Zerstäubung ist ein Prozess, bei dem eine Flüssigkeit in feine Tröpfchen zerteilt wird. Dies geschieht in der Regel durch das Pressen der Flüssigkeit durch eine Düse, manchmal unterstützt durch ein Hochgeschwindigkeits- oder Hochdruckgas. Bekannte Beispiele sind Parfümsprays, Gartenschläuche und Aerosol-Deodorants. Die Viskosität spielt bei der Zerstäubung eine entscheidende Rolle und beeinflusst direkt Tröpfchengröße, Sprühbild und Durchflussrate. Die Inline-Viskositätsüberwachung gewährleistet eine gleichbleibende Leistung und verhindert ungleichmäßige Verteilung, Verstopfungen oder Geräteverschleiß.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung
- Rheonics SRV Inline-Viskosimeter
- Die Bedeutung der Viskosität bei der Zerstäubung
- Schlüsselanwendungen
- Prozessbedingungen und Best Practices
Einführung
In industriellen Umgebungen spielt die Zerstäubung eine wichtige Rolle bei Anwendungen, bei denen Tröpfchengröße, -verteilung und -konsistenz die Produktqualität und -leistung beeinflussen können. Zu den Branchen, die dieses Verfahren nutzen, gehören die Lebensmittel- und Pharmaindustrie (Sprühtrocknung), die Automobil- und Elektronikindustrie (Sprühbeschichtung), die Landwirtschaft (Pestizid- und Düngemittelversprühung) und die Fertigung (Farbauftrag).
Üblicherweise werden herkömmliche Proben im Labor entnommen. Diese liefern jedoch nur gelegentlich Erkenntnisse, die keine Echtzeit-Veränderungen erfassen können. Inline-Messungen hingegen bieten kontinuierliche Echtzeit-Sichtbarkeit des Prozesses und ermöglichen so schnellere Reaktionen.
Rheonics SRV Inline-Viskosimeter
Rheonics Der SRV-Sensor misst einen weiten Bereich von Viskosität und Temperatur in Echtzeit und eignet sich für den Einbau in Tanks zur Überwachung von Mischprozessen sowie in Rohrleitungen zur kontinuierlichen Messung fließender Flüssigkeiten. Er eignet sich besonders für Hochgeschwindigkeits-Mischprozesse und ist unabhängig von Blasen in der Flüssigkeit oder externen Vibrationen.
Dieser Sensor ist werkseitig kalibriert und muss während seiner Lebensdauer nicht neu kalibriert werden. Kunden können jedoch im Rahmen ihrer Qualitätskontrolle eine Kalibrierung oder Überprüfung der in ihrer Branche verwendeten Instrumente benötigen. Optionale Nachjustierungen oder Offsetkorrekturen können bei Bedarf durchgeführt werden, um bestimmte Referenzwerte zu erreichen. Weitere Informationen finden Sie unter Kalibrierung des Inline-Prozessviskosimeters SRV vor Ort und im Werk.
Rheonics Die Sensortechnologie basiert auf einem Balanced Torsional Resonator (BTR). Diese patentierte Technologie bietet einen erheblichen Vorteil gegenüber der Konkurrenz, da sie kompakte, leichte und von externen Vibrationen unabhängige Sensoren ermöglicht.
Das SRV ist in Konfigurationen erhältlich, die mit Hochdruckanwendungen kompatibel sind, und eignet sich daher ideal für Vorsprühaufbauten, bei denen die Leitungen kleine Durchmesser haben und unter hohem Druck arbeiten.
Rheonics bietet spezielle Hochdruck-Durchflusszellen und Adapter an. Zum Beispiel:
G1/2 Hygienische Durchflusszelle
Eigenschaften:
- Gewindeanschluss G 1/2″
- Maximaler Druck: 500 bar (7250 psi).
- Flüssigkeitsvolumen: 9 ml.
- Material: Edelstahl 316L.
- Ideal für kleine Leitungen (DN5 bis DN25) oder Bypass in größeren Rohrleitungen.
- Hygienisches Design, geeignet für Clean-in-Place (CIP)-Anwendungen, erfordert O-ring Abdichtung.
- Es wird empfohlen, die Installation entsprechend der Durchflussrichtung (auf der Oberfläche gekennzeichnet) durchzuführen, dies kann jedoch auch umgekehrt werden.
Hochdruck-Durchflusszelle
Eigenschaften:
- 3/4″ NPT-Sensorsondenanschluss mit Gewinde, 9/16″-18 UNF-Einlass-/Auslassanschlüsse.
- Maximaler Druck: 690 bar (10,000 psi).
- Flüssigkeitsvolumen: 4.3 ml.
- Kompaktes Design für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen.
- Entwickelt für optimalen Flüssigkeitskontakt in Leitungen oder Bypässen mit kleinem Durchmesser.
- Benötigt PTFE-Dichtung und spezielle Einlass-/Auslassadapter (nicht im Lieferumfang enthalten).
3/4" NPT-Durchflusszelle
Eigenschaften:
- 3/4″ – 14 NPT-Sensor- und Rohranschlüsse.
- Maximaler Druck: 200 bar (2900 psi).
- Flüssigkeitsvolumen: 60 ml.
- Geeignet für die Inline-Installation oder als Bypass an größeren Rohrleitungen.
- Sorgt für ein stabiles Strömungsprofil um das SRV-Sensorelement.
- Standard-NPT-Installation, Teflonbandabdichtung erforderlich
Dieses Zubehör ermöglicht eine zuverlässige Installation und optimale Leistung in Drucksystemen. Weitere Zubehöroptionen finden Sie unter Rheonics SRV Viskosimeter Zubehör.
Die Bedeutung der Viskosität bei der Zerstäubung
Verschiedene Faktoren beeinflussen die Zerstäubung und die Zerstäubungsrate eines Flüssigkeitsstrahls nach dem Austritt aus einer Öffnung. Zu diesen Faktoren zählen die Flüssigkeitseigenschaften Oberflächenspannung, Viskosität und Dichte.
Die Viskosität misst den Fließwiderstand einer Flüssigkeit. Mit zunehmender Viskosität lässt sich die Flüssigkeit schwerer pumpen, mischen oder transportieren. Daher ist die Viskositätsmessung ein zentraler Aspekt in diesem Prozess.
Die Inline-Viskositätsüberwachung vor den Zerstäubern ermöglicht eine Echtzeitkontrolle der Tröpfchenbildung und gewährleistet dadurch eine gleichbleibende Qualität:
- Tröpfchengröße: Höhere Viskosität führt in der Regel zu größeren Tröpfchen. Beispielsweise führen falsche Tröpfchengrößen bei Beschichtungen zu unebenen Oberflächen, Orangenhaut oder Absacken. Bei der Verbrennung beeinflusst die Tröpfchengröße den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen.
- Sprühwinkel und -musterViskositätsänderungen können den Sprühwinkel und das Sprühmuster beeinflussen und zu einer ungleichmäßigen Deckung führen. Dies ist entscheidend für Anwendungen wie das Sprühen in der Landwirtschaft oder industrielle Beschichtungen.
- Durchflussrate und DüsenleistungViskositätsänderungen können die Durchflussrate durch die Düse beeinflussen. Hochviskose Flüssigkeiten erfordern möglicherweise einen höheren Druck und können zu Düsenverstopfungen führen, was die Effizienz verringert und sogar zu Geräteverschleiß führt.
Durch die Viskositätsmessung können die Bedingungen der Zerstäubungsparameter angepasst werden, um wiederholbare Ergebnisse zu erzielen.
Schlüsselanwendungen
Hier sind die wichtigsten Anwendungen im Zusammenhang mit der Zerstäubung und warum die Überwachung der Viskosität so wichtig ist:
Sprühtrocknung (Lebensmittel, Pharma, Chemie)
Die Viskosität beeinflusst die Tröpfchenbildung beim Sprühtrocknen direkt und beeinflusst damit die Trocknungskinetik, die Partikelgrößenverteilung, die Schüttdichte, die Fließfähigkeit und die Löslichkeit des resultierenden Pulvers. Die Viskositätsüberwachung vor der Düse gewährleistet eine gleichbleibende Pulverqualität, verhindert Düsenverstopfungen und erhöht die Energieeffizienz.
Beschichtungsanwendungen (Automobil-, Industrie-, Funktionsbeschichtungen)
Die Viskosität einer Beschichtungsflüssigkeit bestimmt Tröpfchengröße, Sprühbild, Filmdicke, Verlauf und das endgültige Oberflächenbild und schließt Defekte wie Orangenhaut, Läufer oder Absacken aus. Die Inline-Viskositätskontrolle sorgt für eine gleichmäßige Schichtdicke, verbessert die Oberflächenqualität, minimiert Abfall und verhindert Düsenverschmutzung.
Chemische Verarbeitung und Reaktionsspray (SCR-Systeme, Gaswäsche, Polymerisation)
Bei Prozessen wie Rauchgaswäsche, Sprühpolymerisation oder katalytischer Dosierung ist die Zerstäubung entscheidend für den Stoffaustausch und die Reaktionseffizienz. Viskositätsänderungen können zu einer Beeinträchtigung der Sprühpenetration und -gleichmäßigkeit führen. Kontinuierliche Überwachung trägt dazu bei, die Reaktionsleistung aufrechtzuerhalten, Verstopfungen zu vermeiden und die Produktgleichmäßigkeit sicherzustellen.
Kraftstoffzerstäubung (Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Brenner)
Die Kraftstoffviskosität bestimmt die Zerstäubungsqualität, die wiederum die Verdampfung, das Luft-Kraftstoff-Gemisch, die Verbrennungseffizienz und die Emissionsraten von NOx (Stickoxiden) und SO2 (Schwefeldioxid) beeinflusst. Inline-Messungen sind bei der Handhabung verschiedener Kraftstoffmischungen wie Biokraftstoffen oder Schwerölen unerlässlich, um Verkokung zu vermeiden und eine stabile Verbrennung zu gewährleisten.
Sprühen in der Landwirtschaft (Pestizide, Herbizide, Düngemittel)
Die Tröpfchengrößenverteilung in der Landwirtschaft wird stark von der Flüssigkeitsviskosität beeinflusst. Dies wirkt sich auf das Abdriftpotenzial, die Durchdringung des Blätterdachs und die biologische Aktivität aus. Echtzeitüberwachung ermöglicht eine präzise Anwendung, reduzierte Nebeneffekte und ermöglicht die Anpassung der Formulierung oder Temperaturänderungen.
Befeuchtung und Klimatisierung (Industrie, HLK)
In HLK- und Industrieluftbefeuchtern sind Tröpfchengröße und Verdunstungsrate von der Viskosität abhängig und beeinflussen so die Luftfeuchtigkeitskontrolle, den Energieverbrauch und die Oberflächenbenetzung. Inline-Messungen gewährleisten eine ausreichende Luftfeuchtigkeitskontrolle.
Beschichtung medizinischer Geräte (Stents, Katheter)
Medizinische Beschichtungen erfordern eine sehr gleichmäßige Schichtdicke für eine effektive Wirkstofffreisetzung und funktionelle Wirkung. Die Viskosität gehört zu den wichtigen Parametern, die bei der Sprühabscheidung reguliert werden müssen. Inline-Überwachung gewährleistet Konsistenz, erfüllt strenge Validierungsstandards und reduziert Chargenfehler.
Additive Fertigung (Binder Jetting, Material Jetting)
Bei 3D-Drucktechnologien wie Binder Jetting beeinflusst die Viskosität die Tröpfchenform, Genauigkeit und Interaktion mit dem Substrat oder Pulverbett, was wiederum die Auflösung und mechanische Festigkeit beeinflusst. Echtzeitüberwachung verbessert die Teilequalität und reduziert Chargenfehler.
Prozessbedingungen und Best Practices
Reinigungsfähigkeit der Sonde
Rheonics Das SRV-Viskosimeter lässt sich einfach in Rohren oder Tanks installieren. Der Kunde sollte den Prozessanschluss und die Länge der Sonde je nach Anwendung konfigurieren. Die Sondenlänge ist anpassbar, was ein korrektes Eintauchen des Sensorelements in die Flüssigkeit ermöglicht. Ein gutes Eintauchen ist entscheidend für die Messung genauer Daten und minimiert Ablagerungen im Sensorbereich, falls diese aufgrund der Flüssigkeitszusammensetzung wahrscheinlich sind.
Fließgeschwindigkeitsbegrenzung
Rheonics Sensoren sind in der Regel für Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 10 m/s geeignet. Da in Zerstäuberzuleitungen hohe Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden können, um Ablagerungen zu vermeiden, empfiehlt es sich, die Sonde parallel zur Strömungsrichtung in Krümmern zu installieren, um mechanische Einflüsse zu reduzieren. Geschwindigkeiten in diesem Bereich können jedoch immer noch zu starkes Rauschen der Messwerte verursachen. Weitere Informationen finden Sie unter Rheonics Sensoren vom Typ SR für Anwendungen mit hohen Durchflussraten und hoher Viskosität.
Partikel in Flüssigkeit
Rheonics Sensoren können mit weichen Partikeln in Mikrongröße umgehen, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen. Zusätzliches Signalrauschen wird von der Elektronik gefiltert. Zerstäubungsflüssigkeiten, die oft größere Partikel (Millimetergröße oder größer) enthalten, können jedoch zu Messinstabilitäten und mechanischen Schäden am Sensor führen. Daher sollte eine Vorabscheidung oder Installation in einem Abstand von diesen Partikeln in Betracht gezogen werden.
