Trasferimento fusti per media viscosi e semi-solidi
Svuotare fusti da 200 litri di materiale ad alta viscosità o semi-solido in modo affidabile — dalla prima estrazione al rendimento finale — richiede un sistema che mantiene la temperatura al punto di ingresso, non solo alla parete del fusto.
Uno scaldafusti porta il mezzo alla temperatura. La sfida di trasferimento inizia quando la pompa deve aspirare da esso. Alla base del fusto — dove si trova il tubo della pompa e dove la pressione di aspirazione è più bassa — il mezzo è spesso più freddo della media del bulk, la sua viscosità è più elevata e la sua resistenza al flusso è al massimo. Questa è la zona più probabile a causare blocchi della pompa, cavitazione o rendimento incompleto del fusto.
Per i liquidi a bassa viscosità, questa zona è gestibile. Per i materiali ad alta viscosità — resine, adesivi, grassi, cere, composti di bitume, prodotti hot melt — la differenza tra un sistema di trasferimento fusti ben progettato e uno sottodimensionato si misura in fermo macchina, svuotamento incompleto del fusto e usura della pompa.
La pompa, lo scaldafusti, la piastra seguace e la zona di ingresso sono tutti parte di un unico sistema termico e devono essere specificati insieme. Selezionare una pompa senza affrontare la temperatura della zona di ingresso produce un sistema che fallisce in modo prevedibile.
Il rendimento del fusto — la proporzione di materiale utilizzabile estratto da ogni fusto — è determinato nella zona di ingresso. Riscaldare la parete del fusto senza affrontare la base e l'ingresso della pompa fornisce l'80% iniziale in modo affidabile e si blocca sull'ultimo 20%.
La sfida della zona di ingresso
L'ingresso della pompa è il punto più critico termicamente nel trasferimento di fusti. Tre condizioni convergono qui per renderlo il punto di guasto più probabile.
- Stratificazione termica nel fusto. Il riscaldamento della parete e della base del fusto — la configurazione più comune — crea uno strato esterno caldo con un nucleo più freddo. Il tubo della pompa aspira dal fondo, all'interno della regione centrale più fredda del fusto. Anche quando il bulk nel complesso è a temperatura, la viscosità locale all'ingresso può essere significativamente più elevata.
- Base del fusto fredda. La base del fusto non è riscaldata nella maggior parte delle configurazioni standard. Il contatto diretto tra la base fredda del fusto e il mezzo nella zona di ingresso mantiene la temperatura locale bassa per tutto il ciclo di trasferimento, in particolare per i semi-solidi che richiedono energia significativa per ammorbidirsi.
- Rendimento finale del fusto. Man mano che il fusto si svuota, il materiale rimanente si concentra verso la base e le pareti. Il materiale alla base — l'ultimo ad essere trasferito — è tipicamente la porzione più fredda del fusto e la più difficile da aspirare per la pompa. I sistemi non progettati per questa fase lasciano materiale residuo significativo in ogni fusto.
- Preriscaldamento della pompa tra i cicli. Nelle operazioni batch, il tubo della pompa e il suo elemento riscaldante si raffreddano tra i fusti. Inserire un tubo freddo nel mezzo riscaldato fa sì che il mezzo immediatamente intorno all'ingresso si raffreddi localmente, aumentando la viscosità esattamente dove è più critico per la prima aspirazione.
Progettazione della pompa per fusti per media viscosi e semi-solidi
Le pompe per fusti per media viscosi sono tipicamente a cavità progressiva o a elica eccentrica, con l'elemento di pompaggio alla base di un tubo che scende nel fusto. Questo posiziona il meccanismo di pompaggio vicino al mezzo — il che è corretto — ma la sola vicinanza non garantisce una temperatura di ingresso adeguata.
I tubi della pompa per fusti riscaldati affrontano questo direttamente. Un elemento riscaldante resistivo integrato nella parete del tubo — o un nastro riscaldante avvolto attorno all'esterno del tubo — mantiene la superficie del tubo al di sopra della temperatura minima di pompaggio del mezzo. Il meccanismo della pompa e la sua zona di ingresso immediata rimangono caldi indipendentemente dallo stato termico del fusto, proteggendo sia la pompa che la portata alla prima aspirazione.
Per i media semi-solidi — adesivi hot melt solidi, cere ad alto punto di fusione, componenti poliuretanici vicino alla loro temperatura di solidificazione — il riscaldatore del tubo da solo è insufficiente se il mezzo intorno ad esso non è stato ammorbidito. Un sistema con piastra seguace riscaldata affronta questo: la piastra poggia sulla superficie del mezzo e riscalda verso il basso, sciogliendo un bacino di materiale liquido da cui aspira la pompa. Man mano che il fusto si svuota, la piastra seguace scende sotto il proprio peso, mantenendo il contatto con la superficie del mezzo.
Parametri di progettazione per la selezione della pompa per fusti nel trasferimento ad alta viscosità:
- Viscosità del mezzo alla temperatura di trasferimento target — determina il tipo di pompa e il dimensionamento del motore
- Temperatura minima di pompaggio — imposta il setpoint del riscaldatore del tubo o del nastro riscaldante
- Requisito di resa del fusto — determina se è necessaria una piastra seguace
- Portata richiesta — determina il range di velocità della pompa e le specifiche del motore
- Sensibilità alla temperatura del mezzo — determina se è necessario un interruttore di sicurezza sul controllore del riscaldatore
Applicazioni correlate
Sistemi di trasferimento fusti progettati attorno al mezzo
HeatXperts produce sistemi di pompa per fusti riscaldati, assiemi con piastra seguace e soluzioni di trasferimento fusti integrate internamente. I sistemi vengono specificati in base al mezzo effettivo — la sua curva di viscosità, la temperatura target, lo stato minimo pompabile e i requisiti di resa del fusto — non selezionati da configurazioni standard.
Dove le tubazioni di connessione e le zone di ingresso della pompa richiedono mantenimento della temperatura, il nastro riscaldante con controllo PID viene integrato nel design del sistema come parte della soluzione di trasferimento completa.
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