การเลือกวาล์วโรตารีให้เหมาะสมกับลักษณะเฉพาะของผง

การจับคู่การออกแบบวาล์วหมุนกับพฤติกรรมการไหลของผง

มุมพัก, หมายเลขดัชนีการไหล (FF), และการประเมินความเสี่ยงของการอุดตัน

เมื่อพิจารณาการไหลของผง ปัจจัยหลักสองประการที่เด่นชัดในการทำนายปัญหาการเกิดสะพาน (bridging) ในวาล์วแบบหมุน ได้แก่ มุมพักตัว (angle of repose) และสิ่งที่เรียกว่าเลขหมายความสามารถในการไหล (Flow Function Number: FF) วัสดุส่วนใหญ่ที่มีมุมพักตัวมากกว่า 50 องศา มักจะติดค้างในโรเตอร์ทั่วไป ซึ่งหมายความว่า วิศวกรจำเป็นต้องปรับเปลี่ยน เช่น การเพิ่มโพรงแบบเบี่ยงศูนย์ (offset pockets) หรือออกแบบทางเข้าที่แคบลง (tapered inlets) เพื่อให้วัสดุไหลผ่านระบบได้อย่างเหมาะสม สำหรับผงที่มีค่า FF ต่ำกว่า 2 ซึ่งโดยพื้นฐานหมายถึงวัสดุเหล่านั้นมีแนวโน้มเกาะกันมาก จะมีโอกาสเกิดปัญหาการเกิดสะพานสูงขึ้นอย่างมาก การศึกษาด้านการจัดการวัสดุจำนวนมากแสดงให้เห็นว่า ผงที่เหนียวเหล่านี้เกิดการเกิดสะพานบ่อยกว่าผงที่ไหลได้ดีถึงประมาณ 70% การแก้ไขปัญหานี้จำเป็นต้องใส่ใจอย่างรอบคอบในเรื่องช่องว่างระหว่างโรเตอร์กับตัวเรือน ผงละเอียดที่รวมตัวกันง่ายต้องใช้ช่องว่างที่แคบมาก คือ 0.1 ถึง 0.3 มม. ในขณะที่วัสดุหยาบกว่าสามารถทนต่อช่องว่างได้ตั้งแต่ 1 ถึง 3 มม. โดยทั่วไปการออกแบบที่ดีมักจะรวมถึงรูปร่างโพรงพิเศษที่ช่วยแยกอนุภาคที่เกาะกัน พร้อมทั้งซีลที่ทนทานต่อแรงดัน โดยผลการทดสอบแสดงว่ามีการรั่วไม่เกิน 4% เมื่อถูกทดสอบภายใต้สภาวะการใช้งาน

ผลกระทบของความเหนียวต่อประสิทธิภาพการเติมโรเตอร์พ็อกเก็ตและการปล่อยอย่างสม่ำเสมอ

เมื่อจัดการกับผงที่มีความเหนียวจับตัวกันดี มักเกิดปัญหาเรื่องประสิทธิภาพในการเติมและการปล่อยที่ไม่สม่ำเสมอในหลาย ๆ การใช้งาน ยกตัวอย่างกรณีไทเทเนียมไดออกไซด์ ซึ่งมีดัชนีแคร์ราว (Carr Index) สูงกว่า 35 และสามารถบรรจุเต็มช่องได้ประมาณ 92% เมื่อใช้โรเตอร์ที่มีช่องลึกน้อย ซึ่งเพิ่มขึ้นมากจากค่าเฉลี่ย 65% ที่พบในรุ่นโรเตอร์รุ่นเก่า เหตุใดจึงเป็นเช่นนี้? เพราะโรเตอร์รุ่นใหม่เหล่านี้ช่วยลดการเกาะติดของอนุภาคกับผนัง และสร้างมุมที่เหมาะสมขึ้นสำหรับวัสดุให้ออกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ผู้ปฏิบัติงานพบว่าการควบคุมความเร็วไม่เกิน 20 รอบต่อนาที จะช่วยลดปัญหาการปล่อยวัสดุเป็นจังหวะที่รบกวนใจได้อย่างมาก ที่ความเร็วต่ำระดับนี้ โอกาสที่วัสดุจะถูกอัดแน่นภายในช่องจะลดลง ขณะเดียวกันยังคงรักษาระดับความแม่นยำได้ดีพอสมควรที่ ±3% ส่วนพื้นผิวเคลือบล่ะ? เรื่องนี้สำคัญไม่แพ้กัน โรเตอร์ที่ผ่านกระบวนการขัดเงาด้วยไฟฟ้าจนค่า Ra ต่ำกว่า 0.4 ไมครอน สามารถลดการสะสมของวัสดุที่มีความเหนียวได้จริงประมาณ 40% เมื่อเทียบกับพื้นผิวเครื่องจักรแบบทั่วไป ผู้ผลิตที่ทำงานในกระบวนการผลิตแบบต่อเนื่องสังเกตเห็นว่าสิ่งนี้ทำให้ผลลัพธ์ระหว่างแต่ละแบตช์มีความสม่ำเสมอมากขึ้น

การลดการสึกหรอจากความฝืดในแอปพลิเคชันผงที่มีความแข็งสูง

วัสดุต่างๆ เช่น อลูมินา หรือซิลิคอนคาร์ไบด์ ที่มีค่าความแข็งแบบโมห์ส 5 ขึ้นไป ก่อให้เกิดปัญหาร้ายแรงต่อวาล์ว เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้สามารถกรีดพื้นผิวและก่อให้เกิดความล้าจากการกระทบซ้ำๆ ได้ รูปร่างของอนุภาคเองก็มีความสำคัญมากเช่นกัน โดยอนุภาคที่มีลักษณะแหลมคมจะทำให้ปัญหาการกัดเซาะแย่ลงประมาณ 30 ถึง 50 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับอนุภาคที่มีรูปร่างกลม ปลายแหลมทั้งหลายเหล่านี้จะกระจายความเสียหายไปยังจุดที่เปราะบางที่สุด ได้แก่ ขอบด้านหน้าของใบพัดโรเตอร์ และบริเวณทางออกของตัวเรือน สิ่งที่เราพบเห็นจริงคือ รอยรูปครึ่งวงกลมจะค่อยๆ เกิดขึ้นบนชิ้นส่วนโลหะตามกาลเวลา เมื่อสถานการณ์ดำเนินต่อไป ซีลจะเริ่มเสื่อมสภาพ และระบบโดยรวมจะสูญเสียความแม่นยำในการประมวลผลวัสดุ

ความแข็งแบบโมห์ส, รูปร่างของอนุภาค และลวดลายการกัดเซาะบนใบพัดโรเตอร์และตัวเรือน

ความแข็งกำหนดรูปแบบการล้มเหลว: ผงที่มีค่ามากกว่าโมห์ส 7 สามารถทำให้เกิดการแตกอย่างเปราะในชิ้นส่วนเหล็กกล้าคาร์บอนภายในไม่กี่เดือน ตัวอย่างเช่น ควอตซ์ที่มีคม (โมห์ส 7) กัดเซาะเปลือกภายนอกเร็วกว่าการ์เนตที่มีรูปร่างกลมมนในระดับความแข็งเท่ากันถึงสามเท่า การทำแผนที่การกัดเซาะพบสามพื้นที่สำคัญ:

• ปลายใบพัด ซึ่งความเร็วในการกระแทกสูงสุดอยู่ที่ 15–25 ม./วินาที
• ส่วนล่างของเปลือกภายนอก สัมผัสกับการสึกหรอแบบไถลจากอนุภาคฝุ่นละเอียดที่สะสมอยู่
• ช่องว่างแนวรัศมี ซึ่งจะขยายตัวขึ้นเมื่ออนุภาคที่ฝังตัวกัดกร่อนพื้นผิวที่สัมผัสกัน

ทางแก้ปัญหาการสึกหรอ: โลหะผสมทนการสึกหรอ แผ่นปูเซรามิก และรูปร่างใบพัดที่ออกแบบให้มีประสิทธิภาพ

การลดการสึกหรออย่างมีประสิทธิภาพต้องอาศัยกลยุทธ์รวมด้านวัสดุและรูปทรงเรขาคณิต:

• โลหะผสมที่ผ่านการบำบัด : ชั้นเคลือบโครเมียมคาร์ไบด์ (58–65 HRC) ทนต่อการตัดเล็กๆ ในงานที่มีซิลิกาสูง
• แผ่นปูเซรามิก : ชิ้นส่วนอลูมินาหรือไซเรเนียช่วยลดการสึกหรอได้ 90% สำหรับผงที่มีค่าโมห์ส 9 ขึ้นไป
• การเพิ่มประสิทธิภาพเชิงเรขาคณิต :
  • รูปทรงใบพัดแบบมนช่วยเบี่ยงเบนอนุภาคที่กระแทก
  • ความหนาของปลายขั้นต่ำ 8 มม. ช่วยชะลอการเสียรูปที่ขอบ
  • ช่องว่างที่แคบลงช่วยลดการติดค้างของอนุภาค

การเคลือบด้วยความร้อนสามารถยืดอายุการใช้งานได้เพิ่มขึ้น 400% ในการจัดการกับปูนซีเมนต์ ขณะที่รูปทรงเรขาคณิตของโรเตอร์ที่ได้รับการปรับปรุง ช่วยยืดช่วงเวลาการเปลี่ยนจากทุกไตรมาสเป็นทุกสองปี โดยไม่ลดทอนประสิทธิภาพการไหลผ่านหรือการปิดผนึก

การรับประกันความสมบูรณ์ของการปิดผนึกสำหรับผงละเอียด ผงดูดความชื้น หรือผงที่ติดไฟได้

ระบบปิดผนึกวาล์วหมุนที่ผ่านการทดสอบความดันต่าง การตรวจสอบอัตราการรั่ว และเป็นไปตามมาตรฐาน ATEX

การปิดผนึกที่ถูกต้องมีความสำคัญมากเมื่อมีการเคลื่อนย้ายผงละเอียด โดยเฉพาะอย่างยิ่งผงที่ดูดซับความชื้นหรืออาจลุกไหม้ได้ อนุภาคขนาดเล็กสามารถแทรกซึมผ่านช่องว่างเล็กๆ ระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ได้อย่างง่ายดาย วัสดุที่ดูดซับความชื้นจะเริ่มดูดซับไอน้ำทันทีที่สัมผัสกับอากาศ และยังมีประเด็นเรื่องฝุ่นที่ติดไฟได้ ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายจากเพลิงไหม้เมื่อมีออกซิเจนเข้ามาหรือมีการสะสมของไฟฟ้าสถิตย์ เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของการปิดผนึก สถานที่ส่วนใหญ่จะทำการทดสอบแรงดันต่าง โดยการสร้างความแตกต่างของแรงดันข้ามวาล์ว เพื่อดูว่าจะเกิดการรั่วไหลในระดับใดภายใต้สภาวะการทำงานปกติ อุตสาหกรรมส่วนใหญ่กำหนดขีดจำกัดการรั่วไหลสูงสุดไว้ที่ 0.5% สำหรับวัสดุที่จัดว่าอันตราย ระบบตามมาตรฐาน ATEX จะประกอบด้วยการไหลเวียนของอากาศล้างอย่างต่อเนื่อง, ซีลพิเศษที่ป้องกันการลุกลามของเปลวไฟ, และวัสดุที่นำไฟฟ้าได้เพื่อเบี่ยงเบนอนุภาคประกายไฟ ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยป้องกันไม่ให้สารต่างๆ รั่วไหลและรักษาความปลอดภัย การใช้ผิวแข็งบนซีลร่วมกับแผ่นปลายที่ปรับได้ ช่วยรักษาระดับการปิดผนึกที่แน่นหนาอย่างต่อเนื่อง แม้หลังจากรอบการให้ความร้อนซ้ำๆ หรือเมื่อต้องจัดการกับสารที่มีความหยาบ การดำเนินการเหล่านี้ช่วยให้การปฏิบัติงานเป็นไปตามข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ รักษามาตรฐานคุณภาพผลิตภัณฑ์ และความปลอดภัยโดยรวมของโรงงาน

การจัดการความท้าทายด้านความร้อน ความชื้น และไฟฟ้าสถิตในการจัดการผงที่มีความไวต่อสภาวะต่างๆ

การป้องกันการจับตัวเป็นก้อนด้วยการควบคุมอุณหภูมิและการลดไฟฟ้าสถิตในดีไซน์วาล์วแบบหมุน

เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงหรือมีความชื้นปะปนเข้ามา จะก่อให้เกิดปัญหา เช่น การจับตัวเป็นก้อน และการไหลที่ขัดข้องในสายการผลิต ระบบเรือนหุ้มแบบพิเศษที่มีช่องสำหรับควบคุมอุณหภูมิจะช่วยป้องกันปัญหาการควบแน่นนี้ โดยรักษาระดับอุณหภูมิภายในให้คงที่ พร้อมกันนี้ ไฟฟ้าสถิตย์ยังสะสมตัวได้มากพอสมควรในผงพอลิเมอร์แห้งที่เราใช้ บางครั้งอาจสูงถึงกว่า 5,000 โวลต์ ไฟฟ้าสถิตย์นี้ทำให้อนุภาคติดกันและก่อตัวเป็นสะพานจนกีดขวางการไหล ทางแก้ไขคือการใช้วัสดุนำไฟฟ้าสำหรับโรเตอร์ เช่น คอมโพสิตที่ผสมคาร์บอน หรือใบพัดโลหะที่ต่อสายดิน วัสดุเหล่านี้ช่วยให้ประจุไฟฟ้าสถิตย์ถ่ายเทออกได้อย่างเหมาะสม ซึ่งช่วยลดปัญหาการก่อตัวเป็นสะพานลงได้ประมาณสองในสามสำหรับวัสดุที่ดูดซับความชื้นได้ง่าย นอกจากนี้ เรายังติดตั้งเซ็นเซอร์ทั่วทั้งระบบเพื่อตรวจสอบระดับความชื้นและประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวต่างๆ ขึ้นอยู่กับข้อมูลจากเซ็นเซอร์ ผู้ปฏิบัติงานสามารถปรับค่าต่างๆ เช่น ปริมาณการไหลของอากาศพาร์จ หรือความเร็วในการหมุนของโรเตอร์ การใช้แนวทางแบบผสมผสานนี้มีประสิทธิภาพสูงมากสำหรับการลำเลียงส่วนผสมทางเภสัชกรรม เครื่องพิมพ์โทนเนอร์ และวัสดุต่างๆ ที่ไวต่อการสะสมของไฟฟ้าสถิตย์

ส่วน FAQ

การออกแบบวาล์วหมุนสำหรับพฤติกรรมการไหลของผงคืออะไร

การออกแบบวาล์วหมุนเกี่ยวข้องกับการปรับแต่งมุม ช่องว่าง และรูปร่างของช่องเพื่อลดปัญหา เช่น การอุดตัน การจับตัวเป็นก้อน และการสึกหรอที่เกิดจากสมบัติการไหลของผง

เหตุใดมุมพักจึงมีความสำคัญ

มุมพักช่วยทำนายปัญหาการอุดตันในวาล์วหมุน วัสดุที่มีมุมพักมากกว่า 50 องศา มักจะติดขัด จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนการออกแบบ

ความแข็งแบบโมห์สส่งผลต่อการสึกหรอของวาล์วหมุนอย่างไร

วัสดุที่มีความแข็งแบบโมห์สระดับ 5 ขึ้นไปสามารถก่อให้เกิดการสึกหรอจากการกัดกร่อนอย่างรุนแรงต่อชิ้นส่วนของวาล์ว จึงต้องใช้วิธีแก้ไขที่ทนต่อการสึกหรอ เช่น โลหะผสมที่ผ่านการเหนียวและแผ่นเซรามิก

จะรักษาระบบปิดผนึกให้มีประสิทธิภาพสำหรับผงละเอียดได้อย่างไร

การปิดผนึกที่เหมาะสมสามารถทำได้โดยการทดสอบความแตกต่างของแรงดัน โดยใช้ระบบตามมาตรฐาน ATEX และเลือกใช้วัสดุที่ป้องกันการรั่วซึมและอันตรายจากไฟไหม้

มีโซลูชันใดบ้างที่ช่วยจัดการกับความท้าทายด้านความร้อนและไฟฟ้าสถิต

ระบบควบคุมอุณหภูมิและวัสดุตัวนำสำหรับโรเตอร์ ช่วยป้องกันปัญหาต่างๆ เช่น การจับตัวเป็นก้อนและการสะสมของประจุไฟฟ้าสถิต ซึ่งทำให้การไหลของวัสดุที่มีความไวต่อปัจจัยต่างๆ เป็นไปอย่างต่อเนื่องไม่ขัดข้อง