Ron Tietge
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Noch immer kämpfen wir oft mit dem Abwasch, und manchmal möchten wir einfach, dass unser schmutziges Geschirr wie von Zauberhand verschwindet. Wenn Sie noch keinen Geschirrspüler haben, ist Ihnen dieses Problem sicherlich nur allzu vertraut. Die Hersteller tun jedoch alles dafür, das Geschirrspülen so bunt wie möglich zu machen. Vielleicht ist Ihnen in Ihrem Supermarkt die große Vielfalt an Spülmitteln schon aufgefallen, eine Riesenauswahl! Massendurchflussmesser spielen bei der Herstellung dieser Spülmittel eine wichtige Rolle. Lassen Sie es mich erklären, ...

Geschirrspülmitteln Farbstoffe zusetzen

Geschirrspülmittel sind an sich farblos oder weiß. Um das zu ändern, wird dem Geschirrspülmittel eine geringe Menge Farbstoff (oder Färbemittel) zugesetzt, und das ist die Farbe, die Sie in der Flasche sehen, häufig grün, gelb oder rot. Der Farbstoff hat keinen Einfluss auf die Reinigungswirkung, macht das Produkt aber attraktiver und führt beim Anwender zum Wiedererkennen einer bestimmten Marke. Für den Hersteller ist eine gleichbleibende Farbe des fertigen Produkts von höchster Wichtigkeit. Jede Flasche muss exakt die gleiche Farbe haben; es dürfen keine Farbunterschiede bei den Flaschen in den Regalen erkennbar sein, da die Farbe Bestandteil des Markenzeichens ist.

Wie dosiert man diese Farbstoffe am besten? Eine Pumpensteuerung ist für Sie die Lösung.

Einsatz von Coriolis-Massendurchflussmessern zur exakten Dosierung

Die Dosierung von Farbstoffen kann mittels einer Pumpe erfolgen. Da es sich dabei aber um einen Volumenfluss handelt, ist dies nicht immer das genaueste Verfahren. Bei Anwendungen dieser Art sind Genauigkeit und darüber hinaus Reproduzierbarkeit von entscheidender Bedeutung für den Herstellungsprozess.

Wichtige Anforderungen für Anwendungen unter Einsatz von Farbstoffen sind:

  • Genauigkeit: Die verwendeten Farbstoffe sind in der Tat hochkonzentriert und müssen in außerordentlich niedriger Dosierung zugesetzt werden. Zudem sind die Farbstoffe recht teuer; daher ist eine genaue Dosierung der Flüssigkeit ebenso höchst erwünscht.
  • Reproduzierbarkeit: Jede Spülmittelflasche muss dieselbe Farbe haben, folglich muss die Farbdosierung gleichmäßig sein, und zwar immer.

Als beste Lösung bietet sich hier die Kombination Ihrer Pumpe mit einem Coriolis-Massendurchflussmesser an; dadurch haben Sie die Möglichkeit, Ihre Pumpe zu steuern und auf diese Weise Ihren Farbstoff exakt und nachvollziehbar zu dosieren.

Pumpensteuerung

Das einzigartige Verfahren der Kombination Ihrer Pumpe mit einem Coriolis-Massendurchflussmesser dient zur Dosierung eines Massenstroms anstatt des üblichen Volumenflusses durch die Pumpe. Da der reale Massenstrom von den Fluideigenschaften des Farbstoffes unabhängig ist, ist die Genauigkeit unübertroffen.

Ein PID-Regler ermöglicht die Geschwindigkeitssteuerung Ihrer Pumpe. Dazu können ein externer PID-Regler (der allerdings zu einer langsamen Reaktion und trägen Steuerung führen kann) oder ein Coriolis-Instrument mit integrierter PID-Regelung (ein separates Steuersignal regelt die Drehzahl der Pumpe) eingesetzt werden.

Lesen Sie mehr über die Pumpensteuerung in meinem Blog über den Einsatz der Pumpensteuerung zur hochgenauen Dosierung von Farbstoffen in Haushaltschemikalien.

Coriolis-Massendurchflussmesser mit integriertem PID-Regler

Bronkhorst verfügt in seinem Portfolio über Coriolis-Instrumenten mit integriertem PID-Regler. Der Vorteil des Einsatzes eines Coriolis-Instruments mit integriertem PID-Regler besteht in dem sogenannten „geschlossenen Regelkreis“. Der Durchfluss wird sofort korrigiert, wenn eine Änderung des Gegendrucks eintritt, indem die Pumpe nahezu augenblicklich schneller oder langsamer läuft und die erforderliche Genauigkeit beibehalten wird.

Ein zusätzlicher Vorteil dieses stabilen Regelverfahrens besteht darin, dass die Pumpe mit mäßiger Drehzahl läuft, was den Verschleiß verringert und somit die Lebensdauer verlängert, sodass sich weniger Ausfallzeiten der Produktionsanlagen ergeben. Die Dosierung eines Massenstroms anstatt eines Volumenflusses läuft für alle Ihre verfügbaren Flüssigkeiten auf hohe Genauigkeit hinaus.

Bildbeschreibung

Beispiel für die Reaktionszeit eines Bronkhorst-Coriolis-Instruments (Serie mini CORI-FLOW) mit Pumpe. (rot = Sollwert, grün = Ausgangswert, und gelb entspricht dem schnellen Steuersignal zur Regelung der Pumpe).

Anwendungen

Andere Anwendungen, bei denen Sie auf ähnliche Probleme mit der Dosierung von Farbstoffen/Färbemitteln stoßen können, finden sich im Herstellungsprozess von Shampoos, Seifen, Weichspülern, (Rasier-)Schaum und Zahnpasten. In einem früheren Blog ließ ich Sie an meinen Überlegungen teilhaben, wie unsere Haushaltschemikalien durch die Pumpensteuerung optimiert werden können.

James Walton
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Diese Woche möchte ich über Pumpen sprechen, insbesondere über Dosierpumpen. Viele unserer Kunden möchten eine Durchflussmessung mit einer Pumpe kombinieren und so genaue Informationen über die Dosierqualität bekommen. Deswegen werden uns häufig dieselben Fragen gestellt.

Warum brauchen wir einen (Coriolis-) Massendurchflussmesser, wenn wir eine Dosier- oder Messpumpe verwenden?

Wir hören sehr häufig, dass Dosier- und Messpumpen als genau betrachtet werden, weil laut Theorie ein bekannter Pumpenkopf ein bekanntes Volumen über einen bestimmten Zeitraum bewegt und so ein bekanntes Fördervolumen liefert. In der Praxis wird sie jedoch nie ein hohes Maß an Genauigkeit erreichen, Abweichungen von 10-15% sind hier normal. Ungenauigkeiten wie diese werden durch viele sich ändernde Prozessbedingungen verursacht, wie z.B:

  1. Temperaturänderung
  2. Druckänderung
  3. Gaseinschlüsse
  4. Verschleiß der eingesetzten Komponenten

Diese Faktoren können jeweils die Ursache für eine Ungenauigkeit des zu erwartenden Verdrängungsvolumens einer Pumpenkopfbewegung sein. Wenn Sie nun alle diese Faktoren multiplizieren, sehen Sie schnell, woher die Abweichungen kommen.

Was können wir tun, um die Genauigkeit zu verbessern?

Option 1: Integrieren Sie einen Durchflussmesser zwischen Pumpe und Prozess

Durch den Einsatz eines Durchflussmessers zwischen der Pumpe und dem Prozess können Sie direkt den Durchfluss überwachen und reagieren, indem Sie die Drehzahl der Pumpe anpassen. In der Regel wird dies über ein analoges Ausgangssignal, z.B. 4....20 mA oder 0….10 Vdc, vom Durchflussmesser an einen separaten PID-Regler gesendet. Dieser vergleicht das reale Durchflusssignal mit dem gewünschten Durchfluss. Anschließend kann die elektronische Steuerung die Drehzahl der Pumpe so einstellen, dass die gewünschte Dosiermenge oder der gewünschte Durchfluss erreicht wird.

Diese Lösung wird die bestehenden Probleme zwar abmildern, kann aber auch zu weiteren Problemen führen:

  • Langsames Durchflusssignal durch Signalfilterung im PID-Regler
  • Langsames Ansprechen der Pumpe durch zusätzliches Steuerrelais
  • Erhöhte Komplexität durch zusätzliche Komponenten
  • Die Zeit bis zum Erreichen einer stabilen Strömung kann lang sein
  • Zusatzkosten für Durchflussmesser und PID-Regler

Option 2: Direkte Massendurchflussmessung mit einem Durchflussmesser mit integrierter PID-Regelung

Die zweite Möglichkeit ist die Verwendung eines Massendurchflussmessers mit integrierter PID-Regelung. Damit ist eine direkte Ansteuerung einer Pumpe möglich und die gewünschte Menge kann genau dosiert werden. Der Vorteil ist, dass die Pumpe nicht in ein übergeordnetes Steuersystem eingebunden werden muss. Sie geben einfach den Sollwert an den Durchflussmesser und dieser regelt die Pumpe und gewährleistet eine hochgenaue Förderung oder Dosierung.

Diese Lösung bietet gleich mehrere Vorteile:

  • Direkte Reglung des Massendurchflusses
  • Die Massendurchflussdosierung ist unabhängig von Temperatur und Druck, im Gegensatz zur volumetrischen Dosierung, wenn nur eine Pumpe verwendet wird
  • Genaue und reproduzierbare Fördermenge
  • Alarmfunktionalität bei zu niedrigem Durchfluss
  • Vorbeugende Wartung auf der Grundlage der Pumpenlaufzeit
  • Konsistente Durchflussmessung

Coriolis Massendurchflussregler in modularem Design

Bild 1: Coriolis Massendurchflussregler in modularem Design

Warum wird ein Coriolis-Massendurchflussmesser eingesetzt? Der große Vorteil von Coriolis-Massendurchflussmessern wie z.B. den mini-CORI FLOW Geräten von Bronkhorst ist, dass die Messung medienunabhängig ist. Hier erfolgt eine reine Massenmessung, es werden keine weiteren Stoffparameter wie thermische Leitfähigkeit oder Wärmekapazität benötigt. Das Gerät ist damit auch unempfindlich gegenüber wechselnden Parametern wie Druck, Temperatur oder Änderung der fließenden Medien. Damit ist ein Coriolis-Massendurchflussmesser das optimale Instrument für diese Anwendung.

Diese Vorteile können in den unterschiedlichsten Branchen genutzt werden: Überall dort, wo die Flüssigkeit in einen Behälter abgefüllt oder kontinuierlich dosiert wird, kann dieses System eingesetzt werden; z. B. in der Qualitätskontrolle, wo stichpunktartig kleine Probenmengen genommen werden, bei der Zugabe von Farbstoffen in Reinigungsprodukte oder bei der Dosierung von Aromen in Lebensmittel.

Wenn Sie Additive, Performance-Chemikalien oder Mischflüssigkeiten dosieren müssen, dann ist die genaue Regelung des zugesetzten Additivs ein großer Vorteil für das Ergebnis der Anwendung.

hochgenaue Dosierung von Farbstoffen in Haushaltschemikalien

Bild 2: Die hochgenaue Dosierung von Farbstoffen in Haushaltschemikalien mittels Pumpenregelung garantiert beste Qualität.

Lesen Sie in unserem Blog, wie Pumpensteuerungen eine einzigartige Möglichkeit bieten, eine genaue Dosierlösung für Haushaltschemikalien wie Wasch- und Reinigungsmittel zu finden.

Auch in der Kunststoffindustrie können Sie diese Lösung einsetzen. Sehen Sie sich die 5 Gründe an, warum die Additivdosierung mit einem Coriolis-Gerät die Prozesseffizienz unterstützt.

Erfahren Sie mehr über unsere CORI-FILL Technologie für ultra-schnelles und präzises Dosieren.