Смеситель с большими сдвиговыми усилиями - High-shear mixer

А смеситель с большими сдвиговыми усилиями диспергирует или транспортирует одну фазу или ингредиент (жидкость, твердое тело, газ) в основную непрерывную фазу (жидкость), с которой он обычно несмешиваемый. Ротор или рабочее колесо вместе со стационарным компонентом, известным как статор, или набор роторов и статоров, используются либо в резервуаре, содержащем раствор, который нужно смешать, либо в трубе, через которую проходит раствор, для создания срезать. Смеситель с большими сдвиговыми усилиями можно использовать для создания эмульсии, подвески, лиозолы (газ, диспергированный в жидкости), и сыпучие продукты. Он используется в клеевой, химической, косметической, пищевой, фармацевтической промышленности и производстве пластмасс для эмульгирования, гомогенизация, уменьшение размера частиц и дисперсия.[1]

Принципы работы

Жидкость подвергается сдвигу, когда одна область жидкости движется с другой скоростью относительно соседней области. В смесителе с большим усилием сдвига используется вращающееся рабочее колесо или высокоскоростной ротор, или ряд таких рабочих колес или рядных роторов, обычно приводимых в действие электродвигателем, для «работы» с жидкостью, создавая поток и сдвиг. Скорость наконечника или скорость жидкости на внешнем диаметре ротора будет выше, чем скорость в центре ротора, и именно эта разница скоростей создает сдвиг.

Стационарный компонент может использоваться в сочетании с ротором и называется статором. Статор создает зазор с малым зазором между ротором и самим собой и образует зону чрезвычайно высокого сдвига для материала, когда он выходит из ротора. Объединенные вместе ротор и статор часто называют смесительной головкой или генератором. Большой роторно-статорный смеситель с большим усилием сдвига может содержать несколько генераторов.[2][3]

Ключевые конструктивные факторы включают диаметр ротора и его скорость вращения, расстояние между ротором и статором, время нахождения в смесителе и количество генераторов в серии. Переменные включают количество рядов зубов, их угол и ширину отверстий между зубами.

Миксеры периодического действия с большими сдвиговыми усилиями

В смесителе периодического действия с большими сдвиговыми усилиями компоненты, которые необходимо смешать (будь то несмешивающиеся жидкости или порошок в жидкости), подают сверху в смесительный резервуар, содержащий смеситель на вращающемся валу в нижней части резервуара. Смеситель периодического действия с большими сдвиговыми усилиями может обрабатывать данный объем материала примерно в два раза быстрее, чем встроенный роторно-статорный смеситель той же номинальной мощности; такие миксеры продолжают использоваться там, где главным требованием является более быстрая обработка по объему, а пространство не ограничено.[4] При смешивании липких растворов часть продукта может остаться в резервуаре, что потребует очистки. Однако существуют конструкции смесителей периодического действия с большими сдвиговыми усилиями, которые очищают резервуар как часть рабочего цикла.[5] Некоторые миксеры с большими сдвиговыми усилиями предназначены для работы всухую, что ограничивает объем необходимой очистки в баке.[6]

Встроенные смесители с большими сдвиговыми усилиями

В линейном смесителе ротор-статор с большим усилием сдвига ротор-статор находится в корпусе с входом на одном конце и выпуском на другом, а ротор приводится в движение через уплотнение. Компоненты, подлежащие смешиванию, протягиваются через генераторную установку непрерывным потоком, при этом все в целом действует как центробежное насосное устройство. Встроенные миксеры с большим усилием сдвига обеспечивают более контролируемую среду перемешивания, занимают меньше места и могут использоваться как часть непрерывного процесса. Равновесного перемешивания можно достичь, пропуская продукт через встроенный смеситель с большим усилием сдвига более одного раза.[4]

Встроенная подача порошка

Встроенный роторно-статорный смеситель, оборудованный для подачи порошка, предлагает гибкость, возможности и портативность для обслуживания нескольких емкостей для смешивания практически любого размера. Его простота в эксплуатации и удобство еще больше увеличивают полезность оборудования, упрощая погрузочно-разгрузочные работы.[7]

При использовании с вакуумным насосом и бункером встроенный смеситель со сдвигом может быть очень эффективным способом включения порошков в потоки жидкости. Эти системы, также известные как индукторы порошка с высоким усилием сдвига, имеют преимущество, заключающееся в том, что процесс ведется на уровне пола вместо работы с тяжелыми мешками на антресолях. Системы подачи порошка с высоким усилием сдвига также обеспечивают простую взаимозаменяемость с несколькими резервуарами.[8]

Грануляторы с большим усилием сдвига

Гранулятор с большими сдвиговыми усилиями представляет собой технологический комплекс, состоящий из поточного или периодического смесителя с большими сдвиговыми усилиями и сушилки с псевдоожиженным слоем. В процессе гранулирования требуется только твердый компонент смеси. Жидкость используется только как вспомогательное средство при переработке. Смеситель с высоким усилием сдвига обрабатывает твердый материал до желаемого размера частиц, а затем смесь перекачивается в сушильный слой, где удаляется жидкость, оставляя после себя гранулированный продукт. [9]

Встроенные миксеры со сверхвысоким усилием сдвига

В линейном смесителе со сверхвысокой скоростью сдвига смешивание с высокой скоростью сдвига происходит за один или несколько проходов через роторно-статорную решетку. Смеситель спроектирован так, чтобы подвергать продукт более высокому сдвигу и большему количеству сдвигов, чем стандартный встроенный роторно-статорный смеситель, обеспечивая исключительно узкое распределение частиц по размерам. Размер частиц до микрометра возможен при использовании технологии сверхвысокого сдвига.[10] Для этого машина оснащена статорами с прецизионно обработанными отверстиями или пазами, через которые продукт продвигается роторами. Массив ротор-статор также может включать в себя механизм, с помощью которого изменяется импульс потока (например, заставляя его проходить через статор вбок), что позволяет выполнять больше обработки за один проход.[11]

Равновесное перемешивание

Миксеры с большим усилием сдвига используются в промышленности для производства стандартных смесей ингредиентов, которые не смешиваются естественным образом. Когда вся жидкость состоит из двух или более жидкостей, конечным результатом является эмульсия; когда он состоит из твердого вещества и жидкости, он называется приостановка а когда газ диспергирован в жидкости, в результате получается лиозоль.[12] Каждый класс может быть или не быть гомогенизированный в зависимости от количества потребляемой энергии.

Для получения стандартного микса используется техника равновесного перемешивания. Идентифицируется целевая характеристика, так что после того, как смешанный продукт приобретет эту характеристику, она не изменится значительно после этого, независимо от того, как долго продукт обрабатывается. Для дисперсий это равновесный размер частиц. Для эмульсий это равновесный размер капель. Объем перемешивания, необходимый для достижения равновесного перемешивания, измеряется в обороте резервуара - количество раз, когда объем материала должен пройти через зону высокого сдвига.[4]

Использование технологии смешивания с большими сдвиговыми усилиями

Смесители с большим усилием сдвига используются во всех отраслях химической промышленности, где необходимо производить стандартизированные смеси ингредиентов, которые не смешиваются естественным образом. К ним относятся:

Рекомендации

  1. ^ «Встроенные микшерные устройства». Беглый. Получено 2009-06-05.
  2. ^ «Технология смешивания со сверхвысоким сдвигом» (PDF). C Banaszek. Получено 2009-12-27.
  3. ^ "Введение в трехступенчатый диспаксиальный реактор IKA" (PDF). IKA. Получено 2009-06-05.
  4. ^ а б c «Искусство смешивания с большими сдвиговыми усилиями» (PDF). Компания Charles Ross & Son. Получено 2009-06-06.
  5. ^ Поллман, Аллет Круг. "Быстро приготовьте раствор с помощью смесителя с большими сдвиговыми усилиями". Инженер Live. Получено 2009-06-07.
  6. ^ «Смесители с верхним креплением». Смеситель Скотта Турбона. Получено 2010-08-10.
  7. ^ «Выберите индукционный смеситель порошка, который может обслуживать несколько сосудов для смешивания» (PDF). Компания Charles Ross & Son. Получено 2011-07-24.
  8. ^ "Смесители для вакуумирования". Смеситель Скотта Турбона. Получено 2010-08-10.
  9. ^ «Гранулятор с высоким сдвигом». ФУНТ. Боле. Получено 2015-03-05.«Наборы грануляции». Вектор Корпорация. Получено 2009-06-07.
  10. ^ «Технология смешивания со сверхвысоким сдвигом» (PDF). Компания Charles Ross & Son. Получено 2009-06-06.
  11. ^ "Как работает встроенный эмульгатор DynaShear". Admix. Получено 2009-06-07.
  12. ^ Кисса, Эрик (1999). Дисперсии; Характеризация, тестирование и измерение. Марсель Деккер, Inc.