hotels, Seniorenunterkünfte und Justizvollzugsanstalten sind Beispiele für traditionelle Schwerlaststandorte. Der strategische Austausch einer Häcksler-/Schneidpumpe an wichtigen Standorten kann zu attraktiven Amortisationszeiten führen, die manchmal eher in Monaten als in Jahren gemessen werden.

Innerhalb der Aufbereitungsanlage sollten aufgrund höherer Feststoffkonzentrationen und häufigerer Siebumgehungen aufgrund von Infiltration und Zufluss aus alternden Abwasserkanälen regelmäßig Pumpen zur Förderung von Feststoffen in Betracht gezogen werden. Industrie- und Produktionsanlagen sollten auch ihre Anwendungen im Umgang mit Feststoffen bewerten. Das Verstopfen und Verstopfen von Pumpen führt neben den Wartungskosten auch zu Produktionsausfällen. Benutzer sollten über eine robustere Pumpentechnologie für den Feststofftransport nachdenken, wenn sie regelmäßig Probleme mit dem Pumpen haben.

Abhängig von der spezifischen Anwendung gibt es unterschiedliche Merkmale, auf die Benutzer bei der Auswahl einer Pumpe achten sollten. Für fadenförmige, faserige Feststoffe sind Schneidgeräte mit leicht einzuhaltendem Abstand erforderlich, um Bindungs- und Verpackungsprobleme zu vermeiden, während für größere, sperrige Feststoffe größere Öffnungen und Schneidfunktionen erforderlich sind. Es kann vorkommen, dass einer dieser Feststofftypen nicht vorhanden ist, aber im Allgemeinen verfügen Benutzer über eine Kombination aus beidem und benötigen eine Pumpe, die diese Doppelfunktion erfüllen kann. Arbeiten Sie mit dem Pumpenlieferanten zusammen, um sicherzustellen, dass er die Benutzerbedürfnisse versteht und eine Lösung für die spezifische Anwendung liefert. Fragen Sie nach Referenzinstallationen und verstehen Sie, was gepumpt wird.

Das neue Abwasser verändert die Abwasserlandschaft und dies geschieht gleichzeitig mit dem Beginn einer starken Phase der Infrastrukturinvestitionen und -erneuerung. Jetzt ist es an der Zeit, die Widerstandsfähigkeit von Abwassersystemen entscheidend zu verbessern, um den Herausforderungen von morgen gewachsen zu sein.

Erik Larson ist leitender Verfahrensingenieur bei Vaughan Company, Inc. Er kann unter [email protected] erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie unter chopperpumps.com.