Sind verflüssigte Gase in technischen Anlagen zu befördern, kommen Kryopumpen zum Einsatz. Diese heben den Druck der Medien an, um sie durch Rohrleitungsnetze zu leiten. Wichtig ist das unter anderem in der Automobilindustrie, wo die Pumpen bei Tankanlagen für LNG und komprimiertes Erdgas zum Einsatz kommen. Geht es um Funktion und Effizienz, spielt die Bauart eine wichtige Rolle. Wir erklären, welche Arten von Kryopumpen es gibt, was diese voneinander unterscheidet und wann welche Pumpe zum Einsatz kommt.
Die Themen im Überblick
Kryopumpen heben den Druck verflüssigter Gase an
Genau wie Wasser in der Heizungsanlage sind auch kryogene Flüssigkeiten in verschiedenen technischen Systemen von A nach B zu transportieren. Möglich ist das über individuell ausgelegte Rohrleitungsnetz, die den besonderen Druck- und Temperaturbedingungen standhalten. Damit kryogene Flüssigkeiten in den Systemen strömen, ist eine Druckerhöhung nötig. Diese Aufgabe übernehmen kryotechnische Geräte – die sogenannten Kryopumpen.
Ihre Funktionsweise ähnelt der Funktion konventioneller Wasserpumpen. Allerdings ist sie an die besonderen Anforderungen im Bereich der Kryotechnik angepasst. Zum Einsatz kommt die Technik, die verschiedene komprimierte oder tiefkalt verflüssigte Gase strömen lässt, heute in zahlreichen Feldern. So zum Beispiel in der Schiffs-, der Automobil- oder der Fertigungstechnik.
Kryopumpe oder kryogene Vakuumpumpe: Der Unterschied
Neben den hier beschriebenen Strömungsmaschinen verstehen Experten unter Kryopumpen auch kryogene Vakuumpumpen. Wie bei den Geräten von Leybold Heraeus und anderen Herstellern handelt es sich dabei um Anlagen, die mithilfe von Kälte Gase aus Atmosphären entfernen (abpumpen). Dazu lassen sie diese an kalten Oberflächen kondensieren. Der Vorgang reduziert die Anzahl der Gasmoleküle in der Atmosphäre. Er sorgt dafür, dass der Druck sinkt und ein Vakuum entsteht. Abhängig von den individuellen Anforderungen und davon, welche Gase „abzupumpen“ sind, kommen in der Regel Badkryostaten, Kryopumpen mit kontinuierlichem Strom oder Refrigerator-Vakuumpumpen zum Einsatz.
Bitte beachten Sie:
Im Folgenden geht es um Pumpen, die komprimierte oder tiefkalt verflüssigte Gase strömen lassen. Kryogene Vakuumpumpen verfolgen eine andere Aufgabe und haben daher eine andere Funktionsweise.
In diesen Bereichen kommen die Pumpen zum Einsatz
Überall dort, wo kryogene Flüssigkeiten strömen sollen, benötigen Sie eine Kryopumpe. Der Fall ist das vor allem in der Schiffstechnik, im Automobilsektor, in der Industrie und in der Fertigung, wie die Übersicht zeigt:
- Industrie: In vielen Industriezweigen sind technische Gase nicht wegzudenken. Denn sie treiben Prozesse an, schaffen spezielle Atmosphären oder ermöglichen gezielte Reaktionen. Ist der Bedarf groß, lassen sich enorme Mengen in Tanks für tiefkalt verflüssigte Gase einlagern. Kryotechnische Pumpen realisieren dabei den Transport, die Druckhaltung und die Druckerhöhung der Gase.
- Fertigung: Genau wie in der Industrie kommen auch in der Fertigungstechnik große Mengen technischer Gase zum Einsatz. Ganz gleich, ob Sie Argon flüssig, flüssigen Stickstoff oder Sauerstoff flüssig kaufen möchten, müssen Sie für die verlustfreie Förderung der kryogenen Medien in der eigenen Anlage eine passende Kryopumpe auswählen.
- Automobil: Der Sektor Mobilität verändert sich stetig und an die Stelle von Benzin und Diesel rücken immer häufiger alternative Kraftstoffe. Dazu gehören auch LNG und komprimiertes Erdgas, die sich mit kryotechnischen Pumpen fördern und betanken lassen.
- Schiffe: Wie auf der Straße spielt LNG auch auf dem Wasser eine immer größere Rolle. Hier kommt das tiefkalt verflüssigte Erdgas als Kraftstoff zum Einsatz, um den CO2-Ausstoß zu reduzieren. Den Transport der Flüssigkeit realisieren kryogene Pumpen.
Darüber hinaus kommen die Strömungsgeräte für kryogene Flüssigkeiten auch in vielen anderen Bereichen zum Einsatz. So etwa im Gashandel (Distributionspumpen zur Belieferung mit verflüssigten Gasen), in der Medizin, in der Chemietechnik oder in der Forschung (zum Beispiel Prozesspumpe zur Materialforschung).
Die richtige Pumpe wählen: Bauarten und Einsatz
Möchten Sie eine Kryopumpe kaufen, kommt es auf die Auswahl des passenden Geräts an. Zur Verfügung stehen unter anderem Zentrifugal-, Hubkolben sowie Tauchpumpen. Die folgende Übersicht informiert über die Unterschiede der Kryopumpen, ihre Funktionsweise sowie die individuellen Einsatzbereiche.
| Kryopumpe kaufen: Angebot | Funktionsweise | Ausführung | Einsatz/ Anwendung |
|---|---|---|---|
| Zentrifugalpumpe für kryogene Flüssigkeiten | Ein sich drehendes Laufrad erhöht den Druck kryogener Flüssigkeiten. Antreiben lässt sich dieses mit einem elektrischen Motor, mit einem Verbrennungsmotor (statisch / variable Drehzahl) oder mit Wasserkraft. Ein Getriebe ermöglicht unterschiedliche Übersetzungen und damit das Erreichen höherer Druckwerte. | stationär oder mobil (fahr-/tragbar) mit einem Laufrad oder mehrstufig mit zwei oder mehr Laufrädern | LNG, Stickstoff, Sauerstoff, Ethylen, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid sowie mit weiteren kryogenen Gasen. |
| Hubkolbenpumpe für kryogene Flüssigkeiten | Ein Kolben verkleinert durch seine Bewegung das Volumen in einem Arbeitsraum. Gase und kryogene Flüssigkeiten nehmen dadurch einen höheren Druck an und werden verdrängt. Der Antrieb ist auch hier in der Regel über einen elektrisch angetriebenen Motor möglich. | ein- oder mehrstufig, mit einfachem oder doppeltem Motor | Hochdruckprozesse wie das Befüllen von Speichern mit flüssigem Stickstoff (LN2), flüssigem Wasserstoff (LH2) oder kryogenem Erdgas (LNG) |
| Tauchpumpe für kryogene Flüssigkeiten | In der Regel handelt es sich hierbei um Zentrifugalpumpen, die sich in einen Speicher oder Bunker einbringen lassen. Sie befinden sich direkt im Medium und saugen dieses ab. Die Funktionsweise der Kryopumpe selbst ähnelt dabei der Funktion einer Zentrifugalpumpe für kryogene Flüssigkeiten. | mit einem Laufrad oder mehrstufig mit mindestens zwei Laufrädern | Anwendungen, für die es auf besonders niedrige Temperaturen ankommt. |
Während Zentrifugalpumpe für kryogene Flüssigkeiten einen sehr breiten Einsatzbereich haben, eignen sich Kolben- oder Hubkolben-Kryopumpen vor allem bei hohen Druckanforderungen. Soll die Temperatur der zu befördernden Medien niedrig bleiben, kommen hingegen Tauchpumpen zum Einsatz. Mit letzteren lassen sich auch Speicher oder Bunker entleeren.
Wichtig zu wissen:
Neben Kryopumpen kommt es bei Anlagen für tiefkalt flüssige Gase auch auf die verwendeten Armaturen an. Denn genau wie Rohrleitungen müssen auch diese den besonderen Anforderungen am Einsatzort standhalten. Für Absperr- und Regelaufgaben kommen dabei in der Regel auch spezielle kryogene Ventile zum Einsatz.
Kryopumpe kaufen: Diese Punkte sind zu beachten
Möchten Sie eine Kryopumpe kaufen, sind vor der Auswahl und nach der Inbetriebnahme einige Punkte zu beachten. So geht es zudem darum, die passende Pumpe für Ihr System zu finden. Achten Sie dabei auf die folgenden Punkte:
- Druck und Volumenstrom: Wie hoch muss der Druck kryogener Flüssigkeiten sein, um die Verluste im Rohrnetz zu überbrücken? Können Sie diese Frage beantworten und angeben, welchen Volumenstrom die Anlage am Auslegungspunkt erbringen können muss, ist es möglich, die Pumpe auszulegen. Hilfreich ist dabei die Pumpenkennlinie, die Druck und Volumenstrom in Abhängigkeit voneinander anzeigt.
- Anwendungsbereich: Wo soll die Kryopumpe arbeiten? Geht es um eine allgemeine Förderaufgabe, das Befüllen von Speichern oder das Betanken von Anlagen mit hohem Druck? Antworten auf diese Fragen helfen, die passende Pumpe auszuwählen. Während für allgemeine Anwendungen Zentrifugalpumpen zum Einsatz kommen, benötigen Sie für hohe Drücke (Bsp.: Betanken oder Speicher beladen) häufig eine Kolbenpumpe. Dürfen sich die Medien nicht stark aufheizen, kommen hingegen Tauchpumpen für kryogene Flüssigkeiten zum Einsatz.
- Platz am Einbauort: Ein wichtiger Faktor ist auch der Platz am Einsatzort. Dieser muss groß genug sein, um die Pumpe darin gefahrlos aufstellen und betreiben zu können. Auch der Platz zur Einbringung ist dabei zu beachten.
- Eingesetzte Medien: Flüssige Luft, verflüssigter Stickstoff oder LH2? Welcher Stoff zum Einsatz kommt, kann sich ebenfalls auf die Auslegung auswirken, wenn Sie eine Kryopumpe kaufen oder leihen möchte.
- Temperaturbereich: Relevant für die Auslegung ist darüber hinaus auch der geplante Temperaturbereich. Dieser geht aus den Anlagendaten hervor und muss innerhalb der Einsatzgrenzen der Pumpe liegen.
FAQ: Die häufigsten Fragen zu kryotechnischen Pumpen
Kryopumpen sind Strömungsmaschinen, die den Druck kryogener Flüssigkeiten erhöhen, um diese über ein Rohrnetz zu transportieren. Zum Einsatz kommen die Pumpen in der Industrie, in der Fertigung, in der Medizin, in der Forschung, in der Automobil- und in der Schiffstechnik.
Während Kryopumpen den Druck kryogener Flüssigkeiten erhöhen, stellen kryogene Vakuumpumpen einen annähernd gaslehren Raum her. Möglich ist das durch kalte Flächen, an denen die Gase kondensieren. Sie werden aus der Atmosphäre „gepumpt“ und reduzieren die Anzahl der dort vorhandenen Gasmoleküle. Das führt wiederum zu einem sinkenden Druck – bis hin zum Vakuum.
Für allgemeine Aufgaben eignen sich zentrifugale Pumpen mit einem oder mehreren Laufrädern. Kommt es auf einen hohen Druck an, sind Kolben-/Hubkolben-Kryopumpen gefragt und für anhaltend niedrige Temperaturen eignen sich kryogene Tauchpumpen.
Bei der Auslegung kommt es zunächst auf die zu befördernden Medien und deren Temperaturen an. Darüber hinaus geht es um Faktoren wie die erforderliche Druckerhöhung, den gewünschten Volumenstrom des kryogenen Mediums und den Platz am Einsatzort.
Wie viel eine Kryopumpe kosten kann, lässt sich nicht pauschal beurteilen. Denn das hängt unter anderem von der Art und der Größe des Geräts ab. Eine verbindliche Aussage bekommen Sie daher nur mit einem individuell kalkulierten Angebot.
