Berechnung der Fördermenge von Bitumenpumpen für Asphaltmischanlagen

Bei der Planung der Versorgungssysteme von Asphaltmischanlagen wird die Bedeutung einer Bitumenpumpe leicht unterschätzt. Selbst wenn der Vorratstank ausreichend groß ist und das Bitumen die richtige Betriebstemperatur aufweist, kann die Asphaltmischanlage auf das Bindemittel warten, wenn die Förderpumpe unter realen Betriebsbedingungen nicht den erforderlichen Durchfluss liefern kann.

Die richtige Pumpe sollte daher nicht allein anhand der Fördermenge im Katalog ausgewählt werden. Die Pumpendimensionierung muss mit dem tatsächlichen Bitumenbedarf beginnen und anschließend Förderzeit, Dichte, Viskosität, Rohrleitungswiderstand, statische Förderhöhe, Temperatur, Zirkulationsanforderungen und die Betriebskennlinie der Pumpe berücksichtigen.

Dieser Leitfaden erklärt, wie man eine vorläufige Bitumenpumpen-Fördermenge für eine Asphaltmischanlage berechnet und welche zusätzlichen technischen Bedingungen vor der endgültigen Pumpenauswahl überprüft werden müssen.

Warum die Fördermenge einer Bitumenpumpe wichtig ist

Bei der Asphaltproduktion muss heißes Bitumen zuverlässig vom Lagersystem zur Asphaltmischanlage transportiert werden. Liefert das Versorgungssystem das Bindemittel langsamer, als die Anlage es verbraucht, hängt die Produktionskontinuität vom Transportsystem und nicht mehr von der Nennkapazität der Asphaltmischanlage ab.

Eine zu kleine Pumpe kann folgende Folgen haben:

• Unzureichende Bitumenversorgung während der Produktionsspitzen
• Lange Tank-zu-Tank-Transferzeiten
• Instabiler Arbeitstankpegel
• Längere Tankerentladezeit
• Wartezeit der Asphaltmischanlage

Die Wahl einer unnötig großen Pumpe ist jedoch nicht automatisch besser. Ein höherer Durchfluss kann die Fließgeschwindigkeit in der Rohrleitung, die hydraulischen Verluste, den Leistungsbedarf des Motors sowie den Druck an Ventilen und Filtern erhöhen.

Ziel ist es, die Pumpenleistung an den tatsächlichen Prozess anzupassen.

Schritt 1: Berechnung des stündlichen Bitumenbedarfs

Die erste Berechnung betrifft den Bindemittelverbrauch der Asphaltmischanlage.

Stündlicher Bitumenbedarf = Asphaltmischanlagenleistung × Bitumengehalt

Annehmen:

• Kapazität der Asphaltmischanlage: 160 t/h
• Bitumengehalt: 5%

Der theoretische Bitumenbedarf beträgt:

160 × 0,05 = 8 t/h

Die Anlage benötigt daher etwa 8 Tonnen Bitumen pro Stunde, um 160 Tonnen Asphalt pro Stunde mit einem Bindemittelgehalt von 5% herzustellen.

Der Bindemittelanteil muss der genehmigten Mischungsrezeptur entsprechen. Tragschichten, Deckschichten, SMA- und modifizierte Asphaltmischungen können unterschiedliche Bindemittelgehalte aufweisen.

Schritt 2: Massenstrom in Volumenstrom umrechnen

Die Asphaltproduktion wird im Allgemeinen in Tonnen pro Stunde angegeben, während die Pumpenleistung üblicherweise in Kubikmetern pro Stunde angegeben wird.

Die Umrechnung lautet:

Volumenstrom = Bitumenmassenstrom ÷ Bitumendichte

Bei Verwendung einer beispielhaften Bitumendichte von 0,98 t/m³:

8 ÷ 0,98 ≈ 8,16 m³/h

Der theoretische kontinuierliche Volumenbedarf beträgt daher ungefähr 8,16 m³/h.

Der oben angegebene Dichtewert ist lediglich eine vorläufige Berechnungsannahme. Die tatsächliche Dichte variiert je nach Bindemittelqualität und Temperatur. Für die endgültigen Berechnungen sollten projektspezifische Materialdaten verwendet werden.

Schritt 3: Anforderungen für die Stapelübertragung prüfen

Der kontinuierliche Verbrauch in Asphaltmischanlagen ist nicht immer der ausschlaggebende Faktor für die Pumpengröße.

Eine Pumpe muss unter Umständen auch Bitumen zwischen Tanks umfüllen, einen Tankwagen entladen oder Material von einer Schmelzanlage zum Lager innerhalb einer begrenzten Zeit transportieren.

Angenommen, 20 Tonnen heißes Bitumen müssen innerhalb von 45 Minuten umgepumpt werden.

Beispielhaft angenommen: Die Dichte beträgt 0,98 t/m³.

20 ÷ 0,98 ≈ 20,41 m³

45 Minuten entsprechen 0,75 Stunden:

20,41 ÷ 0,75 ≈ 27,2 m³/h

Der erforderliche Chargentransferdurchfluss beträgt daher ungefähr 27,2 m³/h.

Dies ist weitaus höher als der kontinuierliche Asphaltproduktionsbedarf von 8,16 m³/h.

Eine praktische Vorregel lautet:

Erforderlicher Pumpenförderstrom = der größere Wert aus kontinuierlichem Prozessbedarf oder erforderlichem Förderstrom für den Chargentransfer

Schritt 4: Bewertung der Betriebsreserve

Ein theoretischer Durchflusswert berücksichtigt keine betrieblichen Abweichungen. Je nach Projekt kann der Planer zusätzliche Kapazitäten für Folgendes in Betracht ziehen:

• Produktionsschwankungen
• Zukünftige Werkserweiterung
• Temperaturvariation
• Filterwiderstand
• Pipelineverschmutzung
• Pump-Bekleidung
• Verschiedene Bindemittelqualitäten

Zur Veranschaulichung: Die Anwendung einer Auslegungsreserve gemäß 20% auf 8,16 m³/h ergibt:

8,16 × 1,20 ≈ 9,8 m³/h

Dies bedeutet nicht, dass 20% eine universelle Anforderung darstellt. Die korrekte Reserve sollte entsprechend dem jeweiligen Prozess und der Betriebsphilosophie ausgewählt werden.

Beispielhafte Pumpenflussberechnungen

Die folgende Tabelle geht von einem Bindemittelgehalt von 5%, einer beispielhaften Dichte von 0,98 t/m³ und einer beispielhaften Reserve von 20% aus.

Dies sind Durchflussberechnungen, nicht die endgültige Pumpenauswahl.

Die Durchflussrate allein reicht nicht aus

Eine Pumpe mit einer Nennleistung von 10 m³/h liefert nicht zwangsläufig in jeder Installation 10 m³/h.

Der tatsächliche Betriebspunkt hängt von der Pumpenkennlinie und dem Widerstand des Gesamtsystems ab.

Die Pumpe muss möglicherweise Folgendes überwinden:

• Reibung im geraden Rohr
• Ellenbogen und T-Stücke
• Ventile
• Filter
• Durchflussmesser
• Statische Höhe
• Wärmetauscher
• Einschränkungen bei der Empfangsausrüstung

Daher muss die endgültige Pumpenauswahl beides berücksichtigen:

Erforderlicher Durchfluss + erforderlicher Differenzdruck

Die Viskosität von Bitumen ist entscheidend

Die Viskosität von Bitumen ändert sich erheblich mit der Temperatur. Bei sinkender Temperatur lässt sich das Bindemittel schwerer pumpen und der hydraulische Widerstand steigt.

Dies kann folgende Folgen haben:

• Geringerer tatsächlicher Durchfluss
• Höheres Pumpendrehmoment
• Höherer Differenzdruck
• Schwierigerer Start
• Höheres Risiko einer Verstopfung

Die Pumpenleistung sollte daher bei der Viskosität bewertet werden, die bei der realen Betriebstemperatur zu erwarten ist.

Der Rohrleitungsdurchmesser muss an den Pumpenförderstrom angepasst werden.

Eine größere Pumpe kann eine falsch dimensionierte Rohrleitung nicht ausgleichen. Ein zu hoher Durchfluss durch ein zu kleines Rohr kann zu hoher Strömungsgeschwindigkeit und Druckverlust führen.

Für die nächste Phase des Systemdesigns siehe:

Wie berechnet man den Durchmesser einer Bitumenleitung für eine Asphaltmischanlage?

Die Auswahl von Pumpe und Rohrleitung sollte in einer einzigen hydraulischen Berechnung erfolgen.

Transferpumpe vs. Umwälzpumpe

Transferpumpe

Eine Transferpumpe befördert Bitumen zwischen verschiedenen Anlagenteilen, zum Beispiel:

• Tanker zum Lagertank
• Fassdekanter zum Lagertank
• Beutelschmelzanlage zum Lagertank
• Haupttank zum Arbeitstank
• Lagertank zur Asphaltmischanlage

Umwälzpumpe

Eine Umwälzpumpe führt das Material durch einen Kreislauf zurück, um die Bewegung aufrechtzuerhalten, die Temperatur zu stabilisieren und den Förderweg für den Betrieb bereit zu halten.

Die Umlaufabgabe entspricht nicht unbedingt dem Verbrauch der Asphaltmischanlage.

Besondere Überlegungen zu modifiziertem Bitumen

SBS-modifiziertes Bitumen und mit Gummigranulat modifiziertes Bitumen können sich in ihren Viskositäts- und Fließeigenschaften deutlich von herkömmlichem Penetrationsbitumen unterscheiden.

Auswerten:

• Tatsächliche Viskosität bei Betriebstemperatur
• Polymer- oder Gummigranulatgehalt
• Partikeleigenschaften, sofern relevant
• Erforderliche Umlaufmenge
• Pumpenheizung
• Dichtungskompatibilität
• Motordrehmoment
• Rohrleitungsheizung

Eine Pumpe, die für herkömmliches Bitumen geeignet ist, sollte nicht automatisch als geeignet für jedes modifizierte Bindemittel angesehen werden.

Pumpenfluss mit Speicher und Heizung abstimmen

Die Pumpenleistung muss durch ausreichend heißes Material im Speichersystem gewährleistet sein.

Informationen zur Speichergröße finden Sie hier:

Wie berechnet man die Bitumenlagertankkapazität für eine Asphaltmischanlage?

Für Heizberechnungen siehe:

Wie berechnet man die Wärmeträgeröl-Heizleistung für Bitumenlagertanks?

Das System sollte wie folgt bewertet werden:

Speicherkapazität → Heizleistung → Pumpenleistung → Rohrleitung

Für die Pumpenauswahl benötigte Informationen

• Kapazität der Asphaltmischanlage
• Durchschnittlicher und maximaler Bitumenanteil
• Bitumenart und -qualität
• Betriebstemperatur
• Erforderlicher kontinuierlicher Durchfluss
• Chargenübertragungsmenge
• Erforderliche Transferzeit
• Rohrleitungslänge und -durchmesser
• Statischer Höhenunterschied
• Hauptventile, Krümmer und Filter
• Erforderlicher Umlauf
• Stromversorgung
• Umgebungstemperatur

Häufig gestellte Fragen

Welche Pumpenfördermenge benötigt eine Asphaltmischanlage mit einer Kapazität von 160 t/h?

Bei einem Bindemittelgehalt von 5% verbraucht eine Anlage mit einer Kapazität von 160 t/h theoretisch 8 t/h Bitumen. Bei einer beispielhaften Dichte von 0,98 t/m³ ergibt sich ein Verbrauch von ca. 8,16 m³/h. Die endgültige Pumpenleistung hängt zudem von der Förderleistung, dem Druckverlust, der Viskosität und der Betriebsreserve ab.

Ist eine Pumpe mit einer Förderleistung von 10 m³/h für einen Bedarf von 8 m³/h ausreichend?

Nicht unbedingt. Die Nennfördermenge der Pumpe muss bei dem erforderlichen Differenzdruck und der tatsächlichen Bitumenviskosität überprüft werden.

Kann dieselbe Pumpe für Transfer und Zirkulation verwendet werden?

In manchen Systemen ja. Die Ventilanordnung, die Betätigungsreihenfolge, der erforderliche Durchfluss und die Redundanz müssen jedoch zuerst bewertet werden.

Beeinflusst die Bitumentemperatur die Pumpenleistung?

Ja. Niedrigere Temperaturen erhöhen im Allgemeinen die Viskosität, was die Pumpenbelastung und den Rohrleitungswiderstand erhöht.

Schlussfolgerung

Bei der Dimensionierung von Bitumenpumpen sollte man mit dem Verbrauch in der Asphaltmischanlage beginnen, muss aber auch den gesamten Förderprozess berücksichtigen.

Die vorläufige technische Abfolge ist:

Asphaltmischanlagenleistung → Bitumenbedarf → Volumenstrom → Förderzeit → Druckverlust → Pumpenleistung

FEITENG liefert Bitumenlagertanks, Schmelzanlagen, Thermoölsysteme, Pumpen, beheizte Rohrleitungen und komplette Lösungen für die Bitumenhandhabung.

Für eine projektspezifische Empfehlung senden Sie uns bitte Ihre Asphaltmischanlagenleistung, den Bindemittelanteil, die Bitumensorte, die Betriebstemperatur, die Transportdistanz und die erforderliche Transportzeit.

WhatsApp: +86 15335447006
E-Mail: [email protected]
Webseite: www.bitumenmachine.com