Produkte
| Fadenarmierter Stator | Konventioneller Rohrstator |
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| ohne metallische Außenhülle | 2 Stahlrohr |
Der fadenarmierte Stator kommt ohne stützende Außenhülle zurecht. Bei dem fadenarmierten Stator sind Fäden oder Gewebe unter definierten Winkeln mit Bezug zur Längsachse, ein- oder mehrlagig im Elastomer eingebettet. Die Faden- / Gewebestruktur bildet so zu sagen das Korsett des Stators. Die spezifische Kraftübertragung ist gegenüber gängigen Elasto-meren bei technischen Fäden um ca. 30-50 mal höher, bei gleichzeitiger ca. 25-40 mal geringerer Dehnung.
Beide Enden des fadenarmierten Stators sind flanschartig ausgebildet. Speziell gefertigte Stahlflansche mit 3D-Kontur sorgen zum einen für die erforderliche Abdichtung und verhindern zum anderen das Mitdrehen des Stators.
Die Außenkontur kann beim fadenarmierten Stator je nach Fertigungsverfahren kreisförmig, bzw. als Langloch mit gleichmäßiger Elastomerwanddicke ausgeführt werden.
Letzteres bietet sich vor allem bei größeren Abmessungen an, da hier bis zu 50 Prozent an Elastomervolumen gegenüber konventionellen Rohrstatoren eingespart werden kann.
Customizing
Fadenarmierte Statoren können gezielt auf die entsprechende Kundenanwendung abgestimmt werden. Dazu gibt es eine schier unüberschaubare Kombinationsvielfalt in der Auswahl der Fadenwerkstoffe, Fadenausführungen, schichtabhängiger Einsatz unterschiedlicher Elastomerqualitäten und Lagenaufbau, um nur einige zu nennen.
So werden durch geeignete Auswahlkombinationen z.B. gezielt Lenkungsgelenkscheiben für PKW und LKW kundenspezifisch auf das gewünschte Lenkverhalten abgestimmt.
Modulares Statorkonzept
Das Design des fadenarmierten Stators mit seinen beidseitigen Flanschbunden ermöglicht die Verbindung von zwei oder mehreren Statoren als 2-, 3-, bzw. n-stufige Pumpe für höhere Förderdrücke.
Das modulare Konzept ermöglicht es, Statoren mit unterschiedlichen Härtegraden, Vorspannungen, Steifigkeiten, etc. zu kombinieren. Für mehrstufigen Pumpen stehen somit viele Möglichkeiten zur Verfügung, kundenspezifisch die beste Auslegung zu finden.
Ergänzend dazu kann, die Vorspannung manuell, sowie automatisiert variiert werden – siehe „Steuerung der Vorspannung“.
Gekapselte Statoren mit Heizmantel, Kühlmantel oder Druckmantel (1) sind optional ebenfalls möglich.
Das modulare Statorkonzept reduziert die Vielfalt der stufenbedingten Werkzeuge auf Eins und bietet hierbei zugleich eine gute Basis zur Automatisierung.
Das modulare Statorkonzept verkürzt den erforderlichen Einbauraum erheblich und reduziert diesen im Idealfall auf das Einbaumaß eines einstufigen Stators.
Wie bei einer Perlenschnur wird bei der Montage ein Stator nach dem anderen auf den Rotor aufgefädelt und fixiert.
Handling, Lagerung und Transport von langen, sperrigen Statoren gehören der Vergangenheit an. Mit dem modularen Konzept verschwinden die unbeliebten Sonderläger und Transportzuschläge.
Steuerung der Statorvorspannung
Bei entsprechender Anordnung der Fadeneinlage kann beim fadenarmierten Stator die Vorspannung zum Rotor gezielt eingestellt werden.
Diese kann:
Wie man in der Natur häufig beobachten kann, so speichern auch manche Werkstoffe ihren ursprünglichen Aggregatszustand und versuchen bei Temperaturveränderungen diesen wieder einzunehmen. Diesen Memoryeffekt weisen auch die meisten Kunststofffäden auf. Man kann damit bei Anwendungen mit verschiedenen Einsatztemperaturen den Festigkeitsabfall des Elastomers kompensieren. Dieser Vorgang ist auch reversibel und erweitert damit den Einsatzbereich, bzw. verbessert die Leistungskurve.
Bei geeigneter Auswahl des Fadens führt dessen Heißschrumpf zu einer Erhöhung der Vorspannung, wenn der Betriebspunkt in dem Temperaturbereich liegt, wo Heißschrumpf auftritt.
Eine Dehnung des Stators in Längsrichtung bewirkt automatisch eine Reduzierung im Durchmesser. Dieser Effekt wird durch Fadeneinlagen verstärkt, wenn diese in einem geeigneten Winkel zur Längsachse eingebracht sind. Die spiralförmig eingebetteten Fäden wandern bei Längsdehnung des Stators nach innen und erhöhen so die Vorspannung zusätzlich.
Durch Verdrehung eines Statorendes wandern die einvulkanisierten Fäden nach innen und erhöhen so die Vorspannung. Je nach Ausrichtung der Fadeneinlagen zur Längsachse des Stators wird dieser Nachstelleffekt mehr oder weniger stark verstärkt.
Dahinter verbirgt sich die Kombination aus Längendehnung in Achsrichtung und Torsion analog in Richtung der Statorsteigung. Die ursprüngliche Statorsteigung im Neuzustand wird durch die Nachstellbewegung nicht verändert, d.h. es wird gezielt an den Verschleißstellen nachjustiert. Somit ist dies die schonendste und effektivste Art der Nachstellung um Verschleiß beim Stator zu kompensieren, bzw. die Vorspannung zum Rotor aktiv zu steuern.
Steigungsneutrale Steuerung der Rotorvorspannung durch Druckbeaufschlagung der Statoraußenhülle.
Das Design des fadenverstärkten Stators mit seinen beiden Flanschbunden ermöglicht das Anbringen einer Außenhülle (1). Der komplett gekapselte Stator kann über ein Füllmedium (2) mit Druck beaufschlagt werden. Durch Veränderung des Fülldruckes verändert sich auch die Vorspannung auf den Rotor.
Die hydraulische Steuerung kann gänzlich ohne mechanische Komponenten realisiert werden. Sie ist komplett verschleiß- und wartungsfrei. Zudem ist sie auch im modularen Aufbau, also bei mehrstufigen Pumpen einsetzbar und kann in jeder Druckstufe individuell, d.h. abhängig vom Systemdruck der Pumpe, angepaßt werden.
Durch aktive Temperaturführung des Füllmediums bei gekapselten Statoren können die physikalischen Eigenschaften des fadenarmierten Stators, unabhängig von der Temperatur des Fördermediums, entsprechend verstärkt oder reduziert werden.
Bewährte Technologie
Durch den Einsatz der Faden-Elastomer-Verbundtechnologie verändert sich die Wirkrichtung zur Krafteinleitung und Kraftaufnahme. Die Fadeneinlagen sorgen für die nötige Festigkeit. Sie übertragen die Kräfte und reduzieren so die Beanspruchung auf das Elastomer. Etablierte Produkte – z.B. Schläuche, Riemen, Reifen etc. belegen die Leistungsfähigkeit dieser Verbundtechnologie.
Nachhaltigkeit
Zur Herstellung eines fadenarmierten Stators werden nur zwei Komponenten benötigt. Dies sind technische Fäden und Elastomer (Rohgummi).
| Zwirnerei technischer Fäden | Elastomer (Rohgummi) |
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Ein sparsamer Umgang mit natürlichen Ressourcen ist heutzutage eine Selbstverständlichkeit. Genau hier bietet der fadenarmierte Stator durch seinen schichtweisen Aufbau immense Potentiale. So kann beispielsweise nur die medienberührte Innenkontur mit einer dünnen Verschleißschicht aus der erforderlichen Elastomerqualität ausgeführt werden. Für alles Weitere könnten günstigere Elastomerqualitäten, oder evtl. sogar teilweise bzw. ganz aus Recycelingmaterial hergestellten Produkten zum Einsatz kommen.
Je nach Pumpen- bzw. Statorgröße kann der Einsatz von Elastomer gegenüber konventionellen Rohrstatoren um bis zu 50% reduziert werden. Bei einem Marktanteil von ca. 10% könnten jährlich 700 Tonnen Stahl und 400 Tonnen Elastomer eingespart werden. Die CO2-Belastung beim Transport reduziert sich aufgrund der Gewichtseinsparung um 80%.
Ausgediente, fadenarmierte Statoren lassen sich einfacher und vielfältiger wiederverwerten, da sie keinen Metallmantel besitzen und nicht fest mit diesem verbunden sind.
Vorteile
Fadenarmierte Statoren für Exzenterschneckenpumpen bieten viele Vorteile:
Umrüstung
Grundsätzlich können fadenarmierte Statoren mit einem Umrüstsatz auf jede vorhandene Exzenterschneckenpumpe angepasst und nachgerüstet werden. Der Umrüstsatz kann beliebig oft verwendet werden und ist so ausgelegt, daß ein Rückbau in den ursprünglichen Zustand jederzeit erfolgen kann. Im Idealfall genügen zwei 3D-Flansche mit den dazugehörigen Sechskantmuttern, Unterlegscheiben und Federringen.
Produzenten
Sie sind in der elastomerverarbeitenden Industrie tätig, haben Erfahrungen in der Herstellung von technisch hochwertigen Faden Elastomer Verbundteilen und möchten ihr Produktspektrum erweitern?
Setzen Sie sich mit mir in Verbindung. Es gibt viele Gestaltungsmöglichkeiten einer Zusammenarbeit. Gemeinsam schmieden wir ein Geschäftsmodell für die Zukunft.
Marktübliche Statoren
Alle marktüblichen Statoren verwenden eine starre Außenhülle, die überwiegend aus metallischen Werkstoffen besteht. Das Elastomer ist in den meisten Fällen über eine chemische Verbindung fest mit dieser Außenhülle verbunden. Diese übernimmt im Wesentlichen folgende Funktionen
Nachfolgend sind die gängigsten Statorarten mit ihren wichtigsten Unterscheidungsmerkmalen aufgeführt
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| Schnittdarstellung eines konventionellen Rohrstators mit unterschiedlicher Elastomerwandstärke (smax > smin) | Schnittdarstellung eines Stators mit konstanter Elastomerwandstärke (smax = smin) |
Marktvolumen
Der „Global Progressing Cavity Pumps Market” prognostizierte für 2019 für diese Pumpenbranche ein Umsatzvolumen von ca. 742 Mio.$ also ca. 668 Mio. €.
Der Ersatzteilmarkt für Statoren soll 2020 weltweit ca. 107 Mio. Euro betragen haben. Der deutsche / europäische Marktanteil wird auf ca. 15 Mio. / 64 Mio. Euro geschätzt
Glossar
Werden im Sprachgebrauch auch als Schneckenpumpe oder Schraubenpumpe bezeichnet.
Kurzform für Progressive Cavity Pumps, auch PC-Pumps
Steht stellvertretend auch für Gewebearmierung und dient zur Verstärkung des Bauteils.
Werden speziell für industrielle Anwendungen entwickelt. Gängige Werkstoffe sind z.B. Nylon, Polyester, Aramid, Rayon.
Örtlich begrenzte Bereiche bei Statoren, die im Betrieb aufgrund unzureichender Wärmeabfuhr deutlich höhere Temperatur erreichen , wodurch der Stator beschädigt werden kann.
