Utensili di miscelazione
Gli utensili di miscelazione sono gli elementi funzionali ad azione diretta dei miscelatori di polveri. Influenzano il comportamento dinamico dei materiali da miscelare. Determinano l'intensità di miscelazione ottenibile. A seconda della geometria e della disposizione, producono effetti diversi. Possono agire per spostamento, dispersione, compattazione, disaggregazione o trasporto.
I materiali miscelati in questo trattato sono polveri secche, umide o bagnate. Gli utensili di miscelazione sono collegati all'albero di miscelazione. A seconda del tipo di costruzione, il collegamento avviene direttamente o tramite bracci di miscelazione. La versione dipende dalle dimensioni, dalla potenza motrice e dal numero di giri.
Nella pratica esistono diversi tipi di utensili. Tra questi vi sono le pale Becker, gli utensili di miscelazione a vomere, gli utensili di miscelazione a spirale, gli utensili di miscelazione a perno e gli utensili di miscelazione a paletta. La scelta del tipo di utensile dipende dal prodotto. Sono determinanti il compito di miscelazione e l'effetto di miscelazione desiderato.
Gli utensili di miscelazione sono soggetti a normale usura. Questa dipende dall'abrasività del materiale miscelato. È influenzata dalla forza normale, dalla durata di funzionamento e dalla velocità relativa. In caso di abrasione lieve e scorrevole, l'usura può essere descritta in modo approssimativamente lineare con la velocità relativa.
Nei modelli semplici si ipotizza spesso una proporzionalità tra il tasso di usura, la forza, la corsa di scorrimento e la durezza inversa del materiale. In tribologia, l'usura abrasiva è spesso descritta dalla legge di Archard:
V = k ⋅ H ⋅ F ⋅ vr⋅ t / H
dove
V è il volume di usura,
k è il coefficiente di usura adimensionale,
F è la forza normale tra l'utensile e il materiale sfuso,
vr è la velocità relativa
t è la durata dell'azione e
H è la durezza del materiale.
Nelle applicazioni industriali l'usura può essere molto ridotta. In condizioni favorevoli, i miscelatori di polveri funzionano per decenni senza usura visibile degli utensili. Ciò vale soprattutto per prodotti poco abrasivi e velocità periferiche moderate.
Con le polveri abrasive la situazione è diversa. A velocità periferiche elevate, l'usura aumenta spesso in modo sproporzionato. La rimozione di materiale non aumenta più in modo lineare con la velocità. Al contrario, cresce potenzialmente con una potenza della velocità relativa. L'esponente “m” è tipicamente compreso tra 2 e 3, il che è dovuto al forte aumento dell'energia cinetica delle particelle. Allo stesso tempo, aumenta l'intensità dell'urto e del contatto sulla superficie dell'utensile.
V˙ = C ⋅ (vr)m
dove
V˙ è il tasso di usura per unità di tempo
vr è la velocità relativa
C è la costante dipendente dal materiale e dal sistema
m è l'esponente della velocità
Per i prodotti abrasivi è necessaria una protezione contro l'usura degli utensili di miscelazione. Misure tipiche sono la saldatura di rivestimenti duri e le corazze in metallo duro. A ciò si aggiunge l'uso di materiali altamente resistenti all'usura. Come dimostrano i miscelatori di polveri amixon, la durata degli utensili di miscelazione può essere notevolmente prolungata. In singoli casi è possibile ottenere un aumento della durata di servizio di un fattore cento. I dettagli sono descritti nel post del blog amixon “Miscelatori di polveri amixon® con protezione dall'usura”.