Valvole di dosaggio: quale scegliere?

ISCRA dielectrics, azienda attiva da trent’anni nel campo del dosaggio, distributore ufficiale di Fisnar Europe,  ci guida nell’articolato mondo delle valvole di erogazione, svelando come funzionano e interagiscono con il materiale dispensato

di Mascia Mazzarolo

Selezionare una valvola per applicare lubrificanti, adesivi o rivestimenti (conformal coating) richiede almeno tre considerazioni: conoscere come le valvole lavorano, le caratteristiche del fluido e infine come verrà applicato il materiale.
Sebbene questo appaia semplice, in realtà è reso complesso dall’esistenza di almeno sette diversi tipi di valvole pneumatiche standard, dalle variabili caratteristiche del fluido e dalle differenti applicazioni che richiedono soluzioni spray, a punti o linee a elevato spessore. Una breve analisi, tuttavia, può semplificare la selezione. I tipi di valvole in commercio sono molteplici, ISCRA dielectrics ha scelto le sette categorie più comunemente utilizzate.

Come funziona una valvola
Le valvole azionate pneumaticamente sono spesso scelte per il dosaggio perché sono veloci e affidabili. Vengono collegate a un dispositivo pneumatico regolabile, che tramite impulsi temporizzati le attiva, permettendo il passaggio del liquido e liberando i punti di iniezione.
Al termine dell’operazione di dosaggio, le molle di richiamo chiudono l’erogazione. Cicli più veloci richiedono una valvola a quattro vie, a controllo pneumatico che provvede all’apertura dei punti di iniezione e, dopo un intervallo di tempo predefinito, alla sua chiusura. Queste valvole di dosatura sono disponibili nelle versioni a spruzzo, a spillo, a membrana, ad alta portata, a fungo, a strizione e infine volumetriche, con uscite regolabili o fisse.

Valvole a spruzzo, a spillo e a membrana
Le valvole a spruzzo funzionano meglio con materiali a bassa viscosità, in genere meno di 1.000 centipoise (cps). Come riferimento basti pensare che l’acqua ha una viscosità di 1 cps mentre la senape di circa 200.000. Per una corretta selezione si deve considerare l’angolo di spruzzo consentito dalla valvola e il modulo di controllo. Quest’ultimo dispositivo garantisce che l’atomizzazione avvenga prima del flusso di materiale e rimanga per un momento dopo che il flusso ha cessato.
Questo impedisce l’intasamento dell’ugello, problema comune nella lavorazione di prodotti conformal coating.
Le valvole a spillo sono ideali per singoli micro depositi e possono essere utilizzate, previa opportuna configurazione, per vari tipi di fluido. Queste valvole sono spesso regolabili e quando sono richieste per impieghi ad alta pressione possono gestire materiale non caricato ad alta viscosità. Tali dispositivi sono adatti anche per l’applicazione di gocce a bassa-media viscosità, perché possono venire aperti per qualsiasi periodo di tempo. Sono disponibili modelli con una tenuta a cartuccia sostituibile montata tra la camera umida e le parti in movimento. Questo consente di impostare un programma di manutenzione basato sui cicli della valvola. Questa tipologia di valvola non è raccomandata per materiali abrasivi, che possono ostruire l’ugello.
Le valvole a membrana sono scelte per un dosaggio regolabile ad alto numero di cicli per fluidi a bassa-media viscosità tra cui colle, solventi e agenti corrosivi. Sono leggere e di facile manutenzione.

Valvole ad alta portata e a fungo
Le valvole ad alta portata sono utilizzate per dosare paste ad alta viscosità, melassa e gel. Vengono attivate con alta pressione di alimentazione, necessaria per spostare i fluidi ad alta viscosità. Comprendono una funzione di risucchio. Questa tipologia di valvole è idonea anche per l’applicazione di gocce. Con un adeguato controllo automatizzato, una valvola ad alta portata può, ad esempio, depositare un cordolo di fluido su una guarnizione.
Le valvole a fungo sono simili alle valvole ad alta pressione con risucchio, ma lavorano con fluidi a bassa-media viscosità e sono in grado di dosare depositi più piccoli rispetto alle valvole ad alta pressione.

Valvole volumetriche e a strizione
Le valvole volumetriche sono utilizzate in attività che richiedono micro depositi ad alta precisione. Sono disponibili in versione pneumatica o con coclea a comando elettrico o a vite. La scelta viene determinata dalla viscosità del materiale da utilizzare e dalla dimensione del punto da erogare.
Normalmente le valvole volumetriche pneumatiche possono dosare un fluido a bassa viscosità in maniera più efficace rispetto a quelle a coclea, e hanno anche un costo inferiore ma necessitano di una maggiore manutenzione.
Infine, le valvole a strizione sono adatte all’erogazione di fluidi a base di solventi aggressivi perché i componenti a contatto con i solventi sono monouso.
Questo tipo di valvola lavora con moderata precisione e ripetibilità entro i limiti di una struttura a strizione.
Spesso si utilizza per applicazioni di proporzionamento e miscelazione dei materiali bicomponenti dove il materiale indurirà. I tubi a strizione vanno sostituiti a intervalli prestabiliti.

Anche il materiale fa la differenza: fludi a bassa, media e alta viscosità
Per meglio comprendere quale valvola sia più adatta a un determinato utilizzo, bisogna necessariamente analizzare i diversi tipi di fluido industriali e le loro applicazioni.
Si consideri un materiale fluido (100 cps) che indurisce velocemente, come ad esempio i cianoacrilati.
Il liquido avrà bisogno probabilmente di essere pulito, o di una valvola con un ago in materiale tale da impedire l’ostruzione tra i cicli di erogazione.
La struttura della valvola deve separare le parti in movimento azionate pneumaticamente dalle parti bagnate. Fluidi acquosi o a bassa viscosità richiedono una valvola che consenta il flusso a bassa pressione, spesso con alimentazione a gravità.
Tali materiali richiedono una valvola a strizione, a spillo o a membrana. Fluidi a viscosità media-alta hanno la consistenza di una crema. Serbatoi pressurizzati che alimentano le valvole con tali materiali possono richiedere dei sistemi di degassamento e miscelazione.
Per questo tipo di materiale sono consigliate delle valvole ad alta portata o a fungo che includono una funzione di risucchio (snuff-back). Fluidi a media viscosità possono essere dispensati con valvole a spillo ad azionamento pneumatico. Materiali ad alta viscosità (500.000 cps) e materiali corrosivi con cariche abrasive avranno bisogno di valvole dosatrici robuste con guarnizioni resistenti alla corrosione e all’abrasione.
Il materiale contenuto comporta più frequenti manutenzioni rispetto a materiali meno abrasivi.

Fluidi densi dispensati mediante cartucce o secchi
Di solito i fluidi densi, come gel o siliconi, sono dispensati direttamente dal loro contenitore, solitamente cartucce o secchi. I fluidi in secchi vengono estrusi tramite pompe pneumatiche ad alta pressione con piatto premente correttamente dimensionato al diametro del secchio. Mediante un tubo rivestito con calza in acciaio inox, il materiale viene condotto alla valvola. Riguardo ai fluidi forniti in cartuccia va fatta una considerazione. Le cartucce poste pneumaticamente sotto pressione possono mostrare un effetto chiamato tunneling, in cui solo il materiale al centro è spinto fuori, soprattutto quando il contenitore non è stato progettato per l’erogazione automatizzata. ISCRA dielectrics consiglia sempre il cliente di informarsi presso il fornitore riguardo l’adeguatezza del packaging per un buon risultato finale.

La natura tissotropica dei fluidi
Dopo aver trattato il grado di viscosità si deve prendere in considerazione la natura tissotropica di alcuni fluidi. Si tratta di fluidi difficili da colare ma che, se agitati, assumono una consistenza cremosa. Il ketchup ne è un esempio. Fluidi con la consistenza di un denso sciroppo sono soggetti agli stessi requisiti dei fluidi gel, ma spesso arrivano in piccole latte che non sono state degassificate.
In questo caso è fondamentale capire come provvedere al dosaggio del fluido in assenza di aria. Fluidi pastosi hanno viscosità ancora più elevate e sono dispensati direttamente dal loro contenitore. Il materiale arriva spesso degassato, ma è consigliabile precisarlo e chiederne conferma al fornitore. Valvole ad azionamento pneumatico idonee al dosaggio di paste sono quelle ad alta portata, a fungo oppure a spillo ad alta pressione. Valvole pneumatiche con coclea a controllo elettrico o valvole a vite sono invece consigliate quando è necessario depositare piccole quantità di fluidi ad alta viscosità.

Autore: Mascia Mazzarolo, Marketing & Sales Department, ISCRA dielectrics

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