Gdy najdrobniejsze cząstki ścierają każde uszczelnienie

Zawiesiny krzemianowe składają się z najdrobniejszych cząstek mineralnych zawieszonych w cieczy. W tym przypadku są one w zakresie nanometrów, przy zawartości ciał stałych do 30 procent. Ta drobność jest właśnie problemem: cząstki docierają do szczelin uszczelniających, do których żadne grube ziarno nigdy by nie weszło.

Zadanie obsługuje dotychczas pompa śrubowa. W jej uszczelnieniu mechanicznym cząstki krzemianu działały jak materiał ścierny i nieustannie ścierały powierzchnie uszczelniające. Konsekwencje przyszły jako łańcuch: rosnący wyciek, spadająca żywotność, rosnący nakład konserwacji. Skłonność medium do krystalizacji pogarszała sytuację, dodatkowo obciążając powierzchnie uszczelniające i części ruchome. Rotor i stator również się zużywały. Operator szacuje koszt pojedynczej awarii na kilka tysięcy € — a awarie następowały wciąż od nowa.

Drugi problem był w codziennej eksploatacji równie uciążliwy: alkaliczne medium pieni się przy wciąganiu powietrza. Piana wydłużała czas napełniania jednego kanistra, a to, co się przelało, było stracone.

Zanim ustalono odpowiednią pompę, zawiesinę zbadano w laboratorium badawczym HODD w realistycznych warunkach. Centralne były trzy pytania: jak medium zachowuje się podczas tłoczenia, jak silnie się pieni i co to oznacza dla hydrauliki pompy?

Stanowisko badawcze pracuje z przezroczystą głowicą pompy. To uwidacznia w pracy to, co normalnie pozostaje ukryte: jak komora się napełnia, jak medium zachowuje się podczas skoku, czy i gdzie wciągane jest powietrze. Fotografie na tej stronie pochodzą z tych prób; niebieski barwnik czyni czytelnym poziom napełnienia wewnątrz głowicy.

Dopiero na tej podstawie opracowano koncepcję pompy.

Idealnym rozwiązaniem jest pompa typu Model TP, z częściami stykającymi się z medium z polipropylenu i polietylenu.

Decydującą cechą konstrukcyjną jest pewien brak: żaden obrotowy wał ani uszczelnienie mechaniczne nie pracują wewnątrz tłoczonego medium. To eliminuje dokładnie to miejsce, w którym cząstki krzemianu wcześniej się osadzały i ścierały powierzchnie uszczelniające. Ono po prostu już nie istnieje.

Druga właściwość odnosi się do pienienia: prędkości przepływu wewnątrz pompy są niskie. Medium jest traktowane łagodniej i wciągane jest mniej powietrza niż w konstrukcji, która je przyspiesza.

Operator otrzymuje propozycję rozwiązania, której konstrukcja opiera się na próbach z jego własnym medium, a nie na karcie danych. Punkt zużycia, który wcześniej powodował powracające koszty, konstrukcyjnie już nie występuje.

Jedna uwaga dla kontekstu: realizacja jest planowana na 2026 rok. Stwierdzenia o zużyciu, pienieniu i zapotrzebowaniu na energię opierają się na próbach w laboratorium badawczym i na konstrukcji pompy, a nie na pomiarach w bieżącej eksploatacji instalacji.