Vergleichende Untersuchungen zur Dosiergenauigkeit von Präzisions-Membranpumpen

Im Rahmen eines anwendungsbezogenen Forschungsvorhabens wurden am Institut für Lebensmitteltechnologie Untersuchungen zur Dosiergenauigkeit von Präzisions-Membranpumpen im Auftrag der Grundfos Water Treatment GmbH durchgeführt.

Untersucht wurde die Dosiergenauigkeit der im Jahr 2010 eingeführten Grundfos SMART Digital DDA 7,5-16 FCM gegenüber dem Vorgängermodell Grundfos DMI 3-10 im Hinblick auf die Dosierung von Wasser und Chlorbleichlauge. Getestet wurden die Pumpen unter praxisnahen Bedingungen, d.h. bei Temperaturen von 20°C (Raumtemperatur) und 35°C (Bedingungen in einem Schwimmbad an einem heißen Sommertag). Wird Chlorbleichlauge bei 35°C gefördert, so werden Gase freigesetzt, die bei einer rein mechanischen Standard-Dosierpumpe, wie der DMI 3-10, die Dosiergenauigkeit beeinträchtigen. Die digitale Dosierpumpe DDA 7,5-16 misst dagegen mithilfe eines integrierten Sensors im Dosierkopf der Pumpe kontinuierlich die Dosiermenge und korrigiert den Istwert automatisch. Dadurch soll die Präzision der Dosierung verbessert werden, wodurch Einsparungen beim Chemikalienverbrach zu erwarten sind.

Bild1
Versuchsaufbau


Im Rahmen der Versuchsdurchführung wurde mit der Dosierpumpe das zu untersuchende Medium aus einem temperierten Tank in einen abgedichteten Messkolben dosiert (vgl. Abb.). Nach Ablauf einer Stunde wurde die Dosierung unterbrochen, das Gewicht des Dosiermediums mit einer Präzisionswaage bestimmt und über die anfänglich ermittelte Dichte das dosierte Volumen berechnet. Beide Pumpen wurden über den gesamten Dosierbereich (DDA7,5-16: 2,5-7500 ml/h; DMI 3-10: 15-3000 ml/h) untersucht.

Die Untersuchungen kamen zu dem Ergebnis, dass die DDA 7,5-16 der DMI 3-10 sowohl bei der Dosierung von Wasser als auch bei der Dosierung von erwärmter Chlorbleichlauge in puncto Präzision deutlich überlegen ist. So dosierte die DDA 7,5-16 das auf 20°C erwärmte Wasser nahezu über die gesamte Range sehr präzise.

Bild3 Bild4
Absolute Genauigkeit der DDA und DMI
Wiederhol-Genauigkeit der DDA und DMI


Die Ergebnisse der Untersuchungen im Falle der Wasserdosierung verdeutlichen, dass bei der DDA 7,5-16 FCM (grüne Kurve) die Abweichung zwischen Soll- und Istwert, d.h. die Absolute Genauigkeit, bei einer Dosiermenge größer 50 ml/h kleiner ein Prozent ist. Bei einem Nennvolumenstrom von 5 ml/h bis 10 ml/h liegt der Wert unter zwei Prozent.
Die DMI 3-10 (rote Kurve) dosiert Wasser bei 20°C mit einer absoluten Dosiergenauigkeit von 5,6 Prozent bei 3l/h (Hublänge 100% Hubfrequenz 84,5%) und mit 21 Prozent bei 0,015 l/h (Hublänge 10% Hubfrequenz 4,2 %).

Die Wiederholgenauigkeit der SMART Digital DDA, d.h. die maximale Abweichung der gemessenen Dosiervolumenströme von den ermittelten durchschnittlichen Volumenströmen, liegt über den gesamten Dosierbereich unter einem Prozent. Bei einem Nennvolumenstrom von 2,5 ml/h beträgt die Wiederholgenauigkeit 1,36 Prozent. Die Wiederholgenauigkeit der DMI schwankt zwischen 0,1 bis 8 Prozent.
Im Falle der erwärmten Chlorbleichlauge beträgt die Wiederholgenauigkeit der DDA 7,5-16 bei Volumenströmen größer 100 ml/h weniger als ein Prozent. Die absolute Dosiergenauigkeit schwankt bei der DMI je nach eingestelltem Volumenstrom bei Chlorbleichlauge zwischen 4,5 und 36,6 Prozent.

Zusammenfassung

Die Ergebnisse verdeutlichen die Überlegenheit der SMART Digital DDA 7,5-16 gegenüber der DMI 3-10. Die SMART Digital DDA 7,5-16 kann zur Dosierung mit höchster Genauigkeit ab 5 ml/h bis 7,5 l/h eingesetzt werden. Die SMART Digital DDA ist außerdem geeignet zur präzisen Dosierung ausgasender Medien über den gesamten Dosierbereich ab einer Dosiermenge von größer 0,1 l/h.

Projektleitung

Prof. Dr. Dirk Rehmann (Koordination)

Projektbearbeitung

M.Sc. Dipl.Ing. Peter Rose

Projektmitwirkung

B.Sc. Heiner Sistig

Projektmitwirkung extern

Projektdauer

01.06.2013 - 31.08.2013

Projektförderung

Weblinks

Vollständiger Abschlussbericht zum Download Link