Welcher Pumpentyp wird üblicherweise zur Förderung viskoser Flüssigkeiten verwendet?

Der Umgang mit viskosen Flüssigkeiten – von Shampoo und Sirup bis hin zu Kosmetika – stellt bei industriellen Anwendungen besondere Herausforderungen dar. Im Gegensatz zu wasserähnlichen Flüssigkeiten, die leicht fließen, weisen viskose Materialien einen hohen Strömungswiderstand auf, der zu erheblichen Energieverlusten, Wärmeentwicklung und möglichen Schäden an Produkt und Ausrüstung führt. Die Lösung besteht darin, eine andere Pumpmethode zu verwenden – Verdrängerpumpen. Zahnradpumpen, Kolbenpumpen und Drehkolbenpumpen sind die gebräuchlichsten und zuverlässigsten Optionen für die Handhabung dicker Materialien. Dieser Artikel erklärt, warum diese Pumpen gut funktionieren und hilft Ihnen bei der Entscheidung, welche für Ihre Anwendung die richtige ist. Extrem dicke, nicht fließfähige Produkte – wie Körperpeelings oder Silikon – lassen sich besser damit handhaben ZONESUN’s Füllmaschine mit hydraulischer Austragsmaschine. Diese Materialien fallen nicht in den Rahmen dieses Artikels.

Warum ist das Pumpen viskoser Flüssigkeiten so schwierig?

Hochviskose Materialien weisen einen starken Innennagelwiderstand und eine extrem schlechte Fließfähigkeit auf, wodurch sie anfällig für Verstopfungen und schwierig zu transportieren sind und eine größere Kraft und speziellere Verdrängerpumpen erfordern.

Hohe innere Reibung (hohe Viskosität)

Eine hohe Viskosität bedeutet, dass die Pumpe schwer zu drücken ist und den Durchfluss im Rohr verlangsamt. Es erfordert viel mehr Kraft, um es zum Fließen zu bringen.

Schlechte Selbstströmungsfähigkeit (geringe Schwerkraftströmung)

Materialien wie Honig, Zahnpasta oder Kosmetikcreme bewegen sich unter ihrem Eigengewicht kaum. Daher verstopfen Trichteröffnungen der Abfüllmaschine und Tankböden leicht und dies erfordert Druck oder mechanische Kraft, um die Produkte zu bewegen. (Drucktrichter oder mit Mischer)

Es entstehen leicht Totzonen und Rückstände

Dicke Materialien breiten sich nicht von selbst aus. Sie neigen dazu, sich an Rohrwänden, Rohrbögen und Ventilen festzusetzen. Dies führt zu Verstopfungen und einer instabilen Füllgeschwindigkeit.

Viele viskose Materialien sind scherempfindlich

Manche Pasten verändern ihre Textur oder werden beschädigt, wenn sie mit zu viel Kraft gehandhabt werden. Dies erfordert also, dass die Füllmaschine über genügend Schubkraft verfügt, ohne das Produkt zu verändern.

Wie lösen Verdrängerpumpen diese Herausforderungen?

Das Funktionsprinzip der Flüssigkeitsbewegung für positive Verdrängerpumpen besteht darin, „eine Flüssigkeit aus dem Mund zu greifen und nach vorne zu schieben“. Dadurch eignen sie sich für hochviskose Materialien. Die drei am häufigsten verwendeten Pumpentypen sind Zahnradpumpen, Drehkolbenpumpen (auch Rotorpumpen genannt) und Kolbenpumpen, die jeweils für unterschiedliche Anwendungsbereiche geeignet sind

Zahnradpumpen: Es verwendet zwei ineinandergreifende Zahnräder, um Flüssigkeit zu bewegen. Durch die einfache Struktur und die geringeren Kosten eignet es sich für mittelviskose, homogene Flüssigkeiten wie Schmieröl. Allerdings erzeugen die ineinandergreifenden Zahnräder eine gewisse Scherkraft, sodass sie nicht für Flüssigkeiten geeignet sind, die Partikel enthalten, die beschädigt werden oder festsitzen können.

In der Lebensmittelindustrie können Zahnradpumpen für partikelfreie, gleichmäßige Flüssigkeiten wie Honig als wirtschaftliche Option eingesetzt werden.

Kolbenpumpen (Rotorpumpen).: Es verwendet zwei berührungslose Drehkolben, um die Flüssigkeit sanft zu bewegen und Schäden an Partikeln oder der Produktstruktur zu minimieren.

Sie sind leicht zu reinigen und verfügen über einen größeren Füllbereich und erfüllen die hohen Hygienestandards, die in Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaanwendungen erforderlich sind.

Die Anzahl der Lappen kann je nach Material individuell angepasst werden, was eine Kompatibilität mit einem breiten Spektrum an Viskositäten, weichen Partikeln enthaltenden oder scherempfindlichen Produkten ermöglicht. Ihre Vielseitigkeit übertrifft die von Zahnradpumpen.

Kolbenpumpen: Die Hin- und Herbewegung des Kolbens sorgt für kraftvolle Kraft und präzises Füllen und ermöglicht so die Förderung von Materialien. – ideal für sehr dicke Pasten wie kosmetische Cremes.

Allerdings erfordert die regelmäßige Wartung, dass der Bediener Fett in den Zylinder einfüllt, was bei Lebensmittelkunden zu Hygieneproblemen führen kann.

Daher sind Kolbenpumpen für Lebensmittelanwendungen weniger empfehlenswert

Wie sollten Sie die richtige Pumpe für Ihre Anwendung auswählen?

Die Wahl einer Pumpe hängt von einigen Schlüsselfaktoren ab:

Materialmerkmal: VIskosität, Scherempfindlichkeit, Abrasivität und ob es Feststoffe enthält sind wichtig bei der Auswahl der richtigen Pumpe.

Prozessanforderungen: Bestimmen Sie die erforderliche Durchflussrate, den erforderlichen Druck, die Füllgenauigkeit und die Hygienestandards.

Betriebsprioritäten: Bewerten Sie die Produktionskosten, den Wartungsbedarf, den Arbeitsaufwand, die Arbeitsgeschwindigkeit und die einfache Reinigung.

Welche Unterstützungssysteme sind für einen zuverlässigen Betrieb erforderlich?

Auch die beste Pumpe braucht die richtige Unterstützung:

Heizung und Isolierung: Das Warmhalten von Flüssigkeiten verringert die Viskosität und verbessert die Fließfähigkeit wie bei Vaseline.

Rohrdesign: Verwenden Sie kurze, breite Rohre mit minimalen Biegungen, um den Widerstand zu verringern.

Drucktrichter oder mit Mischer:  Gewährleistet eine gleichmäßige Zufuhr von hochviskosen oder dicken Materialien in die Pumpe und verhindert so Lufteinschlüsse und ungleichmäßigen Durchfluss.

Fazit

Für die Förderung pumpfähiger viskoser Flüssigkeiten sind Verdrängerpumpen – insbesondere Zahnradpumpen, Kolbenpumpen und Drehkolbenpumpen – die standardmäßigen und zuverlässigen Lösungen. Jeder von ihnen weist in einer bestimmten Anwendung eine hervorragende Leistung auf. Durch die genaue Einschätzung der Herausforderungen und Anforderungen Ihrer Anwendung, ZONESUN kann eine zuverlässige Verpackungslösung anbieten und Ihnen dabei helfen, einen anspruchsvollen Prozess in einen reibungslosen Betrieb zu verwandeln.