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Fortsetzung von Teil lll (Metallische Membranflüssigkeitsanschlüsse)
Der HPD-Betrieb ähnelt dem der Tellermembrane, da er hydraulisch betätigt wird und die gleiche Form und Membrane verwendet. Sie ähnelt einer Rohrmembran in der Hinsicht, dass die Prozessflüssigkeit einen "geraden" Weg durch das Flüssigkeitsende hat. Der niedrige NPSH-Wert entspricht dem eines gepackten Plunger-Kolbenendstücks. Die Hauptvorteile des HPD liegen jedoch in den einzigartigen Konstruktionsmerkmalen, die ihn von herkömmlichen Konstruktionen unterscheiden.
Der MARS-Vorteil
Eine hydraulisch betätigte Membranflüssigkeitskopf-Konstruktion erfordert ein Nachfüllsystem, um die Hydraulikflüssigkeit auszugleichen, die während des normalen Betriebs am Kolben oder durch ein Entlüftungsventil austritt.
Die Hydraulikflüssigkeit wird auch durch das interne Überdruckventil aus der Kammer ausgestoßen, wenn das System unter Überdruck steht, und muss daher ebenfalls nachgefüllt werden. Das HPD verfügt über ein mechanisch betätigtes Nachfüllsystem (MARS), das eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Nachfüllsystemen bietet. Um die Vorteile von MARS zu verstehen, müssen zunächst die traditionellen Nachfüllsysteme untersucht werden.
Herkömmliche Ausführungen
Herkömmliche Ausführungen verwenden ein System, das die Kammer auffüllt, wenn ein Vakuum entsteht, weil sich die Membran nicht über die hydraulische Konturplatte hinaus bewegen kann.
Die Konturplatte ist eine konkave (eigentlich: konkav-konvexe) Scheibe, die die Membran stützt und ihren Weg begrenzt. Die Platte ist mit einer Reihe von Löchern durchbohrt, damit die Flüssigkeit mit der Membran in Kontakt kommen kann. Das Muster und die Größe dieser Löcher erfordern eine sorgfältige Konstruktion, um die Festigkeit der Konturplatte zu erhalten, die erforderlich ist, um der Kraft der Membrane bei Betriebsdruck standzuhalten.
Die hydraulische Konturplatte verursacht keine Probleme beim Pumpenbetrieb, da die Hydraulikflüssigkeit leicht durch die Löcher der Konturplatte fließt. Eine Prozesskonturplatte, die für herkömmliche Teller-Membran-Flüssigkeitsköpfe erforderlich ist, schränkt jedoch die Arten von Prozessflüssigkeiten ein, die die Pumpe fördern kann (z. B. Schlämme), da die Prozessflüssigkeit auch durch die Konturplattenlöcher fließen muss. Die Prozesskonturplatte erzeugt auch einen Druckverlust, der die NPSH-Anforderung des Dosierkopfes erhöht.
Das MARS-System Das MARS-System macht eine Prozesskonturplatte überflüssig, da die Hydraulikflüssigkeit nur dann nachgefüllt werden kann, wenn die Membran bis zur Hydraulikkonturplatte zurückgefahren ist. Die Membran drückt gegen das MARS-Ventil, das erst durch den Unterdruck, der durch den Mangel an Hydraulikflüssigkeit entsteht, das Öffnen eines Tellerventils ermöglicht.
Eine hydraulische Überfüllung ist daher unmöglich. Da die Prozesskonturplatte wegfällt, ist der HPD durch den geraden Weg der Prozessflüssigkeit die perfekte Wahl für Schlämme und viskose Materialien. Sie senkt auch die NPSH-Anforderungen der Pumpe, da der Druckverlust durch eine Prozesskonturplatte entfällt.
Das MARS-System vereinfacht auch die Inbetriebnahme von HPD. Im Gegensatz zu anderen hydraulischen Dosierpumpen muss das Nachfüllventil nicht eingestellt werden. Da die HPD-Hydraulikflüssigkeit nicht überfüllt werden kann, müssen keine komplizierten Verfahren zur Synchronisierung von Hydraulikflüssigkeitsbilanzen durchgeführt werden (eine schwierige Aufgabe, die für röhrenförmige und andere Doppelmembran-Liquid-Ends erforderlich ist). Mit dem HPD füllt man einfach die Behälter und schaltet es ein.
Fortschrittliche Liquid End Technologie
HPD Vorgeformte Verbundmembran
Der HPD verfügt über eine vorgeformte PTFE/Elastomer-Verbundscheibenmembran. Auf der Prozessseite wird die chemische Beständigkeit von PTFE ausgenutzt. Auf der hydraulischen Seite sorgt das Elastomer für günstige elastische und mechanische Eigenschaften.
Die Verbundmembran beseitigt die Probleme, die mit reinen PTFE-Membranen verbunden sind. PTFE neigt zum Kaltfluss, wenn es zwischen zwei Metallteilen zusammengedrückt wird (z. B. zur Abdichtung der Hydraulikseite von der Prozessseite).
Die HPD-Verbundmembran verfügt über eine integrierte O-Ring-Dichtung um den Umfang der Membran, die eine bessere Abdichtung zwischen Hydraulik- und Prozessflüssigkeiten bietet als herkömmliche Membranenmaterialien. Der HPD ist für Drücke bis zu 3025 psi und Temperaturen bis zu 300⁰F (mit speziellen Modifikationen) geeignet.
Abbildung 1 Membran (A) und Kolben (C) sind voll vorwärts gerichtet. Das Mars-Ventil (B) in vorderer Stellung hält das Sitzventil (D) geschlossen und verhindert, dass Hydrauliköl aus der Nachfüllleitung in die Kammer gelangt.
Abbildung 2 Die Membran (A) und der Kolben (C) sind vollständig nach hinten gerichtet. Das Mars-Ventil (B) ist aufgrund der Membranstellung ebenfalls nach hinten gerichtet, so dass sich der Ventilkegel (D) bei Bedarf öffnen kann. Der Ventilkegel (D) ist geschlossen und zeigt an, dass kein Hydrauliköl nachgefüllt werden muss.
Abbildung 3 Membran (A) und Kolben (C) befinden sich ganz hinten, wodurch das Mars-Ventil (B) erneut in seine hintere Stellung gezwungen wird, so dass sich der Ventilkegel (D) bei Bedarf öffnen kann. Bei niedrigem Ölvolumen entsteht ein Unterdruck und der Ventilkegel öffnet sich, so dass Hydraulikflüssigkeit aus der Nachfüllleitung in die Kammer fließen kann.
