Výber rotačného ventilu pre špecifické vlastnosti prášku

Prispôsobenie návrhu rotačného ventilu správaniu toku prášku

Uhol zosypu, číslo tokovej funkcie (FF) a posúdenie rizika tvorby mostíkov

Pri skúmaní toku práškov vynikajú dva kľúčové faktory na predpovedanie problémov s tvorbou mostíkov v rotačných ventiloch: uhol pokoja a takzvané číslo funkcie toku (FF). Väčšina materiálov, ktoré majú uhol pokoja vyšší ako 50 stupňov, má tendenciu zaseknúť sa v bežných rotoroch. To znamená, že inžinieri musia upraviť veci, ako napríklad pridať posunuté komory alebo vytvoriť kužeľovité vstupy, aby materiál správne pretekal systémom. U práškov s FF pod 2, čo v podstate znamená, že sa veľmi lepia, je omnoho vyššia pravdepodobnosť problémov s tvorbou mostíkov. Štúdie manipulácie s objemnými sypkými materiálmi ukazujú, že tieto lepkavé prášky tvoria mostíky približne o 70 % častejšie v porovnaní s tými, ktoré voľne tečú. Na vyriešenie tohto problému je potrebná starostlivá pozornosť medzerám medzi rotorom a skrinkou. Jemné prášky, ktoré sa zhlukujú, potrebujú veľmi tesné priestory medzi 0,1 a 0,3 mm, zatiaľ čo hrubšie materiály môžu využiť medzery od 1 do 3 mm. Dobré konštrukcie zvyčajne zahŕňajú špeciálne tvary komôr, ktoré rozrušujú zlepené častice, spolu so tesneniami, ktoré vydržia tlakové skúšky s únikom nie viac ako 4 % pri zaťažení.

Vplyv súdržnosti na účinnosť plnenia rotorových vreciek a konzistenciu výstupu

Pri práci s kohezívnymi prachmi sa často vyskytujú problémy s účinnosťou plnenia a rovnomernosťou vypúšťania v rôznych aplikáciách. Ako príklad uvažujme oxid titaničitý, ktorý má Carr index vyše 35 a pri použití rotorov s plytkými jamkami môže dosiahnuť približne 92 % naplnenia jamiek. To je značný nárast oproti bežným 65 % pri starších konštrukciách rotorov. Prečo? Pretože tieto nové rotory znížia prichytenie častíc na steny a vytvoria lepšie uhly pre správny odchod materiálu. Obsluhujúci pracovníci zistili, že udržiavanie otáčok pod 20 ot./min skutočne pomáha minimalizovať tie namäľujúce pulzy pri vypúšťaní. Pri týchto nižších otáčkach je menšia pravdepodobnosť zhutnenia materiálu vo vnútri jamiek, pričom sa stále zachováva celkom dobrá presnosť v rozmedzí plus alebo mínus 3 %. A ako je to s povrchovou úpravou? Aj to je veľmi dôležité. Rotory, ktoré boli elektrolyticky leštené na hodnoty Ra pod 0,4 mikrometra, skutočne znížia tvorbu kohezívnych nánosov približne o 40 % oproti bežným strojovým povrchom. Výrobcovia, ktorí pracujú na kontinuálnych procesoch, si všimli, že to robí skutočný rozdiel pri dosahovaní konzistentných výsledkov od jednej dávky k druhej.

Zmiernenie abrazívneho opotrebovania pri aplikáciách práškov s vysokou tvrdosťou

Materiály ako oxid hlinitý alebo karbid kremíka, ktoré majú Mohsovú tvrdosť 5 alebo vyššiu, spôsobujú ventilom vážne problémy, pretože režú do povrchov a spôsobujú únavu opakovanými nárazmi. Pri pohľade na tvar častíc záleží veľmi veľa – uhlovaté zrná môžu zhoršiť problémy s eróziou približne o 30 až dokonca o 50 percent voči okrúhlym. Tieto ostré hrany sústredia celé poškodenie presne tam, kde to najviac bolí – na čelových hranách lopatiek rotora a v blízkosti výstupných oblastí skrine. V skutočnosti pozorujeme, ako sa na kovových častiach postupne tvoria polmesiacovité stopy. Keď sa tento proces pokračuje, tesnenia začnú zlyhávať a celý systém stráca presnosť pri dávkovaní materiálu.

Mohsova tvrdosť, tvar častíc a vzory erózie na lopatkách rotora a skrine

Tvrdosť určuje spôsob zlyhania: prášky s tvrdosťou vyššou ako 7 podľa Mohsovej stupnice môžu spôsobiť krehké lomenie uhlíkových ocelí do niekoľkých mesiacov. Napríklad ostré hrany kremeňa (Mohs 7) erodujú skrine trikrát rýchlejšie ako okrúhly granát rovnakej tvrdosti. Mapovanie erózie identifikuje tri kritické zóny:

• Špičky lopatiek, kde sa rýchlosť nárazu pohybuje od 15 do 25 m/s
• Dolné kvadranty skrine, ktoré sú vystavené šmykovému opotrebeniu zo strany nahromadených jemných častíc
• Radiálne medzery, ktoré sa rozširujú, keď sa zabudované častice opotrebúvajú na stykajúcich sa povrchoch

Riešenia odolné voči opotrebeniu: kalené zliatiny, keramické vložky a optimalizovaná geometria lopatiek

Účinné zníženie opotrebenia závisí od integrovaných materiálových a geometrických stratégií:

• Zakalené zliatiny : Nánosy karbidu chrómu (58–65 HRC) odolávajú mikrorezaniu v aplikáciách s vysokým obsahom kremíka
• Keramické vložky : Vložky z oxidu hlinitého alebo zirkónia dosahujú 90 % zníženie opotrebenia pri práškoch s tvrdosťou vyššou ako 9 podľa Mohsa
• Geometrická optimalizácia :
  • Zaoblené profily lopatiek odkláňajú nárazy častíc
  • Minimálna hrúbka hrotu 8 mm oneskuruje poškodenie hrany
  • Zbiehavé medzery znižujú uväznenie častíc

Tepelné nástreky predlžujú životnosť o 400 % pri manipulácii s klinkerom, zatiaľ čo optimalizovaná geometria rotora predlžuje intervaly výmeny zo štvrťročných na dvojročné – bez obeti prenosového výkonu alebo tesnenia.

Zabezpečenie tesnosti pre jemné, hygroskopické alebo horľavé prášky

Testovanie rozdielneho tlaku, miery úniku a rotačné tesniace systémy v súlade s ATEX

Správne utesnenie je veľmi dôležité pri manipulácii s jemnými prachmi, najmä ak tieto prachy absorbujú vlhkosť alebo môžu chytať oheň. Malé častice sa dostanú aj cez najmenšie medzery medzi jednotlivými komponentmi. Materiály náchylné na vlhkosť začnú okamžite absorbovať vlhkosť, len čo sú vystavené vzduchu. Navyše existuje problém horľavých prachov, ktoré môžu spôsobiť požiarne nebezpečenstvo vždy, keď sa dostane dovnútra kyslík alebo sa hromadí statická elektrina. Na overenie skutočnej tesnosti väčšina zariadení vykonáva testy rozdielom tlaku, pri ktorých aplikujú reálne tlakové rozdiely cez ventily, aby zistili, aké úniky by mohli nastať počas bežnej prevádzky. Väčšina odvetví stanovuje maximálnu únikovosť na 0,5 % pre všetko, čo sa považuje za nebezpečné. Systémy postavené podľa noriem ATEX zahŕňajú napríklad nepretržitý prúd purgovaného vzduchu, špeciálne tesnenia, ktoré zabraňujú šíreniu plameňa, a materiály, ktoré odvádzajú elektrinu od potenciálnych iskier. To všetko pomáha udržať všetko uzatvorené a bezpečné. Použitie kalených povrchov na tesneniach a nastaviteľných koncových dosiek pomáha zachovať rozhodujúci tesný kontakt, aj po opakovaných cykloch zahrievania alebo pri práci s abrazívnymi látkami. Tento prístup zabezpečuje dodržiavanie predpisov, ako aj zachovanie kvality výrobkov a celkovej bezpečnosti prevádzky.

Riešenie tepelných, vlhkostných a elektrostatických výziev pri manipulácii so zásypmi citlivými na tieto vplyvy

Prevencia zosypovania cez kontrolu teploty a odvodnenie elektrostatickej energie v návrhu rotačných ventilov

Keď sa teploty menia alebo sa do procesu dostane vlhkosť, vznikajú problémy ako zosypávanie a narušený tok na výrobných linkách. Špeciálne plášťové systémy s reguláciou teploty pomáhajú tomuto problému s kondenzáciou zabrániť tým, že udržiavajú vo vnútri konštantné podmienky. Súčasne sa v suchých polymérnych práškoch, s ktorými pracujeme, hromadí značné množstvo statickej elektriny, niekedy až viac ako 5 000 voltov. Táto statická elektrina spôsobuje, že sa častice lepia k sebe a vytvárajú mostíky, ktoré blokujú tok materiálu. Riešením je použitie vodivých materiálov pre rotory, ako sú kompozity naplnené uhlíkom alebo kovové lopatky pripojené k uzemneniu. Tieto materiály umožňujú správne odvedenie statického náboja, čím sa znížia problémy s tvorbou mostíkov približne o dve tretiny u materiálov, ktoré ľahko absorbuje vlhkosť. Vo všetkom systéme tiež inštalujeme snímače, ktoré sledujú úroveň vlhkosti aj elektrického náboja na povrchoch. Na základe údajov zo snímačov môžu operátori upraviť napríklad množstvo vyfukovaného vzduchu alebo rýchlosť otáčania rotora. Tento komplexný prístup veľmi dobre funguje pri doprave liečivých zložiek, tonerov pre tlačiarne a rôznych iných materiálov, ktoré sú obzvlášť citlivé na hromadenie statickej elektriny.

Číslo FAQ

Čo je to konštrukcia rotačného ventilu pre správanie sa prachu pri toku?

Konštrukcia rotačného ventilu zahŕňa optimalizáciu uhlov, medzier a tvarov vreciek, aby sa minimalizovali problémy ako mostenie, kohezívne nánosy a opotrebovanie spôsobené tokovými vlastnosťami prachu.

Prečo je dôležitý uhol pokoja?

Uhol pokoja pomáha predpovedať problémy s mostením v rotačných ventiloch. Materiály s uhlom pokoja nad 50 stupňami majú tendenciu zaseknúť sa, čo vyžaduje úpravy konštrukcie.

Ako ovplyvňuje tvrdosť podľa Mohsa opotrebovanie rotačného ventilu?

Materiály s tvrdosťou podľa Mohsa 5 alebo vyššou môžu spôsobiť výrazné abrazívne opotrebovanie komponentov ventilu, čo vyžaduje opotrebenieodolné riešenia, ako sú kalené zliatiny a keramické vložky.

Ako možno zabezpečiť tesniacu integritu pre jemné prachy?

Správne tesnenie možno dosiahnuť diferenciálnym tlakovým testovaním, použitím systémov ATEX a využitím materiálov, ktoré zabraňujú úniku a požiarnym nebezpečenstvám.

Aké riešenia riešia tepelné a elektrostatické výzvy?

Systémy riadenia teploty a vodivé materiály rotora zabraňujú problémom, ako je zlepenie a hromadenie statickej elektriny, čím zabezpečujú nepretržitý tok citlivých materiálov.