Sanitärpumpen, auch als Hygienepumpen bezeichnet, werden anhand ihrer Einsatzumgebungen klassifiziert. Sie sind speziell für den Transport von Produkten konstruiert, die letztlich mit dem menschlichen Körper in Kontakt kommen, und finden Anwendung in Branchen wie Pharmazie, Molkerei, Getränkeherstellung, Lebensmittelverarbeitung, Kosmetik, Lebensmittelzusatzstoffe sowie Feinchemie.
Abhängig von der Vielfalt der zu fördernden Medien sind dies die zehn gängigsten Sanitärpumpentypen, die heute in Verarbeitungslinien eingesetzt werden.
Zentrifugalpumpen
Funktionsprinzip: Zentrifugalpumpen werden in einstufige und mehrstufige Ausführungen unterteilt. Bei einer einstufigen Zentrifugalpumpe ist das Pumpengehäuse vor dem Start mit Flüssigkeit gefüllt. Bei hoher Drehzahl des Laufrads gewinnt die Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft Geschwindigkeit. Diese hochgeschwindige Flüssigkeit strömt dann durch den sich erweiternden Spiralgehäusekanal, wobei ihr dynamischer Druck (Geschwindigkeit) in statischen Druck umgewandelt wird. Im Vergleich zu einstufigen Varianten verfügen mehrstufige Zentrifugalpumpen über zwei oder mehr Laufräder. Diese Konstruktion ermöglicht es, das Fördermedium in aufeinanderfolgenden Stufen aufzunehmen und unter Druck zu setzen, wodurch Flüssigkeiten auf deutlich höhere Förderhöhen gehoben werden können. Der Benutzer kann die Anzahl der Laufradstufen erhöhen oder verringern, um die gewünschte Förderhöhe zu erreichen.
Vorteile: Einfache und kompakte Bauweise, geringer Platzbedarf, geringes Gewicht, ausgezeichnete Herstellbarkeit, kostengünstig, starke Selbstansaugfähigkeit, geringe Empfindlichkeit gegenüber Fluidkontamination, breiter Drehzahlbereich, hohe Stoßfestigkeit, einfache Wartung sowie äußerst zuverlässiger Betrieb.
Nachteile: Ungleichmäßige radiale Kräfte, hohe Strömungspulsation, erhöhte Geräuschentwicklung, geringere Energieeffizienz im Vergleich zu Verdrängerpumpen bei hohen Viskositäten, schlechte Austauschbarkeit von Komponenten, aufwendige Reparatur nach Verschleiß sowie Nichtverwendbarkeit als Verstellverdrängerpumpe.
Selbstansaugende Pumpen
Funktionsprinzip: Vor dem Start muss das Pumpengehäuse mit Wasser vorgefüllt sein (bzw. Wasser aus vorherigen Betriebsphasen intern zurückgehalten werden). Sobald die Pumpe eingeschaltet wird, zwingt die Hochgeschwindigkeitsrotation des Laufrads das Wasser in den Laufradkanälen in Richtung Spiralgehäuse. Dadurch entsteht am Einlass ein Unterdruck, der das Einlass-Rückschlagventil öffnet. Die Luft im Saugrohr wird in die Pumpe gezogen, bewegt sich durch die Laufradkanäle bis an den Außenrand und wird dort abgeführt.
Leistungsmerkmale: Außerordentlich enge Toleranzen zwischen Pumpengehäuse und Laufrad gewährleisten eine außergewöhnliche Saugleistung. Die Saugleitung kann Luft evakuieren und Produkte mit eingeschlossenen Gasen nahtlos fördern. Diese Pumpen vereinen kompakte Bauweise, ruhigen Betrieb, hohe Effizienz sowie lange Standzeiten mit geringem Wartungsaufwand.
Zwillings-Schraubenpumpen (Parallelverdrängerpumpen)
Funktionsprinzip: Oft als Parallelverdrängungs-Förderpumpen bezeichnet, nutzen diese Systeme ein Paar speziell gestalteter, ineinandergreifender Schrauben. Während ihrer Rotation greifen sie präzise ineinander und passen sich eng an die Innenwand der Kammer an. Dadurch entstehen eine Reihe dynamisch gebildeter, räumlich abgedichteter paralleler Kammern. Die kontinuierliche Rotation treibt das Fördergut stets in einer festgelegten Richtung voran und liefert einen stabilen, hochdruckfähigen sowie pulsationsfreien Förderstrom.
Leistungsmerkmale: Das modulare Design spart erheblich Platz bei der Installation und eliminiert innere tote Ecken – ideal sowohl für Produktförderung als auch für automatisierte CIP/SIP-Prozesse (Clean-in-Place/Sterilize-in-Place). Da die maßgefertigten Rotoren niemals Kontakt miteinander haben, tritt praktisch kein mechanischer Verschleiß auf, was eine außergewöhnlich lange Lebensdauer sicherstellt. Sie unterstützen einstellbare Drehzahlen, Vorwärts-/Rückwärtsbetrieb sowie Trockenlauf. Sie eignen sich hervorragend für die stabile Mischung und Förderung inhomogener Medien (z. B. Gas-Flüssigkeits- oder Feststoff-Flüssigkeits-Gemische), passen sich einem breiten Viskositätsbereich an, ohne Scherbeanspruchung zu verursachen, und können problemlos Fluide mit großen Partikeln handhaben.
Zahnradpumpen
Funktionsprinzip: Sanitär-Zahnradpumpen nutzen die Verzahnung zweier rotierender Zahnräder (Antriebsrad und Leerlaufzahnrad) innerhalb eines eng sitzenden Gehäuses. Wenn sich die Zahnräder an der Saugseite entverzahnen, entsteht ein Unterdruck, der Flüssigkeit in die Pumpe saugt. Das Fördermedium wird in den Zwischenräumen zwischen den Zahnflanken und dem Pumpengehäuse eingeschlossen und entlang des Umfangs zur Druckseite transportiert. Sobald sich die Zähne an der Auslassseite wieder verzahnen, wird das Medium aus der Pumpe gedrückt.
Vorteile: Sehr kompakte und einfache Bauweise, geringer Platzbedarf, ausgezeichnete Selbstansaugfähigkeit, konstanter, pulsationsfreier Förderstrom, hohe Effizienz bei hochviskosen Flüssigkeiten, bidirektionale Betriebsfähigkeit sowie Einsatzmöglichkeiten für präzise Dosieranwendungen.
Nachteile: Höhere Scherkräfte im Vergleich zu Lappen- oder Sinuspumpen; hohe Empfindlichkeit gegenüber Feststoffen oder abrasiven Partikeln, die zu raschem innerem Verschleiß führen; enge Toleranzen erhöhen das Risiko von Kalottenbildung beim Trockenlauf; bei hohen Betriebsdrehzahlen kann es zu erhöhter Geräuschentwicklung kommen.
Schraubenpumpen (Progressiv-Hohlraum-Pumpen)
Funktionsprinzip: Gängige Varianten umfassen Ein-Schrauben-(Progressiv-Hohlraum-) und Zwillings-Schraubenpumpen. Eine Ein-Schraubenpumpe besitzt nur einen Schraubenrotor, der sich innerhalb eines flexiblen Stators dreht. Wenn der Motor die Pumpenwelle antreibt, rotiert die Schraube um ihre eigene Achse und rollt gleichzeitig entlang der Innenfläche des Statorliners, wodurch sich kontinuierlich wandernde, abgedichtete Hohlräume bilden. Bei einer Zwillings-Schraubenpumpe treibt eine angetriebene Schraube die andere an; das Fördermedium wird in den ineinandergreifenden Kammern eingeschlossen und axial zum zentralen Auslasskanal befördert.
Vorteile: Ausgezeichnete Saugleistung mit zuverlässiger Selbstansaugfähigkeit; gleichmäßiger, kontinuierlicher Förderstrom mit geringer Vibration und niedrigem Geräuschpegel; geringere Empfindlichkeit gegenüber eingeschlossenen Gasen und geringfügigen Verunreinigungen im Vergleich zu anderen Drehverdrängerpumpen; hohe Vielseitigkeit über ein breites Spektrum an Fluidtypen und Viskositäten hinweg.
Nachteile: Große Baugröße erfordert signifikanten Platzbedarf; Fertigungs- und Montagetoleranzen für die Schrauben sind äußerst anspruchsvoll; die Leistung reagiert relativ empfindlich auf plötzliche Änderungen der Fluidviskosität; Schrauben und Stator unterliegen im Laufe der Zeit mechanischem Verschleiß und müssen regelmäßig ausgetauscht werden; sie können die Drehrichtung nicht frei wechseln und müssen stets in ihrer vorgesehenen Orientierung betrieben werden.
Dreh-Lappenpumpen
Funktionsprinzip: Diese Pumpen erzeugen Saugwirkung durch die synchronisierte, gegenläufige Drehung zweier Lappen, die niemals miteinander in Kontakt kommen. Während der Drehung wird das Fördergut in die Pumpenkammer gesaugt. Das Rotorgehäuse ist in mehrere kleine Kompartimente unterteilt. Sobald ein Kompartiment mit dem Medium gefüllt ist, verschließt das benachbarte Kompartiment unmittelbar – so entsteht ein kontinuierlicher, zyklischer Förderprozess.
Vorteile: Ideal geeignet für den Transport hochviskoser Medien und scherempfindlicher Produkte; verfügen über besonders große Einlässe, um halbfeste Materialien problemlos zu handhaben; das berührungslose, gegenläufige Rotorkonzept stellt sicher, dass Produkte während der Förderung weder zusammengedrückt noch beschädigt werden; der Betrieb erfolgt bei niedrigen Drehzahlen, um Struktur und Zusammensetzung des Mediums zu bewahren.
Nachteile: Ineffizient beim Transport niedrigviskoser Fluide; feste innere Spalte bedeuten, dass Verschleiß zwischen Rotoren und Gehäuse im Laufe der Zeit zu einem raschen Abfall der Förderleistung führt; sie können bei besonders empfindlichen Materialien immer noch spürbare Scherbelastung verursachen; ungeeignet für Fluide mit harten, stark abrasiven Feststoffpartikeln.
Membranpumpen
Funktionsprinzip: Während des Betriebs treibt ein motorisch angetriebener Kurbel- und Pleuelmechanismus einen Kolben in einer Hubbewegung. Diese Kolbenbewegung überträgt Kraft über ein Arbeitsfluid (meist Öl) innerhalb des Hydraulikzylinders auf eine flexible Membran, die dadurch hin- und herbewegt wird, um das Fördermedium über Rückschlagventile anzusaugen und auszustoßen.
Vorteile: Ideal für chemisch instabile oder hochgradig flüchtige Fluide; bietet vollständige Isolation zwischen gefährlichen oder korrosiven Stoffen und der Umgebung; äußerst kompakt, mobil einsetzbar und benötigt keine feste Fundamentierung – dadurch besonders einfach und kostengünstig als mobile Förderstation einzusetzen.
Nachteile: Der Auslassdruck ist grundsätzlich begrenzt durch die antriebsspezifische Druckluft oder den Antriebsmechanismus (oft auf ca. 6 bar begrenzt); verursacht spürbare Rohrvibration und Geräuschentwicklung, insbesondere bei hohen Fördermengen; Membranen weisen eine kürzere Lebensdauer auf und sind stärker anfällig für Ermüdungsbrüche als Parallelverdrängersysteme; Fördermengen sind generell moderat, wodurch ihr Einsatz auf kleinere, lokalisierte Systeme beschränkt bleibt.
Hochscherschermaschinen (Emulgierpumpen)
Funktionsprinzip: Auch als Emulgierpumpen bezeichnet, kombinieren diese Sanitärpumpen die Funktionen Dispergieren, Homogenisieren, Emulgieren und Mischen. Sie verfügen über eine Rotor-Stator-Anordnung, die innerhalb einer hochgradig begrenzten Kammer mit außergewöhnlich hoher Drehzahl rotiert. Diese schnelle Bewegung erzeugt intensive mechanische Stoßkräfte, hydraulische Scherkräfte sowie tangentiale Reibungskräfte. Hochpräzise Bearbeitung und speziell behandelte Legierungen ermöglichen es diesen Zahnstrukturen, Partikel bis in den mikroskopischen Bereich hinein zu zerkleinern, zu homogenisieren und zu mischen.
Leistungsmerkmale: Alle nasslauffähigen Komponenten bestehen aus hochwertigem 316L-Edelstahl. Sie liefern außerordentlich hohe Schergeschwindigkeiten und -kräfte. Mit fünf bis acht parallel arbeitenden Inline-Homogenisiersystemen gewährleisten sie eine hochstabile, hochgeschwindige Dispergierung und Emulgierung ohne starke interne Verschleißerscheinungen an der Ausrüstung.
Sinus-Pumpen (Sinuspumpen)
Funktionsprinzip: Die Sinuspumpe ist eine Drehverdrängerpumpe mit positiver Verdrängung. Sie verfügt über einen einzigartig gestalteten sinusförmigen Rotor, der gemeinsam mit einem austauschbaren Schabegatter arbeitet. Diese Interaktion transportiert das Fördermedium sanft durch die Pumpe, ohne Pulsationen oder zerstörerische Stöße zu erzeugen. Das wellenförmige Profil des Rotors führt dazu, dass bei jeder vollen Umdrehung vier klar definierte Verdrängungskammern gebildet und entleert werden. Diese sanfte, kontinuierliche Bewegung schiebt das Fluid wie eine sanfte Welle vorwärts.
Leistungsmerkmale: Kompakte Bauweise spart wertvollen Platz; übt praktisch keine Stoß- oder zerstörerische Kraft auf empfindliche oder scherempfindliche Medien während der Förderung aus; unterstützt hohe Fördermengen und schonende Verarbeitung bei geringer Scherbeanspruchung; der pulsationsarme Förderstrom verhindert Rohrvibration und gewährleistet eine ruhige, geordnete Förderung, sodass die Pumpe Systeme deutlich schneller ansaugen oder entleeren kann. Je nach spezifischem industriellen Umfeld kann sie sowohl hygienische als auch schwerlastfähige Verarbeitungsanforderungen erfüllen.
Roots-Vakuumpumpen
Funktionsprinzip: Durch die kontinuierliche gegenläufige Rotation zweier symmetrischer Lappen wird Gas vom Einlass in den abgedichteten Raum zwischen Rotoren und Pumpengehäuse gezogen und anschließend zum Auslasskanal befördert. Da dieser Raum nach der Saugphase vollständig abgedichtet ist, erfährt das Gas im Hauptpumpenraum keinerlei interne Kompression oder Expansion. Sobald jedoch die Rotorspitze die Kante des Auslasskanals freigibt, strömt das höherdruckige Gas aus der Druckseite abrupt in den Raum zurück, was vor der vollständigen Entfernung des Gases zu einem plötzlichen Druckanstieg führt.
Leistungsmerkmale: Liefern enorme Fördergeschwindigkeiten über einen breiten Druckbereich; zeichnen sich durch schnelle Anlaufzeiten für sofortigen Betrieb aus; äußerst widerstandsfähig gegenüber Staub und Wasserdampf im angesaugten Gas; benötigen keinerlei Schmierung im Pumpenraum, wodurch eine vollständig ölfreie Vakuumumgebung gewährleistet wird; geringe Vibrationswerte dank exzellenter dynamischer Rotorbalance; niedrige mechanische Reibungsverluste führen zu minimalem Energieverbrauch, kompaktem Bauraum sowie sehr geringen laufenden Wartungskosten.
