1. هندسه میکسر و اجزای داخلی را بهینه کنید
طراحی فیزیکی میکسر به طور مستقیم بر نحوه تعامل ، جریان و ترکیب مواد تأثیر می گذارد. تنظیمات کلیدی شامل موارد زیر است:
طراحی عنصر اختلاط:
از عناصر مخلوط کردن با راندمان بالا (به عنوان مثال ، روبان های مارپیچ ، تیغه های دست و پا یا پیچ های متمایز) استفاده کنید که سه مکانیسم اختلاط اصلی را تقویت می کند:
همرفت: حرکت فله مواد (به عنوان مثال ، حمل و نقل محوری از طریق پروازهای پیچ).
برشی: نیروهای مکانیکی که آگلومره ها را تجزیه می کنند (به عنوان مثال ، پدل های ضد چرخش).
انتشار: حرکت ذرات تصادفی (با کمک شکاف های کوچک بین عناصر و دیوارها).
برای مواد ویسکوزیته بالا (به عنوان مثال ، خمیر ، دوغاب) ، از عناصری با ترخیص محکم تر و بخش های خمیر پرخاشگرانه برای جلوگیری از لغزش استفاده کنید.
مناطق مرده را از بین ببرید:
محفظه میکسر را با انتقال صاف و خمیده طراحی کنید (از گوشه های تیز خودداری کنید) و فاصله عنصر را تنظیم کنید تا مناطقی را که در آن رکود مواد (به عنوان مثال ، درپوش های انتهای نزدیک یا بین قطعات ثابت و چرخان) به حداقل برسانید.
اضافه کردنحواسیاانحراف دهندهبرای هدایت جریان و مختل کردن حرکت لمینار ، وادار کردن مواد به چرخش و مخلوط کردن کامل تر.
نسبت طول به قطر (L/D):
نسبت L/D محفظه اختلاط (در محدوده عملی) را افزایش دهید تا زمان اقامت را افزایش دهد و زمان بیشتری را برای ترکیب قطعات فراهم می کند. این امر به ویژه برای مواد کم جریان یا به آرامی مخلوط می شود.
2. پارامترهای عملیاتی با تنظیم دقیق
حتی میکسرهای خوب طراحی شده در صورتی که تنظیمات عملیاتی زیر حد متوسط باشد ، تحت تأثیر قرار می گیرند. تمرکز روی:
سرعت چرخشی:
سرعت تعادل برای جلوگیری از دو افراط:
خیلی کم: برشی و همرفت کافی نیست و منجر به یکنواختی ضعیف می شود.
بسیار زیاد: ورودی بیش از حد انرژی ، باعث گرم شدن بیش از حد (برای مواد حساس به گرما مانند پلیمرها) یا تخریب مواد (به عنوان مثال ، جذابیت ذرات در پودرهای شکننده).
برای یافتن "نقطه شیرین" در جایی که زمان اختلاط بدون به خطر انداختن یکپارچگی مواد به حداقل می رسد ، از شبیه سازی های تجربی یا دینامیک سیال محاسباتی (CFD) استفاده کنید.
نرخ خوراک و سطح پر کردن:
برای جلوگیری از افزایشی که الگوهای جریان را مختل می کند ، میزان خوراک مداوم و مداوم (با استفاده از فیدرهای دقیق مانند فیدرهای ضرر در وزن) را حفظ کنید.
سطح پر کردن بهینه سازی (به طور معمول 60-80 ٪ از حجم محفظه برای بیشتر میکسرهای مداوم). پر کردن بیش از حد فضای حرکت مادی را کاهش می دهد. انرژی کم مصرف انرژی و کاهش توان آن را کاهش می دهد.
توزیع زمان اقامت (RTD):
واریانس RTD را به حداقل برسانید (یعنی اطمینان حاصل کنید که بیشتر مواد مقدار مشابهی را در میکسر می گذرانند). این توسط:
همگام سازی نرخ خوراک با سرعت میکسر.
با استفاده از عناصری که جریان پلاگین (به عنوان مثال ، پیچ های محکم فاصله) را برای ترانزیت یکنواخت ترویج می کنند.
3. دقت سیستم خوراک را افزایش دهید
میکسرهای مداوم به تغذیه ثابت و متناسب از همه مؤلفه ها متکی هستند. تغذیه متناقض هم توان و هم یکنواختی را تضعیف می کند:
از فیدرهای با دقت بالا استفاده کنید:
برای پودرها: از فیدرهای پیچ با درایوهای با سرعت متغیر یا فیدرهای ارتعاشی با دامنه قابل تنظیم برای کنترل جریان استفاده کنید.
برای مایعات/خمیر: برای جلوگیری از پالس از پمپ های جابجایی مثبت (به عنوان مثال ، پمپ های دنده) استفاده کنید.
برای اختلاط چند جزء: فیدرهای جفت با سلول های بار یا سنسورهای لیزر برای نظارت بر جریان در زمان واقعی ، اطمینان از اینکه نسبت های مؤلفه در تحمل هدف باقی می مانند (به عنوان مثال ، 0.5 ±).
اجزای درشت قبل از مخلوط کردن:
برای مخلوط با اختلاف اندازه ذرات بزرگ (به عنوان مثال ، گرانول های درشت + پودرهای ریز) ، اجزای جزئی از قبل مخلوط با بخشی از مؤلفه اصلی در میکسر دسته قبل از تغذیه به میکسر مداوم. این باعث کاهش تفکیک در هنگام حمل و نقل می شود.
4. مواد پیش پردازش برای بهبود جریان پذیری
خواص ماده ضعیف (به عنوان مثال ، تجمع ، رطوبت بالا) مانع از راندمان اختلاط می شود. مراحل پیش پردازش شامل موارد زیر است:
دفع:
قبل از تغذیه ، با استفاده از سنگ شکن ، صفحه نمایش یا قبل از مخلوط کن های برشی بالا ، توده ها را تجزیه کنید. این تضمین می کند که ذرات کوچک و یکنواخت هستند و باعث کاهش زمان اختلاط می شوند.
کنترل رطوبت:
مواد خشک کننده خشک به میزان رطوبت هدف (به طور معمول<5% for most powders) to prevent clumping. For water-sensitive materials, use inert gas (e.g., nitrogen) in the feed system.
تطبیق اندازه ذرات:
در صورت امکان ، اندازه ذرات اجزای را به طور مشابه تنظیم کنید (به عنوان مثال ، مواد درشت را خرد کنید) برای کاهش تفکیک در هنگام مخلوط کردن و حمل و نقل.
5. نظارت و اتوماسیون پیشرفته را اجرا کنید
بازخورد در زمان واقعی اجازه می دهد تا تنظیم پویا ، حفظ عملکرد بهینه حتی با تغییر شرایط:
سنسورهای درون خط:
طیف سنجهای مادون قرمز نزدیک (NIR) ، پروب های هدایت یا سیستم های تصویربرداری را برای اندازه گیری یکنواختی مخلوط در تخلیه نصب کنید.
برای تشخیص گرمای بیش از حد یا انسداد از سنسورهای دما و فشار استفاده کنید.
کنترل حلقه بسته:
سنسورهای پیوند به PLC (کنترل کننده منطق قابل برنامه ریزی) برای تنظیم خودکار:
سرعت فیدر (برای اصلاح نسبت های مؤلفه).
سرعت چرخش میکسر (برای تنظیم زمان اقامت).
سیستم های خنک کننده/گرمایش (برای تنظیم دما).
6. تجهیزات را حفظ کرده و سایش را کاهش دهید
اجزای تخریب شده یا ساخت و ساز با گذشت زمان راندمان اختلاط را کاهش می دهد:
تمیز کردن منظم:
برای از بین بردن باقیمانده ، به ویژه برای مواد چسبنده یا هیگروسکوپی ، پاکسازی دوره ای (با مواد بی اثر مانند تالک) را برنامه ریزی کنید. از سیستم های CIP (تمیز در محل) برای کاربردهای مواد غذایی/دارویی استفاده کنید.
قطعات سایش را تعویض کنید:
عناصر مخلوط کردن (تیغه ها ، پیچ ها) را برای سایش مانیتور کنید ، زیرا کاهش ترخیص کالا از گمرک مناطق مرده را افزایش می دهد و برشی را کاهش می دهد. مهر و موم ها/واشرها را جایگزین کنید تا از نشتی که جریان را مختل می کند جلوگیری شود.
7. برای نیازهای خاص مواد سفارشی کنید
هیچ طراحی واحد برای همه مواد کار نمی کند. متناسب با برنامه خود را تنظیم کنید:
مواد با وسواس بالا (به عنوان مثال ، چسب ، کامپوزیت): از میکسرهای دوقلو با پیچ های متمایز برای برشی شدید و انتقال استفاده کنید.
مواد شکننده (به عنوان مثال ، غلات ، داروهای دارویی): برای جلوگیری از شکستگی ذرات ، عناصر کم برشی (به عنوان مثال ، پدل های ملایم) و سرعت کندتر را انتخاب کنید.
اختلاط واکنشی (به عنوان مثال ، ترکیب پلیمر): کاپشن های گرمایش/سرمایش را ادغام کرده و زمان اقامت را کنترل کنید تا از واکنش های شیمیایی به طور یکنواخت اطمینان حاصل شود.