Milyen töltési módszert alkalmaznak a nagyon viszkózus folyadékokhoz?

Bevezetés

Lehet, hogy már minden nap megküzd a nagy viszkozitású folyadékokkal – ragadós szennyeződésekkel, végtelen csepegésekkel és olyan gépekkel, amelyek sosem tűnnek teljesen elégedettnek. És ha még nem szembesült ezekkel a problémákkal, tekintse magát szerencsésnek… egyelőre. Ez a cikk segít elkerülni ezeket a fejfájásokat, mielőtt hívatlanul megjelennének.

A nagy viszkozitású folyadékok betöltésekor a zavartalan működés általában inkább kívánság, mint valóság. Ezek az anyagok nem csak folynak – haboznak, ellenállnak, és bármihez ragaszkodnak, amit csak tudnak. Mielőtt észrevenné, a töltés a frusztrációk ismerős listájává válik: egyenetlen töltési szintek, makacs, ragadós húrok, amelyek egyszerűen nem csattannak el, végtelen csepegés, beszorult légbuborékok, üreges töltetek és olyan gépek, amelyek eltömődnek vagy hamarabb elhasználódnak, mint kellene.

És mielőtt elkezdődne az ujjal mutogatás – a gép, a fúvóka, a beállítások vagy a rossz kezelő (igen, mindannyian ott voltunk) – érdemes egy pillanatra megállni, és megnézni a probléma valódi gyökerét.

Mik azok a nagyon viszkózus folyadékok?

Az erősen viszkózus folyadékok olyan anyagok, amelyek jelentős ellenállást mutatnak az áramlással szemben, és gyakran a mindennapi kifejezések szerint „vastag”, „ragadós” vagy „nehéz”.

Főbb jellemzők

Belső súrlódás: Mikroszkópikus szinten a nagy viszkozitás az erős intermolekuláris vonzás eredménye. Egyszerűen fogalmazva, a folyadék molekulái kissé túl szorosan tapadnak egymáshoz, belső súrlódást okozva, miközben a rétegek megpróbálnak (és küzdenek) egymás mellett elcsúszni.

Lassú és makacs áramlás: Ellentétben a barátságos, szabadon folyó folyadékokkal, például a vízzel, a nagyon viszkózus folyadékok a maguk ütemében mozognak. Ellenállnak a gravitációnak, figyelmen kívül hagyják a sürgősséget, és általában extra nyomást vagy erőt igényelnek, mielőtt beleegyeznek az áramlásba.

Erős hőmérséklet-függőség: A meleg megváltoztatja a hangulatot. A hőmérséklet emelkedésével a viszkozitás csökken. Ezért a méz felmelegítése hirtelen viselkedésre készteti - legalábbis egy kicsit - és sokkal szívesebben folyik.

Hogyan mérjük a viszkozitást: A viszkozitást általában centipoise-ban (cP) mérik. Durva hüvelykujjszabályként a 100 cP feletti folyadékok nagy viszkozitásúnak minősülnek. Az extrém esetek, mint például a paszták és gélek, elérhetik a tíz- vagy akár több százezer cP-t is, ami határozottan az „ez nem önti ki magát” kategóriába sorolja őket.

Melyek a fő kihívások a nagy viszkozitású folyadékok töltésekor?

Inkonzisztens töltési pontosság

A viszkózus anyagok jelentős ellenállást mutatnak a csővezetékekben, ami lassú és egyenetlen áramlást eredményez. Ha hagyományos gravitációs töltést alkalmazunk, az áramlási sebesség rendkívül instabil lesz. Továbbá, ha az anyag légbuborékokat tartalmaz, ezek elfoglalják a térfogatot, ami elégtelen tényleges töltőtömeghez vezet.

Buborék és üreg problémák

A nagy viszkozitású folyadékok keverés vagy szivattyúzás közben hajlamosak magukkal vinni a levegőt, és a légbuborékok rendkívül nehezen emelkednek a felszínre és távoznak, ami a termék rossz megjelenését eredményezi.

Súlyos húrozás és csöpögés

A nagy viszkozitású folyadékok rendkívül nagy felületi feszültséggel és kohéziós erővel rendelkeznek, ami megnehezíti a tiszta "törés" elérését abban a pillanatban, amikor a töltés leáll.

Berendezés blokkolása

Ha a környezeti hőmérséklet csökken, a viszkózus folyadékok megszilárdulhatnak vagy sűrűbbé válhatnak (például a méz kristályosodásához), ami a csőellenállás jelentős növekedéséhez vezet.

Fő töltési módok erősen viszkózus folyadékokhoz

Az erős viszkozitású folyadékok speciális töltési módszereket igényelnek, mivel nem folynak könnyen, és hajlamosak felfűzni, csöpögni vagy felfogni a levegőt. A pontos adagolás és a tiszta töltés biztosítása érdekében leggyakrabban pozitív elmozdulású rendszereket alkalmaznak.

Dugattyús töltési módszer

Ha nagy viszkozitású termékekről van szó, általában a dugattyús töltés az első választási lehetőség, amelyhez az emberek nyúlnak, és ennek jó oka van. Ahelyett, hogy azt remélné, hogy a folyadék együtt fog működni és szépen folyni fog, a rendszer egy dugattyú segítségével veszi át az irányítást, amely előre-hátra mozog a hengerben, először behúz egy pontos mennyiségű terméket, majd a fúvókán keresztül egyenesen a tartályba nyomja. A kulcsgondolat itt az, hogy a térfogat a távolságból származik, nem pedig a termék áramlási sebességéből, így a pontosság még akkor is megmarad, ha a viszkozitás megváltozik. És amikor egy termék makacsul megtagadja, hogy magától mozogjon, a dugattyú nem várakozik – egyszerűen biztosítja az erőt, mindent mozgásban tart, és dráma nélkül végzi el a munkát.

Miért ideális a dugattyús töltési módszer nagyon viszkózus folyadékokhoz?

• Megbirkózik a vastag, lassan folyó és ragadós termékekkel
• Egyenletes töltési térfogatot tart fenn, még a viszkozitás változása esetén is
• Az erős tolóerő legyőzi az áramlási ellenállást

Kiszorításos szivattyú töltés

A nyomáskiszorításos szivattyús töltés egy másik lehetőség, amelyben a gyártók igazán megbíznak, különösen akkor, ha a vezetéknek folyamatosan vagy nagyobb sebességgel kell működnie anélkül, hogy elveszítené az irányítást. Az ötlet egyszerű és praktikus: az olyan szivattyúk, mint a fogaskerekes szivattyúk, a karéjos szivattyúk vagy a progresszív üreges szivattyúk, minden fordulatnál meghatározott mennyiségű terméket mozgatnak meg, így ahelyett, hogy a viszkozitással küzdenének, figyelmen kívül hagyják, és minden alkalommal ugyanazt a mennyiséget szállítják. A rendszer működése közben a szivattyú kihúzza a terméket a tartályból, és a kimért adagot egyenesen a töltőfúvókára tolja, egy-egy fordulattal, szépen és kiszámíthatóan. Ha ezt a beállítást egy szervovezérelt vezérlőrendszerrel párosítja, a töltési mennyiség beállítása szinte túl egyszerűvé válik – egyszerűen meg kell adni a szivattyúnak, hogy hányszor forgassa el, és pontosan ezt teszi, pontos, megismételhető töltéseket biztosítva még akkor is, ha a termék vastag, ragadós vagy éppen nincs áramlási kedve.

Miért működik jól a térfogat-kiszorításos szivattyú viszkózus folyadékok esetén?

• A terméket tolják, nem öntik
• Állandó áramlás nagy ellenállás mellett
• Alkalmas vastag és félszilárd anyagokhoz

Fűtéssel segített töltés (Kiegészítő módszer)

Amikor a termékek rendkívül viszkózusak, vagy erősen reagálnak a hőmérsékletre, gyakran a fűtéssel segített töltés segít, amely általában kéz a kézben dolgozik a dugattyús vagy szivattyúrendszerekkel, nem pedig cserével. A terméktartály, az átfolyócsövek, vagy akár a töltőfúvóka finom melegítésével a rendszer kissé ellazítja a vastag anyagokat, csökkenti a viszkozitást, javítja az áramlást, és csökkenti a húrozást vagy a fúvóka eltömődését, amely egyébként mindent lassítana. Ez az oka annak, hogy ez a megközelítés olyan gyakran megjelenik olyan termékek töltésekor, mint a méz, viaszalapú készítmények vagy nehéz krémek, amelyek szobahőmérsékleten nem mozognak szívesen.

Egy dolog, amit érdemes hangsúlyozni, az az, hogy a fűtés önmagában nem töltési módszer, hanem inkább teljesítménynövelő. Megfelelő használat esetén támogatja a fő töltőrendszert, segíti annak egyenletesebb és tisztább működését, és sokkal könnyebben irányíthatóvá teszi az egész folyamatot.

Miért nem alkalmasak a gravitációs vagy túlfolyó töltési módszerek nagy viszkozitású folyadékok töltésére?

Az erősen viszkózus folyadékok nem áramlanak szabadon, így a gravitációs töltés és a túlfolyó töltés alkalmatlan. Ezek a módszerek a természetes áramláson és a folyadékszintezésen alapulnak, ami a következőket eredményezi:

• Pontatlan töltési térfogatok
• Lassú töltési sebesség
• Túlzott csöpögés és termékpazarlás

Ezzel szemben a dugattyús és a térfogat-kiszorításos szivattyús töltés aktívan nyomja a terméket, biztosítva a pontos és tiszta töltést.

Támogató technológiák a nagyon viszkózus folyadékok feltöltéséhez

A nagy viszkozitású folyadékok még a helyes töltési módszer alkalmazása esetén is további támogató technológiákat igényelnek a tiszta töltés, a stabil pontosság és a hatékony gyártás biztosítása érdekében. Ezek a technológiák kritikus fontosságúak az olyan gyakori problémák megoldásában, mint a csepegés, a felfűzés, a levegő beszorulása és az inkonzisztens levágás.

1. Cseppmentes és levágó fúvókák

A csepegésgátló és levágó fúvókák alapvetően arra szolgálnak, hogy pontosan a megfelelő pillanatban kimondják a „stop” kifejezést. Amint a töltés befejeződik, a mechanikus szelep vagy a rugós hegy bekattan, így ahelyett, hogy hagyná, hogy a maradék termék lassan megnyúljon, csöpögjön, és mindenki hangulatát rontsa, az áramlás tisztán és időben megszakad. Ez nagyon sokat számít a viszkózus folyadékoknál, mert a sűrű termékek szeretnek a fúvókán lógni, mintha nem készülnének búcsúra. Megfelelő levágási szabályozás nélkül egy kis csöpögés gyorsan szálkásodássá, elpazarolt termékké és rendetlen tartályszájúvá válik – és hirtelen egy apró részlet nagyon látható problémává válik.

Ez az oka annak, hogy ezeket a fúvókákat széles körben használják olyan termékek töltésére, mint a méz, szirup, zselék és szószok, ahol a tiszta levágás valóban számít. Azáltal, hogy rendben tartják a tartályok nyílásait, minimalizálják a termékveszteséget, és javítják a végső csomagolás általános megjelenését, a csepegésgátló fúvókák nem csupán egy műszaki problémát oldanak meg – csendesen professzionálisabbá és sokkal kevésbé stresszessé teszik a teljes töltési folyamatot.

2. Alulról felfelé irányuló töltési technológia

Az alulról felfelé történő töltés olyan működési módra utal, amikor a töltőfúvóka a tartály aljáról indul, és a folyadékszint emelkedésével szinkronosan emelkedik.

Ezt a technikát elsősorban a levegő beszorulásának minimalizálására, a fröccsenés és a habképződés megelőzésére, valamint a nagy viszkozitású termékek töltési pontosságának növelésére alkalmazzák.

Különösen alkalmas habos vagy levegőre érzékeny viszkózus folyadékok, mély vagy keskeny nyakú tartályok, valamint tiszta csomagolást igénylő kozmetikai és élelmiszeripari termékek kezelésére.

Alapvető előnyei közé tartozik a sima, buborékmentes töltés, a termék egyenletes állagának biztosítása, valamint a tisztítási és karbantartási igények csökkentése.

3.Szervohajtású vezérlőrendszerek

A szervo-hajtású rendszerek kritikus precíziós vezérlést biztosítanak a dugattyús és szivattyús töltőgépeknél, lehetővé téve a dugattyúlöket vagy a szivattyú forgásának pontos beállítását közvetlenül a HMI interfészen keresztül, és megőrizve az ismételhető pontosságot nagy fordulatszámon.

Ezek a képességek különösen értékesek viszkózus folyadékok feltöltésekor, amelyek lassan reagálnak a mechanikai bemenetekre – a szervovezérlés biztosítja a sima mozgásátmeneteket a nyomáscsúcsok és az áramlási inkonzisztenciák minimalizálása érdekében.

A legfontosabb előnyök közé tartozik a nagy ismételhetőség, a termékspecifikus receptek egyszerű tárolása és a megbízható integráció a többfejes automatikus töltőrendszerekbe.

Ezt a teljesítményt példázza optimalizált szervo + fogaskerék-szivattyú konfigurációnk, amely kiváló stabilitást és pontosságot biztosít vastag, igényes termékek esetén.

4. Fűtéssel támogatott töltőrendszerek

A fűtőelemek átgondolt hozzáadásával a terméktartályokhoz, átvezető csövekhez vagy akár magukhoz a töltőfúvókákhoz a gyártók csak annyira melegíthetik fel a terméket, hogy csökkentsék a viszkozitást és javítsák a folyóképességet, ami pontosan az, amire a vastag karaktereknek, például a méznek, a viaszalapú formuláknak és a nehéz krémeknek vagy kenőcsöknek szüksége van, mielőtt beleegyeznének a továbblépésbe.

Ennek ellenére a fűtés nem helyettesíti a dugattyús tölteteket vagy a szivattyúrendszereket – ismeri a szerepét, és jól teljesíti. Ehelyett növeli a teljesítményüket azáltal, hogy csökkenti a húrozást, amely szereti a rendetlenséget, felgyorsítja a töltési ciklusokat, amelyek egyébként mászkálnának, és enyhíti a szivattyúk és dugattyúk mechanikai terhelését, amelyek nem szeretnének egész nap hideg, makacs termékkel birkózni. Az eredmény egy gördülékenyebb, hatékonyabb töltési folyamat, amely boldogabbá teszi a berendezést, stabilabbá teszi a termelést, és a kezelők sokkal kevésbé valószínű, hogy sóhajtoznak a gépre.

5. Visszaszívási és nyomáscsökkentő rendszerek

Egyes viszkózus töltőgépek visszaszívó (visszahúzó) rendszerrel vannak felszerelve, amely közvetlenül a feltöltés után kissé megfordítja a termék áramlását, hogy visszahúzza a felesleges anyagot a fúvóka hegyéről.

Ezt a funkciót elsősorban a húrok elhúzódásának megakadályozására, a fúvókában lévő maradék nyomás megszüntetésére és a levágási pontosság javítására használják.

Különösen alkalmas ragadós termékekhez, nagy pontosságú töltési alkalmazásokhoz és kis térfogatú tartályokhoz.

Következtetés

Ha nagyon viszkózus folyadékokkal van dolgod, a szokásos töltési módszer használata olyan, mintha megkérnéd a mézet, hogy futtasson le egy maratont – technikailag megmozdulhat, de semmiképpen sem siet. Ezeknek a termékeknek saját személyiségük van: vastagok, makacsok, lassan folynak, és mindig készen állnak arra, hogy madzagot vagy cseppet hagyjanak maguk után, ha nem vigyázunk. Pontosan ezért vált a dugattyús töltés és a térfogat-kiszorításos szivattyú töltése a valós világban a legnépszerűbb megoldásokká, amelyek a nehéz, ragadós folyadékok kezelésének legmegbízhatóbb és legszélesebb körben megbízható módszereiként vívták ki hírnevüket.

Természetesen az okos gyártók nem állnak meg a megfelelő töltési elv kiválasztásánál; praktikus fejlesztésekkel, például csepegésgátló fúvókákkal, hogy tisztán tartsák a dolgokat, szervo-meghajtású vezérlőrendszerekkel a szögadagolás pontosságáért, alulról felfelé történő feltöltéssel a fröccsenés és légcsapdák elkerülése érdekében, és még az opcionális fűtésrásegítés is a maguk javára állítják be, ha a terméknek egy kis ösztönzésre van szüksége az áramláshoz. Mindezt összerakva nem csak elfogadható eredményeket érhet el – precíz kitöltéseket, rendezett műveleteket és egy olyan gyártósort, amely ténylegesen működik.

A végén nincs mindenkire érvényes válasz, és ez a lényeg. A legjobb töltési mód attól függ, milyen vastag a termék valójában, milyen gyorsan kell futnia, mennyire szigorúak a higiéniai előírások, és milyen tartályokat tölt. Helyezze ezt a kombinációt, és egy jól megtervezett viszkózus folyadéktöltő megoldás nem csak a pontosságot javítja; csendesen megtakarítja a terméket, csökkenti az állásidőt, csökkenti a hosszú távú működési költségeket, és jelentősen megkönnyíti a kezelők életét – általában akkor, ha tudja, hogy bölcsen választott.