Избор на роторен клапан за специфични характеристики на праха

Съгласуване на конструкцията на ротационния вентил с поведението на праха при течение

Ъгъл на естествен наклон, число на функцията на течение (FF) и оценка на риска от образуване на сводове

При анализиране на начина, по който праховете се движат, две ключови характеристики са от съществено значение за прогнозиране на проблемите с мостообразуване в ротационни клапани: ъгълът на естествен наклон и така нареченото число на функцията на течението (FF). Повечето материали с ъгъл на естествен наклон над 50 градуса имат тенденция да се заклинват в обикновени ротори. Това означава, че инженерите трябва да направят корекции, като добавят изместени джобове или оформят конични входове, за да осигурят правилното протичане на материала през системата. При прахове с FF под 2, което всъщност означава, че силно се лепят един за друг, вероятността от мостообразуване е значително по-голяма. Проучвания върху обемни твърди вещества показват, че при тези лепкави прахове мостообразуването се случва около 70% по-често в сравнение с тези, които свободно течат. Преодоляването на този проблем изисква внимателно отношение към зазорините между ротора и корпуса. Фините прахове, които се агрегират, се нуждаят от много малки зазори между 0,1 и 0,3 мм, докато по-едрите материали могат да работят със зазори от 1 до 3 мм. Добрите конструкции обикновено включват специални форми на джобовете, които разрушават агрегатите от залепнали частици, както и уплътнения, които издържат на налягане и показват не повече от 4% теч при изпитване.

Влияние на съгласуваността върху ефективността на запълване на роторния джоб и последователността на изпразване

При работа със спойни прахове често се сблъскваме с проблеми в ефективността на пълненето и еднородността на изтичането в различни приложения. Нека разгледаме диоксида на титана като пример – той има индекс на Карър над 35 и може да достигне около 92% запълване на джобовете при използване на ротори с плитки джобове. Това е значително подобрение в сравнение с типичните 65%, постигани с по-стари конструкции на ротори. Защо? Защото новите ротори намаляват залепването на частиците по стените и създават по-добри ъгли за правилното изтичане на материала. Операторите установяват, че поддържането на скорост под 20 оборота в минута помага значително за намаляване на досадните пулсации при изтичане. При тези по-ниски скорости е по-малко вероятно материалът да се компактира в джобовете, като същевременно се запазва доста добра точност в рамките на плюс-минус 3%. А какво представлява повърхностната обработка? Това също има голямо значение. Ротори, които са електрополирани до стойности Ra под 0,4 микрона, всъщност намаляват натрупването на спойни материали с около 40% в сравнение с обикновените машинни обработки. Производителите, работещи в непрекъснати процеси, забелязват, че това води до реална разлика в постигането на последователни резултати от една партида към следващата.

Омекотяване на абразивното износване при приложения с високотвърди прахове

Материали като алумина или силициев карбид, които имат твърдост по Моос 5 или по-висока, причиняват сериозни проблеми за клапаните, тъй като нарязват повърхностите и предизвикват умора от повтарящи се удари. Формата на частиците също има голямо значение – ъгловатите зърнаса могат да влошат ерозионните проблеми с около 30 до дори 50 процента в сравнение с кръгли такива. Тези остри ръбове концентрират цялата повреда точно в най-уязвимите места – в предните ръбове на роторните лопатки и в близост до изпускателните зони на корпуса. На практика се наблюдават полулунни следи, които се образуват върху металните части с течение на времето. Докато това продължава, уплътненията започват да се повреждат и цялата система губи точност при дозирането на материала.

Твърдост по Моос, форма на частиците и модели на ерозия върху роторни лопатки и корпус

Твърдостта определя вида на повредата: прахове с твърдост над Мохс 7 могат да предизвикат крехко разрушаване на въглеродни стоманени компоненти в рамките на месеци. Остри като кварц (Мохс 7), например, изтриват корпусите три пъти по-бързо от заоблен гранат с еквивалентна твърдост. Картографирането на ерозията идентифицира три критични зони:

• Върхове на лопатките, където скоростта на удар достига максимум 15–25 m/s
• Долни квадранти на корпуса, подложени на абразивно изтриване от натрупани фини частици
• Радиални зазори, които се увеличават, когато вградени частици изтриват съединяващите се повърхности

Решения за намаляване на износването: закалени сплави, керамични подложки и оптимизирана геометрия на лопатките

Ефективното намаляване на износването зависи от комбинирани материали и геометрични стратегии:

• Закалени сплави : Покрития с хромов карбид (58–65 HRC) устояват на микрорязане при приложения с високо съдържание на силиций
• Керамични подложки : Вложки от алумина или циркония осигуряват 90% намаляване на износването при прахове с твърдост Мохс 9+
• Геометрична оптимизация :
  • Закръглени профили на лопатките отклоняват ударите от частици
  • Минимална дебелина на върха от 8 мм забавя разрушаването на ръба
  • Намаляващите междинни зазори намаляват задържането на частици

Топлинно напръсквани покрития удължават живота с 400% при обработка на циментов клинкер, докато оптимизираната геометрия на ротора удължава интервалите за подмяна от тримесечни на двугодишни — без да се жертва производителността или плътността.

Гарантиране на плътността при фини, хигроскопични или запалими прахове

Тестове за диференциално налягане, норми за течове и ATEX-съвместими системи за плътна затвора на ротационни клапани

Правилното запечатване има голямо значение при преместването на фини прахове, особено когато става дума за вещества, които абсорбират влага или могат да се самозапалят. Малки частици проникват през най-малките процепи между отделните компоненти. Хигроскопичните материали започват да абсорбират влагата веднага щом бъдат изложени на въздух. Освен това съществува проблемът с взривоопасните прахове, които създават риск от пожар, когато в системата проникне кислород или се натрупа статично електричество. За да се провери колко добри са уплътненията, повечето обекти провеждат тестове при диференциално налягане, при които се прилагат реални разлики в налягането върху клапани, за да се установи какви течове биха могли да възникнат по време на нормална експлоатация. Повечето индустрии определят максимален допустим лимит за течове от 0,5% за всичко, което се счита за опасно. Системите, изградени според стандарта ATEX, включват решения като непрекъснато подаване на издухващ въздух, специални уплътнения, които предотвратяват разпространението на пламък, и материали, които отвеждат електричеството от потенциални искри. Тези мерки помагат цялата система да остане затворена и безопасна. Използването на уплътнения с повишена твърдост и регулируеми крайни плочи позволява поддържането на решаващото плътно прилягане дори след многократни цикли на нагряване или при работа с абразивни вещества. Такъв подход гарантира съответствие с нормативните изисквания, като същевременно запазва качеството на продукта и общата безопасност в завода.

Решаване на топлинни, влажностни и електростатични предизвикателства при обработването на чувствителни прахове

Предотвратяване на наклягане чрез контрол на температурата и разсейване на статично електричество в дизайна на ротационни клапани

Когато температурите колебанието или влагата проникне в сместа, възникват проблеми като накляване и нарушено течение в технологичните линии. Специални обвивки с двойни стени и контрол на температурата предотвратяват този проблем с кондензацията, като запазват постоянни условия вътре. В същото време в сухите полимерни прахове, с които работим, се натрупва значително статично електричество, понякога достигащо над 5000 волта. Това статично електричество кара частиците да се залепват една за друга и да образуват мостове, които блокират движението. Решението? Използване на проводими материали за роторите, като композити с въглеродно пълнене или метални лопатки, свързани към заземителни точки. Тези материали позволяват правилно отвеждане на статичния заряд, което намалява проблемите с мостообразуването с около две трети при материали, които лесно абсорбират влага. Освен това монтираме сензори в цялата система, за да следим нивата на влажност и електрическия заряд по повърхностите. Въз основа на показанията на тези сензори операторите могат да регулират параметри като количеството продухващ въздух или скоростта на въртене на ротора. Този комбиниран подход работи изключително добре при транспортиране на фармацевтични съставки, тонер за принтери и различни видове материали, които са особено чувствителни към натрупване на статично електричество.

Часто задавани въпроси

Какво представлява дизайна на ротационния клапан за поведението на прахообразни материали при течност?

Дизайнът на ротационния клапан включва оптимизиране на ъгли, междинни пространства и форми на джобовете, за да се намалят проблеми като мостообразуване, кохезивно натрупване и износване, причинени от свойствата на праха при течност.

Защо е важен ъгълът на естествен наклон?

Ъгълът на естествен наклон помага за прогнозиране на проблеми с мостообразуване в ротационни клапани. Материали с ъгъл на естествен наклон над 50 градуса имат тенденция да се заклинват, което изисква конструктивни корекции.

Как Моосовата твърдост влияе на износването на ротационния клапан?

Материали с Моосова твърдост 5 или по-висока могат да причинят значително абразивно износване на компонентите на клапана, което изисква използването на устойчиви на износване решения като закалени сплави и керамични подложки.

Как може да се осигури плътността на уплътнението за фини прахове?

Правилното уплътнение може да се постигне чрез тестване при диференциално налягане, използване на системи, съвместими с ATEX, и прилагане на материали, които предотвратяват изтичане и пожарни рискове.

Какви решения се прилагат за термични и електростатични предизвикателства?

Системите за контрол на температурата и проводящите материали на ротора предотвратяват проблеми като накърняване и натрупване на статично електричество, осигурявайки непрекъснат поток на чувствителни материали.