Какие преимущества даёт вертикальный двухвальный смеситель по сравнению с одновальным при больших загрузках?
Неверно, что двухвальный смеситель автоматически обеспечивает более высокое качество смешивания. Обе системы способны достигать идеального качества смешивания. Скорее могут заметно различаться время смешивания или время пребывания между одновальными и двухвальными смесителями. В большинстве применений одновальный смеситель нагружает частицы сильнее, тогда как двухвальный смеситель предлагает более изящную характеристику течения и циркуляции. Ему требуется лишь около трети энергии для достижения того же качества смешивания. Решающим является взаимодействие геометрии инструмента, частоты вращения и поведения продукта.
Картина течения и механизм смешивания
Два взаимодействующих инструмента создают в смесительной камере трёхмерное перекрывающееся течение. Смешиваемый материал перемещается радиально, аксиально и тангенциально. Область пересечения обоих инструментов охватывает при этом именно ту зону в центре ёмкости, которая при одновальной конструкции омывается слабее всего.
Если инструменты вращаются в одном направлении, при каждом обороте происходит смена направления сдвига. Благодаря этому частицы снова и снова ориентируются заново, вместо того чтобы ориентироваться одинаково. Это особенно выгодно для игольчатых или пластинчатых частиц, которые иначе склонны образовывать устойчивые агрегаты.
Время смешивания и потребность в энергии
Существенное различие заключается не в достижимом качестве смешивания, а во времени и энергии, необходимых для этого. Во многих применениях достаточно примерно трети времени смешивания сопоставимого одновального смесителя при соответственно меньшем удельном внесении энергии на тонну смешиваемого материала.
Более короткое время смешивания действует двояко: производительность растёт, а совокупная механическая нагрузка на продукт снижается. Для склонных к разрушению гранулятов, частиц с покрытием или распылительно высушенных структур это часто является решающим пунктом.
Преимущества при больших загрузках
С ростом объёма загрузки различия усиливаются, поскольку длительное время смешивания напрямую сказывается на времени такта, затратах на энергию и износе:
- Меньший удельный расход энергии на тонну, поскольку установка для достижения той же однородности работает заметно короче.
- Меньший абразивный износ инструмента и стенки ёмкости за счёт более короткого эффективного времени контакта между смешиваемым материалом и контактирующими с продуктом деталями.
- Меньшая строительная высота по сравнению с одновальным смесителем того же объёма, что облегчает интеграцию в существующие здания.
- Возможность нескольких выпускных патрубков, так что последующие упаковочные линии можно снабжать параллельно.
- Лучшее использование полезного объёма и тем самым более выгодное соотношение инвестиций к размеру загрузки.
Степень наполнения и гибкость по загрузкам
Вертикальные смесительные системы работают в широком диапазоне степени наполнения. Если перемешивание охватывает всю смесительную камеру, в одном и том же аппарате можно обрабатывать загрузки разного размера без необходимости заново подтверждать однородность. Для предприятий с частой сменой рецептур и загрузок это практическое преимущество перед системами с узким рабочим окном.
Границы и компромиссы
Двухвальный смеситель не всегда является лучшим выбором. Два вала означают две опоры, два места уплотнения и более сложную механику. Это увеличивает инвестиции и затраты на обслуживание, а при гигиенически чувствительных применениях увеличивает подлежащую очистке поверхность.
При малых загрузках, простых рецептурах или некритичном времени смешивания одновальный смеситель может поэтому быть экономичнее. Преимущество двухвальной конструкции проявляется прежде всего там, где сходятся большие объёмы, короткое время такта и чувствительные продукты.
Критерии выбора
Определяющими для решения являются размер загрузки и требуемое время такта, чувствительность продукта к сдвигу и внесению тепла, диапазон размеров загрузок, доступная строительная высота, а также режим очистки. Поскольку эти факторы влияют друг на друга, выбор следует подтверждать испытанием с оригинальным продуктом, в котором совместно оцениваются качество смешивания, время смешивания и щадящая обработка продукта.
Какие преимущества даёт вертикальный двухвальный смеситель по сравнению с одновальным при больших загрузках?
Обе смесительные системы производятся компанией amixon® GmbH и эксплуатируются по всему миру тысячами экземпляров.
Вертикальный двухвальный смеситель заметно сокращает время смешивания по сравнению с вертикальным одновальным смесителем. Как правило, достаточно трети времени смешивания. Внесение энергии для того же качества смешивания также составляет лишь треть. Обе системы достигают идеального качества смешивания.
Благодаря двум взаимодействующим мешалкам в смесительной камере возникает трёхмерное перекрывающееся течение. При этом при каждом обороте происходит смена направления сдвига. Благодаря этому смешиваемые материалы перемешиваются радиально, аксиально и тангенциально. Область пересечения устраняет зоны со слабым течением в центре смесительной камеры. Поскольку спиральные мешалки вращаются в одном направлении, при каждом обороте происходит смена направления сдвига. Так достигается идеальное качество смешивания при минимальном внесении энергии.
Вертикальная двухвальная серия amixon® относится к наиболее эффективным способам смешивания вообще. Особенно при больших загрузках от 4.000 до 20.000 литров этот способ очень эффективен. Благодаря этому время смешивания значительно сокращается по сравнению с одновальными смесителями. Типичные целевые показатели, такие как коэффициент вариации качества смешивания менее 5 % при экстремальных составах компонентов до 1:100.000, достигаются воспроизводимо.
Ещё одним преимуществом вертикальных смесительных систем является гибкость по степени наполнения. Степень наполнения свободно регулируется примерно от 10 до 100 %; различные размеры загрузок можно смешивать в одном и том же аппарате без повторной валидации однородности.
Из соображений щажения частиц вертикальные двухвальные смесители часто работают с более низкими окружными скоростями. Это снижает механические нагрузки, разрушение зёрен и нагрев.
С технологической и экономической точки зрения эти свойства проявляются следующим образом:
- Сниженный удельный расход энергии (кВт·ч/т): благодаря резко сокращённому времени смешивания потребность в энергии на тонну смешиваемого материала снижается по сравнению с одновальными системами, которым для сопоставимой однородности требуется заметно больше времени.
- Меньший износ: более короткое эффективное время контакта между смешиваемым материалом и контактирующими с продуктом компонентами снижает абразивный износ инструмента и ёмкости.
- Высокая доступность установки: современные вертикальные двухвальные смесители обеспечивают практически полное опорожнение с помощью ComDisc®, SinConcave®/SinConvex® и MultiPlane®. Благодаря этому сокращается время очистки, а риск перекрёстного загрязнения между запусками продукта снижается. Это повышает общую эффективность оборудования (OEE), особенно при высокой производительности.
- Эффективное использование объёма и масштабируемость: при больших загрузках полезный объём смесителя можно использовать лучше, что даёт более выгодное соотношение инвестиционных затрат к размеру загрузки.
- Гибкая фасовка: двухвальные смесители могут оснащаться множеством выпускных патрубков. Так один прецизионный смеситель может одновременно снабжать несколько упаковочных машин идеально смешанным порошком.
- Меньшая строительная высота: двухвальным смесителям требуется меньшая строительная высота, чем вертикальным одновальным смесителям.
Подводя итог, двухвальные смесители при промышленных размерах загрузок часто являются предпочтительным выбором, поскольку обеспечивают идеальную однородность, более короткое время процесса и почти не вносят тепла. Структура смешиваемого материала остаётся неизменной, то есть продукт остаётся в значительной степени в естественном состоянии.