Chemische Prüfung ausgewählter Gummiwerkstoffe für stationäre Pumpen

Er vertritt

Einstufige Schraubenpumpen werden aufgrund ihrer speziellen Konstruktion häufig in der Öl- und Gasindustrie, der Petrochemie, der Lebensmittelindustrie, der Pharmaindustrie sowie der Wasser- und Abwasseraufbereitung eingesetzt. Der Kern dieser Pumpen besteht aus zwei Komponenten: einem Metalllaufrad und einem Gummistator. Der Stator bildet eine hermetische Abdichtung zwischen Laufrad und Pumpenkörper und sorgt so für gleichmäßigen Druck und Durchfluss der gepumpten Flüssigkeit.

Da der Stator in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit steht, sind Art und Qualität des Gummis, aus dem er besteht, entscheidend. Um einen langfristigen Betrieb zu gewährleisten und vorzeitigem Verschleiß, Aufquellen und Ausfällen vorzubeugen, sind chemische Tests des Statorgummis der Monopumpe erforderlich . Diese Tests bestimmen die Beständigkeit der Gummimischung gegenüber chemischen Umgebungen, Temperatur, Druck und Flüssigkeitsart.

Bedeutung der chemischen Prüfung von festen Gummimaterialien

Die Wahl der falschen Reifen kann folgende Probleme verursachen:

Durch die Aufnahme von Öl oder Lösungsmitteln quillt Gummi auf .
Bei Kontakt mit starken Säuren und Basen verhärtet es sich oder reißt.
Elastizitätsverlust und verminderte Straffheit.
Effizienzverlust und Leitungsstillstand durch vorzeitigen Pumpenausfall

Daher müssen vor dem Einsatz bzw. bei der Auswahl der Gummiart (NBR, EPDM, FKM, NR etc.) chemische Tests durchgeführt werden.

Arten von Gummimaterialien, die in einfachwirkenden Pumpenteilen verwendet werden

Je nach Art der Flüssigkeit werden in der Pumpe unterschiedliche Gummiarten verwendet:

NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk) : beständig gegen Öle und Kohlenwasserstoffe
EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Monomer) : beständig gegen Säuren, Laugen und heißes Wasser.
FKM (Viton) : beständig gegen aggressive Chemikalien und hohe Temperaturen.
NR (Naturkautschuk) : Hervorragende Abriebfestigkeit, geeignet für Schmutz und mineralische Flüssigkeiten.

Um jedes von ihnen richtig auszuwählen, müssen chemische und physikalische Tests entsprechend den Arbeitsbedingungen durchgeführt werden.

Grundlegende chemische Prüfungen an festen Gummiwerkstoffen

1. Öl- und Lösungsmittelbeständigkeitstest

Bei diesem Test wird eine Gummiprobe in ein synthetisches Öl oder ein spezielles Lösungsmittel getaucht. Folgende Veränderungen werden gemessen:

Expansionsrate nach Volumen oder Gewicht
Härteänderung (Strand A )
Änderung der Zugfestigkeit
: Der Zweck dieses Tests besteht darin, die Kompatibilität von Gummi mit Kraftstoffen, Ölen und Kohlenwasserstoffen zu überprüfen.

2. Prüfung auf Beständigkeit gegen Säuren und Laugen

In der chemischen Industrie, der Wasserversorgung und der Wasseraufbereitung können stationäre Teile sauren oder alkalischen Umgebungen ausgesetzt sein. Zu diesem Zweck muss die Probe in eine Lösung aus H₂SO₄, HCl oder NaOH gelegt werden. Die Bewertungskriterien sind wie folgt:

Verfärbungen oder Risse
Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften
Absorptions- oder Quellrate

3. Prüfung auf Hitze- und Oxidationsbeständigkeit.

Reifen verhärten sich , reißen und verlieren bei hohen Temperaturen an Elastizität. Hitzebeständigkeitstests werden bei Temperaturen von 70 bis 150 °C (je nach Reifentyp) durchgeführt. Dieser Test zeigt die Fähigkeit des Reifens, Betriebstemperaturen ohne Qualitätsverlust standzuhalten.

4. Wasser- und Feuchtigkeitsaufnahmetest

Feste Teile, die in feuchter Umgebung betrieben werden oder mit wässrigen Flüssigkeiten in Berührung kommen, können Feuchtigkeit aufnehmen. Bei diesem Test wird Gummi in destilliertes oder Meerwasser getaucht und Gewichts- und Volumenänderungen gemessen.

5. Beschleunigter Alterungstest

Bei diesem Test werden Gummiproben einer Kombination aus Chemikalien, Temperatur und Druck ausgesetzt, um den Abbauprozess zu beschleunigen. Anschließend werden Veränderungen ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften beobachtet. Diese Methode hilft, die Lebensdauer von Dauerbauteilen vorherzusagen.

6. Kompatibilitätstest

Manchmal müssen feste Teile mit bestimmten Flüssigkeiten kompatibel sein, beispielsweise mit Metallen, Lebensmitteln oder Arzneimitteln. Bei diesem Test wird die Probe direkt in die Flüssigkeit gegeben und nach einer bestimmten Zeit werden ihr Aussehen und ihre mechanischen Veränderungen beobachtet.

Zusätzliche Testmethoden

Neben chemischen Tests werden einige analytische Tests verwendet, um die Struktur von Gummi zu untersuchen:

FTIR (FTIR-Spektroskopie): Identifizierung von funktionellen Gruppen und Polymertypen
TGA (Thermogravimetrische Analyse): Überprüfung der thermischen Stabilität und des Füllgrades
DSC (Differential Scanning Calorimetry): misst die Glasübergangstemperatur (Tg)
SEM (Rasterelektronenmikroskop): Beobachtung von Oberflächenveränderungen und mikroskopischer Degradation

Bornemann Schraubenspindelpumpen

Relevante internationale Standards

Für die chemische Prüfung von Monopumpen-Statorgummi gibt es mehrere Kriterien. Die wichtigsten davon sind:

ASTM D471: Test auf die Beständigkeit von Gummi gegenüber Flüssigkeiten
ASTM D573: Thermischer Alterungstest für Gummi
ASTM D1415: Gummihärteprüfung
ISO 1817: Bestimmung der Wirkung von Flüssigkeiten auf vulkanisierten Kautschuk

Diese Standards bieten eine genaue und konsistente Grundlage für den Vergleich der Reifenqualität.

Vorteile chemischer Tests gegenüber der Materialauswahl

Reduzierte Wartungskosten und häufiger Austausch des Statorteils
Verlängert die Lebensdauer der Pumpe und reduziert Produktionsausfallzeiten .
Stellen Sie die Kompatibilität des Materials mit Prozessflüssigkeiten sicher.
Erhöhte Effizienz und reduzierter Energieverbrauch
Verbesserung der Sicherheit in sensiblen Branchen wie der Pharma- und Lebensmittelindustrie

Endlich

Der Pumpenstator ist eine der wichtigsten und empfindlichsten Komponenten beim Pumpen von Flüssigkeiten. Seine Haltbarkeit und Effizienz hängen direkt von der richtigen Wahl des Gummimaterials und den üblichen chemischen Tests ab. Eine gründliche Untersuchung der Beständigkeit gegen Lösungsmittel, Säuren, Laugen, Temperatur und Feuchtigkeit ermöglicht die Auswahl der optimalen Lösung für jede spezifische Anwendung.

Durch Investitionen in Qualitätskontrolle und chemische Tests von Statormaterialien können Unternehmen und Industrien vorzeitige Ausfälle, hohe Reparaturkosten und Produktionsausfälle vermeiden. Letztendlich ist die chemische Prüfung von Statorgummimaterialien nicht nur eine technische Anforderung, sondern eine wirtschaftliche und strategische Investition für jede Branche.