Průvodce výběrem disperzních lopatek: Rychlost špičky, geometrie a životnost pro průmyslové míchání

Pigmentová pasta, která se zastaví při Hegmanově hodnotě 5, nebo katodová kaše, která po devadesáti minutách stále vykazuje aglomeráty, je obvykle obviňována z mlýna. V mnoha případech, o kterých jsme požádáni, abychom je přezkoumali, leží příčina na konci hřídele: čepel rozptylu.

Krátká odpověď je, že disperzní čepel dělá jednu práci dobře. Smáčí prášek na tekutinu a rozbíjí aglomeráty na špičkách zubů. Neredukuje primární částice, nestabilizuje suspenzi a nemůže kompenzovat hřídel namontovanou ve středu nádrže bez přepážky. Když rychlost hrotu, průměr kotouče, geometrie zubů, poloha čepele a materiál odpovídají složení, většina past a kalů dosáhne cílové jemnosti za 20 až 40 minut. Když je jeden z těchto pěti chybný, časy dávek se obvykle zdvojnásobí a čas navíc ohřeje produkt, místo aby jej rozptýlil.

Níže uvedené obrázky jsou typické průmyslové rozsahy převzaté ze standardní praxe míchání. Berte je jako výchozí bod pro zkoušku vaší vlastní formulace.

Co umí a co neumí disperzní čepel

Každá disperze má tři kroky. Smáčení nahrazuje vzduchovou vrstvu na částici kapalinou. Deaglomerace odděluje shluky držené pohromadě van der Waalsovými silami. Stabilizace zabrání těmto částicím v opětovném vytváření shluků, a to je spíše rozhodnutí o formulaci než rozhodnutí o hardwaru.

Čepel působí pouze na střední krok, a to pouze v tenké zóně. Smyková rychlost dosahuje maxima během několika milimetrů od špičky zubu a rychle odpadá, a proto 250mm kotouč běžící rychlostí 20 m/s v nádrži o objemu 10 000 litrů potřebuje ještě půl hodiny. Smyková zóna musí projít celou vsázkou a doba vsázky se nastavuje spíše obratem než samotnými otáčkami za minutu.

Následují dva závěry. Disperzní čepel je špatný nástroj pro skutečné mletí: pokud jsou primární částice 0,2 mikronu a aglomeráty v nádrži jsou 20 mikronů, ozubený kotouč sníží dávku na zhruba primární velikost a tam se zastaví. A cokoli, co brání čerpání dávky kolem disku – centrovaná hřídel, chybějící přepážky, příliš málo volné kapaliny, pevné látky usazené na základně – promění dobrou čepel v drahé pádlo.

Geometrie disperzních lopatek: Který profil dělá jakou práci

Při stejném výkonu motoru rozhoduje geometrie, zda dosáhnete smyku nebo toku.

• Pilový kotouč: plochý kotouč s 8 až 24 zuby kolem ráfku. Téměř veškerá vstupní energie se stává místním smykem a velmi málo se stává čerpáním, což je přesně to, co smáčení a rozpad aglomerátu potřebují.
• Drážkovaný nebo děrovaný kotouč: stejný vnější profil s otvory přes čelo. Materiál protéká spíše kotoučem než kolem něj, nízkosmyková kapsa ve středu se zmenšuje a pasty 2 000 až 5 000 cP se chovají lépe než u pevné desky.
• Hlava rotoru a statoru: ozubený rotor uvnitř štěrbinového statoru s několika milimetrovou mezerou. Produkuje nejintenzivnější smyk, ale ve velmi malém objemu, takže propustnost na kilowatt je nižší a vysoké zatížení pevnými látkami je nepraktické.
• Vrtule a turbíny: generátory proudění při 3 až 8 m/s. Míchají a suspendují pevné látky, ale nerozbíjejí pigmentové aglomeráty při praktických rychlostech.

Níže uvedená tabulka porovnává profily kvalitativně. Skóre jsou orientační indexy, nikoli naměřené hodnoty.

Rychlost hrotu a průměr kotouče: Dvě čísla, která rozhodují o jemnosti

Rychlost hrotu se rovná pi krát průměr disku krát rychlost otáčení. Kotouč o průměru 250 mm, který se otáčí rychlostí 1 500 ot./min., běží rychlostí 19,6 m/s, pohodlně uvnitř rozptylového okna. Disk o průměru 150 mm potřebuje k dosažení stejné hodnoty asi 2 400 otáček za minutu, což je důvod, proč poddimenzované disky ve velkých nádržích dodávají jen zřídka.

Běžné mísící reference uvádějí práci rozptylu pilových zubů mezi 18 a 25 m/s. Pod asi 15 m/s přežívají aglomeráty průsmyk. Nad 25 m/s se energie navíc stává většinou teplem, strháváním vzduchu a rychlejším opotřebením zubů než jemnějším broušením.

Zvětšení se řídí stejnými čísly. Udržujte konstantní otáčky špičky, když je provozem disperze, a udržujte konstantní výkon na jednotku objemu, když je provozem míchání nebo suspenze pevných látek. Záměna těchto dvou je běžným důvodem, proč nelze pilotní šarži reprodukovat ve výrobním měřítku.

Vysokorychlostní dispergátor řady TOPA005 FS1 Na základě dlouholetých zkušeností a jedinečné technologie společnosti Top a použití pokročilé technologie měření a analýzy jsme navrhli vysoce účinná oběžná kola s... Zobrazit produkt →

Přizpůsobení čepele viskozitě a zatížení pevných látek

Viskozita při procesní teplotě plus zatížení pevnými látkami vybírá hardware. Níže uvedená tabulka uvádí praktická východiska pro první zkoušku.

Suspenze baterie je umístěna ve středním pásmu: vysoká sušina, abrazivní aktivní materiál a štěrbinový kotouč, který obvykle překonává pevnou desku, protože materiál se neustále pohybuje přes přední stranu disku, nikoli pouze kolem okraje. Příklady výroby jsou shromážděny v našem průmysl lithiových baterií poznámky k projektu.

Vysokorychlostní dispergátor řady TOPH51 FL Tato řada disperzních míchadel může být vybavena ozubeným disperzním tácem pro vysokorychlostní míchání disperze, nebo různými typy míchacích strojů pro míchání ... Zobrazit produkt →

Materiál, tvrdost a životnost

Většina průmyslových disperzních kotoučů je vyrobena z nerezové oceli 304 nebo 316L. To vyhovuje organickým pigmentům a hygienickým povinnostem. Nevyhovuje rutilovému oxidu titaničitému, oxidu železitému, keramickým plnidlům nebo katodovému aktivnímu materiálu, kde brusná kaše může zaoblit hrany zubů během několika stovek provozních hodin.

Pro abrazivní provoz jsou k dispozici možnosti kalené martenzitické nebo duplexní nerezové oceli, kalený a broušený profil zubu nebo polymerový povlak, kde je nutné zabránit kontaminaci kovy. Dvě včasná varování před opotřebením jsou jemnost mletí, která se pohybuje směrem nahoru, a doba šarže, která se plíží. Změřte poloměr břitu zubu během plánovaných odstávek: jakmile dosáhne zhruba 0,5 až 1 mm, lokální smyk, který provádí deaglomeraci, je z velké části pryč.

Rovnováha je při těchto rychlostech také důležitá. Kotouč běžící rychlostí 20 m/s na převislé hřídeli mění nevyváženost a házení ve vibrace a poté v selhání těsnění nebo ložiska. Dodavatelé, kteří modelují oběžné kolo a nádrž před cenovou nabídkou, používají CFD toková analýza například může ukázat, kam skutečně spadá zóna vysokého střihu, což ve fázi specifikace pomáhá více než nominální jmenovitý výkon motoru.

Geometrie instalace: odsazení, přepážky a výška disku

Hardware je polovina řešení. Pozice je druhá polovina.

• Odsazení hřídele: namontujte hřídel o 1/6 až 1/4 průměru nádrže mimo střed. Středový hřídel v nádrži bez přepážky umožňuje rotaci celé dávky s kotoučem a relativní rychlost, která vytváří smyk, se zhroutí.
• Přepážky: jedna až čtyři vertikální desky, každá o šířce asi jedné desetiny průměru nádrže, převádějí rotaci na obrat shora dolů.
• Výška disku: 0,5 až 1 průměr disku nad dnem nádrže. Dolní zahrabe disk do usazených pevných látek; vyšší zanechává na podložce mrtvou vrstvu.
• Ponoření: alespoň 1,5 průměru disku pod povrch kapaliny, aby se omezilo víření a strhávání vzduchu.
• Podpora hřídele: dlouhé hřídele při rychlostech rozptylu potřebují stabilní ložisko nebo kratší vyložení, proto před objednáním hardwaru zkontrolujte kritické otáčky.

Kontrola příznaků: Když se zastaví jemnost mletí

• Broušení se zastavuje při 5 až 6 Hegman s normální viskozitou: rychlost hrotu je příliš nízká nebo disk je poddimenzovaný pro objem dávky.
• Prášek plave a tvoří hrudky: vír je příliš slabý, nebo je prášek přiváděn rychleji, než může být navlhčen.
• Jemné u stěny, hrubé ve středu: středový hřídel nebo chybějící přepážky, takže dávka se otáčí místo cirkulace.
• Jedna strana kotouče se opotřebovává rychleji: házení hřídele nebo nesouosost spojky.
• Pěnění a strhávání vzduchu: rychlost špičky nad 25 m/s nebo kotouč běží příliš blízko hladiny kapaliny.

Tam, kde pěnění pochází spíše ze směsi než z pracovního bodu, může být na stejném hřídeli nad dispergačním kotoučem namontována odpěňovací lopatka.

Odpěňovací lopatkové odpěňovací míchadlo XPJ Odpěňovací lopatka XPJ je mřížkový pásek čepele ve tvaru U, který mechanicky ničí střední pěnu vznikající při míchání a inhibuje střední pěnu., vhodné... Zobrazit produkt →

Krátký kontrolní seznam specifikací

1. Uveďte cílovou jemnost mletí a zkušební metodu, nejen dobu vsázky.
2. Uveďte viskozitu při procesní teplotě, zatížení pevnými látkami a zda jsou pevné látky abrazivní.
3. Před upevněním průměru disku ověřte průměr nádrže, pracovní objem a dostupnou délku hřídele.
4. Fixujte rychlost trysky pro disperzní výkon a výkon na objem pro míchání a nemíchejte obojí.
5. Specifikujte materiál zubu, tvrdost a možnosti povlaku pro abrazivní produkty nebo produkty citlivé na znečištění.
6. Požádejte o dobu obratu a polohu ve smykové zóně, ideálně podpořenou modelováním proudění, spíše než pouze o jmenovitý výkon motoru.

Časté dotazy k disperznímu čepeli

Většina problémů s disperzí se ukazuje jako geometrické problémy. Před přidáním času nebo výkonu do dávky zkontrolujte rychlost hrotu, průměr kotouče, stav zubů a polohu kotouče. Pokud čísla vyžadují druhý názor, naši inženýři posoudí geometrii nádrže, viskozitu produktu a cíle jemnosti v porovnání s řadou rozptylovačů a vrátí se s konkrétním nastavením ke zkoušce.