Achter de schermen van Smooth Flow met Daniel Kohli
Daniel Kohli, Hoofd Productontwikkeling bij het KNF Product Center voor vloeistofpompen, geeft exclusief inzicht in onze pulsatiearme pompen.
Met de ontwikkeling van de Smooth Flow pompen heeft KNF de pulsatie in membraan vloeistofpomp systemen tot een minimum teruggebracht, waarmee een nieuwe standaard in membraanpomptechnologie is gezet. In dit interview geeft Daniel Kohli, Hoofd Productontwikkeling bij KNF Flodos, ons Product Center voor vloeistofpompen, een exclusief inzicht in het ontwikkelingsproces, de technologie en de belangrijkste voordelen voor klanten. Ook vertelt hij over het nieuwste innovatieproject: de eerste pomp van KNF met intelligente functies.
Waarom zag u een behoefte aan pompen met lage pulsatie?
Bij KNF willen we dat innovaties onze klanten zoveel mogelijk meerwaarde bieden. Daarom ontwikkelen en produceren we robuuste en flexibele productplatforms die kunnen worden aangepast aan de specifieke eisen van de klant en de toepassing. Tijdens een innovatieworkshop bekeken we de pijnpunten in de markt. Twee factoren sprongen eruit en waren bepalend voor de ontwikkeling van onze Smooth Flow pompen: Ten eerste, net als alle verdringerpompen genereren membraanpompen pulsatie. Wij wilden dit nadeel elimineren met behulp van onze technologische voorsprong. Ten tweede, op de digitale printmarkt bestond een sterke vraag naar een pomp met een capaciteit van 4 l/min en zeer lage pulsatie. Een klant uit Italië vroeg specifiek om deze oplossing.
Hoe werken Smooth Flow pompen?
Voordat ik onze Smooth Flow technologie uitleg, moet ik eerst pulsatie toelichten. In membraan vloeistofpompen beweegt een membraan op en neer via een excenter. De neerwaartse slag zuigt de vloeistof aan, de opwaartse slag perst de vloeistof eruit. Dit gebeurt tijdens normaal bedrijf ongeveer 50 keer per seconde en veroorzaakt een stop-en-go beweging van de vloeistof aan zowel de zuig- alsook de perszijde, dit noemen we flowpulsatie. Weerstand in het systeem van de klant, door slangen, roosters of filters, kan ervoor zorgen dat door de pulsatie drukpieken worden veroorzaakt, wat de levensduur van zowel de pomp als het systeem kan verkorten.
Onze Smooth Flow technologie zoals toegepast in onze FP-pompen, reduceert pulsatie in vloeistoftransfersystemen tot een minimum. Dit doen we op twee manieren:
Smooth Flow pompen zoals de FP 150 en FP 400 zijn ontworpen met vijf membranen in parallel. Elk membraan werkt op dezelfde snelheid, maar met een faseverschuiving van een vijfde ten opzichte van het volgende membraan. Hierdoor vindt de stop-en-go beweging vijf keer zo vaak plaats, met vijf keer kleinere slagvolumes, wat pulsatie met een factor tien vermindert.
Kleinere FP-pompen (FP 7, FP 25, FP 70) zijn uitgerust met passieve demperelementen aan de zuig- en de perszijde. Tijdens de persslag slaat de demper aan de perszijde een deel van de vloeistof op en geeft deze tijdens de zuigslag terug. Dit reduceert pulsatie met een factor van circa 100. Speciale ontwerpen hebben de drukpulsatie zelfs teruggebracht tot minder dan 1 millibar: een mijlpaal in de geschiedenis van membraanpompen.
Welke voordelen bieden Smooth Flow pompen?
Pulsatie was altijd een probleem bij bepaalde vloeistoftransfertoepassingen met membraanpompen, ondanks de vele voordelen: zelfaanzuigend, drooglopend, hoge mediaresistentie, minimale onderhoudseisen en lekvrije, schone werking. De Smooth Flow technologie voegt hier lage pulsatie aan toe en geeft FP-pompen een groot voordeel ten opzichte van andere vloeistoftransfersystemen zoals tandwielpompen. Klanten profiteren van een stabiele flow met minimale pulsatie, waardoor geluid en trillingen sterk worden gereduceerd. Ik blijf onder de indruk van hoe stil onze multi-membraanpompen werken.
Daarnaast zorgt de constante en voorspelbare flow voor minder drukpieken door weerstand in het systeem van de klant. Dit verlengt niet alleen de levensduur van de pomp, maar van het hele systeem en de componenten, waardoor de Overall Equipment Effectiveness (OEE) toeneemt.
Welke industrieën profiteren van pompen met lage pulsatie?
Aanvankelijk zagen we groot potentieel voor Smooth Flow technologie in digitale printtoepassingen zoals Drop-on-Demand (DoD) en Continuous Inkjet Printing (CIJ), en dit is inmiddels bevestigd. Maar nu zien we dat klanten uit alle sectoren profiteren van onze FP-pompen, bijvoorbeeld in medische apparatuur, in wasmachines en in laboratoriumapparatuur.
Kunt u een concreet voorbeeld geven waar KNF Smooth Flow pompen het verschil maken?
Een praktijkvoorbeeld komt uit de digitale printsector, met een op maat gemaakte FP-pomp. In digitale printers worden microscopisch kleine druppeltjes uit een printkop gespoten en gecombineerd tot een afdruk met hoge-resolutie, bijvoorbeeld een poster. Om de constante kwaliteit van deze druppeltjes te waarborgen, moet de inkt zonder pulsatie naar en vanaf de printkop worden getransporteerd. Vaak wordt hiervoor een druk-over-vloeistof systeem gebruikt, dat complex en kostbaar is omdat er extra componenten nodig zijn voor een soepele circulatie en stabiel vacuüm. Met een aangepaste Smooth Flow pomp kunnen we aan de strenge pulsatie-eisen voldoen zonder extra dempingscomponenten. Dit maakt het voor onze klanten mogelijk om een eenvoudiger en kostenefficiënter inkjetsysteem te ontwerpen. Als u meer wilt weten over de nieuwste ontwikkelingen in inkttransportsystemen, lees dan onze blog Pompen voor Drop-on-Demand digitale inkjet.
Heeft Smooth Flow een positieve invloed gehad op toekomstige ontwikkelingsprojecten?
Absoluut. Ik heb gemerkt dat het gericht inzetten van simulatie-instrumenten, bijvoorbeeld voor het ontwerpen van pulsatiedempers of aandrijvingen, de productontwikkeling aanzienlijk versnelt. We gebruikten onder andere een zelf ontwikkelde tool van mijn collega Raphael Frey voor het modelleren van hydraulische systemen, aangevuld met non-lineaire eindige-elementenanalyse, computational fluid dynamics (CFD) en lagerberekeningen. Hoewel onze prototypes nog steeds uitgebreid getest worden, maken de simulaties het mogelijk om vooraf de grenzen te verkennen en te bepalen of iets werkt voordat we een prototype bouwen.
Daarnaast was vroege klantsampling zeer waardevol. Door te zien hoe onze prototypes in een bestaande toepassing presteerden, konden we in engineer-to-engineer gesprekken diepgaande toepassingskennis opdoen. Dit stelde ons in staat om de eisen van de klant direct in de productontwikkeling te verwerken. Voor samenwerking als deze is veel wederzijds vertrouwen nodig en dat zien we niet als vanzelfsprekend. Dit is gebaseerd op langdurige relaties met klanten die hierdoor verder zijn versterkt.
Waarom is Smooth Flow belangrijk vanuit innovatieperspectief?
Het maakt de weg vrij voor onze eerste pomp met intelligente functies. Door pulsatie in vloeistoftransfersystemen tot een minimum te reduceren, hebben we een mijlpaal bereikt in membraanpomptechnologie. Nu willen we nog een stap verder gaan: klanten de mogelijkheid bieden om zelf de gewenste capaciteit te specificeren en in te stellen. De technologie die we momenteel ontwikkelen, worden onze FP-pompen gecombineerd met sensoren, waardoor de flow automatisch kan worden geregeld – zelfs bij veranderende omgevingsomstandigheden zoals druk of temperatuur. De integratie van deze sensoren is alleen mogelijk dankzij de drastische vermindering van de pulsatie dankzij Smooth Flow. Bij standaard membraanpompen zou de pulsatie te hoog zijn om de capaciteit betrouwbaar te meten.
Sluit de ontwikkeling van Smooth Flow aan bij de benadering van innovatie binnen KNF?
Bij KNF betekent innovatie meer dan alleen een uitstekende technische oplossing. Pas wanneer het product onze klanten tastbare meerwaarde biedt, spreken wij van een echte innovatie. Ik ben ervan overtuigd dat we dit met onze Smooth Flow pompen hebben bereikt, want de enorme reductie van flowpulsatie heeft de prestaties van membraanpompen opnieuw gedefinieerd.
