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Scherungsmischer (hohe Geschwindigkeit) für Pulvermischen

Zentrifugalmischer / Ploughshare-Mischer / Agglomerator / Granulator

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Zusammenfassung des Abschnitts
1. Einführung
2. Mischprinzip
3. Misch-Betriebsparameter
4. Detaillierte Spezifikationen
5. Mischerauslegung
6. Hersteller von Ploughshare-Mischern

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1. Einführung

Was ist ein Scherungsmischer ? Was ist ein Ploughshare-Mischer ?

Hohe Scherungsmischer (darunter auch Ploughshare-Mischer) werden in Prozessindustrien für Pulver entwickelt Mischen, manchmal mit einer Flüssigkeitszuführung.

Sie finden Anwendungen, wenn Industrieunternehmen besonders kohäsive, sogar klumpige Pulver mischen müssen. Sie sind auch ein Mischer der Wahl, wenn Flüssigkeiten in die Trockenmischung hinzugefügt werden müssen, um sie zu agglomerieren. Es gibt verschiedene Entwürfe für Scherungsmischer, aber einer der beliebtesten ist der Ploughshare-Mischer, ein Einwellen-Mischer mit hoher Geschwindigkeit, der Pflüge als Mischinstrument verwendet. Hohe Scherungsmischer mit Ploughshare, die mit hoher Geschwindigkeit rotieren und somit eine Froude-Zahl zwischen 3 und 5 haben, sind gut geeignet, um Pulver, Granulate, Fasern zu mischen und können sich an Zutaten mit sehr unterschiedlichen Partikelgrößen anpassen, während sie Mischzeiten von typischerweise 2-5 Minuten erreichen..

Diese Webseite konzentriert sich auf den detaillierten Entwurf von hohen Scherungsmischern für Pulver.

2. Mischprinzip

Scherungsmischer verwenden Konvektion und Scherung um das Mischen von Material und dessen ordnungsgemäße Desagglomeration zu erreichen, wenn erforderlich.

Die Mischgeschwindigkeit muss sehr hoch eingestellt werden, um einen ausreichenden Scherungseffekt zu erzielen und das Pulver sogar an die Wände des Mischers zu zentrifugieren. Der Entwurf der Rührwerke ist für diesen Zweck konzipiert, Scherung und Zerbrechen von Agglomeraten kohäsiver Pulver.

3. Misch-Betriebsparameter

Wie kann das Mischen in einem Ploughshare-Mischer optimiert werden ?

Es ist schwierig, eine typische Mischzeit für Scherungsmischer anzugeben, da die Abhängigkeit vom gemischten Produkt sehr hoch ist. Eine Mischzeit in der Größenordnung von 3 min ist üblich.

Die Mischerleistung, d.h. die Zeit, um eine gewünschte Homogenität zu erreichen, ist eine Funktion der folgenden Betriebsparameter :

• Misch-Charge-Größe : max 70-80% der Gesamtvolumens des Mischers. Einige Kopffreiheit zum oberen Deckel muss immer verfügbar sein. Verfügbare Volumina reichen von etwa 100 Litern - 5000 Litern für Standardgrößen und bis zu 30000 Litern für spezielle Ausführungen
• Misch- geschwindigkeit : die tatsächliche Mischgeschwindigkeit muss angepasst werden, um eine Froude- Zahl > > 1. Froude-Zahl Bereich liegt zwischen 2 und bis zu 9 in einigen Fällen, unter 6-7 wird das Festbett fluidisiert, über 6-7 sind die Zentrifugalkräfte vorherrschend und die Feststoffe bilden eine Schicht rund um den Behälter. . Für Fr = 3 beträgt die entsprechende Mischgeschwindigkeit im Allgemeinen im Bereich von 80-100 U/min (für kleine Mischgeräte), aber es hängt von Modell und Größe ab.
• Die Mischzeit wird stark von der Natur der gemischten Feststoffe (hochkohäsiv oder nicht) und von der Zugabe von Flüssigkeit zur Mischung abhängen

Der Leistungsbedarf für einen Scherzmischer ist hoch, im Bereich von > 10 kW/m3.

Beim Mischen von hochkohäsiven Pulvern oder beim Sprühen einer Flüssigkeit, um das Pulver zu agglomerieren, können Schaufelmischer mit zusätzlichen Mischwerkzeugen ausgestattet werden. Diese Mischwerkzeuge werden Deagglomeratorengenannt, Klumpenbrecher oder Hackmesser und drehen sich mit sehr hoher Geschwindigkeit. Sie sind im Allgemeinen an der Seite des Mischers montiert, nahe am Boden. Im Falle der Injektion von Flüssigkeit, wie z.B. einem Binder, um den Mischer als Granulator zu betreiben, ist es ratsam, den Flüssigkeitsfluss auf den Deagglomerator zu richten, um Klumpen so früh wie möglich zu brechen und so die Korngröße zu kontrollieren.

Abbildung 1 : Schaufelmischer

4. Detaillierte Spezifikationen

Mischer-Zugang

Seitentüren werden im Allgemeinen verwendet, um auf diesen Mischertyp zuzugreifen, was einen korrekten Zugang zum Inneren des Mischers ermöglicht, obwohl die Anwesenheit von Deagglomeratoren den Zugang ein wenig weniger bequem machen kann als bei anderen Mischertypen. Die Schaufeln des Rührers sind auch im Allgemeinen ziemlich groß, was die Reinigung manchmal schwierig macht, obwohl neuere Modelle mit größeren Seitentüren ausgestattet sind, um diese Einschränkung zu überwinden. Deagglomeratoren können auch schwierig zu reinigen sein (spezielle Vorsichtsmaßnahmen sind erforderlich, um Verletzungen an den Händen beim Reinigen der Blätter zu vermeiden).

Einige Designs ermöglichen es, eine ausziehbare Welle für eine einfachere Reinigung zu haben.

Instrumentierung

Die folgende Instrumentierung kann bei Bandmischern gefunden werden

• Geschwindigkeitssensor: Bestätigt die Drehung und Geschwindigkeit der Wellen
• Temperatursensoren: An den Lagern positioniert, um eine ungewöhnliche Erwärmung durch defekte Lager zu erkennen
• Durchflussmesser: An der Druckluftversorgung für die Lagerabdichtung positioniert. Die Lagerabdichtung ist eine wichtige Funktion, um den Zutritt von Produkt zu den Lagern zu verhindern, was diese beschädigen oder das Pulver zum Brennen bringen würde, was eine Zündquelle für Staubexplosionendarstellen würde.
• Ventilpositionssensor: Erkennung, dass das Entladventil geschlossen ist
• Sperren: An jeder Zugangstür angebracht, stellen sie die Sicherheit der Maschine sicher, indem sie es dem Bediener verbieten, die Anlage während des Betriebs zu betreten oder die Anlage zu starten, wenn eine Zugangsstelle geöffnet ist.

ATEX

Um Pulver zu verarbeiten, müssen Schneidemischer, die mit einer Mischwerkzeug-Spitzengeschwindigkeit > 1 m/s mischen, die folgenden Merkmale aufweisen:

• Der Abstand zwischen den Paddelspitzen und dem Mischkörper muss groß genug sein, um jeden Kontakt zwischen Rührer und Gehäuse zu vermeiden
• Die Lagerabdichtungen müssen unter Druck stehen
• Während des Ladevorgangs und der Entladung muss die Mischergeschwindigkeit so eingestellt sein, dass die Spitzengeschwindigkeit der Paddel < 1 m/s beträgt

Die Spitzengeschwindigkeit des Rührwerks kann mit folgender Formel berechnet werden:

Mit:
- R ist der Radius des Mischwerkzeugs (Wellenzentrum zur Pflugspitze) in m
- n ist die Mischgeschwindigkeit in U/min

Gleichung 1: Spitzengeschwindigkeit

Andere Aspekte

Dieser Mischer kann den Bedürfnissen des Bedieners angepasst werden. Modelle mit verschiedenen Mischwerkzeugen existieren, mit Doppelmantel, Flüssigkeitsinjektion oder sogar kontinuierlichen Pflugmischern können entworfen werden.

5. Dimensionierung von Feststoffmischern

Der Mischer sollte der Engpass der Mischanlage sein, das heißt, er darf nicht durch den Prozessabschnitt stromaufwärts oder stromabwärts verlangsamt werden. Die Kapazität der Anlage sollte vorgegeben sein und eine Charge sollte entsprechend gewählt werden, unter Berücksichtigung einer geschätzten Anzahl von Chargen/h

Chargengröße (kg) = Kapazität (kg/h) / Anzahl Chargen pro Stunde (/h)

Da der Mischvorgang tatsächlich volumetrisch ist, ist es notwendig, die unverdichtete (lockere) Dichte der Mischung zu kennen, um den Mischer richtig zu dimensionieren.

Chargengröße (l) = Chargengröße (kg) / Lockere Dichte der Mischung (kg/l)

Darüber hinaus ist es wichtig zu berücksichtigen, dass das System niemals zu 100 % seiner Kapazität gefüllt sein sollte, um Platz für die Bewegung der Partikel zu lassen.

Gesamtgröße des Mischers (l) = Chargengröße (l) / 0,7

Mischer haben in der Regel maximale Füllkoeffizienten zwischen 0,65 und 0,8.

6. Hersteller

Mehrere Unternehmen können Hochleistungs-Mischer liefern, jedoch ist das Unternehmen Lodige bekannt dafür, einer der Hauptentwickler und Produzenten von Pflugmischern für das Mischen und Granulieren von Pulvern zu sein, so dass solche Mischer oft als "Lodige-Mischer" bezeichnet werden.

(Hinweis: Powderprocess.net hat keine Verbindung zu diesem Unternehmen)

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Quellen

Mischen in der Prozessindustrie, Harnby, Edwards, Wienow, Butterworth Heinemann, 1992
Food Mixing: Principles and Applications, Cullen, Wiley-Blackwell, 2009
Perry's Chemical Engineer's Handbook, McGraw Hill, 2008