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Exzenterschneckenpumpen sind rotierende Verdrängerpumpen, die sich besonders zum Fördern von dickflüssigen, hochviskosen und abrasiven Medien, wie Erdöl, Fetten, Gülle oder schlammhaltigen Abwässern, eignen. Ihr Funktionsprinzip beruht auf der Drehung eines wendelartigen Rotors aus Stahl in einem elastischen Statorgehäuse. Der Rotor ist als eingängige Schnecke ausgeführt, der Hohlraum im Statorgehäuse ist ebenfalls wendelförmig, jedoch zweigängig. Bei den kleinen und mittleren Pumpengrößen wird die exzentrische Bewegung dadurch erzielt, dass der Rotor starr mit der Antriebswelle verbunden ist und um seine Mittellinie rotiert, während der flexible Elastomerstator aus seiner Mittellage ausgelenkt wird und eine – um die Mittellinie taumelnde – Bewegung ausführt.
Das umgekehrte Prinzip wird bei den Großpumpen angewandt. Sie besitzen starre Statoren in einer Rohrkonstruktion. Ein Stahlrohr dient als tragendes Strukturelement, in das die Elastomerkomponente mit dem gewendelten Hohlraum formschlüssig eingebracht ist. Der Rotor ist zum Beispiel über einen flexiblen Biegestab oder eine Gelenkwelle mit dem Antriebsmotor verbunden und führt innerhalb des starren Stators eine exzentrische Rotationsbewegung aus. In beiden Fällen berühren sich Schnecke und Rotor, über den Querschnitt gesehen, an zwei Punkten und bilden bei der Rotation entlang der Längsachse zwei getrennte Förderkammern. Das Fördergut wird kontinuierlich und nahezu pulsationsfrei von der Saug- zur Druckseite der Pumpe verschoben und dabei wenig – bis gar nicht – mechanisch beansprucht.
Für jeden Stator die passende
Maschinenkonfiguration

Entsprechend ihrem breiten Anwendungsfeld werden die Pumpenstatoren in einem weiten Größenspektrum hergestellt. Bei kleinen und mittleren Statoren geschieht dies auf Anlagen, die auf Standardmaschinen basieren. Das könnte beispielsweise eine horizontale Gummispritzmaschine mit einer Schließkraft von 4.500 kN, kombiniert mit einem Spritzaggregat mit 6.300 cm3 Spritzvolumen sein.
Für Großstatoren steht eine umfangreiche Auswahl an Plastifizier-/Spritz- und Schließaggregaten mit Spritzvolumina von bis zu 40.000 cm3 zur Verfügung, die sich individuell zu Spezialmaschinen kombinieren lassen. Für noch größere Statoren – die größten sind mehrere Meter lang und haben ein Gewicht über 100 kg – besteht die Möglichkeit des Repetitionsspritzgießens. Da heißt, das Spritzaggregat plastifiziert und spritzt ein vorgewähltes Volumen mehrfach nacheinander in die Formkavität ein. Alternativ besteht die Möglichkeit, zwei parallel aufgebaute Spritzaggregate einzusetzen, die über ein gemeinsames, temperiertes Kopfstück abwechselnd in den Stahlmantel einspritzen. Damit wird ein kontinuierliches Einspritzen ermöglicht, ohne die sonst übliche Unterbrechung der Einspritzung bei Verwendung von nur einem Spritzaggregat.
Für die Kleinserienproduktion sind im Hinblick auf kurze Umrüstzeiten ausgelegte Anlagen erhältlich. Ein Beispiel ist die abgebildete Tandemanlage mit zwei Plastifizier-/Spritzaggregaten für den schnellen Produktwechsel bei der Fertigung von kleinen und mittelgroßen Pumpenstatoren. Bei dieser Anlage wurde eine 4.550-kN-Schließeinheit mit zwei Spritzaggregaten mit 6.800 und 1.000 cm3 Einspritzvolumen kombiniert. Die Spritzaggregate sind über Nadelverschlussdüsen verschließbar. Jedes Aggregat lässt sich in der Höhe verstellen und so an die Einspritzebene des Spritzgießwerkzeugs anpassten. Dieses Konzept erlaubt es, unterschiedliche Werkzeuge ohne große Adaptierung in einer Maschine einzusetzen.
Bei zunehmender Größe
ohne Schließeinheit

Auch bei den Schließeinheiten ist eine beträchtliche Anzahl an Baugrößen verfügbar. Allerdings wird mit zunehmender Statorgröße meist ohne Schließeinheit gearbeitet. Wegen des großen Gummivolumens und der daraus resultierenden langen Heizzeit werden Großstatoren außerhalb der Spritzgießmaschine vulkanisiert. Dies ist deshalb möglich, da Großpumpenstatoren in der Regel direkt in das Stahlgehäuse eingespritzt werden. Da das Gehäuse so dimensioniert ist, dass es den Fülldruck aufzunehmen vermag, wird keine zusätzliche Schließeinheit benötigt. Lediglich ein Auflagegestell für das Stahlgehäuse samt Kernhalter ist erforderlich. Die Stahlgehäuse sind wahlweise horizontal oder platzsparend vertikal neben der Spritzeinheit positionierbar. Ein Kran entnimmt die gefüllte Stahlhülse aus der Maschine und führt sie dem Autoklaven zu.
Die spezielle Geometrie der Statoren erfordert eine manuelle Entformung. Bei kleinen und mittleren Statoren wird die Kernplatte samt Formteil mit einer Verschiebeeinrichtung seitlich aus dem Werkzeug gefahren. Die Bedienperson kann das Formteil nun in ergonomisch günstiger Position vom Kern abziehen. Ein Lichtvorhang sichert die Kernplattenverschiebung ab. Bei Großstatoren findet das Ausdrehen des schneckenförmigen Kerns in einer eigenen Entform- und Nacharbeitsstation statt, die auf Wunsch in enger Abstimmung mit dem Anwender konzipiert wird.

KOSTENEFFIZIENZ
Durch repetitive Formfüllung zu großen Bauteilen
Große Pumpenstatoren können mehre Meter lang und über 100 kg schwer sein. Um solche Formen rationell füllen zu können, empfiehlt sich der Einsatz von zwei parallel aufgebauten Spritzaggregaten, die über ein gemeinsames, temperiertes Kopfstück abwechselnd in den Stahlmantel einspritzen. Auf Schließeinheiten wird in solchen Fällen verzichtet und das Bauteil außerhalb der Spritzgießmaschine vulkanisiert.

Über den Autor

Dipl.-Ing. Reinhard Bauer, freier Journalist, Gmünd/Österreich, office@technokomm.at