Краткое содержание
Для переноса паст высокой вязкости, таких как печатная краска, суспензия электродов литиевой батареи, а также пищевых соусов или теста, требуется специальное оборудование, которое может перемещать густые, липкие материалы без чрезмерного сдвига или вовлечения воздуха. Для этой цели иногда рассматриваются две технологии: порошковый поворотный клапан, приспособленный для работы с пастой, и мембранный насос. Хотя оба могут перемещать вязкие жидкости, их принципы работы, профили сдвига и возможности дозирования существенно различаются. Роторный шлюзовой питатель обеспечивает принудительное перемещение через вращающиеся полости с минимальной пульсацией. Диафрагменный насос использует возвратно-поступательное движение мембраны для создания ходов всасывания и нагнетания. В этом руководстве сравниваются две технологии по чувствительности к сдвигу, объемной точности и требованиям к техническому обслуживанию, чтобы помочь инженерам выбрать правильное решение для переноса пасты.
А
поворотный клапан для порошкаДля вязкой пасты используется роторный питатель прямого вытеснения с прецизионно обработанным корпусом и многолопастным или многолопастным ротором. Карманы ротора глубже и шире, чем при работе с сухим порошком, что позволяет вместить большой объем пасты за один оборот. Зазор наконечника устанавливается шире, обычно от 0,30 до 0,80 мм, чтобы предотвратить чрезмерный сдвиг вязкого материала при его прохождении через кольцевой зазор. Корпус может иметь рубашку для контроля температуры, чтобы поддерживать оптимальную вязкость пасты. Ротор приводится в движение мотор-редуктором с частотно-регулируемым приводом, позволяющим регулировать скорость выгрузки от 5 до 50 оборотов в минуту в зависимости от консистенции пасты. Уплотнения вала обычно представляют собой двойные механические уплотнения с барьерной жидкостью, предотвращающей попадание пасты в полость подшипника.
Мембранный насос для нанесения пасты представляет собой объемный насос с пневматическим или электрическим приводом, оснащенный двумя гибкими диафрагмами, которые совершают возвратно-поступательное движение вперед и назад. Во время хода всасывания диафрагма втягивается, создавая вакуум, который втягивает пасту в камеру насоса через обратный клапан. При ходе нагнетания диафрагма выдвигается вперед, вытесняя пасту через нагнетательный обратный клапан. Диафрагмы изготовлены из эластомеров, таких как ПТФЭ, Сантопрен или Хайтрел, выбранных с учетом химической совместимости и срока службы при изгибе. Насос работает циклично, создавая пульсирующий поток. Мембранные насосы с пневматическим приводом широко используются благодаря их способности работать всухую, самозаполняющемуся и перекачивать твердые частицы во взвешенном состоянии. Для паст с высокой вязкостью выше 50 000 сантипуаз требуются специализированные мембранные насосы с большими портами и более прочными диафрагмами.
Физически поворотный клапан представляет собой непрерывно вращающееся устройство, обеспечивающее постоянный пульсирующий поток с минимальными колебаниями давления. Диафрагменный насос представляет собой устройство возвратно-поступательного действия, которое подает отдельные порции пасты при каждом ходе, создавая измеримую пульсацию. Поворотный клапан обеспечивает прямую объемную зависимость между скоростью ротора и скоростью разгрузки. Мембранный насос обеспечивает поток в зависимости от длины хода, частоты хода и объемного КПД, который зависит от противодавления и вязкости. Эти эксплуатационные различия определяют, какая технология подходит для конкретного применения переноса пасты.
Почему важен выбор между поворотным клапаном и мембранным насосом
Выбор неправильной технологии переноса пасты приводит к дефектам качества, сбоям оборудования и производственным потерям, которые сложно диагностировать и исправить.
Чувствительность к сдвигу и деградация материала
Пасты с высокой вязкостью часто содержат хрупкие структуры, которые могут быть повреждены при чрезмерном сдвиге. Катодные суспензии литиевых батарей содержат углеродные нанотрубки и связующие полимеры, которые образуют сетчатую структуру. Чрезмерное усилие сдвига разрушает эти сети, снижая электропроводность и эффективность адгезии. Печатные краски содержат агломераты пигментов, которые должны оставаться диспергированными. Пищевые пасты, такие как майонез или йогурт, содержат капельки эмульгированного жира, которые могут сломаться, если их слишком сильно срезать. Мембранные насосы создают высокий сдвиг на обратных клапанах и при продавливании пасты через узкие отверстия портов. Возвратно-поступательное действие также создает локализованные зоны высокой скорости. Поворотные клапаны создают гораздо меньший сдвиг. Паста аккуратно переносится в карманы ротора с минимальным градиентом скорости. Для паст, чувствительных к сдвигу, предпочтительным является поворотный клапан.
Объемная точность и дозирование
При нанесении покрытия на аккумуляторные электроды активная суспензия должна наноситься на фольгу точной влажной толщины, обычно контролируемой устройством для нанесения покрытия с щелевой матрицей, подаваемым дозирующим насосом. Скорость подачи должна быть с точностью до плюс-минус 1 процент, чтобы сохранить однородность покрытия. Поворотный клапан с сервоприводом может достичь такого уровня точности, поскольку каждый оборот ротора перемещает известный объем. Мембранные насосы менее точны, поскольку объемный КПД меняется в зависимости от противодавления. По мере увеличения давления в штампе для нанесения покрытия диафрагма слегка прогибается, и внутреннее скольжение увеличивается, снижая эффективную скорость потока. Для прецизионного нанесения покрытий правильным выбором будет роторный клапан или шестеренный насос. Мембранные насосы подходят для перекачки из смесительного резервуара в накопительный резервуар, где точная скорость потока менее критична.
Вовлекаемый воздух и пенообразование
Вязкие пасты имеют тенденцию задерживать воздух, что приводит к образованию пустот в конечном продукте. Мембранные насосы втягивают пасту в камеру путем всасывания, которое может втягивать в пасту воздух и образовывать пену. Это особенно проблематично в пищевой промышленности, где попадание воздуха влияет на текстуру и срок хранения. Поворотные клапаны не полагаются на всасывание. Паста проталкивается в карманы ротора под давлением напора из расходного бака или подающего шнека. Положительное вытесняющее действие минимизирует вовлечение воздуха. Для применений, требующих низкого содержания воздуха, лучшим выбором будет поворотный клапан.
Техническое обслуживание и замена изнашиваемых деталей
Мембранные насосы имеют ограниченный срок службы мембраны. При использовании абразивной пасты диафрагма может выйти из строя после 2000–8000 часов работы. Для замены диафрагмы необходимо отсоединить насос, открыть камеру и установить новую мембрану. Обратные клапаны также изнашиваются и требуют периодического ремонта. Поворотные клапаны имеют меньше изнашиваемых частей, контактирующих с пастой. Наконечники ротора могут со временем изнашиваться, но более широкий зазор, используемый при нанесении пасты, снижает трение. Механические уплотнения являются основным элементом технического обслуживания, срок службы которого обычно составляет от 4000 до 8000 часов. Для предприятий с ограниченными ресурсами обслуживания поворотный клапан предлагает более простой профиль долгосрочного обслуживания.
Возможность очистки и смена продукта
Пищевые и фармацевтические предприятия часто меняют продукцию, требуя тщательной очистки между партиями. Мембранные насосы имеют сложные внутренние каналы с обратными клапанами, диафрагменными камерами и полостями коллектора, которые трудно полностью очистить. Поворотные клапаны имеют простую внутреннюю геометрию с цилиндрическим отверстием и карманами ротора, которые можно эффективно промывать. Санитарные поворотные клапаны с чистыми портами и электрополированной поверхностью отвечают строгим требованиям к очистке на пищевых и фармацевтических предприятиях. При частой смене продукта предпочтительным является поворотный клапан.
Как сделать выбор между поворотным клапаном и мембранным насосом
Выбор зависит от вязкости пасты, чувствительности к сдвигу, требований к точности и ограничений предприятия. Следующие сценарии иллюстрируют правильное применение каждой технологии.
Сценарий 1. Перенос суспензии аккумуляторных электродов.
Катодная суспензия литий-ионного аккумулятора содержит активный материал NCM или LFP, углеродную сажу, связующее вещество PVDF и растворитель NMP. Вязкость обычно составляет от 3000 до 8000 сантипуаз. Шлам чувствителен к сдвигу и должен передаваться в машину для нанесения покрытия без пузырьков воздуха. Роторный шлюзовой питатель с корпусом с рубашкой, ротором с керамическим покрытием и двойными механическими уплотнениями обеспечивает щадящую и точную подачу. Диафрагменный насос может вызвать чрезмерный сдвиг и вовлечение воздуха, что ухудшит качество навозной жижи. Поворотный клапан – это очевидный выбор.
Сценарий 2. Тираж печатной краски
Вязкость печатной краски колеблется от 500 до 5000 сантипуаз в зависимости от процесса. Чернила должны циркулировать из резервуара на печатную платформу и обратно. Для этой задачи обычно используется диафрагменный насос, поскольку он выдерживает вязкость, прост в обслуживании и может работать вхолостую, если уровень чернил падает. Сдвиг, создаваемый насосом, является приемлемым, поскольку формула печатных красок выдерживает перекачивание. Для циркуляции чернил мембранный насос является практичным и экономичным выбором.
Сценарий 3. Начинка из пищевой пасты
Для перекачки томатной пасты, арахисового масла или сливочного сыра из технологического котла в разливочную машину поворотный клапан обеспечивает точное дозирование и бережное обращение. Паста продавливается положительно, без попадания воздуха. Для перекачки в накопительный резервуар можно использовать диафрагменный насос, но пульсация и вовлечение воздуха делают его непригодным для прямой подачи в заправочный патрубок. Поворотный клапан предпочтителен для конечной стадии дозирования.
Сценарий 4. Абразивный керамический шликер
Керамические накладки, содержащие частицы оксида алюминия или циркония, обладают высокой абразивностью. Диафрагменный насос с керамическими обратными шариками и седлами может справиться с абразивным износом, но диафрагмы изнашиваются из-за взвешенных твердых частиц. Поворотный клапан с ротором с керамическим наконечником и отверстием с керамической футеровкой обеспечивает такое же проскальзывание с меньшим износом вращающихся компонентов. Для непрерывной передачи абразивного материала поворотный клапан обеспечивает более длительный срок службы.
Сценарий 5. Паста с высоким содержанием твердых веществ
Пасты с содержанием твердых веществ более 60 процентов по объему, такие как некоторые огнеупорные смеси или тестообразные материалы, могут с трудом поступать во всасывающее отверстие диафрагменного насоса. В насосе может возникнуть кавитация или потеря заливки. Поворотный клапан с бункером принудительной подачи над входным отверстием подает пасту в карманы ротора, обеспечивая принудительное заполнение. Для паст с очень высоким содержанием твердых частиц поворотный клапан является единственным надежным вариантом.
Пример применения
Гигафабрика по производству литиевых батарей в Венгрии перекачивала суспензию NCM из планетарного миксера в машину для нанесения покрытия с помощью пневматических диафрагменных насосов. Насосы вводили микропузырьки в суспензию, вызывая точечные дефекты в покрытии электродов. Уровень брака достиг 4,2 процента, в результате чего затраты на лом превысили 800 000 долларов в месяц. Компания Doebritz заменила диафрагменные насосы роторными питателями с воздушным шлюзом, имеющими корпус из нержавеющей стали с рубашкой, роторы с покрытием из ПТФЭ и магнитные приводные уплотнения, чтобы исключить риск загрязнения барьерной жидкостью механического уплотнения. Поворотные клапаны подавали суспензию со стабильной скоростью 12 литров в минуту при нулевом уносе воздуха. Уровень точечных дефектов электродов снизился до 0,3 процента, что позволило сэкономить более 700 000 долларов в месяц на сокращении количества отходов. Завод также сообщил, что поворотные клапаны стало легче очищать между сменами продукта, что сократило время переналадки на 35 процентов.
Часто задаваемые вопросы
Может ли диафрагменный насос работать с пастой вязкостью более 100 000 сантипуаз?
Специализированные мембранные насосы могут работать с вязкостью до 200 000 сантипуаз, но скорость потока значительно падает, и для насоса требуются порты увеличенного размера и более прочные диафрагмы. Поворотный клапан обычно более эффективен для паст очень высокой вязкости.
Какое устройство лучше для материалов, чувствительных к сдвигу
Поворотный клапан создает значительно меньший сдвиг, чем мембранный насос. Мягкий карманный перенос сохраняет деликатные структуры в аккумуляторных суспензиях, чернилах и пищевых эмульсиях.
Насколько точен поворотный клапан для дозирования пасты
Поворотный клапан с сервоприводом и точным регулированием скорости позволяет добиться точности дозирования от плюс-минус 0,5 до 1 процента. Это превосходит диафрагменный насос, который в идеальных условиях обычно достигает плюс-минус 3–5 процентов.
Может ли поворотный клапан работать всухую
В отличие от мембранного насоса, поворотный клапан не может работать всухую в течение длительного времени. Без пасты в карманах кончики ротора могут контактировать с отверстием и изнашиваться. Некоторые поворотные клапаны с наконечниками из специального материала могут выдерживать кратковременную работу всухую, однако продолжительная работа всухую может привести к повреждению клапана.
Производит ли Doebritz диафрагменные насосы?
Doebritz специализируется на поворотных клапанах для порошка и шлюзовых питателях. Мы не производим мембранные насосы. Для задач по перекачиванию пасты, где подходит диафрагменный насос, мы можем порекомендовать квалифицированных поставщиков и помочь подобрать правильный материал диафрагмы и размер насоса с учетом характеристик вашей пасты.
Заключение
Выбор между порошковым поворотным клапаном и мембранным насосом для перекачивания вязкой пасты зависит от конкретных требований применения. Мембранные насосы отличаются простотой, самовсасывающей способностью и простотой обслуживания при выполнении общих задач по перекачке. Роторные шлюзовые питатели обеспечивают превосходный контроль сдвига, более высокую точность дозирования и лучшую очищаемость для прецизионных применений в аккумуляторной, чернильной и пищевой промышленности. Для чувствительных к сдвигу, высококачественных паст, качество которых не может быть поставлено под угрозу, лучшим выбором является поворотный клапан. Для надежной периодической перекачки менее чувствительных материалов мембранный насос остается практичной рабочей лошадкой. Понимание профиля сдвига, требований к точности и последствий обслуживания каждого устройства гарантирует правильный выбор для вашего процесса обработки пасты.
Укажите подходящую технологию переноса пасты для вашего применения. Свяжитесь с Doebritz Shanghai Co., Ltd. сегодня, чтобы обсудить требования к вязкости пасты, чувствительности к сдвигу и точности. Наши инженеры порекомендуют оптимальную конфигурацию роторного шлюзового питателя для ваших чернил, аккумуляторной суспензии или пищевой пасты, а также предоставят подробное коммерческое предложение, адаптированное к вашему процессу.
Ваше сообщение должно содержать от 20 до 3000 символов!