Günümüzde kullanılan birçok vakumlu kurutma fırını dijital sıcaklık kontrolüne sahip olsa da, genellikle manuel vakum kontrol valfleri kullanılmaktadır. Bu durum, özellikle sıcaklığa duyarlı malzemelerin kurutulması gerektiğinde, ürün kalitesini riske atar. Bu teknik makale, mevcut kurutma fırınlarının otomatik vakum kontrolü için yükseltilmesi ve dönüştürülmesi gereksinimlerine yanıt olarak, oransal valf sistemleri merkezli hassas vakum kontrol çözümlerini detaylandırmaktadır. Çözümümüz, hem vakum hem de sıcaklığın eş zamanlı kontrolünü içerir ve Lanny Regülatör, Krones oransal regülatör veya Sidel oransal regülatör gibi yüksek hassasiyetli bileşenlerin kullanıldığı sistemler için uygundur.
Sıcaklığa duyarlı malzemeler; fiziksel özellikleri sıcaklıkla önemli ve süreksiz bir şekilde değişen, başta ilaç, biyoteknoloji, gıda ve katmanlı imalat (3D baskı) gibi endüstrilerde kritik öneme sahip olan bir malzeme sınıfıdır. Bu malzemelerin kurutulması, özelliklerini korumak için hayati önem taşır.
İdeal kurutma yöntemi vakumlu kurutmadır çünkü:
Sıcaklığa duyarlı malzemelerin kurutulması, vakumlu kurutma cihazında gerçekleşir. Ürünün zarar görmesini önlemek için cihaz içindeki sıcaklık ve vakum derecesinin hassas kontrolü esastır. Vakum derecesi kontrolü özellikle önemlidir, zira doymuş buhar basıncı prensibine dayanır; vakum derecesi, suyun buharlaşma sıcaklığının üst sınırını belirler.
Bu ihtiyaçlara yanıt vermek üzere, bu makale, oransal regülatör teknolojisini kullanarak otomatik vakum kontrolü için teknik çözümler sunmaktadır.
Vakumlu kurutma süreçleri ve ekipmanları, Kapalı Boşluk Tipi, İnert Gaz Dolgulu veya Farklı Hacimli Kaplar gibi çeşitli şekillerde olabilir. Bu tür cihazlar için uygun vakum derecesi kontrol cihazlarının kullanılması gerekmektedir.
Önerilen çözüm, Şekil 1’de gösterilen bileşenlerin seçimiyle, yukarıda belirtilen tüm vakumlu kurutma cihazı tiplerinin ihtiyaçlarını tam olarak karşılayabilir.
Kapalı boşluk yapısına sahip vakumlu kurutma ekipmanları için, içindeki vakum derecesinin hassas kontrolü doğrudan basınç regülatörü kontrolü ile sağlanır.
Sistemin sağ kısmına (Şekil 1’de gösterildiği gibi, geri basınç regülatörü ve vakum pompası) bağlanan spesifik basınç kontrol cihazı, harici bir vakum göstergesi ve bir PID kontrolör ile birleştirilerek vakum derecesini ayarlar.
Geri basınç regülatörü, bir elektrikli oransal valf ile tahrik edilen vakum tipi bir geri basınç regülatörüdür. Harici vakum göstergesi, PID kontrolör ve elektrikli oransal valf, kapalı bir döngü kontrol sistemi oluşturur. Bu döngü sayesinde kurutma kutusundaki vakum derecesi, belirlenen herhangi bir ayar değerine göre kontrol edilebilir ve programlanmış bir eğriye göre de yönetilebilir.
Bazı oksijene duyarlı malzemelerin vakumlu kurutulması için, oksijen yerine inert gaz doldurulması gerekebilir. Bu durumda, kurutma kutusunun vakum derecesi kontrolü, dinamik bir dengeye ulaşmak için giriş ve çıkış akışının ayarlanmasını gerektirir.
Şekil 1’de gösterildiği gibi, hava giriş akışı elektrikli bir iğneli valf ile ayarlanır. Çıkan hava akışı ise vakumlu geri basınç valfi (bir oransal regülatör) veya elektrikli küresel valf ile ayarlanabilir. Giriş ve çıkış hava akışının ayarlanması, bir vakum göstergesi ve 2 kanallı bir PID kontrolörden oluşan kapalı bir döngü ile sağlanır.
Büyük hacimli ürünlerin vakumlu kurutulması için tasarlanmış geniş boyutlu haznelerde, hızlı pompalama hızı ve vakum derecesinin hızla kontrol edilebilmesi için büyük çaplı bir ayar regülatörünün kullanılması anahtar noktadır. Yani, Şekil 1’deki vakumlu geri basınç valfi (veya küresel/kelebek valf), daha büyük bir çapa sahip olmalıdır. Günümüzde çeşitli büyük çaplı kontrol oransal valf teknolojileri olgunlaşmış durumdadır ve standart ürünler mevcuttur. Bu, yüksek bar uygulamalarından (örneğin, 100 bar oransal regülatör mantığı) farklı bir akış yönetimi problemidir.
Çoğu vakumlu kurutma ekipmanı için sıcaklık ve vakum derecesi olmak üzere iki değişkenin aynı anda kontrol edilmesi gerekir. Önerilen teknik çözümde, iki kanallı yüksek hassasiyetli bir PID kontrolör kullanılır.
Kontrolörün iki kanalı, sıcaklık sensörü ve vakum derecesi sensörü bağlanarak iki bağımsız kapalı döngü oluşturulur ve hem sıcaklık hem de vakum derecesi eş zamanlı olarak kontrol edilir. Bu PID kontrolör, yüksek kontrol hassasiyetine ulaşmak için 24-bit A/D analogdan dijitale ve 16-bit D/A dijitalden analoğa dönüştürücüler kullanır.
Yukarıda özetlenen teknik çözümler aracılığıyla, sıcaklığa duyarlı malzemelerin kurutma sürecinde sıcaklık ve vakum derecesinin otomatik kontrol gereksinimleri tam olarak karşılanabilir. Bu sistemler, mutlak basınçta (10 Pa – 0.1 MPa) %2’den daha iyi bir kontrol hassasiyeti sunarak, endüstriyel süreçlerin güvenilirliğini ve ürün kalitesini artırır.
Web sitemizi ziyaretiniz sırasında çerezler kullanılmaktadır. Kişisel verilerinizin 6698 sayılı KVKK uyarınca işlenmesine ilişkin detaylı bilgi için Gizlilik Politikası sayfamızı inceleyebilirsiniz.