Narzędzia mieszające
Narzędzia mieszające są elementami funkcjonalnymi mieszalników proszków o bezpośrednim działaniu. Wpływają one na zachowanie mieszanych materiałów. Określają one osiągalną intensywność mieszania. W zależności od geometrii i rozmieszczenia wywołują one różne efekty. Mogą one działać poprzez wypieranie, rozrzucanie, zagęszczanie, dezagregację lub transport.
W niniejszym opracowaniu mieszane są suche, wilgotne lub mokre proszki. Narzędzia mieszające są połączone z wałem mieszającym. W zależności od konstrukcji połączenie odbywa się bezpośrednio lub za pomocą ramion mieszających. Wykonanie zależy od wielkości konstrukcji, mocy napędu i prędkości obrotowej.
W praktyce istnieją różne typy narzędzi. Należą do nich łopaty Beckera, narzędzia mieszające z lemieszem, narzędzia mieszające spiralne, narzędzia mieszające z kołkami i narzędzia mieszające z łopatkami. Wybór typu narzędzia zależy od produktu. Decydujące znaczenie mają zadanie mieszania i pożądany efekt mieszania.
Narzędzia mieszające podlegają normalnemu zużyciu. Zależy ono od ścieralności mieszanego materiału. Wpływają na nie siła normalna, czas pracy i prędkość względna. W przypadku łagodnego, ślizgowego ścierania zużycie można opisać w przybliżeniu liniowo w zależności od prędkości względnej.
W prostych modelach często zakłada się proporcjonalność między szybkością zużycia, siłą, drogą ślizgu i odwrotną twardością materiału. W tribologii zużycie ścierne jest często opisywane za pomocą prawa zużycia Archarda:
V = k ⋅ H ⋅ F ⋅ vr⋅ t / H
gdzie
V to objętość zużycia,
k to bezwymiarowy współczynnik zużycia,
F to siła normalna między narzędziem a materiałem sypkim,
vr to prędkość względna
t to czas działania, a
H to twardość materiału.
W zastosowaniach przemysłowych zużycie może być bardzo niewielkie. W sprzyjających warunkach mieszalniki proszków pracują przez dziesiątki lat bez widocznego zużycia narzędzi. Dzieje się tak zwłaszcza w przypadku produktów o niskiej ścieralności i umiarkowanych prędkościach obwodowych.
W przypadku proszków ściernych sytuacja wygląda inaczej. Przy wysokich prędkościach obwodowych zużycie często wzrasta ponadproporcjonalnie. Wówczas usuwanie materiału nie rośnie już liniowo wraz z prędkością. Zamiast tego rośnie potencjalnie wraz z potęgą prędkości względnej. Wykładnik „m” wynosi zazwyczaj od 2 do 3, co wynika z silnie rosnącej energii kinetycznej cząstek. Jednocześnie wzrasta intensywność uderzeń i kontaktów na powierzchni narzędzia.
V˙ = C ⋅ (vr)m
gdzie
V˙ jest współczynnikiem zużycia w czasie
vr jest prędkością względną
C jest stałą zależną od materiału i systemu
m jest wykładnikiem prędkości
W przypadku produktów ściernych konieczna jest ochrona narzędzi mieszających przed zużyciem. Typowymi środkami są napawanie twardym i pancerzenie z węglika spiekanego. Dodatkowo stosuje się materiały o wysokiej odporności na zużycie. Jak pokazują mieszalniki proszków amixon, dzięki temu można wielokrotnie wydłużyć żywotność narzędzi mieszających. W indywidualnych przypadkach można osiągnąć wzrost trwałości nawet o sto razy. Szczegóły opisano w artykule na blogu amixon „Mieszalniki proszków amixon® z ochroną przed zużyciem”.