Förderbare Medien - wie ihr Zustand die Wahl der Pumpe beeinflusst

Ob ein Fördermedium fest, flüssig oder gasförmig ist beeinflusst die Wahl der Pumpe.

Atome und Moleküle förderbarer Medien

Insbesondere in der chemischen Industrie ist der Förderbedarf von komplizierten Stoffen sehr hoch. Pumpen müssen problemlos Säuren, Laugen oder toxische, korrosive oder gashaltige Lösungen fördern können. Zusätzlich können hohe Temperaturen oder Feststoffe im Medium die Leistung der Pumpe beeinflussen. Bei der Wahl der Pumpe ist besonders eine sichere und störungsfreie Förderung von Bedeutung.

Welche Zustände können förderbare Medien haben?

Stoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein. Genannt wird dieser Zustand Aggregatzustand. Der Aggregatzustand ist abhängig von der Temperatur und dem Druck. Diese Aggregatzustandsänderungen sind Schmelzen und Erstarren, Sieden und Kondensieren, Sublimieren und Resublimieren aber auch Verdunsten und Verdampfen.

Als Schmelzen wird der Vorgang des Ausgangsstoffes von festem zu flüssigem Aggregatzustand bezeichnet. Das Erstarren, im Gegensatz dazu, ist der Vorgang von flüssig zu festem Zustand. Die Schmelz- und Erstarrungstemperatur ist immer gleich groß. Das Sieden ist der Vorgang von flüssigem zu gasförmigem Zustand und Kondensieren ist wieder genau das Gegenteil. Sublimieren beinhaltet den Übergang eines festen Stoffes in einen gasförmigen. Resublimieren beschreibt die Veränderung eines gasförmigen Stoffes zu einem festen Aggregatzustand. Verdunsten beschreibt ähnlich, wie Sieden den Übergang eines flüssigen Stoffes in einen gasförmigen. Jedoch beim Verdunsten geschieht dies unterhalb der Siedetemperatur. Schließlich beschreibt das Verdampfen die Änderung vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand bei Siedetemperatur.

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Wie entstehen die verschiedenen Aggregatzustände?

Ein fester Stoff behält Form und Volumen bei. Feste Stoffe nennt man auch Feststoffe. Bei einem flüssigen Medium hingegen ist die Form unbeständig und passt sich seiner Umgebung an. Das Volumen jedoch, ist auch bei flüssigen Medien immer gleich und beständig. Solche Medien nennt man auch Flüssigkeiten. Ein gasförmiger Stoff verfügt weder über ein gleichbleibendes Volumen, noch über eine gleichbleibende Form. Sobald ein Stoff gasförmig ist, passt er sich den räumlichen Gegebenheiten an und füllt den ganzen, zur Verfügung stehenden Raum aus. Man nennt solche Stoffe Gase. Doch wie entstehen diese verschiedenen Zustände?

In der Chemie erklärt man diesen Sachverhalt mit dem Teilchenmodell. Das Teilchenmodell besagt, dass jeder Stoff aus den kleinsten Teilchen bestehen. Diese kleinsten Teilchen sind Atome, Ionen und Moleküle. Bei festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen ist die Anordnung und Bewegung dieser Atome, Ione und Molküle komplett unterschiedlich.  

Betrachtet man nun einen Feststoff erkennt man, dass die inneren kleinsten Teilchen nur sehr gering in Bewegung sind. Alle haben eine feste Position und sie schwingen lediglich um diese herum. Erhöht man nun die Temperatur oder lässt Wärme auf den Feststoff wirken, verändert sich diese feste Anordnung. Die Teilchen beginnen nun zu schwingen und zu rotieren und dadurch erhöht sich der Abstand und auch der Aggregatzustand. Das Schwingen um die eigene Achse der Teilchen entsteht durch Kräfte, welche auf alle Teilchen wirken. Eisen und Kupfer sind Beispiele für Feststoffe.

Ein Beispiel für Kräfte, welche auf Ione, Atome und Molküle wirken können, sind die Van-der-Waals-Kräfte. Van-der-Waals-Kräfte wirken zwischen den Atomen und Molekülen. Sie ist eine eher schwache Kraft und die jeweiligen Atome und Moleküle müssen sich sehr nah kommen, damit sie wirken.

Des Weiteren gibt es elektrostatische Kräfte zwischen Ionen, welche ihren Ursprung in ruhenden elektrischen Ladungen haben. Wasserstoffbrückenbindungen entstehen zwischen zwei Molekülen, welche über Wasserstoffatome eine Wechselwirkung eingehen. Die sogenannten kovalenten Bindungen sind Atombindungen.

Bei Flüssigkeiten haben die Teilchen keinen festen Platz und bewegen sich und stoßen sich gegenseitig hin und her. Die Viskosität ist hier viel niedriger, als bei Feststoffen. Wenn man Flüssigkeiten erwärmt, beschleunigt sich die innere Bewegung. Flüssigkeiten sind zum Beispiel Wasser oder Brom.

Gase enthalten Teilchen, welche sehr stark in Bewegung sind, ohne an einen Ort gebunden zu sein. Das hat seinen Ursprung in der hohen Bewegungsenergie der kleinsten Teilchen. Sauerstoff und Helium sind Beispiele für Gase.

Pumpen für Gase in einer Gasfabrik
Pumpen für Gase

Welche Förderbedarfe gibt es?

Gefördert werden Stoffe in den unterschiedlichsten Industriezweigen. Diese Industriezweige kann man in vier Kategorien gliedern. Es gibt zum Bespiel Förderbedarf in der Lebensmittelindustrie, der Kosmetikindustrie, der Pharmaindustrie und schließlich in der Chemieindustrie.

In allen Industriebereichen kommen entweder Verdrängerpumpen oder Kreiselpumpen zum Einsatz. Verdrängerpumpen fördern mithilfe eines geschlossenen Volumina im Inneren der Pumpe. Kreiselpumpen hingegen fördern durch dynamische Kräfte.

Die Zustände der Medien sind von Industriezweig zu Industriezweig immer sehr unterschiedlich.

Die Lebensmittelindustrie fördert Nahrungsmittel und Getränke. Hierbei ist ein sehr hygienischer Produktionsprozess sehr wichtig. Bei der Förderung von Flüssigkeiten eigenen sich fast alle Pumpenarten. Die Herausforderung der Lebensmittelindustrie ist die Förderung von Feststoffen oder stückigen Medien. Je höher die Viskosität ist, desto mehr wird ein starker Sog der Pumpe benötigt. Dafür eignen sich am besten selbstansaugende Verdrängerpumpen wie zum Beispiel die Taumelringpumpe von Pumpsystems. Ein Beispiel für stückige Medien ist zum einen die Förderung von Suppen. Zum Anderen sind Beispiele für die Förderung von Feststoffen Fleisch, Obst oder auch Gemüse. Hochviskose Molkereiprodukte brauchen eine geeignete Pumpe mit einem ausreichenden Drehzahlbereich und einer hohen Durchflussrate.

In Industriebetrieben der Kosmetikherstellung geht es vor allem um hohe Viskositäten. Cremes und Shampoos haben ein sehr zähes Fließverhalten. Dadurch eignet sich auch hier wieder unsere hygienische Art der Verdrängerpumpe.

Drehkolbenpumpen sind ventillos und selbstansaugend und ermöglichen dadurch eine gute Reinigung, besonders wenn Öle und schmierige Medien benutzt werden.

Bei der Förderung von Arzneimitteln spielt die Hygiene die wohl größte Rolle. Es werden vor allem Flüssigkeiten gefördert, wie Infusionslösungen, Suspensionen, Nährlösungen, alkoholische Lösungen und Impfstoffe. Zusätzlich dazu gibt es aber auch hier hochviskose Medien, wie Blutplasma oder Salben, welche gefördert werden. In der Pharmaindustrie sind dadurch jegliche Arten von Kreiselpumpen sehr beliebt. Sie bieten eine sehr einfache Handhabung und eine langlebige Gehäusekonstruktion.

In der Chemieindustrie kommt die Pumpe mit vielen Chemikalien in Berührung. Typische Fördermedien sind Säuren, wie Flusssäure oder Salzsäure, aber auch Kohlenwasserstoffe, Ammoniak oder Lacke und Farben. Es gibt neben Flüssigkeiten, also auch Chemikalien hoher Viskosität. In der Chemieindustrie ist es besonders wichtig die Eigenschaften des verwendeten Materials der Pumpe zu kennen. Kunststoffpumpen haben sich sehr gut bewährt bei der Förderung von Säuren, ebenso wie Edelstahl, Chrom-Nickel-Stahl, Duplex und auch Titan. Hierbei ist es wichtig, dass keine chemische Reaktion mit dem verwendete Material und der verwendeten Chemikalie entsteht. Falls Oberflächenschäden oder Undichtigkeiten vorhanden sind, bieten sie einen idealen Lebensraum für Bakterien jeglicher Art und es kommt zu einer Verunreinigung des Endproduktes.

Unsere Taumelringpumpe fördert Stoffe von nahezu jedem Zustand problemlos. Stöbern Sie gerne durch unsere Produktbroschüre oder kontaktieren uns falls Sie Fragen haben.

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