Quelles sont les plages de charges et les débits typiques que peut couvrir un mélangeur vertical moderne ?
Plages de charges et débits typiques des mélangeurs verticaux modernes
Les mélangeurs verticaux modernes sont conçus pour un large spectre d'applications – du laboratoire à la grande production. Ils offrent une vaste gamme de tailles de charge et de débits. Celles-ci dépendent de la forme de construction, de la géométrie de l'outil, des propriétés du produit (masse volumique apparente, comportement d'écoulement, humidité, taille de particules) ainsi que du degré de qualité de mélange exigé.
Tailles de charge typiques (volume utile)
- Machines de laboratoire et de halle d'essais : environ 5 à 100 litres (emploi typique en R&D, en développement de recettes et en production d'échantillons).
- Installations pilotes et de petite série : environ 100 à 500 litres.
- Mélangeurs de production (segment intermédiaire) : environ 500 à 3 000 litres.
- Grands mélangeurs : environ 3 000 à 10 000 litres, en exécutions spéciales jusqu'à plus de 30 000 litres de volume utile.
- Silos mélangeurs et applications spéciales : pour de grandes charges, par exemple dans l'industrie des plastiques ou de l'agroalimentaire, des volumes allant jusqu'à environ 100 000 litres (environ 100 m³) sont possibles.
La plage utilisable est déterminée par le taux de remplissage admis. Une fenêtre de taux de remplissage comparativement étroite, qui n'utilise qu'une partie du volume géométrique, est usuelle sur le marché. Selon le comportement des solides en vrac et la cinématique de mélange, les constructions modernes peuvent encore atteindre une bonne qualité de mélange même à des taux de remplissage nettement réduits. Cela les rend appropriées pour des tailles de charge variables.
Débits typiques
Les mélangeurs verticaux travaillent majoritairement en fonctionnement par charges. Le débit résulte de la taille de charge, du temps de mélange et des temps annexes (chargement, vidange, nettoyage).
Les temps de mélange sont typiquement de 30 secondes à 10 minutes, et plus longs encore en cas d'étapes de procédé supplémentaires (par exemple enrobage, granulation, séchage).
Cycles de charge : selon le degré d'automatisation et le produit, ils sont le plus souvent de 3 à 20 charges par heure.
Débit horaire :
- à l'échelle du laboratoire : quelques kg/h,
- en production : quelques tonnes par heure jusqu'à plus de 60 tonnes par heure avec de grandes installations et des solides en vrac de bon écoulement.
Exemple : un mélangeur vertical de 2 000 litres de volume utile et un poids apparent de 0,5 kg/l atteint, en fonctionnement à quatre charges par heure, un débit théorique d'environ 4 000 kg/h.
Facteurs d'influence sur la plage de charges et le débit
- Propriétés du produit : les poudres cohésives, les solides en vrac humides ou fortement frottants exigent des temps de mélange plus longs que les granulés à écoulement libre.
- Qualité de mélange exigée : des exigences d'homogénéité plus élevées (par exemple un CV inférieur à 2 à 5 %) allongent le temps de mélange et réduisent le débit effectif.
- Géométrie de vidange et de chargement : le piquage de vidange, la technique de transport et la coulabilité du matériau influencent les temps annexes et donc le nombre de charges par heure.
- Exigences de nettoyage : des changements de produit fréquents et des standards d'hygiène élevés augmentent les temps de nettoyage. Une bonne accessibilité (portes d'inspection, systèmes CIP) améliore en revanche la disponibilité effective de l'installation.
- Conditions d'exploitation : la plage de température, le niveau de pression (par exemple du vide à la surpression), les exigences ATEX et la sollicitation au cisaillement admissible du produit se répercutent sur le dimensionnement et influencent donc indirectement les débits atteignables.
Recommandation pour le dimensionnement
Pour un dimensionnement solide d'un mélangeur vertical, des essais de mélange devraient être réalisés avec le produit réel. Les facteurs suivants sont alors à prendre en compte :
- l'homogénéité exigée et le temps de mélange admissible,
- la sensibilité au cisaillement,
- la masse volumique apparente et le comportement d'écoulement ainsi que
- la logistique de production prévue (fonctionnement purement par charges ou fonctionnement quasi continu).
Ces facteurs sont évalués systématiquement afin de fixer la taille appropriée, la fenêtre de taux de remplissage et la performance de débit attendue.
Plages de charges et tailles : le raster amixon® va de 5 litres à 100 m³
Selon la construction, les mélangeurs verticaux modernes peuvent couvrir de très petites à de très grandes charges. Chez amixon®, le spectre va d'environ 5 litres à 50 000 litres ; pour les grandes charges, le Gyraton® offre même jusqu'à 100 m³.
Ce qui distingue amixon®
La particularité la plus importante des mélangeurs coniques amixon® est leur très large plage de volume utilisable. Ils peuvent mélanger des matières pulvérulentes de façon homogène dès un taux de remplissage d'environ 5 à 10 % et travaillent, selon le produit, de façon très stable jusqu'à environ 100 % du volume utilisable. Un seul mélangeur couvre ainsi souvent une plage de charges d'environ 1:10, sans qu'une deuxième machine soit impérativement nécessaire pour des tailles de lot changeantes.
Un autre avantage est que le taux de remplissage se rapporte, avec les mélangeurs de solides, à l'espace utile du mélangeur et non à un remplissage complet. Avec les poudres, un espace gazeux est toujours nécessaire pour que les solides en vrac puissent être décompactés et mus de façon homogène. Contrairement aux liquides de faible viscosité, un remplissage complet n'est donc pas judicieux.
Avec les mélangeurs coniques, c'est précisément cette flexibilité qui est particulièrement marquée : ils fournissent des qualités de mélange constamment bonnes sur une large plage de taux de remplissage.
Tailles et débits typiques
- Mélangeur à un arbre EM : environ 5 à 200 litres.
- Mélangeur conteneur COM : environ 100 à 4 000 litres.
- Mélangeurs verticaux et coniques VM, HM et AM ainsi que sécheurs-mélangeurs-réacteurs VMT et AMT : disponibles sur demande par pas de 100 litres, de 100 à 50 000 litres.
- Gyraton® GM : conçu pour de grandes charges jusqu'à environ 100 m³, avec une puissance d'entraînement très faible.
- AMK pour les procédés continus : environ 1 à 135 m³/h.
Un point pratique important pour le dimensionnement
Pour la comparaison du rapport prix-performance, le cahier des charges est déterminant. Il devrait y être indiqué la masse de charge minimale et maximale ainsi que la masse volumique apparente minimale et maximale du mélange fini. C'est le seul moyen de déterminer correctement le volume de travail réellement nécessaire d'un mélangeur.
Lors de la comparaison de différentes marques, les désignations de type ne doivent pas être opposées directement, parce que les fabricants définissent leurs tailles différemment. Certains se rapportent au volume brut, d'autres au volume net ou volume utile. Une comparaison équitable n'est possible que si le volume réellement utilisable est pris comme même base.
À titre d'orientation grossière : chez de nombreux mélangeurs, le volume brut est nettement supérieur au volume utilisable ; la relation exacte doit cependant toujours être vérifiée pour chaque fabricant.
Pourquoi cela est particulièrement pertinent pour amixon®
Les mélangeurs coniques amixon® sont si flexibles parce qu'ils peuvent couvrir de façon économique non seulement de grandes charges, mais aussi des tailles de lot changeantes. Cela est particulièrement précieux pour les exploitations à changements de produit fréquents, à tailles de charge variables ou à plusieurs recettes sur la même ligne.
La halle d'essais comme sécurisation
Avant un investissement, la sécurisation en halle d'essais est recommandée chez amixon®. Des essais y sont réalisés avec le produit d'origine, avec des taux de remplissage réels et dans les conditions de température et de pression prévues. La qualité de mélange, le ménagement du produit, l'apport d'énergie, la nettoyabilité et la reproductibilité en service de série ultérieur sont évalués.