Exzenterschneckenpumpe

Rotor einer Exzenterschneckenpumpe

Schnittbild einer Exzenterschneckenpumpe

Animation der Wirkweise
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Exzenterschneckenpumpen, auch PCP (progressive cavity pump) genannt, sind Pumpen zur Förderung einer Vielzahl von Medien, insbesondere von dickflüssigen, hochviskosen und abrasiven Medien wie zum Beispiel Schlämmen, Gülle, Erdöl und Fetten. Nach seinem Erfinder wird sie auch Moineau-Pumpe, sprachlich vereinfacht auch Mohno-, Moyno- oder Mono-Pumpe genannt.

Funktionsweise

Bei einer Exzenterschneckenpumpe wälzt sich der angetriebene, gewendelte Rotor auf dem mit einer ebenfalls schneckenförmig gewendelten Innenseite des Gehäuses, dem Stator, ab und vollführt dabei mit seiner Figurenachse eine exzentrische Drehbewegung um die Statorachse. Der Außendurchmesser des Rotors ist dabei gerade so groß gewählt, dass er auf der gegenüberliegenden Seite den Innendurchmesser der Statorschnecke berührt. Dadurch entstehen dort durch Stator und Rotor abgeteilte Kompartimente, die sich während der Wälzbewegung in axialer Richtung bewegen und darin enthaltenes Fördergut mitnehmen. Wenn die Rotorachse einen vollständigen Umlauf um die Statorachse ausgeführt hat, muss der Rotor wieder in der gleichen Winkelstellung wie vorher stehen, damit seine Schneckenwendel die korrespondierende Statorschnecke in einer passenden Kontaktlinie berührt. Da der Rotor einen kleineren Außendurchmesser als den Innendurchmesser des Stators hat, geht das nur, wenn der Statorumfang ein ganzzahliges Vielfaches des Rotorumfangs ist. Man nimmt allgemein den doppelten Rotorumfang als Statorumfang, so dass der Rotor während einer Umwälzung genau eine Umdrehung um seine eigene Achse ausführt. Auf diesem Weg wälzt sich aber sein Umfang zweimal auf der Rotorinnenseite ab, weswegen die äußere Schnecke ein zweigängiges Gewinde tragen muss, während die Rotorschnecke nur eingängig ist. Dadurch, dass die Statorschnecke eine entsprechend steilere Gewindeteilung trägt, ergibt sich in dem Spalt gegenüber der Berührlinie eine axiale Bewegung der durch die Schneckenkontur abgeteilten Kompartimente, die die eigentliche Ursache für die Förderbewegung darstellt. Der Rotor besteht dabei üblicherweise aus einem hoch abriebfesten Material wie zum Beispiel Stahl. Der Stator hingegen besteht aus einem elastischen Material, zum Beispiel Gummi. Durch die spezielle Formgebung von Rotor und Stator entstehen zwischen Rotor und Stator abgedichtete Hohlräume, die sich bei Drehung des Rotors axial fortbewegen und das Medium fördern. Die Fördermenge ist dabei direkt proportional zum Drehwinkel des Rotors. Durch Variation der Steigungszahl kann der erzielte Druck in weiten Bereichen variiert werden. Erfinder dieser Pumpentechnik ist Professor René Moineau, der im Jahr 1930 seine Erfindung zum Patent anmeldete und in seiner Dissertation 1939 vertiefte. Nach ihm wird diese Technik auch Moineau-Prinzip genannt. 1932 gründete R. Moineau und R. Bienaimé die Firma PCM Pumpen, in der seit dem zahlreiche Varianten dieser Pumpen gefertigt werden. Weltmarktführer im Bereich Exzenterschneckenpumpen ist die Firma NETZSCH Mohnopumpen GmbH dicht gefolgt von der seepex GmbH in Bottrop.

Die Form der Hohlräume ist dabei konstant, so dass das Fördermedium nicht gequetscht wird. Bei passender Auslegung können mit Exzenterschneckenpumpen nicht nur Fluide, sondern auch Festkörper gefördert werden. Die Scherkräfte, die auf das Fördergut einwirken, sind dabei sehr klein, so dass z. B. auch ganze Früchte gefördert werden können. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass Exzenterschneckenpumpen kontinuierlich und pulsationsarm fördern, was sie für die Verwendung in Vergussanlagen geeignet macht, auch für hochviskose und abrasive Medien. Ebenfalls eignen sie sich als Bestandteile von Fassfolgeplattenpumpen.

Anwendungsbereich

Exzenterschneckenpumpen haben einen ausgesprochen weiten Anwendungsbereich. Durch ihren extrem einfachen Aufbau mit einer sehr geringen Anzahl von bewegten Teilen eigenen sie sich auch für den Einsatz in sehr rauem Umfeld. Das Verschleißteil - der Stator - kann mit wenigen Handgriffen ausgetauscht werden.

Dosiertechnik

Dispenser auf Basis von Exzenterschneckenpumpen werden zum Dosieren von Klebstoffen, Silikonen, Dichtstoffen und vielen weiteren Medien verwendet. Dabei sind schon kleinste Dosiermengen ab ca. 0,005 ml möglich.

Erdölförderung

Wenn der Einsatz konventioneller Gestängetiefpumpen nicht zweckmäßig erscheint, werden bei der Förderung von Erdöl auch Exzenterschneckenpumpen eingesetzt. Diese werden entweder von der Erdoberfläche aus mittels eines Triebkopfes und einer verschraubbaren Stange betätigt oder über einen direkt auf der Exzenterschnecke sitzenden Elektromotor angetrieben.

In Umkehrung des Prinzips werden in der Bohrtechnik Exzenterschneckenantriebe verwendet. Dabei ist unmittelbar über dem Bohrmeißel die Antriebseinheit angebracht. Sie wird über die Spülflüssigkeit angetrieben, die durch das Bohrgestänge zum Bohrmeißel geführt wird. Der Einsatz von Exzenterschneckenantrieben direkt über dem Bohrmeißel ermöglicht eine flexible Führung der Bohrung und somit die Realisierung gerichteter Bohrungen.

Landwirtschaft

In der Landwirtschaft werden Exzenterschneckenpumpen als Gülleförderpumpen sowohl für den stationären Einsatz wie auch für den mobilen Einsatz in Güllefässern eingebaut.

Auch werden Exzenterschneckenpumpen im Weinbau eingesetzt, weil große Höhen überwunden werden können und auch Maische gepumpt werden kann.

Kläranlagen

In Kläranlagen fördern Exzenterschneckenpumpen Klärschlämme, Abwässer und ähnliches.

Lebensmittelindustrie

Wird beim Stator lebensmittelechter Gummi verarbeitet, eignen sich Exzenterschneckenpumpen auch für die Förderung von Lebensmitteln wie Butter, Fetten, Teigmassen, zerkleinertem Gemüse und ähnlichem.

Verpackungsindustrie

Wegen der Proportionalität von Fördervolumen und Drehwinkel eignen sich Exzenterschneckenpumpen sehr gut als Dosierpumpen im Verpackungsbereich.

Sonstige Industrie

Exzenterschneckenpumpen werden überall dort eingesetzt, wo herkömmliche Pumpen wegen des Fördermediums ausscheiden, zum Beispiel beim Besprühen mit dickflüssiger Farbe, abrasiven Medien (Mörtel, Zement usw.) oder bei aggressiven Medien wie Säuren und Laugen.

Siehe auch

• Archimedische Schraube
• Drehkolbenpumpe

Weblinks

 Commons: Exzenterschneckenpumpe – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Animation des Förderprinzipes von Exzenterschneckenpumpen