Eine Flüssigkeitsringpumpe ist eine selbstansaugende Pumpe, die einen rotierenden Flüssigkeitsring im Inneren ihres Gehäuses nutzt, um Medien zu fördern, die Lufteinschlüsse enthalten. Anstatt sich auf einen ständigen Flüssigkeitskontakt am Laufradauge zu verlassen, bildet der rotierende Flüssigkeitsring eine bewegliche Dichtung, die Luft und Flüssigkeit gemeinsam durch die Pumpe transportiert. So behält die Pumpe ihre Ansaugfähigkeit, selbst wenn der Zulaufstrom unregelmäßig ist.
Dies ist besonders in CIP-Rücklaufleitungen relevant, in denen Tanks und Rohrleitungen ungleichmäßig entleert werden und dabei regelmäßig Luft in die zurückfließende Flüssigkeit ziehen. Eine herkömmliche Zentrifugalpumpe kann in dem Moment, in dem Luft das Laufrad erreicht, die Ansaugung verlieren, mitten im Zyklus stehen bleiben und den Reinigungsvorgang unterbrechen. Eine Flüssigkeitsringpumpe ist speziell dafür ausgelegt, genau diesen Zustand zu tolerieren.
Beide Bauweisen haben ihre Berechtigung, und die richtige Wahl hängt davon ab, was tatsächlich durch die Leitung gefördert wird. Dieser Beitrag erläutert, wie der Flüssigkeitsring-Mechanismus funktioniert, woraus eine nach diesem Prinzip gebaute Pumpe besteht, wie sich die wichtigsten Modellvarianten unterscheiden, wo dieser Pumpentyp eingesetzt wird, wie man eine solche Pumpe dimensioniert und spezifiziert sowie was für einen zuverlässigen Langzeitbetrieb sorgt.
Wie die Flüssigkeitsring-Konstruktion eingeschlossene Luft bewältigt
Im Inneren einer Flüssigkeitsringpumpe sitzt das Laufrad leicht außermittig in einem kreisförmigen Gehäuse. Während der Rotation schleudert die Zentrifugalkraft die Flüssigkeit nach außen gegen die Gehäusewand und bildet so einen rotierenden Flüssigkeitsring, der sich relativ zu den Laufradschaufeln vor- und zurückbewegt, da sich der Spalt zwischen Laufrad und Gehäuse in seiner Form verändert. Dieser bewegliche Ring fungiert als Flüssigkeitsdichtung zwischen den Laufradkammern und transportiert Lufteinschlüsse zusammen mit der Flüssigkeit durch die Pumpe, anstatt zuzulassen, dass sie die Ansaugleistung der Pumpe zum Erliegen bringen.
Eine herkömmliche Zentrifugalpumpe funktioniert anders. Ihr Laufrad ist auf einen kontinuierlichen, ununterbrochenen Flüssigkeitskontakt am Laufradauge angewiesen, um Ansaugung zu erzeugen. Sobald in nennenswertem Umfang Luft in dieses Auge gelangt, beginnt das Laufrad in der Luft durchzudrehen, statt Flüssigkeit zu fördern, die Ansaugleistung bricht stark ein, und die Pumpe kann die Ansaugfähigkeit vollständig verlieren. In einer Produktionslinie bedeutet dies einen gestoppten Zyklus und einen Techniker, der die Pumpe erst wieder ansaugfähig machen muss, bevor die Arbeit fortgesetzt werden kann.
CIP-Rücklaufleitungen erzeugen genau dieses Szenario systembedingt. Während ein Behälter oder eine Rohrleitung in der Rücklaufphase geleert wird, sinkt der Flüssigkeitsstand, Luftpakete werden zusammen mit der Flüssigkeit angesaugt, und das Gemisch, das die Pumpe erreicht, wechselt fortlaufend zwischen überwiegend Flüssigkeit und überwiegend Luft. Eine Pumpe, die diese Schwankungen toleriert, ohne die Ansaugfähigkeit zu verlieren, hält den CIP-Zyklus im Zeitplan, anstatt einen Neustart zu erzwingen.
Genau für diese Aufgabe wurde die Alfa Laval MR Flüssigkeitsringpumpe entwickelt. Ihre exzellente Ansaugfähigkeit sorgt dafür, dass sich wechselnde Flüssigkeitseigenschaften während der Rücklaufphase nur begrenzt auf die Leistung auswirken – genau deshalb hat sie sich als bewährte Wahl für CIP-Rücklaufanwendungen etabliert, anstatt eine Universal-Transferpumpe in eine Rolle zu zwingen, für die sie nicht konzipiert wurde.
Materialien und Dichtungsoptionen für den CIP-Rücklaufbetrieb
Die produktberührten Teile einer für den hygienischen Einsatz konstruierten Flüssigkeitsringpumpe müssen wiederholter Einwirkung von Reinigungschemikalien und Temperaturschwankungen während der CIP-Zyklen standhalten. Die nachfolgenden Konstruktionsmerkmale tragen diesen Anforderungen Rechnung.
Gehäuse, Gehäusedeckel und Laufrad
Das Pumpengehäuse, der Gehäusedeckel und das Laufrad bestehen aus säurebeständigem Duplexstahl, der dem chemischen Angriff durch CIP-Medien standhält.
Oberflächengüte
Die standardmäßige Innenoberflächengüte beträgt Ra < 1,6 µm. Eine feinere Oberflächengüte von Ra < 0,8 µm ist optional erhältlich, wenn ein Prozess eine glattere produktberührte Oberfläche erfordert.
Strukturteile und Verkleidung
Hutmuttern, Füße, Fußhalterungen und der Adapter bestehen ebenso wie die Verkleidung, die den Motor abdeckt, aus Edelstahl. Die Verkleidung verfügt über eine geräuschdämpfende Innenauskleidung, die den Motor schützt und den Betriebsgeräuschpegel senkt.
Dichtungen und Elastomere
Alle Modelle verfügen standardmäßig über eine außenliegende mechanische Einzeldichtung. Produktberührte Elastomere sind in EPDM, FPM oder NBR erhältlich und werden passend zum chemischen und thermischen Profil der jeweils eingesetzten CIP-Medien ausgewählt; EPDM deckt einen Temperaturbereich von -10 °C bis +140 °C ab. Optional ist außerdem eine Kombination aus feststehendem Dichtungsring und mitlaufendem Gleitring aus Siliziumkarbid erhältlich, allerdings nur für die Modelle MR-185S und MR-200S.
Motor
Der Standardmotor ist ein Fußflanschmotor gemäß metrischem IEC-Standard, 4-polig, mit einer Drehzahl von 1500 oder 1800 U/min bei 50 oder 60 Hz. Er verfügt über Schutzart IP55 mit Kondensatablass und Labyrinthverschluss sowie Isolierklasse F.Die Gehäuse- und Verkleidungsbaugruppe der Alfa Laval MR Flüssigkeitsringpumpe mit der Edelstahlverkleidung, die den Motor abdeckt.
Vergleich der Alfa Laval MR-185S, MR-200S und MR-300
Die Alfa Laval MR-Baureihe deckt den CIP-Rücklaufbetrieb mit drei Modellen ab – der Alfa Laval MR-185S, der Alfa Laval MR-200S und der Alfa Laval MR-300 –, die alle auf demselben Flüssigkeitsring-Prinzip, derselben Duplexstahl-Konstruktion und denselben Dichtungsoptionen basieren. Die Motorleistung variiert je nach Modell und Netzfrequenz und reicht innerhalb der Baureihe von 4,5 kW bis 22 kW; die genaue Leistung einer bestimmten Installation hängt vom Modell und der gewählten Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz ab.
Die veröffentlichten Förderstrom- und Förderhöhendaten der einzelnen Modelle liegen in Form von Vergleichskurven und nicht als Zahlenwerte vor. Die Zuordnung eines Modells zu einer bestimmten Rücklaufleitung stützt sich daher auf tatsächliche Prozessdaten – Volumenstrom, Druck, Temperatur, Dichte und Viskosität – und nicht allein auf die Modellbezeichnung. Der Abschnitt „Auswahlhilfe“ weiter unten beschreibt diesen Prozess im Detail.
Bei allen drei Modellen beträgt der maximale Zulaufdruck 400 kPa (4 bar / 58 psi); diese Grenze gilt unabhängig davon, welches Modell spezifiziert wird.
| Modell | Max. Zulaufdruck | SiC-Dichtungsoption |
|---|---|---|
| MR-185S | 400 kPa (4 bar) | Ja |
| MR-200S | 400 kPa (4 bar) | Ja |
| MR-300 | 400 kPa (4 bar) | Nein |
Der Platzbedarf und die Installationsplanung richten sich nach standardisierten Abmessungen. Für die wichtigsten Modellgruppen erleichtern die Standardabmessungen die Planung von Stellfläche und Rohrleitungsführung:
| Modellgruppe | Abmessung A (mm) | Abmessung B (mm) | Abmessung C (mm) | Abmessung D (mm) | Abmessung E (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| MR-185S/200S | 154 | - | 140 | 260 | 173 |
| MR-300 | 205 | 190 | - | 350 | 198 |
Konfigurationsoptionen gelten für die gesamte Baureihe. Eine Pumpe kann ohne Verkleidung oder ohne Verkleidung und Füße geliefert werden, um unterschiedlichen Montageanforderungen gerecht zu werden. Für lärmsensible Produktionsbereiche ist ein Geräuschminderungsventil erhältlich. Alternative Spannungen und Frequenzen sowie alternative Elastomere (NBR oder FPM anstelle von EPDM) ermöglichen es, dieselbe Grundkonstruktion an ein breiteres Spektrum von Installationen und Medien anzupassen.
CIP-Rücklaufanwendungen in hygienischen Prozesslinien
Die Kernaufgabe dieses Pumpentyps besteht darin, verbrauchte CIP-Flüssigkeit aus Behältern und Rohrleitungen zurück in das CIP-Versorgungssystem zu fördern, ohne die Ansaugfähigkeit zu verlieren – selbst wenn diese Flüssigkeit mit eingeschlossener Luft vermischt ankommt. Dadurch bleibt der CIP-Zyklus im Zeitplan, anstatt mitten in der Rücklaufphase zum Stillstand zu kommen.
Diese Anwendung findet sich branchenübergreifend in der Lebensmittelverarbeitung, der Molkereiindustrie, der Getränkeherstellung, der Bierproduktion und der Pharmaproduktion. Jeder hygienische Prozess mit einem CIP-System und einer Rücklaufleitung, die Behälter oder Rohrleitungen entleert, ist von demselben, oben beschriebenen Lufteinschluss-Problem betroffen – unabhängig davon, welche dieser Branchen der jeweilige Betrieb bedient.
Die richtige Flüssigkeitsringpumpe auswählen
Die richtige Spezifikation einer Pumpe beginnt mit Prozessdaten, nicht mit Modellbezeichnungen. Volumenstrom, Druck und Temperatur der zurückgeführten Flüssigkeit sowie deren Dichte und Viskosität bestimmen, welches der drei Modelle für die Anwendung geeignet ist. Das Zusammenstellen dieser Informationen vor der Angebotsanfrage verkürzt den Auswahlprozess erheblich.
Als Nächstes sind die Betriebsgrenzen mit dem Prozess abzugleichen. Die gesamte Baureihe erreicht einen maximalen Zulaufdruck von 400 kPa (4 bar / 58 psi), und der Standardtemperaturbereich mit EPDM-Elastomeren reicht von -10 °C bis +140 °C. FPM- oder NBR-Elastomere stehen als Alternativen zur Verfügung, wenn die Reinigungschemie eine andere chemische Beständigkeit erfordert, als EPDM bietet.
Die Anschlüsse müssen zur vorhandenen Rohrleitung passen. Die Baureihe unterstützt Klemmverbindungen ISO 2037, Verschraubungen ISO/IDF, Verschraubungen DIN/ISO, Verschraubungen SMS sowie Verschraubungen BS/RJT; die genauen Abmessungen unterscheiden sich zwischen der Gruppe MR-185S/MR-200S und der MR-300. Prüfen Sie daher die Größe anhand des zu spezifizierenden Modells. Die Standardanschlüsse an Ein- und Auslass haben bei diesen Modellen eine Größe von 76,1 mm (3 Zoll), damit sie sich nahtlos in standardmäßige Sanitärleitungen integrieren lassen.
Die Stromversorgung ist der nächste Prüfpunkt: Der Standardmotor ist eine 4-polige IEC-Ausführung mit einer Drehzahl von 1500 oder 1800 U/min bei 50 oder 60 Hz; alternative Spannungen und Frequenzen sind optional erhältlich, wenn die Installation dies erfordert.
Treffen Sie schließlich die Entscheidung über Konfigurationsoptionen bereits im Rahmen der Spezifikation und nicht erst nachträglich: Gehäuse mit oder ohne Verkleidung, Standard- oder feinere Oberflächengüte, ein Geräuschminderungsventil für empfindliche Bereiche sowie ein Dichtungsmaterial, das zur verwendeten Reinigungschemie passt.
- Pumpentyp und Modell (MR-185S, MR-200S oder MR-300)
- Spannung und Frequenz
- Anschlussart und -größe
- Volumenstrom, Druck und Temperatur der zurückgeführten Flüssigkeit
- Dichte und Viskosität des Produkts
- Benötigte Optionen (Elastomer, Dichtung, Verkleidung, Geräuschminderungsventil)
Unser technisches Team unterstützt Sie gerne dabei, die Dimensionierung anhand Ihrer tatsächlichen Prozessdaten zu überprüfen, bevor Sie eine Spezifikation abschließen.
Instandhaltung von Dichtungen und Verschleißteilen für eine lange Lebensdauer
Die Teile, die an einer Flüssigkeitsringpumpe am schnellsten verschleißen, sind diejenigen mit dem direktesten Kontakt zur CIP-Chemie und -Temperatur: die mechanische Dichtung und die produktberührten Elastomere. Diese nach einem geplanten Zeitplan zu prüfen und auszutauschen, statt auf einen Ausfall zu warten, sorgt dafür, dass eine CIP-Rücklaufleitung ohne ungeplante Stillstandszeiten weiterläuft.
Das robuste Gehäuse aus Duplexstahl und die außenliegende Einzeldichtung sind mit ein Grund dafür, dass sich diese Pumpenkonstruktion seit Jahrzehnten in CIP-Anlagen bewährt hat. Dichtung und Elastomere bleiben dabei der zentrale Fokus der vorbeugenden Instandhaltung.
Für Installationen, die dies vorsehen, ist die optionale Kombination aus feststehendem Dichtungsring und mitlaufendem Gleitring aus Siliziumkarbid für die MR-185S und MR-200S als Alternative zum Standard-Dichtflächenmaterial erhältlich.
Euroflow liefert Original-Servicesätze von Alfa Laval mit originalen Verschleißteilen, einschließlich Dichtungen und O-Ringen, die für die vorbeugende Instandhaltung und gängige Reparaturen an dieser Pumpenbaureihe konzipiert sind. Wenn Sie vor einem geplanten Service einen Satz griffbereit haben, wird aus einem möglichen Ausfall eine Routinewartung.
Eine CIP-Rücklaufpumpe spezifizieren und Unterstützung erhalten
Eine Flüssigkeitsringpumpe löst das Problem eingeschlossener Luft, das herkömmliche Zentrifugalpumpen in CIP-Rücklaufleitungen zum Stillstand bringt, indem sie mithilfe eines rotierenden Flüssigkeitsrings die Ansaugfähigkeit aufrechterhält, anstatt auf einen ständigen Flüssigkeitskontakt am Laufradauge angewiesen zu sein. Die Alfa Laval MR-Baureihe bietet dies durch eine Konstruktion aus Duplexstahl, eine Auswahl an EPDM-, FPM- oder NBR-Elastomeren sowie einen definierten Betriebsbereich von maximal 400 kPa Zulaufdruck und -10 °C bis +140 °C mit EPDM – über drei Modelle hinweg.
Stellen Sie vor der Angebotsanfrage Ihre Prozessdaten zusammen: Volumenstrom, Druck und Temperatur der zurückgeführten Flüssigkeit, Dichte und Viskosität des Produkts, Ihren vorhandenen Anschlusstyp sowie alle Optionen, die Ihre Installation benötigt.
Als offizieller Alfa Laval Master-Distributor für Süd- und Mitteldeutschland unterstützt Euroflow Sie dabei, das richtige Modell und die passende Konfiguration für Ihre CIP-Rücklaufleitung zu bestimmen, und liefert Original-Servicesätze und Ersatzteile von Alfa Laval für einen zuverlässigen Betrieb. Kontaktieren Sie unser technisches Team für Unterstützung bei der Auswahl oder eine Überprüfung Ihrer Spezifikation.
