1 Kolbenpumpen
1.1 Funktionsprinzip der Kolbenpumpe
Die Kolbenpumpe funktioniert durch die Kompression und den Transport von Flüssigkeiten oder Gasen mittels eines Kolbens. Das Funktionsprinzip lässt sich wie folgt beschreiben:
1. Dosierprozess: Zufuhr → Dosierung → Rückzug → Zyklus
2. Kolbenbewegung: Ein fester Zylinder und Dichtungen ermöglichen die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung des Kolbens. Die Dichtungen sind am Zylinderkörper angebracht.
3. Volumenänderung: Durch die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens im Zylinder ändert sich das Volumen zwischen Kolben und Zylinderwand. Dies führt zu einer periodischen Veränderung des Arbeitsvolumens im Pumpenraum, wodurch Flüssigkeit angesaugt und ausgestoßen wird, während gleichzeitig der Druck erhöht wird.
Funktionsprinzip Diagramm
Die Kolbenpumpe nutzt die hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens innerhalb des Pumpenzylinders, um das Arbeitsvolumen des Zylinders periodisch zu vergrößern und zu verkleinern, wodurch Flüssigkeit angesaugt und ausgestoßen wird. Diese Pumpe verfügt über eine Selbstansaugfähigkeit und kann auch bei starken Druckschwankungen einen nahezu konstanten Durchfluss aufrechterhalten. Sie eignet sich besonders für die Förderung von hochviskosen Flüssigkeiten bei geringen Durchflussmengen und hohen Förderhöhen.
Aber bei der Förderung von hochviskosen Flüssigkeiten oder klebstoffartigen Substanzen mit Feststoffanteilen kann es jedoch zu folgenden Problemen kommen: Die Flüssigkeit kann sich im Kolbenraum absetzen und entmischen, wodurch sich die Feststoffpartikel am Boden des Kolbenraums ansammeln. Die Ablagerungen können zu Blockaden führen, die den reibungslosen Betrieb der Pumpe beeinträchtigen und letztendlich zu Ausfällen führen.
1.2 Leistungsmerkmale der Kolbenpumpe
Die Kolbenpumpe zeichnet sich durch ein einfaches Funktionsprinzip aus und eignet sich insbesondere für Anwendungen mit hohem Druck. Bei Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität ermöglicht sie eine präzise Dosierung. Allerdings weist ihre Struktur einige Nachteile auf: Die Kolbenpumpe erfordert ein System aus Ein- und Auslassventilen, was die Konstruktion verkompliziert, dies führt zu höheren Wartungs- und Reparaturkosten; Kolbendichtungen und Umschaltmembranen unterliegen einem hohen Verschleiß und müssen regelmäßig ausgetauscht werden; Der Dosierprozess ist nicht kontinuierlich, und die Menge pro Hub ist begrenzt, dies kann zu Ungenauigkeiten in der Dosierung führen; Das Volumen von Kolben und Zylinder ist fest vorgegeben, was die Anpassung des Mischverhältnisses und der Förderleistung erschwert, die Pumpe ist nur bedingt geeignet für die Förderung von hochviskosen Flüssigkeiten oder Medien mit Feststoffpartikeln.
Strukturdiagramm
1.3 Kolbenpumpe liefert Klebstoff mit hoher Viskosität oder festen Partikeln
Beim Einsatz von Kolbenpumpen zur Förderung von hochviskosen Flüssigkeiten oder Medien mit Feststoffpartikeln treten folgende Probleme auf: Kolbendichtungen, Umschaltmembranen (aus Gummi oder Kunststoff) und der Umschaltraum (metallisch) unterliegen einem starken Verschleiß. Die Umschaltmembran und der Ansatz im Umschaltraum sind durch Pressung abgedichtet. Durch wiederholte Stöße und die abrasive Wirkung der Feststoffpartikel in der Flüssigkeit kommt es zu erheblichen Abnutzungen; Die Membran muss aufgrund des schnellen Verschleißes mindestens einmal pro Monat oder sogar häufiger ausgetauscht werden, dies führt zu einem erheblichen Wartungsaufwand, der zeit- und arbeitsintensiv ist.
Verschleißerscheinungen an der Umschaltmembran der Kolbenpumpe
2. Schneckenpumpen
Schneckenpumpen, wurden im Vergleich zu Kolbenpumpen später entwickelt. Im Jahr 1930 entdeckte der Luftfahrtpionier René Moineau, während er an einem Kompressor für Strahltriebwerke arbeitete, dass das gleiche Prinzip auch als Pumpensystem funktionieren könnte. Seine bahnbrechende Arbeit legte den Grundstein für die Einschneckenspindelpumpe, die auch als Moineau-Pumpe bekannt ist. Diese Pumpe gehört zur Kategorie der Rotationsverdrängerpumpen.
2.1 Prinzip der Schneckenpumpe
Schraubenspindelpumpen werden in Einschnecken-, Zweischnecken- und Mehrschneckenpumpen unterteilt. Am häufigsten werden Einschneckenpumpen eingesetzt.
Die Einschneckenpumpe basiert auf der Entwicklung aus mehreren abgedichteten Kolbenkammern. Sie kombiniert die Dichtigkeit einer Kolbenpumpe mit der Kontinuität einer Zahnradpumpe. Durch die exzentrische Rotation der Schnecke ermöglicht sie die Förderung und Dosierung von hochviskosen Flüssigkeiten, die Feststoffpartikel enthalten.
Als Präzisionsbauteile sind die Herstellungsqualität und Genauigkeit von Stator (Gehäuse) und Rotor (Schnecke) entscheidend für die hohe Leistungsfähigkeit der Schneckenpumpe. Nur durch präzise Fertigung können die Vorteile dieser Pumpentechnologie voll ausgeschöpft werden.
Diagramm des unendlichen Kolbenprinzips
2.2 Kinematische Eigenschaften der Schneckenspindelpumpe
Bei einer Einspindel-Schneckenpumpe besteht das Rotor-Stator-Profil im Wesentlichen aus einer äußeren Äquidistanten einer gewöhnlichen Hypozykloide als Statorprofil, während die dazu konjugierte Kurve die Rotorprofilfläche bildet.
(2) Der Rotor kann als die Bahn eines Kreises mit dem Radius R betrachtet werden, der sich entlang einer Schraubenlinie mit der Steigung t und einer Exzentrizität e kontinuierlich bewegt.
a) Die Einspindel-Schneckenpumpe gehört zu den rotierenden Verdrängerpumpen. Sie basiert auf einer präzisen volumetrischen Zuteilung und arbeitet nach dem Prinzip eines endlos zirkulierenden Kolbens.
b) Durch die Steuerung des Drehwinkels und der Drehgeschwindigkeit des Rotors mittels eines Servomotors und eines Steuerungssystems wird der Flüssigkeitsfluss kontrolliert.
c) Die Förderung oder Druckerhöhung der Flüssigkeit erfolgt durch die Veränderung und Bewegung des Eingriffsvolumens zwischen Rotor und Stator.
d) Wenn sich der Servomotor dreht, bewegt er den Rotor mit, wodurch das Eingriffsvolumen an der Saugseite allmählich vergrößert wird. Der Druck sinkt, und die Flüssigkeit strömt aufgrund des Druckunterschieds in den Eingriffsraum.
e) Sobald das Volumen sein Maximum erreicht und eine dicht abgeschlossene Kammer bildet, wird die Flüssigkeit kontinuierlich in axialer Richtung transportiert, bis sie die Druckseite erreicht. Dort verringert sich das Eingriffsvolumen allmählich, wodurch die Flüssigkeit ausgestoßen wird.
Animation der Funktionsweise einer Schneckenpumpe
2.3 Struktur der Schneckenpumpe
Die Schneckenpumpe zeichnet sich durch eine endlos zirkulierende Kammerstruktur aus. Dadurch kommt es nicht zu Verstopfungen, selbst bei der Förderung von hochviskosen Flüssigkeiten oder Medien mit festen Partikeln.
Strukturdiagramm der XETAR Schneckenpumpe
2.4 Leistung der Schneckenpumpe
1. Einfache Struktur, leicht zu demontieren, wartungsfrei, stabiler Druck ohne Pulsation, hohe Dosiergenauigkeit.
2. Aufgrund der speziellen Konstruktion besitzt die Schneckenpumpe selbstdichtende Eigenschaften, sodass keine Ventile an Ein- und Auslassöffnungen erforderlich sind.
3. Unbegrenzte Zirkulationsdosierung, keine Einschränkung bei der Einzeldosiermenge.
4. Förderung von Flüssigkeiten mit festen Partikeln möglich.
5. Breites Viskositätsspektrum, geeignet für Medien mit niedriger bis hoher Viskosität.
6. Die Schneckenpumpe vereint die hohe Präzision und lange Lebensdauer einer Kolbenpumpe mit der einfachen Struktur einer Zahnradpumpe sowie einem stabilen, pulsationsfreien Förderdruck.
Innere Strukturdiagramm der XETAR Schneckenpumpe
2.5 Förderung von hochviskosen oder feststoffhaltigen Klebstoffen mit der Schneckenpumpe
Die Strukturmerkmale der Schneckenpumpe eignen sich besonders gut für die Verarbeitung von hochviskosen Flüssigkeiten oder Medien mit festen Partikeln.
Durch die Verwendung von hochpräzise gefertigten Keramikrotoren und verschleißfesten Gummistatoren, hergestellt mit modernster CNC-Bearbeitung, gewährleistet unsere Schneckenpumpe eine hohe CMK-Dosiergenauigkeit. Bei Anwendungen mit hochviskosen und feststoffhaltigen Klebstoffen kann die Lebensdauer der Pumpe bis zu 3 Jahre wartungsfrei betragen.