Welche Funktionen haben Einschneckenpumpen?

Die drei Kernfunktionen von Einschneckenpumpen

Eine einzelne Schraubenspindelpumpe (auch Exzenterschneckenpumpe genannt) erfüllt drei Hauptfunktionen: dosierter Fluss viskoser Flüssigkeiten , Pulsationsarme Übertragung scherempfindlicher Materialien , und Selbstansaugendes Heben von Mehrphasengemischen . Im Gegensatz zu Kreiselpumpen liefert eine Einzelschneckenpumpe eine konstante, lineare Durchflussrate, die direkt proportional zu ihrer Drehzahl ist – typischerweise eine Leistung volumetrische Wirkungsgrade über 95 % über einen weiten Druckbereich.

Diese einzigartige Leistung macht es unverzichtbar in Branchen von der Öl- und Gasindustrie bis hin zur Lebensmittelverarbeitung und Abwasserbehandlung. Im Folgenden untersuchen wir jede Funktion anhand messbarer Daten und praktischer Beispiele.

Funktion 1: Genaues Messen und Dosieren hochviskoser Flüssigkeiten

Einschneckenpumpen funktionieren als Verdränger-Dosiergeräte . Jede Drehung verdrängt unabhängig vom Förderdruck ein festes Volumen (von 0,005 bis über 2.500 Liter). Die Genauigkeit der Durchflussrate bleibt normalerweise innerhalb ±0,5 % bis ±1 % wenn es richtig dimensioniert ist.

Beispiel aus der Praxis: Polymerinjektion in Ölfeldern

Bei der Enhanced Oil Recovery (EOR) injizieren Betreiber Polymerlösungen mit Viskositäten von bis zu 10.000 cP . Eine einzelne Schraubenspindelpumpe dosiert präzise 2,5 l/min gegen den Druck von 40 bar (580 psi) . Kreiselpumpen würden über 1.000 cP an Effizienz verlieren und können die lineare Dosierung nicht aufrechterhalten. Das Ergebnis: Eine konsistente Polymereinspritzung reduziert den Chemikalienabfall um bis zu 15 % jährlich pro Well-Pad.

• Viskositätsbereich: 1 cP bis 1.000.000 cP (z. B. schweres Rohöl, Melasse, Schlamm)
• Linearität der Durchflussmenge: R² > 0,999 von 10 % bis 100 % Motordrehzahl
• Druckfähigkeit: Bis zu 48 bar (700 psi) in einstufigen, mehrstufigen Ausführungen übersteigen 240 bar (3.480 psi)

Funktion 2: Pulsationsarmer, scherempfindlicher Materialtransport

Die sanfte Pumpwirkung einer Einschneckenpumpe ist eine ihrer wertvollsten Funktionen. Im Gegensatz zu Kolben- oder Drehkolbenpumpen bewegt sich die Flüssigkeit axial ohne Turbulenzen oder schnelle Druckspitzen. Scherraten sind typischerweise unter 200 s⁻¹ – vergleichbar mit dem Mischen bei geringer Scherung. Dadurch bleibt die Produktintegrität bei empfindlichen Materialien erhalten.

Daten zur Scherreduzierung

In einem kontrollierten Test zum Pumpen von Joghurtkulturen (einer scherempfindlichen biologischen Flüssigkeit) wurde eine einzelne Schraubenpumpe betrieben Anzahl lebensfähiger Zellen über 95 % nach 10 Stunden Rezirkulation. Eine Kolbenpumpe unter identischen Bedingungen reduzierte die Lebensfähigkeit auf 72 % . Für Küchenverarbeiter bedeutet dies eine längere Haltbarkeit und eine bessere Produktkonsistenz.

Funktion 3: Selbstansaugende und mehrphasige Gemischanhebung

Einschneckenpumpen können Flüssigkeiten aus Saughöhen bis zu 1000 kg fördern 8,5 Meter (28 Fuß) der Wassersäule unter trockenen Bedingungen und 9,5 Meter (31 Fuß) wenn grundiert. Noch wichtiger ist, dass sie Gas-, Flüssigkeits- und Feststoffmischungen gleichzeitig verarbeiten – eine Funktion namens Mehrphasenpumpen . Gasvolumenanteile (GVF) bis zu 80 % sind ohne Dampfsperre möglich.

Praxisbeispiel: Abpumpen von Abwasserschlamm

In einer kommunalen Kläranlage entsteht Schlamm 40 % Luft, 55 % Wasser und 5 % Fett/Feststoffe . Eine einzelne Schraubenpumpe transportiert diese Mischung von einem DAF-Tank (Dissolved Air Flotation) zu einem Fermenter 12 m³/h . Kreiselpumpen verloren innerhalb von 10 Minuten ihre Ansaugleistung , während Membranpumpen alle 2 Stunden verstopften. Die Einschneckenpumpe lief 2.000 Stunden ohne Ausfall, wodurch die Wartungskosten gesenkt werden 8.000 €/Jahr .

• Maximale Feststoffpartikelgröße: bis zu 15 mm (abhängig von der Stator-Elastomerhärte)
• Selbstansaugende Trockenlaufzeit: typisch 30-60 Sekunden (bei richtiger Materialauswahl)
• Mehrphasen-GVF-Grenze: 0 % bis 80 % ohne Zusatzgeräte

FAQ: Häufige Fragen zu den Funktionen von Einzelschneckenpumpen

1. Kann eine Schraubenspindelpumpe trocken laufen?

Ja, aber nur für kurze Dauer (30-60 Sekunden) . Der Stator (typischerweise Elastomer) erfordert Flüssigkeitsschmierung und -kühlung. Längerer Trockenlauf schädigt Stator und Rotor. Für Anwendungen mit zeitweiligen Trockenperioden bitte angeben Statoren aus Hochtemperatur-Elastomeren (z. B. FKM oder HNBR) oder einen Trockenlaufschutzsensor hinzufügen.

2. Was ist der typische Wirkungsgradbereich?

Angebot an Einzelschneckenpumpen volumetrischer Wirkungsgrad zwischen 85 % und 98 % unter normalen Betriebsbedingungen. Der mechanische Gesamtwirkungsgrad (einschließlich Motor und Getriebe) reicht von 55 % bis 75 % , was ist 10–20 % höher als bei Kreiselpumpen beim Umgang mit Viskositäten über 1.000 cP.

3. Wie ändert sich die Durchflussrate mit der Viskosität?

Im Gegensatz zu Kreiselpumpen Die Durchflussrate einer einzelnen Schraubenspindelpumpe bleibt bei Viskositätsänderungen nahezu konstant . Durch die Verdoppelung der Viskosität von 1.000 cP auf 2.000 cP wird der Durchfluss um weniger als reduziert 2 % bei konstanter Geschwindigkeit. Dies macht sie ideal für die Dosierung von Additiven, bei denen die Viskosität des Futtermittels mit der Temperatur variiert.

4. Welche häufigen Fehlermodi wirken sich auf diese Funktionen aus?

1. Statorverschleiß – verringert den volumetrischen Wirkungsgrad; typische Lebensdauer 4.000-8.000 Stunden in abrasiven Schlämmen.
2. Rotorkorrosion – führt zu Schlupf und Druckverlust; Verwenden Sie Edelstahl 316 oder Duplex-Materialien für pH < 4 oder > 10.
3. Ausfall des Kreuzgelenks – verursacht Pulsation; Ersetzen Sie alle 10.000-15.000 Stunden im Dauereinsatz.

5. Wie hoch ist der maximale Druck pro Stufe?

Typischerweise fördert eine einstufige Schraubenspindelpumpe 6 bis 12 bar (87 bis 174 psi) Differenzdruck. Jede weitere Stufe erhöht den gleichen Druck. Für Hochdruckanwendungen wie z Umkehrosmosezulauf (bis 40 bar) , verwenden Sie eine 4-stufige oder 6-stufige Konfiguration. Jede Stufe enthält einen Satz Rotor-Stator-Hohlräume.

Auswahlhilfe: Passende Funktionen für Anwendungsanforderungen

Um die richtige Einschneckenpumpe für Ihre Funktion auszuwählen, bewerten Sie drei Parameter anhand der folgenden Tabelle:

Für die meisten industriellen Anwendungen eignet sich die Kombination der einzelnen Schraubenspindelpumpen Dosiergenauigkeit, geringe Scherung und Mehrphasenfähigkeit macht sie zur vielseitigsten Verdrängerpumpe. Wenn Ihre Flüssigkeit zu dick für Kreiselpumpen oder zu empfindlich für Kolbenpumpen ist, ist eine Einzelschneckenpumpe die funktionale Lösung.