Etatron-Dosierpumpen-Auswahlratgeber: Wie findet man das richtige Modell nach Volumenstrom und Druck?

Eine Etatron-Dosierpumpe ist eine Membranpumpe, die eine flüssige Chemikalie dosiert und reproduzierbar in eine Prozessleitung fördert. Ihr Funktionsprinzip: Durch die Hin- und Herbewegung einer Membran saugt sie bei jedem Hub ein konstantes Flüssigkeitsvolumen über das Saugventil an und fördert es über das Druckventil in die Leitung. Der Gesamtvolumenstrom ergibt sich aus dem Produkt von Hubvolumen in ml/Hub und Hubzahl pro Zeiteinheit; deshalb wird der Volumenstrom sowohl über die Hublänge als auch über die Hubfrequenz in Hz eingestellt.

Das Markensortiment gliedert sich in drei Hauptfamilien. Magnetgetriebene Baureihen laufen unter den Namen Etatron eOne und Etatron eSelect; bei diesen Pumpen drückt ein Elektromagnet die Membran, und es sind wirtschaftliche Typen für niedrige und mittlere Volumenströme bei mittlerem Druck. Auch die Baureihen Etatron DLX und DLXB gehören zur Magnetfamilie und sind für ihre manuellen oder signalgesteuerten Ausführungen bekannt. Die Motormembran-Baureihen dagegen sind Typen, bei denen ein Elektromotor die Membran über einen Exzentermechanismus antreibt und die für Anwendungen mit hohem Volumenstrom und hohem Druck ausgelegt sind.

Die Wahl der Baureihe richtet sich nicht allein nach der Marke, sondern nach dem Betriebspunkt. Ein Bereich von ca. 0–20 l/h Volumenstrom und bis zu 20 bar Druck ist das Feld der Magnet-Baureihen; Volumenströme über 20 l/h und ein sinkender Druckbedarf verlagern sich auf die Motor-Baureihen. Dieser allgemeine Bereich variiert je nach Baureihe; für exakte Werte gilt die Herstellerkennlinie. Zur allgemeinen Funktionsweise der Familie der Dosierpumpen finden Sie Informationen in unserem grundlegenden Ratgeber. (Details: Was ist eine Dosierpumpe? Wo wird sie eingesetzt und wie wählt man sie aus?)

Der Dosiervolumenstrom ist der Wert in der Einheit l/h, der sich aus dem Produkt von Ziel-Konzentration der Chemikalie und Prozesswasser-Volumenstrom ergibt. Eine korrekte Berechnung des Dosierpumpen-Volumenstroms benötigt drei Eingangsgrößen: Prozessvolumenstrom, Zieldosis und Konzentration der Lösung. Die Grundbeziehung lautet: Dosiervolumenstrom l/h gleich Prozessvolumenstrom m³/h mal Zieldosis mg/l geteilt durch Dichte der Chemikalienlösung g/l. Dabei werden mg/l und ppm bei den meisten wässrigen Lösungen als gleich angesehen. Die Formel berechnet, wie viel Wirkstoff benötigt wird, und teilt diesen dann durch die Konzentration der gekauften Lösung.

Rechnen wir ein Beispiel Schritt für Schritt. Der Prozessvolumenstrom betrage 10 m³/h, die Zieldosis Chlor 3 mg/l, und uns liege eine Natriumhypochloritlösung mit 12 Prozent, d. h. ca. 120 g/l aktivem Chlor, vor. Zuerst der stündliche Wirkstoffbedarf: 10 m³/h mal 3 g/m³ gleich 30 g/h. Dann der Lösungsvolumenstrom: 30 g/h geteilt durch 120 g/l gleich 0,25 l/h. Der Betriebsvolumenstrom der Dosierpumpe sollte in diesem System also ca. 0,25 l/h betragen.

Bei der Pumpenauswahl wird dieser Wert nicht unmittelbar übernommen; es wird ein Einstellzuschlag aufgeschlagen. Die Regel lautet, dass der berechnete Volumenstrom in den Bereich von ca. 20–80 Prozent des maximalen Volumenstroms der Pumpe fallen soll. Wird eine Pumpe weit unter ihrem maximalen Volumenstrom betrieben, z. B. bei 10 Prozent, wird die Dosierung instabil; wird sie bei voller Kapazität betrieben, bleibt später kein Spielraum zur Dosiserhöhung. Für einen Bedarf von 0,25 l/h ist ein Magnetmodell mit einem maximalen Volumenstrom von ca. 1 l/h bei einer Einstellung von ca. 25 Prozent eine ideale Wahl.

Die Berechnung des Volumenstroms hängt von der Chemikalie ab. Bei Antiscalant, Koagulanzien und pH-Reglern ist die Dosis meist sehr niedrig, in der Größenordnung von 1–5 ppm; bei der Desinfektion liegt die Chlordosis im Bereich von 0,5–5 ppm. Zur Dosierlogik von Kalkschutzmitteln finden Sie Informationen in unserem Antiscalant-Ratgeber. (Details: Was ist Antiscalant? Warum wird es in Umkehrosmoseanlagen eingesetzt?)

Der Gegendruck ist der Wert, den man erhält, wenn man zum Leitungsdruck an der Impfstelle, an der die Dosierpumpe die Chemikalie einspeist, einen Zuschlag addiert, der Ventil- und Impfwiderstand abdeckt. Das Modell auf der Druckseite der Pumpe muss einen maximalen Druckwert haben, der diesen Gesamtdruck überwinden kann. Wird der Gegendruck falsch abgelesen, entstehen zwei typische Fehler: Die Pumpe kann die Chemikalie entweder nicht fördern oder wird teurer und größer gewählt als nötig.

Das richtige Ablesen ist die Summe dreier Komponenten. Die erste ist der Prozessleitungsdruck an der Impfstelle; wird vor der Hochdruckpumpe einer RO-Anlage dosiert, beträgt er 2–4 bar, nach der Membran kann er höher sein. Die zweite ist der Öffnungsdruck des Impfventils, typischerweise 0,5–1,5 bar. Die dritte ist die Rohrreibung der Druckleitung; bei kurzen Leitungen wird sie vernachlässigt. Zur Summe dieser drei Werte wird ein Sicherheitszuschlag von ca. 1–2 bar addiert.

Beispiel: Beträgt der Leitungsdruck an der Impfstelle 4 bar und der Öffnungsdruck des Impfventils 1 bar, so liegt der tatsächliche Gegendruck bei 5 bar. Nach Addition von 1–2 bar Zuschlag muss der maximale Druckwert der Pumpe mindestens 7 bar betragen. In diesem Fall ist ein eOne- oder DLX-Modell mit einem maximalen Druck von 10 bar geeignet; ein Modell mit einem maximalen Druck von 5 bar liegt an der Grenze, und die Dosierung sinkt, sobald das Ventil verschleißt.

Zwischen Druck und Volumenstrom besteht ein umgekehrter Zusammenhang. Je mehr sich dieselbe Membran-Dosierpumpe dem maximalen Druck nähert, desto weiter sinkt ihr Volumenstrom; die Katalogkennlinien zeigen diesen Abfall. Deshalb kann ein Modell bei 20 bar 5 l/h, bei 10 bar 6,5 l/h und bei niedrigem Druck 7 l/h liefern. Bei der Auswahl muss der Volumenstrom unbedingt bei seinem Wert im Betriebsdruck abgelesen werden, nicht beim Maximum bei Nulldruck.

Der Punkt aus Volumenstrom × Druck ist der Schnittpunkt des berechneten Betriebsvolumenstroms in l/h und des berechneten Gegendrucks in bar auf der Leistungskennlinie der Pumpe und das einzig gültige Verfahren zur Modellüberprüfung. Die Katalogkennlinie einer Dosierpumpe wird mit dem Druck in bar auf der horizontalen Achse und dem Volumenstrom in l/h auf der vertikalen Achse gezeichnet und ist eine fallende Linie. Liegt Ihr Betriebspunkt unter oder über dieser Linie, ist das Modell nicht geeignet.

Die Überprüfung besteht aus drei Schritten. Im ersten Schritt markieren Sie den berechneten Gegendruck auf der horizontalen Achse. Im zweiten Schritt lesen Sie auf der vertikalen Achse den maximalen Volumenstrom ab, den die Kennlinie bei diesem Druckwert liefert. Im dritten Schritt prüfen Sie, ob der berechnete Betriebsvolumenstrom in den Bereich von 20–80 Prozent dieses Maximums fällt. Liefert die Kennlinie z. B. bei 5 bar 6 l/h und beträgt der Bedarf 2 l/h, liegt der Punkt bei 33 Prozent; das ist eine ideale Wahl.

Zwei Grenzfälle erfordern Aufmerksamkeit. Liegt der Betriebspunkt genau auf der Kennlinie, d. h. beim maximalen Volumenstrom, lässt die Pumpe keinen Spielraum zur Dosiserhöhung und reicht nicht mehr aus, sobald das Ventil verschleißt. Liegt der Betriebspunkt weit unter der Kennlinie, unter 15 Prozent, wird die Hublänge zu kurz, und die Reproduzierbarkeit der Dosierung leidet. Der ideale Bereich ist immer das mittlere Drittel der Kennlinie. Diese Logik erklärt auch die Ursachen dafür, dass eine Dosierpumpe keine Chemikalie fördert. (Details: Dosierpumpe läuft, fördert aber keine Chemikalie: Ursachen und Lösungen)

Beim Ablesen der Kennlinie darf auch die Viskosität nicht übersehen werden. Katalogkennlinien gelten für wasserähnliche Lösungen mit niedriger Viskosität; eine dickflüssige oder schäumende Chemikalie kann bei derselben Einstellung einen geringeren Volumenstrom liefern. Wird also ein viskoses Polyelektrolyt oder ein dickflüssiges Koagulans dosiert, wählt man den Betriebspunkt etwas oberhalb des mittleren Bereichs der Kennlinie, um dem viskositätsbedingten Volumenstromabfall Spielraum zu lassen. Das genaue Verhalten wird anhand des Produktdatenblatts der Chemikalie und der Kalibrierung vor Ort überprüft.

Magnet- und Motormembran-Dosierpumpen unterscheiden sich in der Antriebsart, die die Membran bewegt: Eine Magnet-Dosierpumpe arbeitet mit einem Elektromagneten, der die Membran stoßweise drückt; beim Motortyp sorgt ein Elektromotor über einen Exzentermechanismus für eine kontinuierliche und gleichmäßige Bewegung. Dieser Unterschied bestimmt unmittelbar Volumenstrombereich, Druckvermögen, Gleichmäßigkeit der Dosierung und Kostenpositionen. eOne, eSelect und DLX gehören zur Magnetfamilie; Baureihen mit großem Volumenstrom gehören zur Motorfamilie.

• Volumenstrombereich — Magnet: ca. 0–20 l/h, niedriger und mittlerer Volumenstrom; Motor: über 20 l/h, Dutzende bis hin zu Hunderten l/h
• Druckvermögen — Magnet: typischerweise bis 20 bar, bei Typen mit niedrigem Volumenstrom höher; Motor: breiter Bereich, bei hohem Volumenstrom niedrigerer Druck
• Dosiercharakter — Magnet: stoßweise, jeder Hub ein eigener Schlag; Motor: gleichmäßiger und einem kontinuierlichen Strom näher
• Hubfrequenz — Magnet: Dutzende bis einige Hundert Hübe pro Minute, im Hz-Bereich; Motor: regelmäßiger Zyklus vom Motor
• Energieverbrauch — Magnet: zieht nur im Hubmoment Strom, intermittierend; Motor: läuft dauerhaft, der durchschnittliche Verbrauch ist gleichmäßig
• Kostenpositionen — Magnet: niedrige Anfangsinvestition, Verbrauchsmaterial und Wartung wirtschaftlich; Motor: hohe Anfangsinvestition, lange Lebensdauer bei schwerem Einsatz
• Passt zu wem — Magnet: Wohngebäude, gewerbliche RO-Anlagen, Schwimmbad und mittelgroße Aufbereitung; Motor: industrieller Prozess, hoher Volumenstrom und Dauerbetrieb

Die Auswahlregel ist eindeutig: Liegt der Betriebspunkt bei 0–20 l/h und unter 20 bar, ist eine Magnet-Baureihe sowohl hinsichtlich der Kosten als auch des Platzbedarfs die richtige Entscheidung. Steigt der Volumenstrom über 20 l/h oder wird in einem Prozess, in dem die Gleichmäßigkeit der Dosierung kritisch ist, ein kontinuierlicher Strom verlangt, wird eine Motor-Baureihe bevorzugt. Bei der RO-Vorbehandlung eines Gewerbegebäudes in Istanbul Kadıköy haben wir die Antiscalant-Dosierung für 8 m³/h Speisewasser vor Ort mit einem Magnetmodell gelöst; der Volumenstrom lag bei ca. 0,4 l/h, und eine Motorpumpe wäre überflüssig gewesen.

Hublänge, Hubfrequenz und ml/Hub sind die drei Einstellgrößen, die den Volumenstrom einer Dosierpumpe bestimmen. Die Volumenstrombeziehung ist einfach: Volumenstrom gleich ml/Hub mal Hubfrequenz. Die Hublänge stellt den Hubweg der Membran und damit das Volumen ml/Hub bei jedem Hub ein; die Hubfrequenz in Hz bestimmt die Anzahl der Hübe pro Zeiteinheit. Beide zusammen ergeben den Gesamtvolumenstrom und lassen sich bei den meisten Modellen getrennt einstellen.

Ein Zahlenbeispiel verdeutlicht es. Beträgt das Fördervolumen pro Hub 0,5 ml/Hub und arbeitet die Pumpe mit 120 Hüben pro Minute, d. h. mit einer Frequenz von 2 Hz, ergibt sich der Stundenvolumenstrom wie folgt: 0,5 ml mal 120 Hübe/min mal 60 min gleich 3.600 ml/h, d. h. 3,6 l/h. Halbieren Sie bei derselben Pumpe die Hublänge auf 0,25 ml/Hub, sinkt der Volumenstrom auf 1,8 l/h; senken Sie die Frequenz auf 1 Hz, halbiert er sich erneut.

Die Einstellstrategie beeinflusst die Gleichmäßigkeit der Dosierung. Denselben mittleren Volumenstrom erreicht man auf zwei Wegen: mit langer Hublänge und niedriger Frequenz oder mit kurzer Hublänge und hoher Frequenz. Weil eine hohe Frequenz die Pausen zwischen den Impulsen verkürzt, sorgt sie in der Prozessleitung für eine gleichmäßigere Durchmischung; bei präziser Dosierung führt es daher meist zu einem besseren Ergebnis, die Frequenz hoch zu halten und die Hublänge zu verringern, statt die Hublänge voll zu belassen und die Frequenz zu senken.

Eine sehr kurze Hublänge hat eine Grenze. Sinkt die Hublänge unter 20 Prozent, kann die Membran das Volumen, das die Ventile vollständig betätigt, nicht mehr fördern, und die Reproduzierbarkeit der Dosierung leidet, ml/Hub wird instabil. Bei sehr kleinen Dosen ist es daher der Weg, denselben Wirkstoff stabiler zu fördern, die Lösung zu verdünnen und die Pumpe bei größerer Hublänge zu betreiben.

Auch das Verdünnungsverhältnis wird durch Berechnung bestimmt. Ist z. B. der erforderliche Wirkstoffvolumenstrom mit 0,05 l/h sehr niedrig und der niedrigste Volumenstrom, bei dem die Pumpe stabil arbeitet, 0,2 l/h, bringt eine vierfache Verdünnung der Lösung die Pumpe in den stabilen Bereich. Weil ein Behälter mit verdünnter Lösung die Hublänge erhöht, ohne die Wirkstoffmenge zu ändern, steigert er sowohl die Reproduzierbarkeit der Dosierung als auch die vollständige Funktion der Ventile. Das Verdünnungswasser sollte eine geringe Härte haben, andernfalls kann sich in den Ventilen Kalk ablagern.

Membran- und Ventilwerkstoff sind eine kritische Entscheidung, die sich nach der Art der dosierten Chemikalie richtet und die chemische Lebensdauer der Pumpe bestimmt. Ein falscher Werkstoff führt zum Aufquellen der Membran, zur Beschädigung der Ventil-Dichtflächen und zu Dosierleckage. Bei einer Standard-Dosierpumpe sind die medienberührten Teile Pumpengehäuse, Membran, Saug- und Druckventile, Ventilsitze und Impfventil; jedes davon muss chemikalienverträglich gewählt werden.

• Natriumhypochlorit (Chlor) — Gehäuse PVDF oder PP, Membran PTFE-beschichtet, Ventil Keramik oder PTFE-Dichtung; gegen Gaseinschlüsse wird ein automatisches Entlüftungsventil empfohlen
• Antiscalant und Polyphosphat — In der Regel genügen ein Standard-Gehäuse aus PP und EPDM- oder FKM-Dichtung, geringe Aggressivität
• Säuren HCl und H2SO4, verdünnt — Gehäuse PVDF, Membran PTFE, Ventil Keramik oder PTFE; EPDM wird nie verwendet
• Ätznatron NaOH — Gehäuse aus PP und EPDM-Dichtung geeignet; FKM wird in Natronlauge zerstört
• Koagulans PAC und Eisensalze — Gehäuse aus PP oder PVDF; gegen abrasive Feststoffe wird ein Keramikventil bevorzugt

Auch die Saugseite erfordert Werkstoffverträglichkeit. Saugfilter und Fußventil stehen im Chemikalienbehälter dauerhaft in Kontakt; auch diese Teile müssen aus einem geeigneten Werkstoff wie PVDF oder PP bestehen. Außerdem kann sich bei gasenden Chemikalien wie Natriumhypochlorit in der Saugleitung ein Gaseinschluss bilden; in diesem Fall wird eine Impf- und Saugausführung mit automatischer Gasabführung gewählt. Informationen zu geeigneten Chemikalien und Verbrauchsmaterial finden Sie auf unserer Produktseite. (Details: Wasseraufbereitung)

Die Werkstoffwahl beeinflusst auch die Dosiergenauigkeit. Eine aufgequollene EPDM-Membran verändert das Volumen ml/Hub, und die kalibrierte Dosis driftet; eine chemikalienverträgliche PTFE-Membran behält ihre Geometrie und hält die Dosierstabilität aufrecht. Der Werkstoff ist daher nicht nur eine Frage der Lebensdauer, sondern zugleich der Dosierpräzision. Für den Einkauf von Aufbereitungschemikalien und Dosiertechnik können Sie sich auch die Seite unserer Schwesterkategorie ansehen. (Details: Dosierpumpen)

Die Regelungsart ist eine Eigenschaft, die bestimmt, wie die Dosierpumpe ihren Volumenstrom einstellt, und die sich nach der Veränderlichkeit des Prozesses richtet. Die Antwort auf die Frage, ob ein manuell einstellbares oder ein signalgesteuertes Modell zu wählen ist, hängt davon ab, wie stark sich der Prozess verändert. Es gibt drei Hauptformen der Regelung: manuelle Einstellung mit konstantem Volumenstrom, proportionale Einstellung über ein externes Signal und proportionale Einstellung mit Rückführung vom Messgerät. Ausführungen wie eSelect und DLXB sind Beispiele für Typen mit Signaleingang; die einfachste DLX ist manuell einstellbar.

• Manuell, konstanter Volumenstrom — Geeignet, wenn Prozessvolumenstrom und Konzentration konstant sind, die wirtschaftlichste Lösung, einfache Installation
• Impulsproportional — Dosiert über das Impulssignal eines Wasserzählers proportional zum Volumenstrom; die richtige Wahl für Leitungen mit variablem Volumenstrom
• mA-proportional — Fernverstellung über ein analoges 4–20-mA-Signal, Anbindung an die Automation, Integration mit SPS
• Mit Rückführung der Messung — Stellt die Dosis automatisch anhand der Messung von pH, ORP (mV) oder einer Chlorsonde ein; die präziseste, aber teuerste Installation
• Zeitgesteuert — Dosiert in bestimmten Abständen impulsweise; wird bei geringem und regelmäßigem Dosiervolumen eingesetzt

Die Auswahlregel hängt davon ab, wie stark sich der Prozess verändert. Sind Volumenstrom und Konzentration konstant, ist die manuelle Einstellung sowohl ausreichend als auch wirtschaftlich. Schwankt der Wasservolumenstrom im Tagesverlauf, hält ein impulsproportionales Modell die Konzentration konstant, indem es die Dosis an den Volumenstrom koppelt. Dort, wo das Restchlor kritisch ist, etwa bei der Desinfektion von Schwimmbad- und Trinkwasser, korrigiert eine proportionale Regelung mit Rückführung von ORP- oder Chlorsonde die Dosis fortlaufend nach dem gemessenen Wert. Zu den besonderen Regeln der Chlordosierung finden Sie Informationen in unserem entsprechenden Ratgeber. (Details: Wie wählt man eine Chlor-Dosierpumpe aus? Ratgeber für Schwimmbad und Wasseraufbereitung)

eOne und eSelect sind die magnetgetriebenen Dosierpumpen-Baureihen von Etatron, und ihr wesentlicher Unterschied liegt in der Regelungsfähigkeit und der Einstellflexibilität. Die eOne ist als digitale Magnetpumpe der Einstiegsklasse positioniert; sie bietet konstante und proportionale Grundbetriebsarten der Dosierung. Die eSelect wird dagegen als höherwertige Ausführung mit einem größeren Umfang an Betriebsarten, einem detaillierteren Display und erweiterten Signaleingängen bezeichnet. Beide gehören zur Magnetfamilie und arbeiten in einem ähnlichen Volumenstrom- und Druckbereich.

Der praktische Unterschied zeigt sich im Anwendungsszenario. Bei einem einfachen Dosierbedarf mit konstantem Volumenstrom, z. B. zur Antiscalant-Dosierung in einer kleinen RO-Vorbehandlung, genügt die eOne meist. Sind eine impulsproportionale Regelung oder eine Regelung mit Rückführung der Messung, mehrere Dosierprofile oder eine Fernüberwachung erforderlich, wechselt man zur eSelect. Beide Baureihen werden nach derselben Betriebspunktlogik ausgewählt, d. h. anhand der Volumenstrom- und Druckkennlinie; der Unterschied liegt in der Intelligenz des Modells, nicht in der hydraulischen Leistung.

Genaue Modellcodes sowie Volumenstrom- und Druckwerte variieren je nach Baureihe und Ausführung; deshalb gilt die Kennlinie im Herstellerkatalog, und die hier genannten Werte sind als ungefähre Größenordnung zu lesen. Wir erinnern noch einmal daran, dass Etatron keine von uns geführte Marke ist: Im Folgenden nennen wir die Einstellbereiche der Modelle Grundfos DDA und DDE als Äquivalent dieser beiden Baureihen, damit Sie die Auswahlentscheidung an ein umsetzbares Modell knüpfen können.

Grundfos DDA und DDE sind digitale Membran-Dosierpumpen, die als im Sortiment geführtes Äquivalent der Etatron-Magnetbaureihen empfohlen werden und nach derselben Logik aus Volumenstrom × Druck ausgewählt werden. Pomeka Mekanik liefert keine Etatron-Dosierpumpen; dagegen gehören die Baureihen Grundfos DDA und DDE zum geführten Sortiment und decken einen Großteil der Betriebspunkte ab, die eOne und eSelect abdecken. Die Auswahl erfolgt wiederum, indem die berechneten Werte in l/h und bar auf der Modellkennlinie überprüft werden.

• Grundfos DDE — Digitale Magnetbaureihe der Einstiegsklasse; deckt einen Bereich von ca. 6–15 l/h Volumenstrom und je nach Baureihe bis 10 bar Druck ab, bietet manuelle und Impulsregelung
• Grundfos DDA — Digitale Magnetbaureihe der oberen Klasse; Volumenstrombereich von ca. 7,5–30 l/h, je nach Baureihe 4–16 bar Druck, in der AR-Ausführung automatische Kalibrierung und Durchflussüberwachung
• Dosiergenauigkeit — Die Baureihe DDA gewährleistet durch den Schrittmotorantrieb selbst bei niedrigen Volumenströmen eine hohe Reproduzierbarkeit, die ml/Hub-Stabilität ist hoch
• Regelung — Bei beiden Baureihen manuelle, Impuls- und analoge Regelung; bei den höheren Ausführungen der DDA proportionale Messwertregelung und Profildosierung
• Schutz vor Gaseinschluss — Die DDA in der AR-Ausführung bietet bei gasenden Chemikalien wie Natriumhypochlorit automatische Entlüftung und Leckageerkennung

Machen wir eine beispielhafte Zuordnung. Für die oben genannte Chlor-Dosierstelle mit 0,25 l/h und 5 bar deckt ein Grundfos-Modell der Klasse DDE 6-10 den Betriebspunkt im unteren bis mittleren Bereich seiner Kennlinie problemlos ab und lässt Spielraum zur Dosiserhöhung. In einem veränderlicheren Prozess, z. B. in einer Brunnenwasserleitung mit schwankendem Volumenstrom, hält ein impulsproportionales DDA-Modell die Konzentration konstant, indem es die Dosis an den Wasserzähler koppelt. Diese Werte sind Größenordnungen; die genaue Kennlinie wird anhand des Herstellerkatalogs überprüft.

Bei der Auswahl des Äquivalents ist ein weiterer Punkt zu beachten: Wo der Betriebspunkt auf der Kennlinie des bisherigen Etatron-Modells liegt, sollte er auch beim im Sortiment geführten Äquivalent in demselben Bereich liegen. Deckt z. B. ein eSelect-Modell den Betriebspunkt bei 8 bar in der Mitte seiner Kennlinie ab, wird auch beim Grundfos-DDA-Modell für denselben Druck von 8 bar und denselben Volumenstrom der mittlere Bereich gewählt. So bleibt nicht nur die Marke, sondern auch die Auswahlqualität erhalten. Auch wenn Volumenstrom- und Druckwerte nicht exakt identisch ausfallen, bleiben Dosiergenauigkeit und Einstellspielraum auf gleichwertigem Niveau.

Für Leser mit Kaufabsicht nennen wir auch die direkte Quelle. Für Optionen zu Dosierpumpen und Dosiersystemen können Sie sich unsere E-Commerce-Schwesterkategorie ansehen, für die Preise von Seko-Dosierpumpen die entsprechende Seite; die Seko-Dosierpumpe ist eine weitere im Sortiment geführte Alternative, die nach derselben Logik aus Volumenstrom × Druck ausgewählt wird wie Grundfos DDA und DDE. (Details: SEKO-Dosierpumpen) Das gesamte Markensortiment und die geführten Baureihen finden Sie auf unserer Seite „Marken“. (Details: unsere Markenseite)

Die Dosierpumpe ist ein Gerät, das in der Aufbereitungskette je nach Funktion der Chemikalie an unterschiedlichen Stellen angeordnet wird, und die richtige Position bestimmt die Wirksamkeit der Dosierung. Dieselbe Pumpe wird für die Chlorung am Behälterausgang, für Antiscalant vor der RO-Membran und für die pH-Korrektur in der Nähe der Messsonde angeordnet. Ist die Position falsch, bleibt das Ergebnis aus, selbst wenn die Dosis stimmt.

• Vorchlorung — Am Rohwassereingang; Dosierung im Bereich von 0,5–2 ppm, zur Oxidation und Desinfektion
• Antiscalant-Dosierung — Vor der RO-Hochdruckpumpe, am Membraneingang; Dosis 2–5 ppm, zur Verhinderung von Kalk und Belagbildung
• pH-Korrektur — Unmittelbar vor der Messsonde; Säure- oder Basendosis, proportional zum Ziel-pH-Bereich
• Enddesinfektion — Am Ausgang des Klarwasserbehälters; mit dem Ziel eines Restchlors von 0,2–0,5 ppm
• Koagulation — Vor dem Sandfilter; Dosis von PAC oder Eisensalz, zur Entfernung von Trübung

Der Druck an der Impfstelle bestimmt unmittelbar den Gegendruck der auszuwählenden Pumpe; deshalb werden Position und Modellauswahl gemeinsam festgelegt. In RO-Anlagen wird Antiscalant meist in die Speiseleitung mit niedrigem Druck dosiert, und dort genügen 3–5 bar Gegendruck. Zur allgemeinen Funktionsweise von Umkehrosmoseanlagen und zu den Dosierstellen finden Sie Informationen in unserem Ratgeber. (Details: Was ist ein Umkehrosmose-System (RO)? Wie arbeiten industrielle RO-Systeme?) Zur gesamten Filtrationskette können Sie sich unseren entsprechenden Beitrag ansehen. (Details: Sandfilter oder Aktivkohlefilter? Was leistet welcher Filter in der Wasseraufbereitung?)

Auch die Dosierreihenfolge beeinflusst das Ergebnis. Werden mehrere Chemikalien in dieselbe Leitung dosiert, müssen sie mit ausreichendem Abstand so eingespeist werden, dass sie nicht miteinander reagieren; werden z. B. Koagulans und Antiscalant an sehr nahe beieinanderliegenden Stellen zugegeben, können sie sich gegenseitig unwirksam machen. Die allgemeine Regel lautet, dass jede Chemikalie ihre eigene Impfstelle hat und zwischen den beiden Stellen eine Leitungslänge vorhanden ist, die ausreicht, damit sich das Wasser durchmischt. Die Anordnung der Dosierstellen bestimmt die Effizienz der Anlage ebenso wie die Auswahl der Dosierpumpe und wird daher in der Planungsphase festgelegt.

Die Kalibrierung ist der Vorgang, bei dem der von der Dosierpumpe tatsächlich geförderte Volumenstrom gemessen, mit dem Einstellwert verglichen und gegebenenfalls korrigiert wird. Katalogwert und Wert vor Ort stimmen nicht immer exakt überein; Leitungsdruck, Dichte der Lösung und Ventilzustand verschieben den tatsächlichen Volumenstrom. Deshalb wird die Inbetriebnahme unbedingt mit einer Kalibrierung per Messzylinder abgeschlossen.

Das Verfahren ist einfach und erfordert kein Werkzeug. Nehmen Sie die Saugleitung in einen Messzylinder mit Skala, betreiben Sie die Pumpe mit einer bekannten Hubeinstellung und messen Sie, wie stark der Pegel im Messzylinder in einer bestimmten Zeit sinkt. Sinkt er z. B. in 60 Sekunden um 4 ml, beträgt der tatsächliche Volumenstrom 4 ml mal 60 gleich 240 ml/h, d. h. 0,24 l/h. Diesen Wert vergleichen Sie mit dem berechneten Bedarf von 0,25 l/h und stellen die Hublänge fein ein.

Die Kalibrierung erfolgt unbedingt beim tatsächlichen Betriebsdruck. Die Pumpe gegen die Atmosphäre zu entleeren und so zu messen, verschleiert die Tatsache, dass der Gegendruck den Volumenstrom senkt, und liefert ein optimistisches Ergebnis, das vom Wert vor Ort abweicht. Das richtige Verfahren ist, die Messung mit dem Messzylinder vorzunehmen, während die Pumpe an die Leitung angeschlossen ist und das Impfventil arbeitet. So zeigt der gemessene Volumenstrom korrekt, ob die Pumpe das Ziel-ppm tatsächlich erreicht, und die Hubeinstellung erfolgt nach den realen Bedingungen.

Die Kalibrierung wird periodisch wiederholt. Je älter die Membran wird, je stärker der Ventilsitz verschleißt und je mehr sich die Konzentration der Lösung von Behälter zu Behälter ändert, desto mehr verschiebt sich der tatsächliche Volumenstrom; deshalb wird eine erneute Messung mindestens alle drei Monate empfohlen. In einer Desinfektionsleitung, in der die Dosierstabilität kritisch ist, wird monatlich kalibriert. Zur allgemeinen Wartungslogik von Wasseraufbereitungsanlagen finden Sie Informationen auf unserer Produkt- und Supportseite. (Details: Wasseraufbereitung)

Die Saugleitung ist der Abschnitt, in dem die Dosierpumpe die Chemikalie aus dem Behälter ansaugt und der die Dosierstabilität unbemerkt bestimmt. Selbst wenn eine Dosierpumpe richtig ausgewählt wurde, sinkt das pro Hub geförderte Volumen, wenn sich auf der Saugseite Luft- oder Gasblasen bilden, und die Dosis fällt unter das Ziel. Saughöhe, Saugfilter und Gasabführung erfordern deshalb mindestens so viel Aufmerksamkeit wie Volumenstrom und Druck.

Die Saughöhe hat eine Grenze. Eine Magnet-Dosierpumpe saugt die Lösung typischerweise bis zu einer Saughöhe von 1,5–2 m problemlos an; dieser Wert variiert je nach Baureihe und Dichte der Lösung. Mit zunehmender Saughöhe beginnt das von der Membran erzeugte Vakuum Blasen zu bilden, und die Dosierung wird instabil. Die sicherste Anordnung ist, das Fußventil nahe am Behälterboden zu positionieren und die Saugleitung so kurz und so steil wie möglich zu halten.

Der Gaseinschluss ist ein Vorgang, der bei Chemikalien wie Natriumhypochlorit auftritt, die mit der Zeit Gas freisetzen, und der das Ansaugen der Pumpe unterbricht. Das aus der Lösung ausgeschiedene Gas sammelt sich im oberen Teil des Pumpengehäuses; die Membran komprimiert und dehnt dieses Gaspolster zwar, kann die Flüssigkeit aber nicht fördern. Das Ergebnis ist, dass die Pumpe zu arbeiten scheint, während ml/Hub gegen null geht. Die Lösung ist eine Impf- und Saugausführung mit automatischer Gasabführung oder ein Modell mit Entlüftungsventil oben am Gehäuse.

Ist die Saugseite richtig installiert, bleiben auch die Kalibrierwerte konsistent. Wenn der Saugfilter verstopft oder das Fußventil verkalkt, sinkt der Volumenstrom langsam, und die Dosisabweichung wird erst bei der nächsten Messung sichtbar. Deshalb werden die Kontrolle von Filter und Fußventil in den Kalibrierplan aufgenommen. Zu Chemikalienbehälter, Saugfilter und Verbrauchsmaterial für die Dosierung finden Sie Informationen auf unserer Produktseite zur Wasseraufbereitung. (Details: Wasseraufbereitung)

Die Gesamtbetriebskosten einer Dosierpumpe bestehen weniger aus der Anfangsinvestition als aus Chemikalienverbrauch und Wartungspositionen. Die von einer Magnet-Dosierpumpe aufgenommene elektrische Leistung liegt bei den meisten Modellen in der Größenordnung von Dutzenden Watt, und der jährliche Energieverbrauch ist in der Regel vernachlässigbar; die eigentlichen Kosten entstehen durch die Verschwendung nicht korrekt dosierter Chemikalien. Die wirtschaftliche Entscheidung lautet daher nicht, die billigste Pumpe zu wählen, sondern die Anordnung, die die Dosis am stabilsten fördert.

Die Kostenpositionen müssen einzeln betrachtet werden. Die erste ist der Chemikalienverbrauch; Überdosierung bedeutet sowohl Chemikalienverschwendung als auch Nebenwirkungen im Prozess, z. B. erzeugt zu viel Antiscalant Schaum und Kosten. Die zweite ist die Lebensdauer der Verschleißteile; Membran und Ventile, die für die Chemikalie nicht geeignet sind, müssen mehrmals im Jahr getauscht werden. Die dritte sind Arbeitsaufwand und Stillstand; die Dosisabweichung in einer Leitung, die ohne Kalibrierung läuft, kann weitaus teurere Folgen haben, etwa einen Membrantausch.

Beim Energieverbrauch verhalten sich die beiden Pumpentypen unterschiedlich. Der Magnettyp zieht nur im Hubmoment Strom und hat deshalb einen niedrigen durchschnittlichen Verbrauch; der Motortyp läuft dauerhaft, ist aber bei hohem Volumenstrom hinsichtlich der Energie pro Arbeitseinheit effizienter. In der Aufbereitung mit kleinem und mittlerem Volumenstrom ergeben Anfangsinvestition und Verbrauch des Magnettyps zusammen die niedrigsten Gesamtkosten. Wie die Dosierstabilität die Verschwendung von Chemikalien verhindert, können Sie auch anhand der Ursachen nachvollziehen, aus denen eine Dosierpumpe keine Chemikalie fördert. (Details: Dosierpumpe läuft, fördert aber keine Chemikalie: Ursachen und Lösungen)

Geben wir ein ungefähres Beispiel. Wird in 10 m³/h Speisewasser statt 3 ppm Antiscalant durch fehlerhafte Einstellung mit 6 ppm dosiert, verdoppelt sich der jährliche Chemikalienverbrauch; das bedeutet Tausende Liter zusätzliche Lösung pro Jahr. Eine richtig kalibrierte Dosierpumpe im selben System hält die Chemikalie beim Ziel-ppm und unterbindet diese Verschwendung von vornherein. Die Zahlen sind als Größenordnung angegeben; der tatsächliche Verbrauch variiert je nach Prozessvolumenstrom und Konzentration der Lösung.

Auch die Lebensdauer der Verschleißteile wird bei den Gesamtkosten berücksichtigt. Membran, Impfventil und Saugfilter einer Dosierpumpe werden je nach Chemikalie und Betriebsintensität in bestimmten Abständen ausgetauscht; wird ein für die Chemikalie geeigneter Werkstoff gewählt, verlängert sich dieser Abstand, und die jährlichen Verbrauchskosten sinken. Bei einer Pumpe mit falsch gewähltem Werkstoff wird die Membran innerhalb weniger Monate zerstört, und die Chemikalienverschwendung dauert an, bis die Dosisabweichung bemerkt wird. Die Werkstoffentscheidung ist deshalb sowohl bei der Erstauswahl als auch bei den Gesamtkosten ausschlaggebend.

Auch Ersatzteile und Serviceverfügbarkeit sind eine Kostenposition, die nicht vernachlässigt werden darf. Sind Membran, Ventilsatz und Impfset einer im Sortiment geführten Marke leicht zu beschaffen, ist die Wartung sowohl schnell als auch wirtschaftlich; bei einem schwer zugänglichen Modell kann die Anlage beim Warten auf ein kleines Verbrauchsteil tagelang ohne Dosierung bleiben. Das ist einer der praktischen Gründe, warum wir im Sortiment geführte Äquivalente wie Grundfos DDA und DDE empfehlen: Neben der Auswahlqualität bestimmt auch die Verfügbarkeit in den folgenden Jahren die Kontinuität der Dosierung.

Die Installation einer Dosierpumpe unterliegt, da mit Chemikalien gearbeitet wird, Regeln, die sowohl die Dosiergenauigkeit als auch die Sicherheit des Bedieners berücksichtigen. Die Pumpe wird in der Nähe des Chemikalienbehälters auf einer Auffangwanne gegen Spritzer und Verschütten aufgestellt. Der Elektroanschluss erfolgt in einer für feuchte Umgebung geeigneten Schutzart, und die Pumpe wird mit der Prozesspumpe verriegelt in Betrieb genommen, sodass sie nur dosiert, wenn Wasser fließt.

• Impfventil — In der Leitung an einer Stelle, an der sich der Strom durchmischt; verhindert Rückfluss und sorgt für die Verteilung der Dosis in der Leitung
• Auffangwanne — Unter Chemikalienbehälter und Pumpe; fängt mögliche Leckage auf und verhindert, dass sich Chemikalien auf dem Boden ausbreiten
• Zwischenverriegelung — Elektrische Verriegelung, die die Dosierung stoppt, wenn die Prozesspumpe stillsteht; verhindert die Ansammlung von Chemikalien, solange kein Wasser fließt
• Persönliche Schutzausrüstung — Handschuhe und Schutzbrille bei Inbetriebnahme und Behälterbefüllung; gegen Säure- und Chlorspritzer
• Lüftung — In dem Raum, in dem sich Chlor- und Säurebehälter befinden; zur Abführung sich ansammelnder Gase und Dämpfe

Bei der Montage beeinträchtigen drei häufige Mängel die Dosiersicherheit. Der erste ist der Einbau des Impfventils in die falsche Richtung; ein verkehrt eingebautes Ventil kann die Chemikalie entweder nicht fördern oder lässt Prozesswasser in die Pumpe zurückströmen. Der zweite ist die Verwechslung von Saug- und Druckventilen. Der dritte ist der Versuch, verschiedene Chemikalien über denselben Behälter und dieselbe Leitung zu dosieren; wenn z. B. Säure und Hypochlorit in derselben Anordnung zusammentreffen, werden gefährliche Gase freigesetzt. Für Unterstützung bei Installation und Inbetriebnahme erreichen Sie unser Ingenieurteam. (Details: unsere Kontaktseite)

RO-Vorbehandlung und Schwimmbaddosierung sind zwei typische Anwendungen, die zwar dieselbe Auswahllogik nutzen, aber unterschiedliche Betriebspunkte und unterschiedliche Regelungsarten erfordern. Bei der RO-Vorbehandlung besteht das Ziel darin, die Membran zu schützen; die Dosierung erfolgt meist kontinuierlich und mit niedrigem Volumenstrom. Bei der Schwimmbaddosierung dagegen besteht das Ziel darin, das Restchlor in einem bestimmten Bereich zu halten; die Dosierung ist messwertabhängig veränderlich. Die Anforderungen der beiden Anwendungen ziehen die Modellauswahl in unterschiedliche Richtungen.

• Betriebsvolumenstrom — RO-Vorbehandlung: niedrig und konstant, typisch 0,2–1 l/h Antiscalant; Schwimmbad: veränderlich, schwankt je nach Chlorbedarf
• Gegendruck — RO-Vorbehandlung: 3–5 bar Speiseleitung; Schwimmbad: in der Regel 1–3 bar, Druck der Zirkulationsleitung
• Regelungsart — RO-Vorbehandlung: impulsproportional zum Wasserzähler, an den Membranstrom gekoppelt; Schwimmbad: proportional zur Messung von ORP- oder Chlorsonde
• Chemikalie — RO-Vorbehandlung: Antiscalant, bei Bedarf Metabisulfit; Schwimmbad: Natriumhypochlorit und Säure für den pH-Wert
• Werkstoff — RO-Vorbehandlung: Gehäuse aus PP genügt bei den meisten Antiscalants; Schwimmbad: Gehäuse aus PVDF und PTFE-Membran, gegen Chlor zwingend

Das klare Urteil in der Praxis: In einer RO-Vorbehandlung hält bei einer Leitung mit konstantem Volumenstrom ein impulsproportionales Magnetmodell die Membran stabil geschützt, indem es die Dosis an den Speisevolumenstrom koppelt; das ist die Anordnung, die wir bei gewerblichen RO-Installationen in Istanbul am häufigsten umsetzen. Bei der Desinfektion von Schwimmbad- und Trinkwasser hält dagegen eine proportionale Regelung mit Rückführung von ORP- oder Chlorsonde das Restchlor im Zielbereich und verhindert Überchlorung. In beiden Anwendungen steht das Modell erst fest, wenn der berechnete Punkt aus Volumenstrom × Druck auf der Kennlinie überprüft wurde; die Regelungsart wird nach dieser Überprüfung gewählt.