Progetti di pompe dosatrici: pompe e sistemi guardano al passato

La pompa dosatrice è un dispositivo di dosaggio chimico volumetrico con la capacità di variare la capacità in base alle condizioni del processo. La pompa è progettata per fornire una portata molto precisa e ripetibile entro un intervallo di capacità specificato. La capacità può essere regolata manualmente o automaticamente tramite un segnale di controllo esterno. Presenta un'elevata precisione e linearità nell'intero intervallo di turndown, in genere 10:1.

I tipi più comuni di pompe si basano su uno stantuffo alternativo azionato meccanicamente (le pompe più piccole possono utilizzare un azionamento a solenoide), che agisce direttamente sul fluido di processo, come nel caso di un pistone a baderna, oppure agisce su un fluido idraulico, che aziona un pistone diagramma.

La membrana, a sua volta, sposta la sostanza chimica di processo nella camera dell'estremità liquida di una quantità fissa per ogni corsa. Il risultato è una dose dosata di sostanza chimica praticamente non influenzata dalle variazioni di pressione. Le pompe a membrana sono praticamente esenti da perdite e, poiché le normative ambientali diventano più rigorose, stanno sostituendo sempre più i modelli a pistone impaccato. La capacità viene variata regolando la lunghezza della corsa, che modifica la quantità di fluido pompato per corsa, o modificando la velocità della corsa. Ciò modifica la quantità di dosi di fluido erogate in un dato periodo di tempo. La lunghezza della corsa può essere variata tramite manopola micrometrica manuale o tramite attuatore pneumatico. La velocità di corsa viene regolata utilizzando un motore a velocità variabile.

La lunghezza della corsa può essere regolata in diversi modi, tra cui la perdita di movimento idraulica, la perdita di movimento meccanica e le manovelle polari. Il termine "movimento perso" si riferisce al fatto che durante una parte della corsa dello stantuffo non viene spostato alcun fluido. La porzione "persa" della corsa viene variata per ottenere la portata desiderata. In una pompa idraulica a movimento perduto, lo stantuffo ha una corsa costante e agisce sul fluido idraulico. La capacità viene regolata aprendo una porta di sfiato idraulico in un dato punto della corsa dello stantuffo, bypassando l'olio dalla camera. Durante questo periodo non viene effettuato alcun lavoro sulla membrana e nessun fluido di processo viene spostato. Variando la posizione della porta di bypass nella corsa, è possibile regolare la capacità della pompa.

Le pompe meccaniche a movimento perduto utilizzano un eccentrico o una camma azionata da un ingranaggio a vite senza fine per azionare lo stantuffo. Una vite di posizionamento micrometrica limita il movimento dello stantuffo mentre segue la camma di comando impedendo il contatto dello stantuffo e della camma durante una parte della corsa. Ciò agisce per accorciare la corsa effettiva dello stantuffo.

In una manovella polare, un ingranaggio a vite senza fine aziona una biella, che quindi aziona una traversa dall'altra. Una vite di regolazione micrometrica modifica l'angolo del gruppo manovella, alterando la distanza di spostamento dello stantuffo. Con la manovella in posizione verticale non viene impartito alcun movimento alternativo allo stantuffo e la portata della pompa è nulla. Con la manovella all'angolo massimo, la corsa dello stantuffo e il flusso della pompa sono massimi.

Le pompe a movimento perso tagliano l'impulso di flusso per corsa per variare la capacità. Ciò tende a produrre uno shock idraulico poiché il fluido idraulico viene improvvisamente bypassato ad ogni corsa. Al contrario, le manovelle polari riducono l'ampiezza dell'impulso ed eliminano lo shock idraulico generalmente riscontrato nelle pompe a movimento perduto.

Le pompe dosatrici a velocità variabile regolano la capacità variando la velocità del motore di azionamento, che a sua volta varia la frequenza di corsa della pompa, generalmente con una lunghezza di corsa costante.

Ciò si ottiene con l'uso di un motore e un controller a velocità variabile CA o CC. Una riduzione a vite senza fine e un eccentrico vengono normalmente utilizzati per ridurre la velocità del motore e sviluppare il movimento alternativo. Una pratica comune è semplicemente montare un motore a velocità variabile su una pompa dosatrice a corsa variabile.

Sfortunatamente, questa configurazione non riesce a fornire il livello di prestazioni atteso. Il turndown massimo è normalmente 10:1, e nella migliore delle ipotesi 30:1, per la maggior parte dei motori a velocità variabile disponibili in commercio. Le pompe che utilizzano la riduzione a vite senza fine richiedono un motore di azionamento dimensionato per l'intervallo operativo a bassa velocità in cui il gruppo di ingranaggi funziona a bassa efficienza. L'efficienza meccanica dell'ingranaggio a vite senza fine è fino a un terzo inferiore a 175 giri/min rispetto a 1.750 giri/min (turndown 10:1). Il risultato è un aumento dei costi e delle dimensioni dell'azionamento. Inoltre, la scarsa lubrificazione alle basse velocità aumenta la manutenzione degli ingranaggi.