Вибір роторного клапана для конкретних характеристик порошку

Узгодження конструкції роторного клапана з поведінкою порошку під час течії

Кут природного укосу, коефіцієнт функції течії (FF) та оцінка ризику утворення містків

При вивченні течії порошків двома ключовими чинниками для прогнозування проблем із утворенням мостів у роторних клапанах є кут природного укосу та так званий коефіцієнт функції течії (FF). Більшість матеріалів, що мають кут природного укосу понад 50 градусів, схильні застрявати в звичайних роторах. Це означає, що інженерам потрібно вносити зміни, наприклад, додавати зміщені карманчики або конічні впускні отвори, щоб забезпечити належну течію матеріалу системою. Для порошків із коефіцієнтом FF нижче 2, що фактично означає їх сильне злипання, значно зростає ймовірність утворення мостів. Дослідження обробки сипких матеріалів показують, що такі липкі порошки утворюють мости приблизно на 70% частіше, ніж ті, що вільно течуть. Подолання цієї проблеми вимагає ретельного підходу до зазорів між ротором і корпусом. Для дрібних порошків, що злипаються, потрібні дуже тісні зазори від 0,1 до 0,3 мм, тоді як для більш крупних матеріалів допустимі проміжки від 1 до 3 мм. Як правило, гарні конструкції передбачають спеціальні форми карманчиків, які руйнують злипання частинок, а також ущільнення, стійкі до випробувань під тиском, де витік не перевищує 4%, коли вони проходять перевірку.

Вплив зчеплення на ефективність заповнення роторного кармана та стабільність витікання

При роботі зі зчепними порошками часто виникають проблеми ефективності заповнення та рівномірності вивантаження в різних застосуваннях. Візьмемо діоксид титану як приклад: його індекс Карра перевищує 35, а заповнення карманів може сягати близько 92% при використанні роторів з мілкими карманами. Це значний стрибок у порівнянні з типовим показником у 65%, характерним для старих конструкцій роторів. Чому? Тому що нові ротори зменшують прилипання частинок до стінок і створюють кращі кути для правильного виходу матеріалу. Оператори помічають, що підтримка швидкості нижче 20 об/хв справді допомагає звести до мінімуму неприємні імпульси вивантаження. При таких низьких швидкостях зменшується ймовірність ущільнення матеріалу всередині карманів, при цьому все ще забезпечується досить висока точність — у межах ±3%. А що з поверхневою шорсткістю? І це має велике значення. Ротори, які пройшли електрополірування до значень Ra менше 0,4 мкм, фактично зменшують утворення зчепних насадок приблизно на 40% порівняно зі звичайною машинною обробкою. Виробники, які працюють у безперервних процесах, помічають, що це справді робить різницю у досягненні послідовних результатів від однієї партії до іншої.

Зменшення абразивного зносу в застосуванні порошків з високою твердістю

Матеріали, такі як оксид алюмінію або карбід кремнію, з твердістю за Моосом 5 або вище, серйозно ускладнюють роботу клапанів, оскільки вони врізаються в поверхні й спричиняють втомлення від багаторазових ударів. Також важливу роль відіграє форма частинок: кутасті зерна можуть погіршити ерозійні проблеми на 30–50 відсотків порівняно з круглими. Гострі кути концентрують ушкодження саме в найбільш уразливих місцях — на передніх краях лопатей ротора та поблизу зон вивантаження корпусу. З часом на металевих деталях утворюються півмісяцеві сліди. Поступово ущільнення виходять з ладу, і вся система втрачає точність дозування матеріалу.

Твердість за Моосом, форма частинок та ерозійні ураження на лопатях ротора та корпусі

Твердість визначає тип руйнування: порошки з твердістю вище 7 за шкалою Мооса можуть спричинити крихке руйнування вуглецевих сталевих компонентів протягом кількох місяців. Наприклад, гострокутовий кварц (7 за шкалою Мооса) руйнує корпуси втричі швидше, ніж округлий гранат з еквівалентною твердістю. Карта ерозії визначає три критичні зони:

• Кінці лопаток, де швидкість удару досягає пікових значень 15–25 м/с
• Нижні сектори корпусу, які зазнають абразивного зношування від накопичених дрібних частинок
• Радіальні зазори, які збільшуються внаслідок абразивного зношування поверхонь тертя внаслідок втиснутих частинок

Рішення для підвищення зносостійкості: загартовані сплави, керамічні вкладиші та оптимізована геометрія лопаток

Ефективне зменшення зносу ґрунтується на комплексному застосуванні матеріалів та геометричних рішень:

• Загартовані сплави : Наплавлені шари карбіду хрому (58–65 HRC) запобігають мікрорізанню в застосунках із високим вмістом кремнезему
• Керамічні вкладиші : Вставки з оксиду алюмінію або цирконію забезпечують зниження зносу на 90% для порошків з твердістю 9+ за шкалою Мооса
• Геометрична оптимізація :
  • Округлена форма лопаток відхиляє ударні частинки
  • Мінімальна товщина краю 8 мм запобігає виходу краю з ладу
  • Звуження зазорів зменшує затраплення частинок

Термоподавання покриттів подовжує термін служби на 400% при обробці цементного клінкеру, тоді як оптимізована геометрія ротора подовжує інтервали заміни з квартальних до разу на два роки — без втрати продуктивності чи герметизації.

Забезпечення герметичності для дрібних, гігроскопічних або горючих порошків

Випробування на перепад тиску, показники витоку та герметизаційні системи обертальних клапанів, сумісні з ATEX

Правильне ущільнення має велике значення під час транспортування дрібних порошків, особливо тих, що вбирають вологу або можуть займатися. Дрібні частинки проникають через найменші зазори між компонентами. Матеріали, чутливі до вологості, починають абсорбувати вологу в повітрі одразу після відкриття. А ще існує проблема горючого пилу, який створює небезпеку пожежі при потраплянні кисню або накопиченні статичної електрики. Щоб перевірити, наскільки добре виконано ущільнення, більшість підприємств проводять випробування за диференційним тиском — прикладають реальну різницю тисків до клапанів, щоб виявити можливі витоки під час нормальної роботи. Більшість галузей встановлюють максимальний допустимий рівень витоку на позначці 0,5 % для будь-яких небезпечних речовин. Системи, виготовлені відповідно до стандартів ATEX, включають постійний продув повітрям, спеціальні ущільнення, що запобігають поширенню полум'я, та матеріали, які відводять електрику від потенційних іскор. Це допомагає утримувати все в межах системи та забезпечує безпеку. Використання загартованих поверхонь ущільнень разом із регульованими кінцевими плитами допомагає зберігати важливе щільне прилягання навіть після багаторазових циклів нагріву або при роботі з абразивними речовинами. Такий підхід дозволяє дотримуватися вимог нормативів, зберігаючи якість продукції та загальну безпеку на виробництві.

Вирішення проблем теплового, вологісного та електростатичного характеру при обробці чутливих порошків

Запобігання утворенню комів шляхом контролю температури та розсіювання статичної електрики в конструкції роторного клапана

Коли температура коливається або в суміш потрапляє волога, виникають проблеми, такі як ущільнення та порушення течії в технологічних лініях. Спеціальні системи корпусів з подвійними стінками та регулюванням температури допомагають запобігти цій конденсації, забезпечуючи стабільні умови всередині. У той же час, у сухих полімерних порошках, з якими ми працюємо, досить сильно накопичується статична електрика, іноді досягаючи понад 5 000 вольт. Ця статична електрика змушує частинки злипатися та утворювати містки, які блокують рух матеріалу. Рішення? Використання електропровідних матеріалів для роторів, таких як композити з вуглецевим наповненням або металеві лопатки, підключені до точок заземлення. Ці матеріали дозволяють статичному заряду вільно витікати, що зменшує проблеми з утворенням містків приблизно на дві третини для матеріалів, схильних до вбирання вологи. Ми також встановлюємо датчики по всій системі, щоб постійно контролювати рівень вологості та електричний заряд на поверхнях. На підставі показань цих датчиків оператори можуть регулювати такі параметри, як об’єм продувального повітря або швидкість обертання ротора. Такий комплексний підхід дуже добре працює для транспортування фармацевтичних інгредієнтів, тонерів для принтерів та різноманітних матеріалів, особливо чутливих до накопичення статичної електрики.

Розділ запитань та відповідей

Що таке конструкція обертового клапана для поведінки порошку під час течії?

Конструювання обертового клапана передбачає оптимізацію кутів, зазорів і форм карманів, щоб запобігти проблемам, таким як мостоутворення, зчеплення та знос, спричиненим властивостями течії порошку.

Чому важливий кут природного укосу?

Кут природного укосу допомагає прогнозувати проблеми з мостоутворенням в обертових клапанах. Матеріали з кутом природного укосу понад 50 градусів схильні застрявати, що вимагає коригування конструкції.

Як твердість за Моосом впливає на знос обертового клапана?

Матеріали з твердістю за Моосом 5 або вище можуть спричиняти значний абразивний знос деталей клапана, тому потрібні рішення, стійкі до зносу, наприклад, загартовані сплави та керамічні покриття.

Як забезпечити герметичність ущільнення для дрібних порошків?

Надійну герметичність можна досягти шляхом тестування під диференційним тиском, використання систем, сумісних з ATEX, та застосування матеріалів, які запобігають витокам і пожежам.

Які рішення допомагають подолати теплові та електростатичні виклики?

Системи регулювання температури та провідні матеріали ротора запобігають проблемам, таким як злежування та накопичення статичної електрики, забезпечуючи безперебійний потік чутливих матеріалів.