Vorwort
Die Ära schafft Helden, Technologie treibt den Wandel voran. Rückblickend auf die 1830er Jahre konstruierte der schottische Erfinder Robert Anderson den ersten nicht wiederaufladbaren elektrischen Wagen. Aufgrund der begrenzten Reichweite und der damaligen Einschränkungen in der Motorentechnologie wurde jedoch auf dampfbetriebene Kolbenmotoren umgestellt. Auf ähnliche Weise entstand die Kolbenpumpentechnologie, die auf dem Dampfkolbenprinzip basierte, und brachte Branchengrößen wie Scheugenpflug und Huebers aus Deutschland sowie NLC aus Japan hervor. Diese Unternehmen etablierten sich mit ihrer Kolbenpumpentechnologie als Marktführer.
Mit dem raschen Fortschritt der Technologie durchlief auch die Motorentechnik eine evolutionäre Entwicklung: vom Wechselstrommotor im Jahr 1873 über den Schrittmotor im Jahr 1970 bis hin zum modernen Servomotor. Jeder technologische Fortschritt eröffnete neue Möglichkeiten in der Steuerung von Pumpen. Im 20. Jahrhundert markierte der Aufstieg der Schneckenpumpentechnologie mit ihrer hohen Dosiergenauigkeit einen Wendepunkt für Effizienz und Präzision in der industriellen Produktion und Qualitätskontrolle. In diesem neuen Zeitalter tauchten Unternehmen auf, die sich auf hochpräzise Schneckenpumpen spezialisierten, darunter Viscotec (1997 gegründet, Schwerpunkt auf Pumpen für die Lebensmittel-, Pharma- und Chemieindustrie), Bdtronic aus Deutschland, PVA und Nordson aus den USA sowie XETAR aus China.
Im Folgenden werden wir die Funktionsprinzipien, die Struktur, die Leistungsmerkmale sowie die Eigenschaften von Kolben- und Schneckenpumpen eingehend analysieren. Durch die Betrachtung konkreter industrieller Anwendungsfälle werden wir die überlegenen Leistungsmerkmale der Schneckenpumpen in der neuen Ära und ihre bemerkenswerten Ergebnisse in der Praxis aufzeigen.
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
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.
活塞泵换向膜片的磨损现象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.
Um den unterschiedlichen Anforderungen an Klebstoffanwendungen gerecht zu werden, bieten wir eine Vielzahl von Rotor- und Stator-Materialoptionen an. Dies stellt sicher, dass unsere Schneckenpumpe unter verschiedenen Betriebsbedingungen stets eine hervorragende Leistung und lange Lebensdauer erzielt.
Materialien von Rotor und Stator der XETAR Schneckenpumpe
Die Rotor- und Stator-Materialien der XETARSchneckenpumpe sind speziell entwickelt, um eine hohe Präzision, Verschleißfestigkeit und lange Lebensdauer zu gewährleisten.
Rotor-Materialien:
• Keramik-Rotor – Hohe Härte, Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit，Hochtemperaturbeständige Oxidation
• Edelstahl-Rotor – Korrosionsbeständig, robust und langlebig.
• Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl — hohe Härte, verschleißfest, hitzebeständig, hohe Festigkeit und Zähigkeit
Stator-Materialien:
• Nitrilkautschuk (NBR)
• Fluorkautschuk (FKM)
• Perfluorkautschuk (FFKM)
• Polyurethan (PU)
3. Vorteile der Schneckenpumpe
XETAR wurde im Zeitalter der modernen Technologien des 21. Jahrhunderts gegründet und verfolgt stets den Fortschritt der Branche. Mit 25 Jahren Erfahrung in Forschung und Entwicklung integriert XETAR kontinuierlich neue Spitzentechnologien in die Schneckenpumpentechnologie.
Dank der Nutzung von hochleistungsfähigen Servomotoren für präzise Antriebs- und Steuerungstechnik bietet die Pumpe höchste Flexibilität und maximale Präzision. Mit diesen überlegenen Eigenschaften und einer stabilen, zuverlässigen Leistung hat sich XETAR einen festen Platz auf dem Markt erarbeitet und genießt eine breite Anerkennung in der Industrie.
3.1 Unterschiede zwischen Kolben-Dosierpumpen und Schnecken-Dosierpumpen
Ähnlich wie der Unterschied zwischen Elektromotoren in neuen Energiefahrzeugen und herkömmlichen Verbrennungsmotoren sind Schneckenpumpen wartungsfrei, leicht zu steuern und bieten Echtzeit-Feedback, was sie ideal für die zukünftige Entwicklung flexibler Automatisierungstechnologien macht.
Im Bereich der Schnecken-Dosierpumpen für die Elektronikindustrie gibt es derzeit drei Marktsegmente:
1. Importierte Marken, vertreten durch Viscotec (Deutschland) und HEISHIN (Japan)
2. Inländische Marken als Ersatz für Importe, wie XETAR
3. Andere inländische Marken
XETAR verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung in der Anwendung und Entwicklung von Schneckenpumpen. Als erster Anwender der VISCOTEC RD-Serie in China hat XETAR ein tiefgehendes Verständnis der Schneckenpumpentechnologie und deren Leistung, was es ermöglicht, Schneckenpumpen auf Augenhöhe mit Viscotec herzustellen. Im Gegensatz dazu gibt es derzeit keine anderen inländischen Marken, die in der Lage sind, Rotor und Stator eigenständig zu fertigen. Ohne diese Kernkompetenz bleibt unklar, wie die tatsächliche Leistungsfähigkeit ihrer Schneckenpumpen gewährleistet werden kann – geschweige denn, ob sie überhaupt in der Lage sind, hochleistungsfähige Pumpensysteme zu liefern.
Qualitätsdimensionen für Schneckenpumpen
Um eine herausragende Schneckenpumpe herzustellen, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:
1. Kenntnis der Leistungsbewertungsindikatoren für hochwertige Schneckenpumpen
Nur mit einem tiefgehenden Verständnis der Kernleistungsmerkmale kann eine wirklich leistungsstarke Schneckenpumpe entwickelt werden.
2. Hochleistungsfähige Fertigungsausrüstung und fortschrittliche Verarbeitungstechnologien
XETAR hat über 10 Millionen RMB in hochpräzise Fertigungstechnologie investiert, um eine gleichbleibend hohe Qualität sicherzustellen.
3. Expertise in Rotor- und Stator-Materialien
XETAR hat weltweit seltene 11 Serien von Vollkeramik-Rotoren entwickelt, die außergewöhnliche Verschleißfestigkeit und chemische Beständigkeit bieten. Zudem bestehen alle Statoren aus importierten Hochleistungsmaterialien, was eine hervorragende Langlebigkeit garantiert.
4. Tiefgehendes Verständnis für Klebstoffe und Anwendungsbereiche
Mit über 25 Jahren Erfahrung in der Dosiertechnik hat XETAR ein Know-how aufgebaut, das kein einziger ausländischer Pumpenhersteller besitzt. Beispielsweise berücksichtigt XETAR bei der Pumpenauswahl stets die langfristige Zuverlässigkeit für den Kunden und setzt daher oft bewusst auf eine größere Pumpenkapazität, um die Lebensdauer zu maximieren.
XETAR betont, dass die Leistungsfähigkeit von Dosiersystemen auf zwei Säulen basiert: 80 % Hochpräzise und hochzuverlässige Hardware und 20 % Umfassende Erfahrung in der Dosierprozess-Technologie. Diese beiden Faktoren sind untrennbar miteinander verbunden. Aktuelle Marktlage ist, VISCOTEC (Deutschland) hat Hochwertige Hardware, aber mangelnde Erfahrung in der Dosiertechnik. XETAR vereint exzellente Hardware mit umfassender Prozesskompetenz – und bietet damit die optimale Lösung. Und für andere chinesische Hersteller, weder beherrschen sie die Hardware-Entwicklung noch haben sie Erfahrung im Dosierprozess.
Die XETAR Schneckenpumpe bietet nicht nur präzise Steuerungsmöglichkeiten wie einstellbares Mischungsverhältnis, variable Austragsgeschwindigkeit und unbegrenztes Austragsvolumen, sondern bewältigt auch mühelos anspruchsvolle industrielle Anwendungen.
Lassen Sie uns nun die herausragenden Vorteile dieser Pumpe im Detail betrachten:
• Selbstdichtende Eigenschaften – Kein Bedarf an Ventilen an Ein- und Auslassöffnungen.
• Unbegrenzte Dosierzyklen – Keine Begrenzung der Einzeldosiermenge, wodurch kontinuierliche Förderung möglich ist.
• Schonende Förderung – Kein Quetschen des Mediums während des Förderprozesses, mit niedriger Scherbeanspruchung und pulsationsfreiem Betrieb.
• Förderung von fluiden mit Feststoffpartikeln – Ideal für Anwendungen, bei denen Feststoffe in der Flüssigkeit enthalten sind.
• Breites Viskositätsspektrum – Geeignet für Medien von niedriger bis extrem hoher Viskosität.
• Rückflussfunktion – Verhindert Tropfenbildung und Fadenziehen, was für präzise Dosieranwendungen entscheidend ist.
• Konstanter Förderstrom – Unabhängig von Dichte- und Viskositätsänderungen des Mediums.
• Hohe Präzision und lange Lebensdauer – Vereint die Vorteile einer Kolbenpumpe in Bezug auf Dosiergenauigkeit mit der Langlebigkeit einer Schneckenpumpe.
Xetar Schneckenpumpe
Die XETAR Technology Schneckenpumpe ermöglicht die präzise Förderung kleinster Mengen ein-komponentiger Flüssigkeiten. Durch die genaue Dosierung und Mischung entsprechend den Eigenschaften von zwei-komponentigen Flüssigkeiten und Pasten kann das Mischungsverhältnis der Materialien präzise gesteuert werden. Sie eignet sich sowohl für manuelle Arbeitsstationen als auch für halbautomatische oder vollautomatische Anwendungen. Im Vergleich zu internationalen Marken, die den Markt dominieren, stellen wir uns mit unserer tatsächlichen Dosiergenauigkeit der technischen Herausforderung. Unser Mikro-Tropfen-Schraubenventil gewährleistet eine konstante, perlenförmige Dosierung, die unabhängig von Flussgeschwindigkeit, Druck, Temperatur und Zeit bleibt – mit einer Wiederholgenauigkeit von über 99 %. Unser neu eingeführtes Mikro-Tropfen-Schraubenventil VF-HDY100 verfügt über einen Rotorschneckendurchmesser von nur 2,0 mm und ermöglicht eine minimale Dosiermenge von nur 0,1 mg.
Microdrip-Dosiergenauigkeitstest
4. Fazit
Unter dem doppelten Einfluss von technologischem Fortschritt und industriellen Anforderungen hat die Pumpentechnologie eine tiefgreifende Transformation durchlaufen – vom Dampfkolbenzeitalter bis hin zu modernen Hochpräzisions-Schneckenpumpen. Dieser Prozess spiegelt nicht nur den Fortschritt der industriellen Zivilisation wider, sondern unterstreicht auch die Bedeutung von technologischen Durchbrüchen für die Steigerung der Produktionseffizienz und die Qualitätskontrolle.
Durch die detaillierte Analyse von Kolbenpumpen und Schneckenpumpen wird deutlich, dass beide Technologien zwar ihre jeweiligen Stärken haben, aber Schnckenpumpen bei der Handhabung komplexer Medien wie hochviskoser Klebstoffe mit Feststoffpartikeln überlegene Leistungen zeigen. Sie lösen grundlegende Probleme wie Leckagen, verhindern effektiv Verstopfungen und Ablagerungen in Leitungen und bieten folgende Vorteile: Hohe Dosiergenauigkeit; Stabile Druckabgabe; Pulsationsfreier Flüssigkeitstransport; Wartungsfreiheit und Verschleißfestigkeit. Diese Eigenschaften machen Schnckenpumpen zu einem unverzichtbaren Schlüsselelement in der modernen industriellen Produktion.