Le macchine per la movimentazione delle polveri secche, per loro natura, sono difficili da sigillare. Il metodo tradizionale prevede l’utilizzo di baderne, guarnizioni di spurgo dell’aria o guarnizioni frontali e di altro tipo.
Con tutti questi metodi, il prodotto entra in contatto con l’elemento di tenuta e porta ad un’usura accelerata dei componenti di tenuta e dell’albero/manicotto della macchina. L’eccessiva usura porta alla perdita del prodotto e a costi operativi complessivi più elevati. Un’altra sfida nella sigillatura delle apparecchiature a polvere secca è che molti dei recipienti sono fabbricati e la tenuta deve essere montata contro la parete del recipiente, che può essere perpendicolare all’albero.
Una tenuta ad aria, come la SEPCO Air Seal (SAS), è progettata per adattarsi a fino a 1,5 gradi di disallineamento, condizioni che in alcuni casi sono difficili da sigillare in modo efficace. Quando viene utilizzato l’imballaggio, può stabilizzare l’albero, ma a seconda delle condizioni di servizio e operative, può anche irritare l’albero o il manicotto fino a un punto in cui il prodotto non è più sigillato e finisce sul pavimento. Inoltre, le guarnizioni ad aria sono state utilizzate con successo in applicazioni umide, come idropuller, agitatori, miscelatori e pompe per liquami.
Figura 2. Schema di spurgo dell’aria
Come funzionano
Le tenute pneumatiche utilizzano giochi ingegnerizzati e percorsi direzionali del flusso per creare profili di pressione e velocità uniformi che generano una tenuta pneumatica (vedere la Figura 2). Per far fronte al disallineamento intrinseco che può essere presente in molti dei servizi in cui viene applicata questa tecnologia, viene utilizzata una valvola a farfalla flottante in grado di gestire 0,0625 pollici paralleli e 1,5 gradi di disallineamento angolare. Controllando il profilo di pressione/flusso interno circonferenziale, si forma uno strato limite d’aria tra la valvola a farfalla e l’albero/manicotto attenuando i danni che si verificherebbero a causa dell’eccentricità meccanica consentendo alla valvola di galleggiare sullo strato limite.
Figura 3. Una tenuta d’aria installata su un miscelatore che combina ingredienti secchi in un panificio
Installazione
La tenuta dell’aria è disponibile in configurazioni solide e separate ed è progettata per una facile installazione. La corretta installazione della tenuta si ottiene utilizzando distanziali che determinano lo spazio tra l’alloggiamento della tenuta e l’albero. L’acceleratore galleggia e non è necessaria alcuna regolazione durante l’installazione. È necessario installare un’adeguata alimentazione dell’aria e la bulloneria ausiliaria come mostrato nella Figura 2 per ogni singola tenuta. L’avvio del sistema è subordinato all’attivazione dell’aria almeno 1 minuto prima dell’introduzione del prodotto nella macchina, questo assicura che il corpo della tenuta sia alla regolazione della pressione richiesta.
Nessuna manutenzione richiesta
Queste guarnizioni pneumatiche non richiedono manutenzione finché l’aria fluisce continuamente alla guarnizione. In base alla progettazione, il prodotto non entrerà nell’area della guarnizione o della valvola a farfalla, il che elimina la necessità di manutenzione. Il suo materiale di costruzione impedisce l’usura e la corrosione. Tuttavia, si verificano guasti al sistema e, se il prodotto entra, la guarnizione può essere facilmente smontata, pulita e rimontata.
Se l’alimentazione dell’aria viene interrotta durante il funzionamento e con il prodotto introdotto, il prodotto potrebbe entrare nella guarnizione. Ciò porterà all’ostruzione del passaggio dell’aria interno, interrompendo l’uniformità del profilo di pressione. In tal caso, potrebbe essere necessario lo smontaggio della guarnizione. Il sigillo è semplice e può essere facilmente ricostruito, ma contattare il produttore se ciò si verifica.
Applicazioni difficili da sigillare
Polveri e solidi sfusi vengono trasportati e movimentati in molti settori. Questi includono pasta e carta, prodotti chimici, farmaceutici e alimentari e bevande. Applicazioni specifiche nell’industria della cellulosa e della carta e alimentare sono descritte in dettaglio in questa sezione.
Figura 4. Una guarnizione ad aria installata su un mixer per cioccolato
Industria della cellulosa e della carta
Le operazioni nell’industria della carta sono dure e comportano il movimento di solidi sfusi attraverso molte fasi del processo. Gli spappolatori, gli agitatori e i miscelatori nel mulino sono grandi e spesso difficili da sigillare. Spesso vengono riempiti dal basso e la perdita è quasi universale. Fino a poco tempo, l’imballaggio veniva utilizzato con la possibilità che si verificassero perdite o le tenute meccaniche venivano utilizzate e riparate o sostituite quando si guastavano a causa dei solidi coinvolti nel processo di spappolamento.
Tuttavia, le guarnizioni ad aria stanno cambiando questi metodi inefficienti. Una guarnizione ad aria installata in una cartiera ha risolto un problema che l’ingegnere dell’affidabilità pensava fosse irrisolvibile. Il pulper in questione era stato un cattivo attore per anni. Quando è stata installata la tenuta d’aria, il funzionamento è diventato normale e completamente privo di perdite. L’utente finale ha risparmiato tempo e denaro in manutenzione, riparazione e sostituzione delle guarnizioni e spreco di prodotto.
Industria alimentare
La produzione del pane è un’industria enorme e combinare gli ingredienti secchi utilizzati nel processo è impegnativo. Un produttore di pane ha riscontrato una significativa perdita di ingredienti per il pane secco dai suoi miscelatori. Questa perdita ha causato:
- Perdita di prodotto
- Guasto prematuro del cuscinetto
- Problemi di pulizia
- Sostituzione frequente dell’imballaggio
- Usura dell’albero dalla baderna
- Problemi di responsabilità legati alla sicurezza
Quando le guarnizioni d’aria sono state installate sui miscelatori che combinavano gli ingredienti secchi, sono stati ottenuti i seguenti vantaggi:
- Diminuita la manutenzione dell’attrezzatura e il guasto prematuro dei cuscinetti
- Prodotto rimasto nel miscelatore e non sul pavimento
- Il denaro è stato risparmiato in ore di lavoro, sostituzione di prodotti e componenti
- I problemi di sicurezza sono stati mitigati
Un altro settore impegnativo è la produzione di cioccolato. I miscelatori sigillanti che fondono e raffinano il cioccolato sono stati a lungo una lotta per i cioccolatieri. Un’azienda di cioccolato perdeva ogni anno fino a 2 milioni di dollari di cioccolato a causa della perdita di prodotto. Dopo aver installato una tenuta d’aria, la perdita è stata eliminata e l’utente finale è stato in grado di risparmiare $ 2 milioni.
Conclusione
Gli sviluppi nella tecnologia di tenuta dell’aria consentono agli utenti finali di sperimentare una drastica riduzione dei costi operativi della macchina grazie alla mitigazione della manutenzione, riparazione e pulizia, nonché all’eliminazione della perdita di prodotto.