Dietro le quinte di Smooth Flow con Daniel Kohli

Perché avete sentito la necessità di pompe a bassa pulsazione? 

In KNF vogliamo che le innovazioni garantiscano il massimo valore aggiunto ai nostri clienti. Per questo sviluppiamo e produciamo piattaforme  robuste e flessibili, che possono essere adattate ai requisiti del cliente e dell'applicazione. Durante un workshop sull'innovazione abbiamo analizzato i punti dolenti del mercato. Due fattori si sono contraddistinti e hanno determinato la necessità di sviluppare le nostre pompe Smooth Flow: in primo luogo, come tutte le pompe volumetriche, le pompe a membrana generano pulsazioni. Volevamo eliminare questo svantaggio grazie alla nostra leadership tecnologica. In secondo luogo, nel mercato della stampa digitale si registrava una forte richiesta di pompe con una portata di 4 l/min e pulsazioni molto basse, e un cliente italiano richiedeva questa soluzione.

Come funzionano le pompe Smooth Flow? 

Prima di illustrare la nostra tecnologia Smooth Flow, è necessario accennare a cosa sia una pulsazione. Nelle pompe a membrana per liquidi, una membrana viene spostata verso l'alto e verso il basso da un eccentrico. La corsa verso il basso fa sì che il liquido venga aspirato, mentre la corsa verso l'alto lo spinge fuori. Questo processo avviene circa 50 volte al secondo durante il funzionamento nominale e provoca un movimento di stop-and-go del liquido sia sul lato di ingresso che su quello di uscita, chiamato pulsazione di flusso. Le resistenze presenti nel sistema del cliente attraverso tubi, schermi o filtri possono causare pulsazioni di flusso e creare impulsi di pressione che possono ridurre la durata della pompa e del sistema del cliente. 

La tecnologia Smooth Flow utilizzata nelle nostre pompe FP riduce al minimo le pulsazioni nei sistemi di trasferimento dei liquidi. Questo risultato si ha da due approcci diversi: 

le pompe Smooth Flow, come le FP 150 e FP 400, sono progettate con cinque membrane collegate in serie. Ogni membrana funziona alla stessa velocità, ma con uno sfasamento di un quinto rispetto alla membrana successiva. In questo modo il movimento di stop-and-go si verifica cinque volte più frequentemente con volumi di corsa cinque volte inferiori e riduce le pulsazioni di circa dieci volte. 

Nelle nostre pompe FP più piccole, come le FP 7, FP 25 o FP 70, abbiamo integrato elementi di smorzamento passivi sul lato di ingresso e di uscita della pompa. Durante il processo di scarico, lo smorzatore sul lato di uscita immagazzina parte del liquido e lo espelle nuovamente durante il processo di aspirazione. Questo concetto riduce le pulsazioni di circa 100 volte e, grazie a progetti speciali, le pulsazioni di pressione nell'impianto dei clienti sono state ridotte a meno di 1 millibar. Si tratta di una pietra miliare nella storia delle pompe a membrana! 

Quali vantaggi offrono le pompe Smooth Flow? 

 La pulsazione è stata un punto critico in alcune applicazioni di trasferimento di liquidi, nonostante l’eccellente tecnologia delle pompe a membrana. I vantaggi delle pompe a membrana per liquidi includono la capacità di autoadescamento e di funzionamento a secco, l'elevata resistenza ai fluidi, i requisiti minimi di manutenzione e un funzionamento pulito e senza perdite. La tecnologia Smooth Flow combina tutto questo con una bassa pulsazione e conferisce alle pompe FP un enorme vantaggio rispetto ad altri sistemi di trasferimento di liquidi come le pompe a ingranaggi. I clienti beneficiano di una portata costante con basse pulsazioni che riducono al minimo il rumore e le vibrazioni. Sono ancora impressionato dalla silenziosità delle nostre pompe multi-membrana. 

Inoltre, il flusso costante e prevedibile riduce i picchi di pressione generati dalla resistenza nel sistema del cliente. Ciò comporta non solo una maggiore durata della pompa, ma anche dell'intero sistema e dei suoi componenti, aumentando in ultima analisi l'efficienza complessiva dell'apparecchiatura (OEE) del sistema del cliente. 

Quali sono i settori che traggono vantaggio dalle pompe a bassa pulsazione? 

Inizialmente, abbiamo intravisto un elevato potenziale per la tecnologia Smooth Flow nella stampa digitale, come la stampa “Drop on Demand” (DoD) e la stampa “Continuous Inkjet Printing” (CIJ): un potenziale che in effetti è stato confermato. Ora però vedo che i clienti di tutti i settori beneficiano notevolmente delle nostre pompe FP. Tra questi vi sono, ad esempio, i dispositivi medici, le lavatrici e le attrezzature di laboratorio. 

Può descrivere un caso d'uso specifico in cui le pompe KNF Smooth Flow fanno la differenza? 

Posso condividere un caso d'uso nella stampa digitale che utilizza una pompa FP personalizzata. Nelle stampanti digitali, minuscole gocce vengono espulse da una testina di stampa e combinate per formare un prodotto di stampa ad alta risoluzione, ad esempio un poster. Per garantire una qualità costante di queste gocce, l'inchiostro deve essere trasportato da e verso la testina di stampa senza pulsazioni. La testina di stampa viene spesso corredata da un sistema di trasferimento a pressione su liquido che è piuttosto complesso e costoso, perché richiede componenti aggiuntivi per garantire un flusso di ricircolo regolare e un vuoto stabile. Utilizzando una pompa Smooth Flow personalizzata, possiamo soddisfare i severi requisiti di pulsazione senza dover installare componenti aggiuntivi per lo smorzamento delle pulsazioni. Ciò consente ai nostri clienti di progettare un sistema di stampa a getto d'inchiostro più semplice ed economico. Se volete saperne di più sui progressi dei sistemi di somministrazione dell'inchiostro, potete leggere il nostro blog Pompe per getto d'inchiostro digitale drop-on-demand. 

Guardando al passato, Smooth Flow ha avuto un impatto positivo sui futuri progetti di sviluppo? 

Sicuramente. Mi sono reso conto che l'uso mirato di strumenti di simulazione per progettare, ad esempio, smorzatori di pulsazioni o azionamenti, accelera notevolmente lo sviluppo del prodotto. Abbiamo utilizzato, ad esempio, uno strumento proprietario sviluppato dal mio collega Raphael Frey per la modellazione dei sistemi idraulici, insieme ad altri strumenti per l'analisi non lineare agli elementi finiti, la fluidodinamica computazionale (CFD) e il calcolo dei cuscinetti. I nostri prototipi vengono ancora testati in numerosi esperimenti, ma le simulazioni ci permettono di esplorare i limiti e di determinare se qualcosa funzionerà prima ancora di iniziare la prototipazione. 

Inoltre, la campionatura dei primi clienti è stata molto preziosa. Vedere come funzionano i nostri prototipi in un'applicazione esistente ci ha permesso di avere uno scambio da tecnico a tecnico in cui abbiamo acquisito una conoscenza approfondita dell'applicazione. Questo ci ha permesso di integrare i corrispondenti requisiti del cliente direttamente nello sviluppo del prodotto. Collaborazioni come queste richiedono una grande fiducia da entrambe le parti e non la diamo per scontata. Ciò si basa su rapporti di lunga data con i nostri clienti, che sono stati ulteriormente rafforzati. 

Dal punto di vista dell'innovazione: perché è importante Smooth Flow? 

Apre la strada alla nostra prima pompa intelligente. Riducendo al minimo le pulsazioni nei sistemi di trasferimento dei liquidi, abbiamo raggiunto una pietra miliare nella tecnologia delle pompe a membrana. Ora vogliamo spingerci ancora oltre e desideriamo consentire ai nostri clienti di specificare e impostare autonomamente la portata desiderata. La pompa che stiamo attualmente sviluppando combina le nostre pompe FP con dei sensori, consentendo di regolare automaticamente la portata, anche in presenza di condizioni ambientali variabili come la pressione o la temperatura. La combinazione con un sensore è possibile solo grazie alla massiccia riduzione delle pulsazioni ottenuta dalle nostre pompe Smooth Flow. Con le pompe a membrana standard, le pulsazioni sarebbero troppo elevate per misurare la portata.  

Lo sviluppo di Smooth Flow riflette l'approccio di KNF all'innovazione? 

Per KNF, un'innovazione non rappresenta solo una soluzione tecnica eccezionale. Solo quando il prodotto offre ai nostri clienti un valore aggiunto tangibile, lo consideriamo una vera innovazione. Sono fermamente convinto che abbiamo raggiunto questo obiettivo con le nostre pompe Smooth Flow, perché l'enorme riduzione delle pulsazioni del flusso ha ridefinito i limiti delle prestazioni delle pompe a membrana.