Die passende Pumpe für den chemischen Pflanzenschutz

Die Auswahl der richtigen Pumpe ist für den erfolgreichen Pflanzenschutz unumgänglich. Zu beachten sind hierbei die für den Einsatz passende Dimensionierung, die richtigen Materialien für Pumpe und Membranen sowie der korrekte Arbeitsdruck.

In diesem Beitrag finden Sie die wichtigsten Auswahlkriterien für Membranpumpen für den effektiven Einsatz bei Pflanzenschutzgeräten.

Aufbau und Funktionsweise von Membranpumpen

Membranpumpen sind in der Landwirtschaft und Industrie sehr beliebt, da das Fördermedium im Pumpraum aufgrund der räumlichen Trennung nicht mit dem Antrieb in Verbindung kommt. Dadurch wird nicht nur die Langlebigkeit gesteigert, sondern es können auch stark korrodierende Stoffe und aggressive Chemikalien bedenkenlos eingesetzt werden.

Der mechanische Antrieb wird dabei vom äußeren Antrieb (Zapfwelle, externer Motor) auf die Pumpenwelle übertragen. Die Rotationskraft wird über die Kolben in oszillierende Bewegungen umgewandelt, wodurch die Pumpenmembran nach unten (Saughub) und oben (Kompressionshub) bewegt wird.

Diese Hubbewegungen erzeugen in der Verdrängungskammer abwechselnd Unter- bzw. Überdruck. Bei Unterdruck kann die Flüssigkeit durch ein Einlassventil in die Verdrängungskammer strömen. Bei Überdruck wird der Inhalt der Verdrängungskammer durch ein Auslassventil wieder hinausgepresst.

Pumpendimensionierung und Arbeitsdruck

Feldbau

Pumpen für den Feldbau werden meist in Verbindung mit Feldspritzen verwendet und benötigen nur einen niedrigen Arbeitsdruck von maximal 20 bar.
Die Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln und Flüssigdünger in Kulturen auf dem Acker, wie Getreide und Reihenkulturen, ist hier als Hauptverwendungszweck anzuführen. Dies erfordert meist eine hohe chemische Beständigkeit des Materials.

Pumpendimensionierung im Feldbau

Grundsätzlich muss der zur Verfügung stehende Volumenstrom der Pumpe an den Gerätebedarf angepasst werden. Die Mindestfördermenge beträgt 5 l/min je Meter Arbeitsbreite bei der Flächenspritzung. Diese wird im eingebauten Zustand gemessen.

Beim Bandspritzverfahren ist die Leistung an die Gesamtbreite der Spritzbänder anzupassen.

Für hydraulische Rührwerke wird zusätzlich zur Umwälzung folgender Volumenstrom in Abhängigkeit vom Behälter-Nennvolumen benötigt:

bis 1.000 l Nenninhalt	5 % des Behältervolumens/min
von 1.000 bis 2.000 l Nenninhalt	60 l/min
über 2.000 l Nenninhalt	3 % des Behältervolumens/min

(Die Mindestfördermenge kann durch eine oder mehrere Pumpen erfüllt werden.)

Beispiel Feldspritze mit 600 l Behältervolumen und 12 m Arbeitsbreite:
12 m Arbeitsbreite x 5 l/min = 60 l/min
+ 600 l Nenninhalt x 5 % des Behältervolumens = 30 l/min
Mindestfördermenge = 90 l/min

Raumkultur

Pumpen für den Einsatz in der Raumkultur werden in Verbindung mit luftunterstützten Spritzgeräten verwendet und benötigen einen hohen Arbeitsdruck von maximal 50 bar. Typisches Anwendungsbeispiel ist die Ausbringung von Pflanzenschutzmitteln in Obstplantagen und Weingärten, wo meist eine hohe Abriebfestigkeit des Materials erforderlich ist.

Pumpendimensionierung in der Raumkultur

Die Pumpe muss passend zum Arbeitsdruck und zur Fahrgeschwindigkeit ausreichend Ausbring- und Rührleistung aufweisen. Für die Bestimmung der Mindestanforderung der Gesamtförderleistung bei Raumkulturgeräten müssen die vielfältigen Anwendungsfaktoren berücksichtigt werden. Die Gesamtleistung wird im eingebauten Zustand gemessen und kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

Lges = Gesamtförderleistung (= Mindestvolumenstrom) der Pumpe in l/min
La = Ausbringleistung in l/min
Lr = Rührleistung in l/min
Q = gewünschte Aufwandmenge in l/ha
v = Fahrgeschwindigkeit in km/h
R = Arbeitsbreite in m
(einzeiliges Gerät: R = Reihenweite, zweizeiliges Überzeilengerät: R = 2 x Reihenweite)

Für die benötigte Rührleistung (Lr) ist folgender Volumenstrom in Abhängigkeit des Behälter-Nennvolumens zu errechnen:

bis 1.000 l Nenninhalt	5 % des Behältervolumens/min
von 1.000 bis 2.000 l Nenninhalt	60 l/min
über 2.000 l Nenninhalt	3 % des Behältervolumens/min

(Die Mindestfördermenge kann durch eine oder mehrere Pumpen erfüllt werden.)

Beispiel Weinbau:
v = 10 km/h
Q = 500 l/ha
R = 3,0 m
Nennvolumen = 500 l

Verwendung hochwertiger Materialien für langlebige Pflanzenschutzpumpen

Die räumliche Trennung von Antrieb und Pumpraum in Membranpumpen bietet einen großen Vorteil für die Lebensdauer des Geräts, und fast alle wasserbasierten Flüssigkeiten können – auch gemischt mit Säuren oder Partikeln – bedenkenlos gepumpt werden. Nichtsdestotrotz muss bei der Wahl der Pumpe darauf geachtet werden, dass seitens des Herstellers der Pumpe nur hochwertige und auf den jeweiligen Verwendungszweck angepasste chemikalienresistente Materialien verwendet werden.

Viskosität des Mediums: Das zu pumpende Medium sollte eine wasserähnliche Viskosität aufweisen.
Abriebfestigkeit: Befinden sich im zu pumpenden Medium ungelöste Partikel wie Mineralien oder Metalle, kann dies bei inkorrekter Materialwahl zu schnellerem Verschleiß der Pumpe führen.
Korrosivität: Korrosion zerstört das Material der Pumpe durch chemische Reaktionen. Deshalb ist vor allem bei aggressiven Chemikalien auf die richtige Materialauswahl der Pumpe zu achten.
Temperatur: Membranpumpen sind für den Einsatz bei normaler Umgebungstemperatur – zwischen 0 °C und 60 °C – geeignet.

Folgende Übersicht zeigt die typischerweise von Qualitätsherstellern verwendeten Materialen für unterschiedliche Bauteile und deren Abriebs- und chemische Beständigkeit:

Material	Bauteil	Abriebbeständigkeit	chemische Beständigkeit
Eloxiertes Aluminium (AA)	Köpfe, Krümmer, Armaturen	Gut	Wenig
Kunststoffbeschichtetes Aluminium (AP)	Köpfe, Krümmer	Sehr Gut	Gut
Messing (B)	Köpfe, Krümmer, Armaturen	Sehr Gut	Gut
Polyamide - Nylon® (PA)	Köpfe, Krümmer, Armaturen	Gut	Gut
Polypropylene (PP)	Köpfe, Krümmer, Armaturen	Wenig	Sehr Gut
Rostfreier Stahl (S)	Ventile, Schrauben	Sehr Gut	Sehr Gut

Materialauswahl der Membranen

Bei der Wahl der Membranen sind zwei Punkte zu beachten: Einerseits die Festigkeit der Membranen, die die Verformbarkeit und den Widerstand gegen bleibende Deformationen als numerischen Wert widerspiegeln. Die Festigkeit ist ein wichtiger Indikator, der im laufenden Betrieb der Pumpe auf Veränderungen durch äußere Einflüsse (z. B. Schäden durch Chemikalien) hinweisen kann. Andererseits beeinflusst das Material der Membranen die Lebensdauer. Die Elastizitäts- und Härtegrade der verschiedenen Werkstoffe wirken sich unterschiedlich auf die Beständigkeit gegen Korrosion und die Stabilität der Membranen aus.

NBR - Nitril-Buna-Gummi

Nitril-Buna-Gummi ist sehr beständig und daher auch die meistgenutzte Membran in der Raumkultur bzw. im Weinbau. Bei der Verwendung von stark polaren Lösungsmitteln sollte NBR jedoch nicht eingesetzt werden.

Eigenschaften:

Gute Druckverformung und Zugfestigkeit
Kann im Temperaturbereich von -54 °C bis 135 °C eingesetzt werden
Gute mechanische Beständigkeit gegenüber festen Partikeln und Chemikalien
Preiswertes Material

Desmopan^® - Thermoplastisches Elastomer (Polyurethan)

Desmopan® bietet hohe Verschleißfestigkeit, hohe Elastizität über den gesamten Härtebereich sowie Flexibilität bei fast jeder Temperatur. Es zeichnet sich durch eine hohe Beständigkeit gegen Fette, Öle und Lösungsmittel aus und ist zudem beständig gegen Strahlung und Witterungseinflüsse.

Ausgezeichnete Härte und chemische Beständigkeit
Hohe Druck-, Biege- und Abriebfestigkeit
Gut beständig gegen Verschleiß, Hydrolyse, Lösungsmittel, Basen und Alkohole
Gutes Preis-Leistungs-Verhältnis

Aufgrund seiner Eigenschaften ist Desmopan® eines der meistempfohlenen Membran-Materialien im Feldbau.

Viton^® - Fluoroelastomer

Viton®-Elastomere können aufgrund ihrer natürlichen Kompatibilität mit einer Vielzahl von Chemikalien eingesetzt werden. Neben dem Einsatz in Membranen haben sich Fluorkohlenstoff-Elastomere aufgrund ihrer guten Eigenschaften auch als Werkstoff für O-Ringe und Sitze durchgesetzt.

Eigenschaften:

Bewährte Beständigkeit gegen extreme Temperaturen im Bereich von -29 °C bis 204 °C
Einsetzbar in Anwendungen mit Mineralsäuren, Salzlösungen, Mineralölen und Chlorkohlenwasserstoffen
Hochpreisiges Material

Viton®-Elastomere zeigen eine gute Beständigkeit gegenüber chemischen Produkten, haben jedoch gewisse Schwächen bei den mechanischen Eigenschaften und sind daher auf dem Massenmarkt wenig vertreten.

BlueFlex^TM- von Annovi Reverberi

BLUEFLEX^TM ist ein speziell entwickeltes Material, das hohe Haltbarkeit und maximale Leistung von Membranen in Membranpumpen gewährleistet. Es hält intensiven Einsätzen mit Pestiziden, Pflanzenschutzmitteln, Flüssigdüngern sowie aggressiven Chemikalien ausgezeichnet stand.

Eigenschaften:

Reduzierte mechanische Beanspruchung im Arbeitszyklus durch optimierte Form der Membranen
Patentiertes Design gegen Knicken oder Quetschen der Membranen
Rückverfolgbarkeit der Produktionscharge durch Datumscode auf jeder Membrane
Sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis

BLUEFLEX^TMMembranen bieten ausgezeichnete Haltbarkeit, auch unter intensiven Arbeitsbedingungen.