Tynnyrin siirto viskooseille ja puolikiinteille aineille
200 litran tynnyrien luotettava tyhjentäminen suuriviskoosisella tai puolikiinteällä materiaalilla — ensimmäisestä vedosta viimeiseen saantoon — vaatii järjestelmän, joka ylläpitää lämpötilaa sisääntulokohdassa, ei pelkästään tynnyrin seinällä.
Tynnyrilämmitin tuo irtomäärän aineen lämpötilaan. Siirtohaaste alkaa, kun pumpun on imettävä siitä. Tynnyrin pohjassa — jossa pumpun putki sijaitsee ja jossa sisäänottopaine on alhaisimmillaan — aine on usein kylmempää kuin irtomäärän keskiarvo, viskositeetti on korkeampi ja virtausvastus on suurimmillaan. Tämä on vyöhyke, jolla on suurin todennäköisyys aiheuttaa pumpun pysähtymistä, kavitaatiota tai puutteellista tynnyrin saantoa.
Matalaviskoosiille nesteille tämä vyöhyke on hallittavissa. Suuriviskoosisille materiaaleille — hartseille, liimoille, rasvoille, vahoille, bitumiyhdistelmille, kuumaliimautuotteille — ero hyvin suunnitellun tynnyrin siirtojärjestelmän ja alimitoitetun välillä mitataan seisokkiajassa, puutteellisessa tynnyrin tyhjennyksessä ja pumpun kulumisessa.
Pumppu, tynnyrilämmitin, seurantalevy ja sisääntulovyöhyke ovat kaikki osa yhtä lämpöjärjestelmää ja ne on spesifioitava yhdessä. Pumpun valitseminen ilman sisääntulovyöhykkeen lämpötilan huomioimista tuottaa järjestelmän, joka epäonnistuu ennakoitavasti.
Tynnyrin saanto — hyödynnettävän materiaalin osuus joka tynnyristä — määräytyy sisääntulovyöhykkeellä. Tynnyrin seinän lämmittäminen ilman pohjan ja pumpun sisäänoton käsittelyä toimittaa ensimmäiset 80% luotettavasti ja pysähtyy viimeiseen 20%:iin.
Sisääntulovyöhykkeen haaste
Pumpun sisäänotto on lämpöteknisesti kriittisin piste tynnyrin siirrossa. Kolme olosuhdetta kohtaa täällä tehden siitä todennäköisimmän vikapisteen.
- Lämpökerrostuminen tynnyressä. Tynnyrin seinän ja pohjan lämmitys — yleisin kokoonpano — luo lämpimän ulkokuoren kylmemmällä ytimellä. Pumpun putki imee pohjasta, tynnyrin kylmemmältä keskeiseltä alueelta. Vaikka irtomäärä kokonaisuudessaan olisi lämpötilassa, paikallinen viskositeetti sisäänotossa voi olla huomattavasti korkeampi.
- Kylmä tynnyrin pohja. Tynnyrin pohja on useimmissa vakiokokoonpanoissa lämmittämätön. Suora kontakti kylmän tynnyrin pohjan ja aineen välillä sisääntulovyöhykkeellä pitää paikallisen lämpötilan alennettuna koko siirtosyklin ajan, erityisesti puolikiinteille aineille, jotka tarvitsevat merkittävästi energiaa pehmetäkseen.
- Tynnyrin lopullinen saanto. Tynnyrin tyhjentyessä jäljelle jäävä aine tiivistyy kohti pohjaa ja seiniä. Pohjassa oleva materiaali — viimeinen siirrettävä — on tyypillisesti tynnyrin kylmin osa ja pumpun vaikein imettävä. Järjestelmät, joita ei ole suunniteltu tähän vaiheeseen, jättävät merkittävän määrän jäännösmateriaalia jokaiseen tynnyriin.
- Pumpun esilämmitys ajojen välillä. Erätoiminnassa pumpun putki ja sen lämmitin jäähtyvät tynnyrien välillä. Kylmän putken asettaminen lämmitettyyn aineeseen aiheuttaa sisäänoton välittömässä ympäristössä olevan aineen paikallisen jäähtymisen, mikä nostaa viskositeettiä juuri siellä missä se on kriittisintä ensimmäiselle vedolle.
Tynnyripumppusuunnittelu viskooseille ja puolikiinteille aineille
Tynnyripumput viskooseille aineille ovat tyypillisesti progressiivista onteloa tai eksentristä helixityyppiä, pumppuelementti tynnyriin laskeutuvan putken pohjassa. Tämä sijoittaa pumppumekanismin lähelle ainetta — mikä on oikein — mutta pelkkä läheisyys ei takaa riittävää sisäänottolämpötilaa.
Lämmitetyt tynnyripumppuputket käsittelevät tämän suoraan. Putken seinään integroitu vastuslämmitin — tai putken ulkopuolelle kiedottu lämmitysnauha — pitää putken pinnan yli aineen vähimmäispumpattavan lämpötilan. Pumppumekanismi ja sen välitön sisääntulovyöhyke pysyvät lämpiminä tynnyrin lämpötilasta riippumatta, suojaten sekä pumppua että virtausnopeutta ensimmäisessä vedossa.
Puolikiinteille aineille — kiinteille kuumaliima-aineille, korkean sulamispisteen vahoille, polyuretaanikomponenteille lähellä niiden jähmistymislämpötilaa — putkilämmitin yksin ei riitä, jos sitä ympäröivä aine ei ole pehmentynyt. Lämmitetty seurantalevyjärjestelmä käsittelee tämän: levy lepää aineen pinnalla ja lämmittää alaspäin sulattaen nestemäisen aineen altaan, josta pumppu imee. Tynnyrin tyhjentyessä seurantalevy laskeutuu omalla painollaan pitäen kontaktin aineen pintaan.
Suunnitteluparametrit tynnyripumpun valintaan suuriviskoosisessa siirrossa:
- Aineen viskositeetti tavoitesiirtolämpötilassa — määrittää pumpputyypin ja moottorin mitoituksen
- Vähimmäispumpattava lämpötila — asettaa putkilämmittimen tai lämmitysnauhan asetusarvon
- Tynnyrin saantovaatimus — määrittää tarvitaanko seurantalevy
- Vaadittu virtausnopeus — ohjaa pumpun nopeusaluetta ja moottorin spesifikaatiota
- Aineen lämpöherkkyys — määrittää tarvitaanko turvakatkaisu lämmittimen säätimessä
Aiheeseen liittyvät sovellukset
Tynnyrin siirtojärjestelmät suunniteltu aineen ympärille
HeatXperts valmistaa lämmitettyjä tynnyripumppujärjestelmiä, seurantalevykokoonpanoja ja integroituja tynnyrin siirtoratkaisuja omassa tuotannossaan. Järjestelmät spesifioidaan todellisen aineen mukaan — sen viskositeettikäyrä, tavoitelämpötila, vähimmäispumpattava tila ja tynnyrin saantovaatimukset — ei valita vakiokokoonpanoista.
Missä liitäntäputkistot ja pumppujen sisääntulovyöhykkeet tarvitsevat lämpötilan ylläpitoa, integroidaan lämmitysnauha PID-ohjauksen kanssa järjestelmäsuunnitteluun osana täydellistä siirtoratkaisua.