Wie sich die Flüssigkeitsviskosität auf die Leistung von Magnetventilen auswirkt

Abbildung 1: Koaxiales Magnetventil, geeignet für hochviskose Flüssigkeiten

Die Viskosität beeinflusst mehrere Prozessparameter in industriellen Systemen. Um die Systemleistung zu optimieren und die Langlebigkeit der Anlagen zu gewährleisten, ist es wichtig zu verstehen, wie die Viskosität der Flüssigkeit diese Parameter beeinflusst. Dieser Artikel befasst sich mit der Rolle der Flüssigkeitsviskosität in den Medienflussprofilen eines Magnetventils und gibt Tipps für den Umgang mit viskosen Medien.

Warum die Viskosität von Flüssigkeiten bestimmen

Die Viskosität ist ein Maß für den inneren Fließwiderstand einer Flüssigkeit. Sie wirkt sich auf verschiedene Aspekte der Ventilfunktion aus, z. B. auf den Druckabfall, die Reaktion des Ventils auf die Eingaben des Aktuators, die Verschleißrate und die Pumpeneffizienz. Die Auswirkungen der Viskosität auf verschiedene Prozessparameter in einem Magnetventil werden im Folgenden erörtert:

Reynolds number: Die Viskosität bestimmt das Strömungsregime, ob laminar oder turbulent. Die Reynolds-Zahl (ein Parameter zur Beschreibung des Strömungsverhaltens) beruht auf der Viskosität der Flüssigkeit und beeinflusst die Leistungsmerkmale von Magnetventilen.
- Mit zunehmender Viskosität der Betriebsflüssigkeit sinkt die Reynoldszahl und umgekehrt.
- Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität fließen reibungslos durch Ventile und verursachen nur minimale Erosionseffekte und Kavitation. Andererseits sind hochviskose Flüssigkeiten langsam, haben einen geringeren mechanischen Wirkungsgrad und führen zu verstärkter Erosion in Rohrleitungssystemen (allmählicher Materialabtrag von den Rohrwänden, Armaturen, Ventilen und anderen Komponenten).
Druckabfall: Die Viskosität beeinflusst den Druckabfall im Gehäuse des Magnetventils. Hochviskose Flüssigkeiten, die sich mit hoher Geschwindigkeit fortbewegen, führen zu einem erhöhten Druckabfall. Um einen guten Reibungswiderstand aufrechtzuerhalten und den Druckabfall zu kontrollieren, ist es notwendig, die Viskosität der Flüssigkeit zu berücksichtigen, wenn die richtigen Ventilgrößen, Konstruktionsmaterialien und Verkleidungsarten bestimmt werden. Hochviskose Flüssigkeiten erfordern oft speziell konstruierte Regelventile, die sich von denen für niedrigviskose Flüssigkeiten unterscheiden (siehe unten).
Temperatur- und Viskositätsänderungen: Wenn die Temperatur steigt, nimmt die Viskosität von Flüssigkeiten schnell ab. Die Bestimmung der Viskositätswerte über den Betriebstemperaturbereich ist entscheidend für die genaue Abstimmung von Magnetventilen. Der Viskositätsindex hilft bei der Einschätzung der Flüssigkeitseigenschaften bei verschiedenen Temperaturen. Magnetventile, die für Flüssigkeiten mit wechselnder Viskosität aufgrund von Temperaturschwankungen eingesetzt werden, müssen eine angemessene Abdichtung und gleichbleibende Leistungsmerkmale aufweisen.

Magnetventile und zähflüssige Flüssigkeiten

Standardmagnetventile können Flüssigkeiten mit einer Viskosität von bis zu 40 oder 50 CST (Centistoke) handhaben, darunter Luft, leichte Öle und Wasser. Außerhalb dieses Bereichs kann es bei Magnetventilen aufgrund ihrer dünnen, flexiblen Membranen mit Vorbohrungen, die schnell verstopfen können, zu Problemen beim Betrieb kommen. Beachten Sie bei der Auswahl eines Magnetventils für viskose Medien die folgenden Konstruktionsfaktoren.

Materialien Der Werkstoff des Magnetventils sollte den Belastungen durch hochviskose Medien standhalten. Diese Materialien sollten auch korrosionsbeständig sein, insbesondere wenn das Medium säurehaltig ist oder andere korrosive Stoffe enthält. Je nach Anwendung und Art der Flüssigkeit können diese Materialien gehärteter Stahl, Messing oder hochwertige Kunststoffe sein. In unserer Tabelle zur chemischen Verträglichkeit finden Sie weitere Informationen zur Verträglichkeit der verschiedenen Materialien mit den unterschiedlichen Medien.
Ventil-Typ: Direktwirkende Magnetventile werden häufig für hochviskose Flüssigkeiten bevorzugt, da sie zum Betrieb keine Druckdifferenz benötigen. Dies steht im Gegensatz zu vorgesteuerten Ventilen, die aufgrund der Druckanforderungen mit viskosen Flüssigkeiten Probleme haben können.
Größe der Blende: Die Öffnung des Magnetventils sollte groß genug sein, damit die viskose Flüssigkeit ungehindert fließen kann.
Leistung der Spule: Die Spule des Magnetventils muss ausreichend Leistung haben, um die viskose Flüssigkeit zu bewegen.
Siegel: Die Magnetventildichtungen sollten so ausgelegt sein, dass sie dem durch die viskose Flüssigkeit verursachten Verschleiß standhalten. Sie sollten aus Materialien wie PTFE und NBR bestehen, die der verwendeten Flüssigkeit und dem durch ihre Viskosität verursachten erhöhten Verschleiß standhalten.
Betrieb des Ventils: Ein stromlos geschlossenes Magnetventil eignet sich besser für Anwendungen mit hoher Viskosität, da es geschlossen bleibt, wenn es nicht mit Strom versorgt wird, und so verhindert, dass die viskose Flüssigkeit unnötigen Verschleiß verursacht, wenn es nicht in Gebrauch ist.
Ordnungsgemäße Installation: Die ordnungsgemäße Installation wirkt sich auf die Leistung und Langlebigkeit von Magnetventilen in Anwendungen mit hoher Viskosität aus. Installieren Sie das Ventil so, dass es für Wartungs- und Inspektionszwecke leicht zugänglich ist. Achten Sie außerdem darauf, die Belastung der Armaturenkomponenten zu reduzieren, indem Sie z. B. scharfe Biegungen in den Rohrleitungen unmittelbar vor oder nach der Armatur vermeiden.

Koaxial Magnetventile

Koaxial-Magnetventile (Abbildung 1) sind speziell für den Umgang mit zähflüssigen und verunreinigten Medien ausgelegt, selbst bei hohen Drücken oder Temperaturen. Die Einlass- und Auslassöffnungen liegen direkt gegenüber, so dass ein nahezu linearer Strömungsweg entsteht. Die einzigartige Konstruktion von Koaxialventilen macht sie ideal für die Bewältigung der Herausforderungen, die viskose Medien mit sich bringen. Koaxial-Magnetventile sind ideal für:

Anwendungen, die hohe Durchflussraten und einen geringen Druckverlust erfordern
Hochviskose Medien (mehr als 50 CST)
Abrasive, aggressive oder leicht verschmutzte Flüssigkeit
Sehr hoher Gegendruck (bis zu 400 bar) oder Druckschwankungen
Schnelle Reaktionszeit
Vakuum bis zu ^10-4 mbar
Ein System mit Druckdifferenz Null

Andere Überlegungen

Viskositätsbereich: Bestimmen Sie den Viskositätsbereich der Flüssigkeit und stellen Sie sicher, dass das Magnetventil für diesen Bereich geeignet ist. Beachten Sie die Spezifikationen und Richtlinien des Ventilherstellers.
Reaktionszeit: Berücksichtigen Sie die gewünschte Reaktionszeit für die Anwendung. Beachten Sie, dass Flüssigkeiten mit höherer Viskosität längere Reaktionszeiten erfordern können.
Stromverbrauch: Flüssigkeiten mit höherer Viskosität benötigen unter Umständen mehr Energie zur Betätigung des Magnetventils. Berücksichtigen Sie die verfügbare Stromversorgung und stellen Sie sicher, dass sie für den ordnungsgemäßen Betrieb des Ventils ausreicht.

FAQs

Was sind die Unterschiede im Verhalten von Magnetventilen bei der Handhabung von Flüssigkeiten mit niedriger und hoher Viskosität?

Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität ermöglichen ein schnelleres Ansprechen und einen geringeren Stromverbrauch in Magnetventilen, während Flüssigkeiten mit hoher Viskosität ein langsameres Ansprechen und einen höheren Stromverbrauch verursachen.

Wie kann ich das ideale Magnetventil für meine Anwendung unter Berücksichtigung der Flüssigkeitsviskosität bestimmen?

Bei der Auswahl eines Magnetventils sind Faktoren wie Flüssigkeitsviskosität, Durchflussmenge, Betriebsdruck und Temperatur zu berücksichtigen, um ein Ventil auszuwählen, das Ihren spezifischen Anwendungsanforderungen entspricht.