Auch Kühlmittelkreisläufe kommen heute nicht ohne Pumpen aus. Bei Schnell-Ladestationen für die Elektromobilität beispielsweise übernehmen sie die Versorgung der Kühlung für die Stecker und Ladekabel und auch bei der Server-Kühlung im Datacenter sind sie mit von der Partie. Je nach Einsatzbereich kommen dabei Pumpen unterschiedlicher Funktionsprinzipien zum Einsatz, die jedoch eine entscheidende Gemeinsamkeit haben: Sie brauchen leistungsfähige Elektromotoren, die sie zuverlässig antreiben und auf die jeweiligen Anwendungsanforderungen abgestimmt sind.
Zu den grundsätzlichen Anforderungen an die Pumpenantriebe gehören Wartungsfreiheit und Zuverlässigkeit, ein gleichmäßiges und ruhiges Laufverhalten, sowie ein optimales Geräuschverhalten, um Menschen, die sich in der Nähe aufhalten, nicht zu stören. Das ist beispielsweise bei der Patientenversorgung oder Laborarbeitsplätzen besonders wichtig. Je nach Pumpentyp und Aufgabenstellung kommen weitere Anforderungen hinzu: Geht es zum Beispiel in erster Linie um einen reibungslosen Durchfluss des Mediums wie bei der Versorgung mit Kühl- und Prozesswasser oder Reinigungslösungen, erfordert dies eine große Regelungsgüte der Antriebsgeschwindigkeit. Bei Pumpen zum Abfüllen von Flüssigkeiten ist zudem höchste Positioniergenauigkeit notwendig.

Da Pumpenantriebe oft rund um die Uhr betrieben werden, sind fast ausschließlich energieeffiziente Lösungen gefragt. Die Motoren müssen deshalb einen hohen Wirkungsgrad über einen weiten Drehzahl- und Drehmomentbereich bieten. Manche Pumpenarten erfordern außerdem hohe Drehmomente beim Anlauf, wie bei Schlauchpumpen, wenn die Schläuche kalt sind, oder bei Zahnradpumpen, die arktischen Temperaturen ausgesetzt sind und hoch viskose, zähflüssige Öle fördern. Durch die oft benötigten kompakten Abmessungen in den Geräten verwenden die Kunden von ebm-papst zunehmend gerne Kleinspannungsantriebe der industriellen Antriebstechnik, da verfügbare Isolationsstrecken klein sind.
Hinzu kommen in vielen Anwendungen noch EMV-Anforderungen zum Beispiel gemäß EN 60601-1-2 für medizinische Elektrogeräte. Bei mobilen Pumpenanwendungen muss der Motor zusätzlich für den Akkubetrieb geeignet sein, also stromsparend arbeiten, wenig wiegen und geringen Bauraum beanspruchen. Geht es in der Umgebung heiß her, müssen die Antriebe in allen Komponenten inklusive der Elektronik und den Lagerbauteilen hohen Temperaturen über die gesamte Lebensdauer Stand halten. Das ist beispielsweise oft der Fall, wenn Kühlmittel gepumpt wird, wie zum Beispiel bei Schnell-Ladesäulen oder der Serverkühlung.
Passender Antrieb aus dem „Baukasten“

Ein so breit gefächertes Anforderungsspektrum macht die Antriebsauswahl nicht einfach. Damit Pumpenhersteller trotzdem schnell fündig werden, stehen im Antriebsbaukasten von ebm-papst BLDC-Innen- und Außenläufermotoren mit unterschiedlichen Leistungen und Baugrößen zur Verfügung, die sich mit verschiedenen Getriebeausführungen – auch für einen besonders leisen Lauf – mit zahlreichen Untersetzungsstufen und sowie weiteren Anbauteilen wie Bremsen und Geber kombinieren lassen (Bild 1). Es gibt passende Encoder mit hoher Auflösung für anspruchsvolle Positionieraufgaben sowie eine industriegerechte Anschlusstechnik mit Steckern und konfektionierten Kabeln.
Der Baukasten für Antriebe mit 42 mm Durchmesser (ECI-42) oder 63 mm Durchmesser (ECI-63) erlaubt es Anwendern, die passende Lösung durch die Kombination unterschiedlicher Module individuell zusammenzustellen (Bild 2). Vorhandene Kombinationen und Vorzugstypen sind bereits 48 Stunden nach Bestellung lieferbar. In der Entwicklung der kompakten, elektronisch kommutierten, bürstenlosen Innenläufermotoren steckt viel Applikations-Knowhow. Dadurch sind die Motoren perfekt für den Einsatz als Pumpenantrieb ausgelegt und der Anwender profitiert von kompletten Antriebslösungen aus einer Hand. Durch die hohe Leistungsdichte bauen die Antriebe sehr kompakt, was dem Gerätedesign zugutekommt und oft kompaktere Abmessungen ermöglicht. Bei Bedarf sind über den Standard hinaus aber auch individuelle Anpassungen möglich, zum Beispiel bei den mechanischen Schnittstellen, wie Spindeln oder Zahnrädern.
Unterschiedliche Leistungsklassen für zahlreiche Applikationen
Die bürstenlosen, elektronisch kommutierten Innenläufermotoren ECI-42 gibt es mit Statorbaulängen von 20 oder 40 mm. Sie erreichen Leistungen von 45 bis zu 92 Watt bei 110 bzw. 220 mNm Nenndrehmoment und 4.000 U/min Nenndrehzahl. Mit Statorbaulängen von 20, 40 oder 60 mm decken die größeren ECI-63 Motoren den Leistungsbereich von 150 bis 370 W ab, bei bis zu 880 mNm Nenndrehmoment und 4.000 U/min Nenndrehzahl. Ihr Wirkungsgrad liegt bei über 90 %.
Ihre Leistungsfähigkeit haben die Motorbaureihen bereits in vielen unterschiedlichen Pumpentypen bewiesen, in Zahnrad- oder Drehschieberpumpen ebenso wie Kolben-, Schraubenspindel- oder Schlauchpumpen (Bild 3). Mittlerweile sorgen sie in vielen medizintechnischen Geräten für einen sicheren und zuverlässigen Betrieb. Bei der Zahnradpumpe in einer hydraulischen OP-Tischverstellung ist beispielsweise ein Innenläufermotor mit 63 mm Durchmesser ebenso die treibende Kraft wie bei Kolben- oder Spindelpumpen, die in Chromatografie-Systemen verbaut sind. Die 42-mm-Innenläufer-Variante ist optimal als Antrieb für Peristaltikpumpen für Blutwäschegeräte im Laborbereich geeignet. Hier wurde der Motor für einen „flüsterleisen“ Betrieb mit einem geräuscharmen Getriebe der Serie NoiselessPlus 42 kombiniert.

Für viele Pumpanwendungen bieten auch die Außenläufermotoren von ebm-papst gute Voraussetzungen. Die elektronisch kommutierten VDC-Antriebe arbeiten ebenfalls mit einem hohen Wirkungsgrad und erfüllen strenge EMV-Vorschriften. Sie eignen sich besonders für den kontinuierlichen Betrieb bei sehr guter Drehzahlkonstanz und haben sich zum Beispiel in Dialysegeräten bewährt oder als Antrieb für Kolbenpumpen in Systemen zum Lösen von Sekret bei Atemwegsbeschwerden. Auch für diese Motoren bietet der Antriebsbaukasten die passenden Komponenten vom Getriebe bis zur Anschlusstechnik, so dass sich für nahezu jede Pumpe der richtige Antrieb finden lässt, der das spezielle Anforderungsprofil der jeweiligen Applikation erfüllt. Darüber hinaus bietet ebm-papst auch Lösungen für spezifische Anpassungen in gemeinsamer Abstimmung mit dem Kunden.
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