Промышленные горизонтальные миксеры: возвращение к основам

19 января 2016 г.

Как и в любой устоявшейся отрасли, часто основные принципы можно легко принять как должное или полностью упустить из виду. Когда дело доходит до смешивания и смешивания, это может привести к тому, что вы забегаете вперед и сосредоточитесь только на ярких вопросах, таких как: сколько времени потребуется, чтобы смешать мой продукт? Как быстро я могу загрузить и/или разгрузить? или Каков ожидаемый срок службы такого типа оборудования? Не то чтобы на эти вопросы не было важно ответить, но мы все знаем, что, если вы не овладеете основами, никакой блеск не сможет отвлечь вас от плохого качества. Хотя смесители бывают разных форм, размеров и уровней гигиены, в этой статье основное внимание будет уделено общим горизонтальным конфигурациям и рассмотрены следующие три ключевых элемента: • Конструкция мешалки • Валы • Технологии уплотненияВесло, лента или гибрид: действительно ли это имеет значение? Держу пари. На самом деле, это самое важное решение, которое вы примете. Лопастные мешалки специально разработаны для зачерпывания, подъема и переворачивания при мягком, но тщательном перемешивании и идеально подходят для смешивания твердых веществ или жидкостей с различным размером частиц, плотностью и вязкостью. При смешивании материал перемещается по трехмерной схеме в виде восьмерки. Материал постоянно вытягивается от концов смесителя к середине фигуры 8, где происходит наиболее агрессивное перемешивание. Еще одним преимуществом лопастных миксеров является то, что они могут эффективно работать при заполнении всего до 20% от номинальной мощности, что обеспечивает гибкость в размерах партий. Лопастные мешалки также облегчают доступ для очистки между партиями. Двухленточные смесители способны выполнять различные операции смешивания. Эти мешалки отлично подходят для сыпучих материалов одинакового размера, формы и плотности. В смесях с небольшими агломератами также может оказаться полезным более сильное сдвиговое действие ленточного смесителя. Ленточные смесители предназначены для тщательного сквозного перемешивания: внутренние спирали отталкивают продукт от разгрузочного отверстия, а внешние лопасти тянут материал обратно к разгрузочному отверстию. Каждая спиральная спираль расположена сдвинуто по фазе на 180 градусов. Здесь смешивание происходит путем протирания материала взад и вперед по себе. Дополнительные витки двойной ленты обеспечивают удвоенную эффективность смешивания по сравнению с одинарным ленточным смесителем. Непрерывная лента предпочтительнее сегментированной ленты, поскольку внутренние и внешние витки образуют непрерывную спираль от концевой пластины до выпускного отверстия. Сегментированные ленты простираются только от спицы к спице, что приводит к образованию промежутков в витках, которые прерывают поток продукта и создают карманы застойного материала. Гибридные мешалки сочетают в себе опрокидывающее действие лопастей и перекатывание лент, создавая двойной реверсивный эффект. Эти мешалки особенно эффективны с материалами, которые имеют тенденцию скапливаться в центре смесителя, создавая тем самым более равномерный уровень продукта по всему смесителю. Мешалка этого типа может быть оснащена лопастями или лентой внутри или снаружи в зависимости от применения. Хотя точное время смешивания действительно зависит от конкретного применения, независимо от выбора мешалки, общее практическое правило заключается в том, что среднее время смешивания составляет 3-7 минут (после добавления последнего ингредиента), в зависимости от смешиваемого объема. Выбор правильной конфигурации мешалки для вашего применения имеет решающее значение для оптимизации смеси, минимизации времени смешивания и обеспечения эффективной эвакуации при разгрузке.Не все валы созданы равными Одним из наиболее важных факторов, определяющих долговечность горизонтального смесителя, является основной элемент мешалки, широко известный как вал. Вот семь наиболее важных фактов, которые следует учитывать при анализе вариантов: 1. Диаметр вала: вал мешалки передает вращательную силу, создаваемую приводным узлом, на лопасти или ленты. Если принять одинаковые требования к материалам и крутящему моменту, валы меньшего диаметра имеют более высокие концентрации напряжений, чем валы большего диаметра (Напряжение = Сила/Площадь поперечного сечения материала, где Сила = Крутящий момент/Радиус вала). Главный вал должен быть спроектирован таким образом, чтобы поддерживать уровни напряжений ниже предела выносливости материала вала. Валы меньшего диаметра с большей вероятностью сломаются из-за усталостного разрушения, чем валы большего диаметра.2. Статическое отклонение. Статическое отклонение вала происходит из-за веса вала, рычагов, лопастей, лент и оборудования, связанного с миксером. Вал действует как непрерывно нагруженная, свободно опирающаяся балка. Максимальное отклонение происходит примерно посередине между опорами подшипников. Прогиб вала = (W»L3)/(E»I»76,8), где E — момент инерции вала мешалки. Чтобы уменьшить прогиб, необходимо увеличить момент инерции поперечного сечения вала. Момент инерции сплошного вала 4I5/V более чем в 2 раза превышает момент инерции трубы с внутренним диаметром 4 фута 2 дюйма и наружным диаметром 5 дюймов сортамента 80. Чрезмерное отклонение вала приведет к усталости металла и ускорению износа уплотнений.3. Динамическое отклонение: Динамическое отклонение вала происходит во время работы миксера. Как правило, сила, действующая со стороны мешалки с движением вниз, больше, чем со стороны движения вверх. В отличие от статического отклонения, при котором вал изгибается вниз, динамическое отклонение вынуждает ось вала подниматься вверх по направлению к верхней стороне смесителя. Точный угол отклонения зависит от таких переменных, как конструкция лопасти или ленты, характеристики потока материала и загрузка продукта. Чрезмерное отклонение вала из-за динамической нагрузки приведет к увеличению зазоров между мешалкой и желобом на нижней стороне смесителя. Конструкции со сплошным валом будут иметь меньшее отклонение, чем полые валы аналогичного диаметра, что способствует лучшему перемешиванию.4. Цельный цельный вал: Как описано выше, вал мешалки миксера подвергается нескольким вращательным и изгибающим нагрузкам. Сегодня в отрасли можно встретить смесители с коротким или полым валом, которые позволяют легко снять мешалку при необходимости. Эта особенность предназначена исключительно для снижения производственных затрат, поскольку позволяет собирать мешалку полностью вне миксера. В узлах короткого вала используются резьбовые крепления, площадь поперечного сечения которых намного меньше, чем у главного вала, для передачи энергии, создаваемой узлом привода смесителя. Вал мешалки должен быть изготовлен из цельного твердого сердечника, чтобы уменьшить нагрузку и минимизировать отклонение мешалки. Если снятие мешалки вызывает беспокойство, смесители следует изготавливать с торцевыми пластинами с болтовым соединением и прокладкой.5. Снижение риска возникновения стресса. Промышленные миксеры — это капитальные вложения, рассчитанные на десятилетия продуктивной службы. Несмотря на то, что горизонтальные блендеры работают на относительно низких скоростях от 25 до 45 об/мин, через несколько лет они могут стать чувствительными к усталости металла. Например, миксер, работающий в две смены в день в течение 20 лет, совершит примерно 175 миллионов оборотов. Чтобы избежать усталости металла или потенциальной поломки главного вала, следует свести к минимуму использование концентраторов напряжений. Для мешалок с болтовым соединением шпоночные пазы должны иметь закругленные углы. При использовании сварных узлов мешалки следует избегать сверления и закрепления рычагов на главном валу перед сваркой, поскольку это ослабляет вал и создает точки удержания материала.6. Прямолинейность вала: Сварные узлы мешалки используются в тех случаях, когда санитария и очистка смесителя требуют особого внимания. Все сопрягаемые поверхности имеют сварные галтели, которые шлифуются и полируются до заданной степени чистоты. Во время изготовления тепло, создаваемое сваркой и шлифовкой этих поверхностей, деформирует вал мешалки. Зачастую деформация не заметна невооруженным глазом. На последнем этапе процесса изготовления вал следует повторно выпрямить. Чрезмерная деформация, биение > 0,005 дюйма ускоряет износ уплотнений и подшипников, что приводит к увеличению затрат на долгосрочное обслуживание.7. Зазор между лопастями или лентами. Независимые исследования доказали, что зазоры между лопастями или лентами мешалки и желобом могут существенно повлиять на производительность смешивания. Большие или неравномерные зазоры приводят к более высоким коэффициентам вариации и увеличению времени смешивания. В большинстве случаев расстояние между мешалкой миксера и желобом должно быть не более 0,25 дюйма для лент и 0,05 дюйма для лопастей. (Примечание: в некоторых случаях требуются большие зазоры во избежание ухудшения качества смешиваемого продукта). Для проверки точных зазоров мешалки необходимо провести документированные испытания контроля качества для измерения остаточного материала во время очистки. Несоблюдение любого из этих семи принципов отрицательно скажется на производительности миксера, будущих требованиях к техническому обслуживанию и, в конечном итоге, на сроке службы миксера.