Kann meine luftbetriebene Husky Doppelmembran-Pumpe Materialien mit hoher Viskosität verarbeiten?

Bei der Konfiguration einer luftbetriebenen Doppelmembranpumpe ist die am häufigsten übersehene Spezifikation die Materialdichte.


Die Materialdichte ist ein Faktor, der berücksichtigt werden muss, denn bei Membranpumpen werden Kugelventile eingesetzt, die sich bei Druckveränderungen in den Materialkammern der Pumpe heben bzw. senken. Kugelventile gibt es in einer ganzen Reihe von Metall- und Elastomerkonfigurationen. Jedes dieser Materialien hat ein anderes Gewicht oder eine andere spezifische Dichte. Die Kenntnis, in welchem Verhältnis dieses Gewicht zur Flüssigkeit steht, hat einen Einfluss auf das spezifizierte Material.

Wird ein Material mit niedriger Viskosität gefördert, ist das Gewicht der Kugel nicht von entscheidender Bedeutung, da das Material während des Kugelsetzprozesses nicht einschränkt. Nur zur Verringerung der Geräusche sollte man mit einer Konfiguration aus weichem Sitz und harter Kugel oder umgekehrt arbeiten. Ein Schlamm von 30 % weist jedoch eine höhere Viskosität auf, weshalb eine schwerere Kugel erforderlich ist, um sich durch den Schlamm zu bewegen, sodass die Kugel den richtigen Sitz erhält. Wenn die Kugel zu leicht ist, bleibt sie im Schlamm hängen und setzt sich nicht; dies führt wiederum zu einer schwachen Pumpenleistung einschließlich Ansaugproblemen und Kavitation. Eine Faustregel lautet daher: Je höher die Materialdichte, desto schwerer das Kugelventil. Neopren-, Edelstahl- und PTFE-Kugelventile verfügen über die höchste spezifische Dichte bzw. das höchste Gewicht, wodurch sich die Kugelventile zuverlässig durch Materialien mit hoher Viskosität setzen können.

Dies ist jedoch nur ein Teil der Antwort. Wichtig ist auch das Rohrleitungssystem, an das die Pumpe angeschlossen wird. Wenn Sie beispielsweise eine luftbetriebene 1“-Doppelmembranpumpe zur Förderung von Materialien mit hoher Viskosität einsetzen möchten, sind drei Fragen von Bedeutung:

a) Kann die Pumpe Material mit der gewünschten Durchflussrate durch die Saugleitung ansaugen?

Eine ungefähre Antwort erhält man, indem man die Trockenhebeleistung der Pumpe mit dem Saugleitungsverlust vergleicht. Mit anderen Worten: Prüfen Sie, ob die Trockenhebeleistung der Pumpe den Saugleitungsverlust bei der gewünschten Durchflussrate übersteigt. Um festzustellen, ob die Pumpe das Prozessmaterial ansaugen kann, muss der Saugleitungsverlust für die gewünschte Durchflussrate berechnet werden. Rohrdurchmesser und Durchflussrate beeinflussen den Leitungsverlust erheblich. Es ist nicht unüblich, den Durchmesser der Ansaugleitung zu vergrößern, um den Verlust in der Ansaugleitung auszugleichen. 

Eine typische luftbetriebene 1“-Doppelmembran-Pumpe kann eine Trockenhebeleistung von 4,6 m Wasser oder 0,45 bar haben. In der Praxis bedeutet dies, dass die Pumpe nicht in Systemen betrieben werden kann, in denen der Saugleitungsverlust mehr als 0,45 bar beträgt. Um den gewünschten Durchfluss zu erreichen, muss der Durchmesser der Saugleitung möglicherweise auf 2 Zoll vergrößert werden. Dadurch wird der Saugleitungsverlust auf Werte innerhalb der Betriebsmöglichkeiten der luftbetriebenen Doppelmembran-Pumpe reduziert.

b) Kann die Pumpe die gesamte dynamische Förderhöhe (TDH) des Systems überwinden?

Wenn der Lufteingangsdruck den TDH-Wert des Systems übersteigt, kann Material in das Pumpensystem gefördert werden. Um die Langlebigkeit der Pumpen zu gewährleisten, sollten Anwender von luftbetriebenen Doppelmembran-Pumpen versuchen, Systeme zu entwickeln, die im mittleren Leistungsbereich der Pumpe arbeiten. Um den TDH des gesamten Systems zu berechnen, müssen sowohl die gesamte statische Förderhöhe als auch der Reibungsverlust der Abflussleitung bestimmt werden. Der Reibungsverlust durch eine 1“-Leitung übersteigt den maximalen Betriebsdruck der meisten luftbetriebenen Doppelmembran-Pumpen (8,3 bar). Es wird notwendig, den Durchmesser der Druckleitung zu vergrößern, um die Verluste auf ein Niveau zu reduzieren, das im Bereich der luftbetriebenen Doppelmembran-Pumpe liegt. Die Vergrößerung des Durchmessers der Druckleitung von 1 Zoll auf 1½ Zoll reduziert den Druckleitungsverlust von 9,3 bar auf 1,66 bar; ein komfortables Niveau für luftbetriebene Doppelmembran-Pumpen.

c) Wie stark sollte die Pumpe unter den gegebenen Betriebsbedingungen herabgestuft werden?

Ein theoretischer Ansatz wäre die Verwendung von Korrekturkurven für luftbetriebene Doppelmembran-Pumpen, die die Reibungsverluste zusammenfassen, die auftreten, wenn viskoses Material durch die Pumpe fließt. Viskositätskorrekturkurven verringern die Leistung der Pumpe bei Prozessmaterialien mit höherer Viskosität.

Die Viskositätskorrekturtabellen enthalten lediglich Richtwerte und sollten nicht als Tatsache angesehen werden, da jede Anwendung zu einem anderen Ergebnis führen kann. Graco empfiehlt, eine bestimmte Anwendung zu berücksichtigen und das Tool zur Berechnung des Druckverlusts zu verwenden (auf der Website zu finden). Wenn Sie das Berechnungstool verwenden, können Sie (theoretisch/mathematisch) zeigen, wie viel Durchfluss Sie mit der Anwendung erreichen können.

Ablesen einer Viskositätskorrekturtabelle

Zur Bestimmung der maximalen Durchflussrate für jede Viskosität: Ermitteln Sie auf der horizontalen Achse die Viskosität des Materials. Gehen Sie geradeaus bis zum Schnittpunkt der Kurve. Von diesem Punkt aus lesen Sie auf der vertikalen Achse bis zum maximalen Durchfluss.

Zur Anpassung der Leistungskurve für Materialien mit höherer Viskosität: (Die Leistungskurven basieren auf der Viskosität von Wasser, 1 Centipoise). Bestimmen Sie zunächst (A) den Materialdurchfluss für Wasser anhand der Leistungskurve. Ermitteln Sie dann (B) den maximalen Durchfluss anhand des Viskositätskorrekturdiagramms. Wählen Sie dann (C) den maximalen Nenndurchfluss der Pumpe:

  • TPE-Membranen 26,5 l/min
  • PTFE-Membranen 24,6 l/min

Die eingestellte Durchflussrate des Materials mit höherer Viskosität entspricht: A x B/C

Zum Beispiel: Eine PTFE-Membranpumpe arbeitet mit einem Materialdruck von 0,3 MPa (2,8 bar) und einem Lufteingangsdruck von 0,5 MPa (4,9 bar). Wie hoch ist die eingestellte Durchflussrate für ein Material mit einer Viskosität von 600 Centipoise?

13,25 l/min. x 3,8 l/min. / 24,6 l/min. = 2,04 l/min

Husky-Pumpen von Graco

Die speziellen luftbetriebenen Husky Doppelmembran-Pumpen von Graco sind ideal für die großvolumige Entleerung von Materialien mit hoher Viskosität (bis zu 20.000 cps), wie z. B. Flüssigkonzentrate aus Behältern oder das Umfüllen von Materialien aus dem Originalbehälter in kleinere Gefäße. 

Weitere Informationen zu den luftbetriebene Doppelmembran-Pumpen von Graco für Anwendungen mit hoher Viskosität finden Sie unter www.graco.com/husky. Alternativ können Sie auch das unten stehende Formular ausfüllen.

Viskositätsdiagramm

Typische Viskositätskorrekturkurve

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