Выбор высокоскоростного миксера: скорость наконечника, геометрия лопастей и расположение резервуара

Спросите команду технического обслуживания, почему их дисперсионный резервуар продолжает производить песчаные партии, и ответ обычно сводится к одному и тому же решению по оборудованию: они используют низкоскоростную мешалку в работе, для которой требуется высокоскоростной смеситель. Высокоскоростной смеситель — который промышленные покупатели называют высокоскоростным диспергатором, если он оснащен зубчатым диском — решает проблемы смачивания, деагломерации и гомогенизации, с которыми обычные пропеллеры и турбины просто не могут справиться, поскольку они не создают достаточного сдвига.

Прежде чем сравнивать мощность двигателя или цену, сравните четыре инженерных параметра: скорость наконечника, геометрию лопасти, вязкость продукта и механическую компоновку вала, уплотнения и резервуара. Эти четыре решают, прослужит ли ваш следующий миксер долгие годы или выйдет из строя в первый же сезон.

Как высокоскоростной миксер создает сдвиг

Высокоскоростной миксер работает, очень быстро вращая лезвие малого диаметра вместо медленного перемещения большого лезвия. Зубчатый диспергирующий диск обычно составляет от одной трети до половины диаметра резервуара и при скорости вращения 1000–3000 об/мин проводит кромку пильного полотна через жидкость со скоростью 15–30 м/с. Эта краевая скорость создает интенсивный локальный сдвиг, который быстро разрушает агломераты и заставляет жидкость образовывать слои, которые отслаивают пигмент или поверхность порошка.

В то же время диск втягивает материал вниз через центр и выбрасывает его наружу, к стенке резервуара, создавая схему циркуляции в форме тора. С партией, которую может перемещать только лопастная мешалка, фактически может работать диспергатор.

Скорость наконечника: первое значение, которое имеет значение

Конечная скорость — это окружная скорость кромки лезвия: π × диаметр лезвия × скорость вращения. Это параметр, который лучше всего коррелирует с энергией сдвига, передаваемой в продукт, и это первое число, которое рассчитывает инженер по смешиванию. Мощность двигателя выбирается после того, как будут зафиксированы диаметр лезвия и скорость вершины, а не раньше.

Ниже показаны типичные диапазоны из общепринятой промышленной практики смешивания.

Если окно скорости наконечника неправильное, никакая мощность двигателя не исправит партию. При скорости ниже 18 м/с циклы дисперсии растягиваются и целевые показатели крупности не достигаются; при скорости выше 30 м/с смеситель в основном нагревает продукт и ускоряет износ уплотнений.

Поскольку небольшие изменения диаметра лезвия приводят к большим изменениям скорости наконечника, надежный способ адаптировать машину к технологическому процессу — это исходить из геометрии резервуара и требуемого физического результата, а затем использовать такие инструменты, как CFD-анализ потоков проверьте схему потока перед резкой одной детали. В этом разница между общей цитатой и рабочим решением.

Высокоскоростной диспергатор FS1 с специально разработанным рабочим колесом для соответствия технологическому процессу Этот диспергатор оснащен высокоэффективными крыльчатками и компактным приводом, что позволяет точно контролировать скорость наконечника и поток. Его конструкция соответствует требованиям конкретного судна и поддерживается верификацией CFD, что делает его практичным выбором для надежного масштабирования в сложных приложениях смешивания. Посмотреть продукт →

Геометрия лопатки и границы вязкости

Не в каждом высокоскоростном миксере используется одно и то же лезвие. Стандартный зубчатый диспергирующий диск является выбором по умолчанию для красок, чернил и клеевых наполнителей. Диск с мелкими зубьями обеспечивает более высокий локальный сдвиг для технического углерода и суспензий аккумуляторных батарей. Лопасть с высоким подъемом обеспечивает осевую перекачку тяжелых паст, а зубчатую турбину выбирают, когда миксеру также приходится переворачивать весь резервуар.

Покупатели часто недооценивают связь между выбором лезвия и вязкостью. В приведенной ниже таблице показан практический верхний предел вязкости для обычных семейств рабочих колес при работе с полезными скоростями диспергирования.

Выше этих диапазонов высокоскоростной смеситель не исключается, но его необходимо модернизировать: более тяжелый вал, более крупные или зубчатые диски, более глубокие перегородки резервуара или двухступенчатый подход, при котором планетарный смеситель или смеситель с высоким крутящим моментом предварительно смешивает пасту, а диспергатор завершает диспергирование.

Опора вала, уплотнения и детали, которые выходят из строя первыми

Если и возникает одна повторяющаяся жалоба на месте эксплуатации, так это преждевременный износ втулки нижнего конца высокоскоростного миксера с верхней установкой. В молочном резервуаре, ванне с краской или партии растворителя направляющая втулка находится в продукте и смазывается им. Когда суспензия содержит абразивные твердые вещества — диоксид титана, углеродную сажу, диоксид кремния — втулка изнашивается, вал начинает вращаться, и вскоре за этим следует механическое уплотнение.

Три способа минимизировать этот риск:

1. Выбирайте материал втулки, совместимый как с продуктом, так и с абразивной нагрузкой: керамика или специальные полимеры для суспензий, прочная металлическая втулка для чистых жидкостей.
2. Держите вал коротким, а лезвие должно располагаться близко к устойчивому подшипнику. Длинные выступающие валы преобразуют небольшой дисбаланс в большое отклонение.
3. Убедитесь, что первая и вторая боковые критические скорости безопасно превышают диапазон рабочих скоростей, особенно на машинах с регулируемой скоростью.

Со стороны уплотнения следует использовать двойное механическое уплотнение или магнитный привод, если продукт токсичен, легковоспламеняем или не допускает утечки. На больших машинах с верхним доступом сменный картридж уплотнения позволяет при техническом обслуживании заменять уплотнение, не снимая привод — деталь, о которой стоит спросить перед покупкой.

Для операторов, которые стандартизируют один диспергатор для нескольких сменных резервуаров, специальная высокоскоростная диспергирующая машина с собственным приводом и регулируемой высотой часто оказывается более экономичной, чем установка отдельных миксеров на каждый резервуар.

Высокоскоростной диспергатор FL для универсального смешивания твердых и жидких сред Этот миксер, оснащенный зубчатым диспергирующим диском, обрабатывает покрытия, красители, пигменты и клеи с минимальным поглощением воздуха. Он обеспечивает быстрое растворение и уменьшение количества мелких частиц, что идеально подходит для операторов, использующих одно устройство в нескольких резервуарах или приложениях. Посмотреть продукт →

Отрасли, в которых используются высокоскоростные миксеры

Наиболее распространенной задачей является диспергирование твердых веществ в жидкости, но этот метод выходит далеко за рамки измельчения пигментов:

• Краски и покрытия — дисперсия пигментов и наполнителей, предварительное смачивание связующего.
• Чернила и пасты для печати — деагломерация технического углерода, проявление цвета.
• Клеи и герметики — наполнители, контроль реологии, быстрое введение порошка.
• Материалы батареи — проводящий углерод, катодные и анодные суспензии.
• Химическая и фармацевтическая — суспензии, термоплавки, мази.
• Еда и косметика — эмульсии, кремообразные повязки, зубная паста.

Там, где для процесса необходимы мелкие капли, а не просто деагломерированные частицы, эмульгирующий смеситель является логическим следующим шагом после диспергатора. Гидравлический смеситель-эмульгатор позволяет плавно регулировать скорость под нагрузкой, что важно для составов, чувствительных к сдвигу.

Поставщики оборудования с большим опытом установки обычно могут указать, как одна и та же машина ведет себя при различных задачах. Например, пищевой завод, которому требуется как смачивание порошка, так и водомасляное эмульгирование, может установить диспергатор и гидравлический эмульгатор на одной линии или выбрать машину, которая может переключаться между дисковыми и роторно-статорными головками.

Документированные установки в химической и смежных перерабатывающих отраслях показывают, что перед окончательным выбором необходимо учитывать геометрию резервуара, а не только тип лопастей. Резервуар с широкими перегородками и плоским дном полностью меняет картину течения по сравнению с резервуаром с вогнутым дном.

RH Гидравлический эмульгированный смеситель для высоковязких косметических паст Запатентованный эмульгатор, предназначенный для производства тонального крема, крема и зубной пасты. Гомогенизатор с внутренней и внешней циркуляцией и вакуумная система обеспечивают превосходное эмульгирование и пеногашение, а гигиеническая конструкция из нержавеющей стали соответствует строгим санитарным стандартам. Стоит оценить опыт поставщиков в таких системах. Посмотреть продукт →

Прежде чем завершить разработку спецификации, проверьте, как производитель решил подобные проблемы. Опыт работы с поставщиками проекты смешивания химической промышленности является более точным показателем производительности, чем любая таблица данных.

Часто задаваемые вопросы о высокоскоростных миксерах