![\"Grafik](\"https:\/\/dienerprecisionpumps.com\/wp-content\/uploads\/2021\/08\/viscosity-on-pumps-300x54.jpg\")
<\/p>\nIn einer Verdr\u00e4ngerpumpe werden definierte Fl\u00fcssigkeitsvolumina mechanisch durch ein System transportiert. Aus diesem Grund liegt der irrt\u00fcmliche R\u00fcckschluss nahe, dass die Viskosit\u00e4t der zu transportierenden Fl\u00fcssigkeit einen geringen Einfluss auf die Leistung der Pumpe aus\u00fcbt. Die Betrachtung der Viskosit\u00e4t in hydraulischen Zusammenh\u00e4ngen ist ein wesentlicher Bestandteil bereits bei der Auslegung von Verdr\u00e4ngerpumpen und tr\u00e4gt pr\u00e4ventiv zu Vermeidung gravierender Schadensf\u00e4lle innerhalb des Systems bei. Ein tiefgehendes Verst\u00e4ndnis der Viskosit\u00e4t und deren Effekte in hydraulischen Systemen sind neben dem pr\u00e4zisen Austausch zwischen Systemdesigner und dem Pumpeningenieursteam eine Grundvoraussetzung f\u00fcr eine stabile leistungsf\u00e4hige Pumpe.<\/p>\n
Die Viskosit\u00e4t beschreibt die Z\u00e4higkeit von Fl\u00fcssigkeiten und kann als innere Reibung einer Fl\u00fcssigkeit, respektive Widerstand dieser gegen\u00fcber Scherung, dargestellt werden. Ein bekanntes Beispiel f\u00fcr geringe Viskosit\u00e4t ist Wasser, welches durch seine hohe Fliessf\u00e4higkeit eine geringe innere Reibung hat; im Gegenzug dazu besitzt Honig eine hohe Viskosit\u00e4t und folglich einen hohen Widerstand gegen\u00fcber Scherung. Im Allgemeinen kann ein Medium mit hoher Viskosit\u00e4t den Fliesswiderstand zu einer Oberfl\u00e4che beeinflussen und ben\u00f6tigt folglich eine Krafteinwirkung (wie beispielsweise Druck) um die Wechselwirkung (darunter Reibung) mit der Oberfl\u00e4che eines Rohrs zu \u00fcberwinden.
\nGenerell kann zwischen dynamischer (\u03b7) und kinematischer (\u03bd) Viskosit\u00e4t unterschieden werden, welche in folgendem Verh\u00e4ltnis zu einander stehen: \u03b7= \u03bd \u2219\u03c1
\nmit \u03c1, der Dichte des Fluids. In laminaren Systemen wird \u00fcblicherweise die dynamische Viskosit\u00e4t beschrieben, welche je nach Einheitensystem in [cPs] oder [mPas] ausgedr\u00fcckt wird. Da Wasser mit einem Nominalwert von 1 [mPas] eine geringe Viskosit\u00e4t aufweist, sind die Herausforderungen im Pumpensystem auf Fl\u00fcssigkeiten mit hoher Z\u00e4higkeit zur\u00fcckzuf\u00fchren.<\/p>\n
Neben der nominalen Viskosit\u00e4t, welche bei Raumtemperatur angegeben ist, ist die Abh\u00e4ngigkeit dieser f\u00fcr jede individuelle Fl\u00fcssigkeit bei Temperatureinwirkung zu beachten. Ein weit verbreitetes Beispiel ist die Variation der Z\u00e4higkeit von Wasser\/Glykol Mischungen in einem Verh\u00e4ltnis von 1\/1 , welche sich in einem Temperaturbereich zwischen 0 und 50 \u00b0C um Faktor 5 \u00e4ndert. Im Gegenzug dazu variiert die Viskosit\u00e4t von Wasser im selben Bereich um Faktor 3.<\/p>\n
Die Betrachtung eines hydraulischen Systems impliziert den Einbezug des Druckabfalls innerhalb eines Rohrs, welcher sich sowohl auf den Pumpenauslass (Druckerh\u00f6hung) als auch auf den Pumpeneinlass (Unterdruck) auswirkt. Dabei wird zwischen laminarer und turbulenter Str\u00f6mung unterschieden. Ist eine Str\u00f6mung laminar, steht der Druckabfall in einem linearen Zusammenhang mit der der Viskosit\u00e4t \u2013 eine Fl\u00fcssigkeit mit 100 [mPas] hat somit einen um Faktor 100 h\u00f6heren Druckabfall im Gegensatz zu Wasser. Turbulente Str\u00f6mungen hingegen werden prim\u00e4r \u00fcber die Dichte der Fl\u00fcssigkeit beeinflusst und wird in diesem Artikel nicht n\u00e4her in Betracht gezogen.<\/p>\n
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In diversen hydraulischen Systemen stehen Pulsationen im Vordergrund, welche unter anderem bei Kolbenpumpen auftreten und im Vergleich zu Zahnradpumpen eine h\u00f6here Empfindlichkeit gegen\u00fcber Druckabfall besitzen \u2013 Variationen in der Viskosit\u00e4t haben folglich einen st\u00e4rkeren Einfluss. In einer pulsierenden Str\u00f6mung werden Durchflusspeaks erreicht, welche signifikant h\u00f6her sind als die mittlere Durchflussrate und \u00dcber- oder Unterdruckspitzen generieren k\u00f6nnen. Die Folge k\u00f6nnen Dosierunregelm\u00e4ssigkeiten, Kavitation sowie fr\u00fchzeitiger Pumpenverschleiss sein.
\nFormeln zur Kalkulation des Druckabfalls einer Str\u00f6mung durch ein Rohr k\u00f6nnen aus Fachb\u00fcchern entnommen werden und sind ebenfalls im Internet verf\u00fcgbar. In einem ersten Schritt ist die Reynolds-Zahl, Re, zu ermitteln, welche f\u00fcr laminare Str\u00f6mungen kleiner als 2320 ist. Am Beispiel eines kreisf\u00f6rmigen Rohres wird die Reynolds-Zahl wie folgt berechnet:
\nRe= (4\u2219Q)\/(\u03b7\/\u03c1 \u03c0\u2219D)
\nmit Q, als Volumenstrom und D, dem Innendurchmesser des Rohres.
\nTurbulente Str\u00f6mungen hingegen werden wesentlich aufw\u00e4ndiger quantifiziert und Druckabf\u00e4lle neigen schnell dazu rapide anzusteigen.<\/p>\n
Pumpen, welche nicht f\u00fcr hochviskose Medien ausgelegt sind, k\u00f6nnen verengte Str\u00f6mungswege aufweisen, welche einen \u00e4hnlichen Effekt erzeugen k\u00f6nnen wie der oben erl\u00e4uterte \u00e4ussere Druckabfall. Aus diesem Grund ist der stetige Austausch mit einem Spezialisten-Team f\u00fcr Pumpentechnik ein wesentlicher Faktor f\u00fcr die korrekte Auslegung und der Vermeidung unerw\u00fcnschter Schadensf\u00e4lle.<\/p>\n
Generell findet bei allen Verdr\u00e4ngerpumpen ein gewisses Mass an interner Leckage statt \u2013 insbesondere niederviskose Fl\u00fcssigkeiten haben hohe Tendenz zwischen d\u00fcnnen Spalten und Gleitteilen zu fliessen oder sogar durch Mikrozwischenr\u00e4ume in innere Dichtungen zu gelangen. Nimmt die Viskosit\u00e4t des Mediums zu, nimmt simultan die Affinit\u00e4t der Fl\u00fcssigkeit, in interne Zwischenr\u00e4ume zu str\u00f6men, ab. Ausserdem nimmt mit steigender Viskosit\u00e4t die Empfindlichkeit der Verdr\u00e4ngung auf Druckunterschiede ab.<\/p>\n
Das schnelle Verdr\u00e4ngen hochviskoser Fl\u00fcssigkeiten impliziert einen h\u00f6heren Kraftaufwand im Betrieb verglichen zu niederviskosen Medien. Der direkte Einfluss der Viskosit\u00e4t auf die Leistung, welche f\u00fcr den Betrieb der Pumpe erforderlich ist, kann an folgendem Beispiel veranschaulicht werden:\u00a0Eine mit Wasser gef\u00fcllte und eine mit Honig gef\u00fcllte Sch\u00fcssel werden jeweils mit einem L\u00f6ffel ger\u00fchrt. Der Arbeitsaufwand, den Honig zu r\u00fchren ist dabei wesentlich h\u00f6her als f\u00fcr Wasser.
\nDiese Beobachtung kann f\u00fcr das F\u00f6rdern von Medien unterschiedlicher Viskosit\u00e4t in einer Zahnradpumpe \u00fcbertragen werden, da das Rotieren der Zahnr\u00e4der in einer Fl\u00fcssigkeit mit erh\u00f6hter Viskosit\u00e4t zu einer h\u00f6heren Verlustleistung f\u00fchrt, verglichen zur Rotation im \u201eLeerlauf\u201c. R\u00fcckschliessend kann der Betrieb mit einer festgelegten Motorgr\u00f6sse bei h\u00f6heren Viskosit\u00e4tswerten zu reduzierten Drehzahlen und einer reduzierten Pumpenleistung f\u00fchren.<\/p>\n
![\"Schmierung\"](\"https:\/\/dienerprecisionpumps.com\/wp-content\/uploads\/2021\/06\/Schmierung-298x300.png\")
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