Смесительные инструменты
Смесительные инструменты являются непосредственно действующими функциональными элементами смесителей порошков. Они влияют на поведение смешиваемых материалов. Они определяют достижимую интенсивность смешивания. В зависимости от геометрии и расположения они создают различные эффекты. Они могут работать по принципу вытеснения, разбрасывания, уплотнения, дезагломерации или транспортировки.
В данном описании смешиваемыми материалами являются сухие, влажные или мокрые порошки. Смесительные инструменты соединены со смесительным валом. В зависимости от конструкции соединение осуществляется напрямую или через смесительные рычаги. Конструкция зависит от размера, мощности привода и скорости вращения.
На практике существуют различные типы инструментов. К ним относятся лопатки Беккера, смесительные инструменты с плужными отвалами, спиральные смесительные инструменты, штифтовые смесительные инструменты и лопастные смесительные инструменты. Выбор типа инструмента зависит от продукта. Решающими факторами являются задача смешивания и желаемый эффект смешивания.
Смесительные инструменты подвержены нормальному износу. Он зависит от абразивности смешиваемого материала. На него влияют нормальная сила, продолжительность эксплуатации и относительная скорость. При мягком скользящем истирании износ можно приблизительно описать как линейный с относительной скоростью.
В простых моделях часто предполагается пропорциональность между скоростью износа, силой, скольжением и обратной твердостью материала. В трибологии абразивный износ часто описывается законом износа Арчарда:
V = k ⋅ H ⋅ F ⋅ vr⋅ t / H
где
V — объем износа,
k — безразмерный коэффициент износа,
F — нормальная сила между инструментом и сыпучим материалом,
vr — относительная скорость
t — продолжительность воздействия и
H — твердость материала.
В промышленных применениях износ может быть очень незначительным. В благоприятных условиях смесители порошков работают десятилетиями без видимого износа инструмента. Это особенно характерно для малоабразивных продуктов и умеренных окружных скоростей.
С абразивными порошками дело обстоит иначе. При высоких окружных скоростях износ часто увеличивается непропорционально. В этом случае удаление материала больше не увеличивается линейно с ростом скорости. Вместо этого оно потенциально растет с степенью относительной скорости. Экспонента «m» обычно находится в диапазоне от 2 до 3, что связано с резким увеличением кинетической энергии частиц. Одновременно увеличивается интенсивность ударов и контактов на поверхности инструмента.
V˙ = C ⋅ (vr)m
где
V˙ — скорость износа в единицу времени
vr — относительная скорость
C — константа, зависящая от материала и системы
m — показатель скорости
Для абразивных продуктов требуется защита смесительных инструментов от износа. Типичными мерами являются наплавка твердым металлом и армирование твердым металлом. Кроме того, используются высокоизносостойкие материалы. Как показывают смесители для порошков amixon, это позволяет многократно продлить срок службы смесительных инструментов. В отдельных случаях срок службы может быть увеличен в сто раз. Подробности описаны в блоге amixon «Смесители для порошков amixon® с защитой от износа».