Herausforderung Viskosität – gewusst wie

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Die Viskosität von zu dosierenden Stoffen ist eine der Herausforderungen im Bereich der Flüssigdosierung. Bei Scholz Dosiertechnik weiß man damit umzugehen.

Neben dem Durchsatz pro Stunde spielt bei der Auslegung einer Flüssigdosierung die Viskosität des zu dosierenden Stoffes eine entscheidende Rolle. In zähen Flüssigkeiten sind die Teilchen stärker aneinander gebunden und somit weniger beweglich, man spricht hier von innerer Reibung.

Beheizte und isolierte Flüssigdosierung Scholz-Liqui: Mit seinen Liqui-Feedern bietet Scholz Dosiertechnik individuelle Lösungen für die Dosierung von Flüssigkeiten. Foto: Scholz Dosiertechnik. Foto: Scholz Dosiertechnik

Im Bereich der Flüssigdosierung verfügt Scholz Dosiertechnik aus Großostheim bei Frankfurt über jahrelange Erfahrung. Das Unternehmen hat hierzu bereits zahlreiche unterschiedliche Projekte mit Kunden umgesetzt. Sei es als Bestandteil neuer Anlagen oder als Erweiterung bestehender Produktions­linien. Und dies alles im Rahmen der Unternehmensphilosophie, die einfache, modula­re und steckbare Komponenten vorsieht. Scholz Dosiertechnik weiß auch, worauf es in diesem Bereich ankommt. Es existiert keine Pumpen­technologie, die sämtliche Arten von Stoffen und Visko­sitäten gleichermaßen gut und konstant dosieren kann.

Viskosität Der Begriff Viskosität geht auf den zähflüssigen Saft der Mistelbeeren (Viscum) zurück, aus dem früher Vogelleim gewonnen wurde. „Viskos“ bedeutet dabei „zäh wie Vogelleim“. Je höher die Viskosität, desto zähflüssiger der Stoff. Im Allgemeinen wird mit der Einheit mPas gearbeitet, mit der die dynamische Viskosität definiert wird und die meist mithilfe eines Rotationsviskosimeters bestimmt wird.

Alle Pumpen enthalten Scherspalte­ und erzeugen Quetscheffekte, die auf die zu dosierenden Stoffe einwirken. Auch die Toleranz gegenüber Partikeln ist zu beachten. So kommt es, dass unterschiedlichste Pumpenarten entwickelt wurden, die etwa auf Zahnräder, Membranen, Exzenterschnecken, verschiedene Arten von Kolben, Schrauben­spindeln oder auch Schläuche setzen. Alle diese Technologien haben ihre Existenzberechtigung.

Gleichmäßig dosieren

Niedrigviskose und hochviskose Stoffe verhalten sich je nach Temperatur anders: Die Viskosität wird dabei mit der Einheit mPas abgebildet. Je höher die Viskosität, desto zähflüssiger ist der zu verarbeitende Stoff. Foto: Scholz Dosiertechnik

Aus Sicht der Industrie ist bei einer geregelten Flüssigdosierung meist die Gleichmäßigkeit des Produkt­austrags der wichtigste Faktor. Häufig verwendete Stoffe wie Öle, Glycerine und Weichmacher mit Viskositäten von 50 bis circa 1.000 mPas lassen sich mit den meisten Technologien sehr gut dosieren, auch gegen übliche Austrittsdrücke von 25 bis 60 bar, mit denen die Stoffe beispielsweise in die Schmelze eines Extruders eingetragen werden. Etwas eingeschränkter ist die Auswahl, wenn die Stoffe niedrigviskos wie etwa Wasser, Silan, Lösungsmittel oder hochviskos wie Honig, Teer oder Druckfarben sind. Wie so oft sind es die Extreme, die Probleme bereiten können.

Bei wasserähnlichen Stoffen können nicht alle Pumpenarten den geforderten Austrittsdruck aufbauen, viele Technologien haben in diesem Fall mit Schlupf und damit verbunden einem niedrigen Wirkungsgrad zu kämpfen. Noch eingeschränkter ist die Auswahl, wenn in Kombination mit dem Gegendruck geringe Mengen, etwa unter 1 l/h dosiert werden sollen. Bei höherer Viskosität ist dies wiederum kein Problem. Falls kein Gegendruck anliegt, können auch mit einer einfachen Schlauchpumpe zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden. Das Arbeiten mit hohen Viskositäten bringt jedoch ganz andere Herausforderungen mit sich: häufig ist es weniger das Thema, wie die Stoffe aus der Pumpe herauskommen – sondern vielmehr, wie sie wegen der Zähigkeit überhaupt hineinkommen.

Kann mit Scholz Dosiertechnik auf einen jahrelangen Erfahrungsschatz im Bereich der Flüssigdosierung zurückgreifen: Frank Nikolaus, Geschäftsführender Gesellschafter, Scholz Dosiertechnik. Foto: Scholz Dosiertechnik

Viskosität durch Erhitzung verbessern

Nicht alle Pumpenarten bauen auf der Saugseite ein für zähflüssige Stoffe ausreichendes Vakuum auf. Aus Prozesssicht kann die Viskosität durch Erhitzung der meisten Stoffe deutlich verbessert werden. Hierfür wird die Pumpenstation mit isolierten und aktiv beheizten Behältern, Rohren, Schläuchen und Pumpenköpfen ausgestattet, damit der Stoff auch bei Warte- oder Stillstandzeiten nicht in den Leitungen „einfriert“. Dadurch können beispielsweise auch Silikonöle und Wachse problemlos verarbeitet werden, die bei Umgebungstemperaturen ansonsten äußerst zähflüssig sind. Der Durchsatz lässt sich zudem sehr präzise mit einer gravimetrischen Lösung ermitteln: Dabei steht der Flüssigkeitsbehälter auf einer digitalen Plattformwaage, mit der das Gewicht permanent ermittelt und mit dem Sollwert abgeglichen wird. Es ist ebenso möglich auch andere Methoden wie Durchfluss- oder Coriolis-Messungen einzubinden.

Frank Nikolaus/db

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