Jakie równania lub podejścia skalowania są sprawdzone dla pionowej techniki mieszania proszków?
Sprawdzone podejścia do skalowania pionowej technologii mieszania proszków
Do skalowania pionowych mieszalników proszków (np. mieszalników ślimakowo-stożkowych, pionowych mieszalników łopatkowych lub wstęgowych) w praktyce sprawdziły się przede wszystkim podobieństwo geometryczne, stała prędkość obwodowa narzędzi mieszających, podejścia oparte na bezwymiarowym czasie mieszania oraz kryteria związane z mocą. Która metoda jest wiodąca, zależy od materiału sypkiego, celu procesu i skali między centrum prób a produkcją.
Podobieństwo geometryczne jest podstawowym warunkiem: proporcje takie jak stosunek średnicy komory mieszania do wysokości napełnienia powinny pozostawać możliwie stałe między wielkościami, aby warunki przepływu w materiale sypkim zachowywały się porównywalnie.
Stała prędkość obwodowa narzędzi jest przy proszkach najbardziej powszechną wielkością przenoszalną, ponieważ utrzymuje mechaniczne obciążenie wrażliwych cząstek na tym samym poziomie we wszystkich wielkościach; sama prędkość obrotowa nie jest do tego przydatna, ponieważ zmienia się wraz ze średnicą narzędzia.
Jako podejście oparte na liczbach charakterystycznych często służy bezwymiarowy czas mieszania – liczba obrotów narzędzia potrzebna do osiągnięcia docelowej jednorodności, wyrażona jako współczynnik zmienności (CV); pozostaje on w przybliżeniu stały w szerokim zakresie wielkości przy mieszalnikach geometrycznie podobnych.
Liczba Froude'a, która przy obrotowych mieszalnikach bębnowych i rzutowych opisuje stosunek siły odśrodkowej do siły ciężkości, nie jest kryterium doboru przy mieszalnikach z wymuszonym przemieszczaniem: miarodajne jest tam to, że zasada mieszania pozostaje taka sama we wszystkich wielkościach, a przemieszczanie obejmuje całą komorę mieszania niezależnie od stopnia napełnienia.
Kryteria związane z mocą, takie jak jednostkowy wkład energii na wsad, uzupełniają kryteria geometryczne i oparte na liczbach charakterystycznych, zwłaszcza gdy kohezja, sypkość lub rozkład wielkości cząstek materiału sypkiego zmieniają się między wielkościami. Przenoszalność zabezpiecza się więc w centrum prób z produktem oryginalnym, a nie wyłącznie w drodze obliczeń.
Jakie reguły skalowania stosuje amixon® – i gdzie próby je zastępują
Prędkość obwodowa jako wiodąca wielkość skalowania
Mieszalniki amixon® są eksploatowane we wszystkich wielkościach konstrukcyjnych w tym samym oknie prędkości obwodowej, zwykle niskoobrotowo i zależnie od produktu i zadania. Przy geometrycznie podobnych narzędziach stała prędkość obwodowa utrzymuje porównywalne między skalami obciążenie mechaniczne cząstek oraz wzorzec ruchu złoża i jest tym samym praktycznie najważniejszym warunkiem podobieństwa.
Wydajność transportową mieszadła, czyli wyporowy strumień objętościowy, można w przybliżeniu opisać następująco:
I_V = (π/4) · (D² − d²) · Φ · S · n · ζ
- I_V: wyporowy strumień objętościowy lub strumień transportowy
- D: średnica zewnętrzna helisy
- d: średnica wewnętrzna helisy
- Φ: stopień napełnienia odniesiony do objętości użytkowej
- S: skok spirali
- n: częstotliwość obrotów w obrotach na sekundę
- ζ: współczynnik prędkości narzędzia
Co pozostaje stałe – a co się zmienia
Stałe między wielkościami konstrukcyjnymi są u amixon® zasada mieszania z pełnym przepływem SinConvex®, geometria narzędzia oraz wysoka jakość mieszania niezależna od stopnia napełnienia. Czasy mieszania zmieniają się przy przejściu z jednej wielkości do kolejnej tylko umiarkowanie i dlatego nie są przenoszone według reguły kciuka, lecz wyznaczane w próbie z produktem oryginalnym.
Liczby charakterystyczne jako ramy, próby jako dowód
Bezwymiarowe liczby charakterystyczne, takie jak liczba Froude’a, dają ważne ramy do przeniesienia stanów ruchu. amixon® korzysta z takich rozważań przy projektowaniu, ale nie polega wyłącznie na nich, lecz wyznacza czas mieszania, stopień napełnienia i prędkość narzędzia w centrum prób z realnymi produktami i rzetelnie dokumentuje wyniki.
Drobny raster wielkości jako zaleta
Kolejną zaletą skalowania jest drobny raster wielkości konstrukcyjnych amixon®. Ponieważ mieszalniki są wytwarzane w wąskich krokach objętości, żaden warunek podobieństwa nie musi być poświęcany na rzecz zgrubnego skoku katalogowego, a maszyna docelowa może być bardzo precyzyjnie dopasowana do zwalidowanej wielkości wsadu.
SinConcave® i SinConvex®
Dzięki SinConcave® i SinConvex® dostępne są dwie specjalnie opracowane geometrie mieszadła, które łączą najwyższą jakość mieszania z wyjątkowym opróżnianiem resztkowym. Celowe nachylenie wstęg poprawia zarówno efektywność mieszania, jak i samoczyszczenie, i czyni te geometrie szczególnie atrakcyjnymi dla wymagających produktów o wysokich wymaganiach higienicznych.
Centrum prób i walidacja
Tam, gdzie czyste podejścia obliczeniowe napotykają granice, próby mieszania zastępują teorię praktyką. W centrum prób amixon® z 35 instalacjami próbnymi sprawdza się zachowanie mieszania, opróżnianie resztkowe, stopień napełnienia i okno procesowe z produktem oryginalnym, a dla procesów granulacji takie próby są i tak niezbędne.
Produkcja i serwis
amixon® rozwija i produkuje wyłącznie w zakładzie w Paderborn, przy dużej głębokości produkcji i z pełną kontrolą jakości we własnym zakładzie. Uzupełnia to serwis obejmujący cały cykl życia, z dostępnością części zamiennych, inspekcją i doposażeniem, dzięki czemu maszyny pozostają zgodne z aktualnym stanem techniki także po wielu latach.