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Bei der Auswahl des Elektromotors für die Umwälzpumpe eines Pasteurs ist zuerst zu klären, in welchem Kreislauf die Pumpe arbeitet: Ist es die hygienische Pumpe, die das Produkt fördert, oder die Pumpe des Servicekreislaufs, die Heißwasser in den Plattenwärmetauscher drückt? Für die Pumpe im Heißwasserkreislauf ist ein Standard-Drehstrom-Asynchronmotor meist die richtige Wahl; maßgeblich sind Förderstrom und Förderhöhe der Pumpe, der Dauerbetrieb und die Wärme, die der Elektromotor vom heißen Pumpengehäuse aufnimmt. Bei hygienischen Pumpen mit Produktkontakt, die nass gereinigt werden, ist dagegen auch der Elektromotor Teil des Hygienedesigns.
Welche Pumpen gibt es in einem Pasteur?
In einer Platten- oder Röhrenpasteurisierungsanlage gibt es in der Regel mehrere Pumpen, deren Elektromotoren unterschiedliche Anforderungen haben:
- Produktzulaufpumpe: Fördert Milch, Saft oder Soße aus dem Ausgleichstank in den Wärmetauscher. Da sie mit dem Produkt in Berührung kommt, ist sie eine hygienische Edelstahlpumpe, die per CIP gereinigt wird.
- Boosterpumpe: Hält in der Regenerationsabteilung den Druck auf der Seite des pasteurisierten Produkts über dem der Rohproduktseite; auch sie ist eine Produktpumpe.
- Heißwasser-Umwälzpumpe: Wälzt das mit Dampf oder Kessel erhitzte Wasser in der Erhitzerabteilung um. Sie hat keinen Produktkontakt und läuft dauernd in einem geschlossenen Wasserkreislauf.
- Kühlwasser- oder Eiswasserpumpe: Fördert Wasser in die Kühlabteilung; meist Teil des allgemeinen Kühlkreislaufs der Anlage.
Thema dieses Beitrags ist die Heißwasserpumpe, die in den meisten Betrieben gemeint ist, wenn von der „Umwälzpumpe“ die Rede ist. Der Elektromotor von Produktpumpen wird nach dem Hygienedesign des Pumpenherstellers ausgewählt. Wird ein abwaschbarer Elektromotor mit Edelstahlhaube oder in Hygieneausführung verlangt, ist für diese Aufgabe ein spezieller Elektromotor nötig, der außerhalb des Umfangs der Standardbaureihe im Katalog 2026 von HEM Motor liegen kann; fragen Sie uns mit Typenschild- und Anwendungsdaten.
Was die Leistung bestimmt: Förderstrom, Förderhöhe und Kreislaufwiderstand
Die Umwälzpumpe fördert das Wasser nicht nach oben, sondern wälzt es in einem geschlossenen Kreislauf um. Die Förderhöhe ist daher keine statische Höhe, sondern der Reibungsverlust des Kreislaufs: Wärmetauscherplatten, Rohre, Armaturen, Dampfinjektor oder Heißwasserbereiter. Der Betriebspunkt der Pumpe liegt im Schnittpunkt dieser Anlagenkennlinie mit der Pumpenkennlinie; die Leistung des Elektromotors richtet sich nach der Wellenleistung, die die Pumpe in diesem Punkt verlangt.
In der Praxis verändern drei Situationen die Last des Elektromotors:
- Verschmutzung der Platten: Mit Kalk- und Belagbildung steigt der Kreislaufwiderstand, der Betriebspunkt wandert auf der Pumpenkennlinie nach links; bei einer Kreiselpumpe sinkt mit dem Förderstrom meist auch die Wellenleistung.
- Neuer, sauberer Wärmetauscher: Der Widerstand ist gering; der Betriebspunkt wandert nach rechts, Förderstrom und Wellenleistung steigen. Der Elektromotor muss für die höchste Leistung ausgelegt werden, die im sauberen Kreislauf auftritt.
- Vollständig geöffnetes Bypassventil: Der Kreislaufwiderstand sinkt, und die Pumpe erreicht den höchsten Förderstrom; das ist der Zustand mit der größten Belastung des Elektromotors.
Der richtige Ausgangspunkt sind Förderstrom und Förderhöhe auf dem Pumpentypenschild sowie die Leistungslinie in der Kennlinie des Pumpenherstellers. Fehlt die Kennlinie, sind die Typenschildleistung des vorhandenen Elektromotors und der im Betrieb gemessene Strom ein guter Anhaltspunkt.
Temperatur: Wo sitzt der Elektromotor im Verhältnis zum Heißwasser?
Bei der Heißwasserpumpe kommt der Elektromotor nicht mit dem Wasser in Berührung, nimmt aber auf zwei Wegen Wärme auf. Erstens ist bei Blockpumpen (Monoblock) das Pumpengehäuse direkt mit dem Motorflansch verbunden, und Wärme gelangt durch Leitung vom heißen Gehäuse zur Motorseite. Zweitens ist der Raum, in dem der Pasteur steht, wegen Dampfleitungen und heißer Oberflächen oft warm und feucht.
- Bei Pumpen mit Kupplung (separater Grundrahmen) ist der Elektromotor weiter vom heißen Gehäuse entfernt; die Wärmeübertragung ist geringer.
- Die Ansaugung des Eigenlüfters darf nicht behindert werden; der Elektromotor sollte nicht direkt neben Dampfablässen und heißen Rohren platziert werden.
- Ist die Umgebungstemperatur hoch, wird dies bei der Bestellung angegeben; die Typenschildwerte eines Standard-Elektromotors gelten für eine bestimmte Umgebungstemperatur.
Die Standardmodelle von HEM Motor haben Isolationsklasse F und Schutzart IP55. Tropft heißes Wasser aus der Gleitringdichtung auf den Elektromotor, muss das durch Wartung der Pumpe behoben werden; IP55 ist nicht für dauernde Benetzung ausgelegt.
Dauerbetrieb und Drehzahl
Die Heißwasser-Umwälzpumpe läuft ohne Unterbrechung, solange produziert wird, und meist auch während der CIP-Reinigung. Der Elektromotor muss daher nicht kurzzeitig, sondern unter Dauerlast innerhalb seiner Nennwerte bleiben. Liegt der Strom ständig nahe am Nennwert, arbeitet der Elektromotor an der Grenze.
Pumpen dieser Klasse laufen meist mit 2-poligen Elektromotoren (3000 U/min synchron); es gibt aber auch Umwälzpumpen mit 4-poligem Antrieb. Da das Pumpenlaufrad auf die Motordrehzahl ausgelegt ist, muss beim Austausch die Polzahl beibehalten werden. Wird statt eines 2-poligen ein 4-poliger Elektromotor eingebaut, sinkt der Förderstrom auf etwa die Hälfte und die Förderhöhe auf etwa ein Viertel, und die Erhitzerabteilung erreicht die Solltemperatur nicht.
Für Betriebe, die den Förderstrom statt mit einer Armatur per Frequenzumrichter einstellen möchten, gilt die allgemeine Aussage auf unserer Website: Unsere Drehstrom-Baureihen eignen sich für die Drehzahlregelung am Frequenzumrichter; bei längerem Betrieb mit niedriger Drehzahl und vollem Drehmoment kann ein Fremdlüfter nötig sein, bei langer Leitung zwischen Umrichter und Elektromotor wird ein dU/dt- oder Sinusfilter geprüft; diese Bedingungen werden bei der Bestellung angegeben. Passende Modelle von HEM Motor und aktuelle Preise finden Sie auf der Seite Elektromotor kaufen.
