EN
Phù hợp thiết kế van quay với hành vi dòng chảy bột
Góc nghỉ, Số chức năng dòng chảy (FF) và Đánh giá rủi ro tắc nghẽn
Khi xem xét cách các dạng bột chảy, hai yếu tố chính nổi bật trong việc dự đoán các vấn đề về hình thành cầu trong van xoay: góc nghỉ và chỉ số gọi là Số chức năng chảy (Flow Function Number - FF). Hầu hết các vật liệu có góc nghỉ trên 50 độ thường bị kẹt trong các rô-to thông thường. Điều đó có nghĩa là kỹ sư cần điều chỉnh một số yếu tố như thêm các khoang lệch tâm hoặc thiết kế đầu vào hình côn để đảm bảo vật liệu tiếp tục lưu chuyển ổn định qua hệ thống. Với các loại bột có chỉ số FF dưới 2, về cơ bản là chúng kết dính mạnh với nhau, thì nguy cơ xảy ra hiện tượng hình thành cầu sẽ cao hơn nhiều. Các nghiên cứu về xử lý vật liệu rời cho thấy những loại bột dính này hình thành cầu thường xuyên hơn khoảng 70% so với những loại bột chảy tự do. Để khắc phục vấn đề này, cần chú ý cẩn thận đến độ hở giữa rô-to và thân máy. Các loại bột mịn dễ kết cụm đòi hỏi khe hở rất nhỏ, từ 0,1 đến 0,3 mm, trong khi các vật liệu thô hơn có thể chịu được khe hở từ 1 đến 3 mm. Những thiết kế tốt thường tích hợp các dạng khoang đặc biệt giúp phá vỡ các hạt kết dính, cùng với các gioăng làm kín có khả năng chịu áp lực, thể hiện mức rò rỉ không quá 4% khi được kiểm tra trong điều kiện vận hành thực tế.
Tác động của độ kết dính đến hiệu suất lấp đầy túi rotor và tính nhất quán khi xả
Khi xử lý các dạng bột kết dính, chúng ta thường gặp các vấn đề về hiệu suất đổ đầy và độ đồng đều khi xả liệu trong các ứng dụng khác nhau. Lấy ví dụ về titanium dioxide – chất này có chỉ số Carr trên 35 và có thể đạt khoảng 92% độ đầy buồng khi sử dụng roto rãnh nông. Con số này tăng đáng kể so với mức 65% điển hình của các thiết kế roto cũ. Tại sao lại như vậy? Bởi vì những roto mới này giảm thiểu hiện tượng hạt bám vào thành và tạo ra các góc thoát vật liệu tốt hơn. Các kỹ thuật viên nhận thấy rằng việc duy trì tốc độ dưới 20 vòng/phút thực sự giúp giảm thiểu các xung xả liệu gây khó chịu. Ở tốc độ thấp hơn này, khả năng vật liệu bị nén chặt trong các buồng sẽ giảm, đồng thời vẫn duy trì được độ chính xác khá tốt trong khoảng cộng trừ 3%. Còn về độ hoàn thiện bề mặt thì sao? Yếu tố này cũng rất quan trọng. Các roto được đánh bóng điện hóa đến giá trị Ra dưới 0,4 micron thực tế đã giảm lượng tích tụ chất kết dính khoảng 40% so với các bề mặt gia công thông thường. Các nhà sản xuất vận hành quy trình liên tục nhận thấy điều này tạo nên sự khác biệt rõ rệt trong việc đạt được kết quả ổn định từ mẻ này sang mẻ khác.
Giảm Thiểu Mài Mòn Do Ma Sát Trong Ứng Dụng Bột Độ Cứng Cao
Các vật liệu như nhôm oxit hoặc silicon carbide có chỉ số độ cứng Mohs từ 5 trở lên gây ra những vấn đề nghiêm trọng cho van vì chúng cắt vào bề mặt và tạo ra hiện tượng mỏi do va chạm lặp lại. Khi xem xét hình dạng hạt, yếu tố này cũng rất quan trọng – các hạt có cạnh sắc có thể làm trầm trọng thêm hiện tượng xói mòn khoảng 30 đến thậm chí 50 phần trăm so với các hạt tròn. Những góc nhọn này tập trung toàn bộ hư hại vào đúng những vị trí dễ bị tổn thương nhất, đó là các mép phía trước của cánh roto và khu vực xả liệu trong thân máy. Thực tế chúng ta thấy xuất hiện các vết hình lưỡi liềm trên các bộ phận kim loại theo thời gian. Khi hiện tượng này tiếp diễn, các gioăng bắt đầu thất bại và toàn bộ hệ thống trở nên kém chính xác hơn trong việc xử lý lượng vật liệu.
Độ Cứng Mohs, Hình Dạng Hạt và Mô Hình Xói Mòn Trên Cánh Roto và Thân Máy
Độ cứng quyết định kiểu hỏng: các loại bột có độ cứng trên thang Mohs 7 có thể gây nứt giòn trong các bộ phận bằng thép carbon chỉ trong vòng vài tháng. Ví dụ, thạch anh có cạnh sắc (Mohs 7) làm mài mòn vỏ máy nhanh gấp ba lần so với garnet tròn cùng độ cứng. Bản đồ xói mòn xác định ba khu vực quan trọng:
- Mép cánh, nơi vận tốc va chạm đạt cực đại ở mức 15–25 m/s
- Các phần tư dưới của vỏ máy, chịu hiện tượng mài mòn trượt do các hạt mịn tích tụ
- Khe hở hướng kính, nơi mở rộng dần khi các hạt bị kẹt làm mài mòn các bề mặt tiếp xúc
Giải pháp chống mài mòn: Hợp kim tôi cứng, lớp lót gốm và thiết kế hình học cánh tối ưu
Giảm thiểu hiệu quả hiện tượng mài mòn phụ thuộc vào sự kết hợp chiến lược về vật liệu và hình học:
- Hợp kim tôi luyện : Lớp phủ cacbua crom (58–65 HRC) chống lại hiện tượng cắt vi mô trong các ứng dụng có hàm lượng silica cao
- Lớp lót gốm : Các chi tiết chèn bằng alumina hoặc zirconia giúp giảm 90% mài mòn đối với các loại bột có độ cứng Mohs 9+
-
Tối ưu hóa Hình học :
- Hình dạng cánh bo tròn giúp lệch hướng các va chạm hạt
- Độ dày đầu tối thiểu 8 mm làm chậm sự hỏng hóc ở cạnh
- Khe hở hội tụ giảm thiểu việc giữ lại các hạt
Lớp phủ phun nhiệt kéo dài tuổi thọ hoạt động đến 400% trong xử lý đá vôi xi măng, trong khi hình học roto được tối ưu hóa giúp kéo dài chu kỳ thay thế từ hàng quý lên hai năm một lần—mà không làm giảm năng suất hay khả năng kín khí.
Đảm bảo độ kín khít cho các loại bột mịn, hút ẩm hoặc dễ cháy
Kiểm tra chênh lệch áp suất, tỷ lệ rò rỉ và hệ thống van quay đáp ứng tiêu chuẩn ATEX
Việc đảm bảo độ kín khít chính xác là rất quan trọng khi vận chuyển các loại bột mịn, đặc biệt là những loại dễ hấp thụ độ ẩm hoặc có thể bắt lửa. Các hạt nhỏ có thể lọt qua những khe hở nhỏ giữa các bộ phận. Những vật liệu ưa ẩm bắt đầu hút ẩm ngay khi tiếp xúc với không khí. Và còn cả vấn đề về bụi dễ cháy tạo ra nguy cơ cháy nổ bất cứ khi nào oxy xâm nhập hoặc tĩnh điện tích tụ. Để kiểm tra mức độ hiệu quả thực sự của các mối bịt kín, hầu hết các cơ sở tiến hành thử nghiệm chênh lệch áp suất, trong đó áp dụng các chênh lệch áp suất thực tế lên các van để xem xét mức độ rò rỉ có thể xảy ra trong quá trình vận hành bình thường. Hầu hết các ngành công nghiệp đặt giới hạn rò rỉ tối đa ở mức 0,5% đối với các chất được coi là nguy hiểm. Các hệ thống được thiết kế theo tiêu chuẩn ATEX bao gồm các yếu tố như dòng khí thổi purge liên tục, các gioăng đặc biệt ngăn ngừa lửa lan truyền, và các vật liệu dẫn điện để tản tĩnh điện khỏi các điểm phát sinh tia lửa. Những biện pháp này giúp duy trì sự kín khít và an toàn cho toàn bộ hệ thống. Việc sử dụng bề mặt cứng chắc cho các gioăng kết hợp với các tấm đầu điều chỉnh được giúp duy trì độ khít cần thiết, ngay cả sau nhiều chu kỳ gia nhiệt lặp lại hoặc khi xử lý các chất có độ mài mòn cao. Cách tiếp cận này giúp hoạt động tuân thủ quy định đồng thời đảm bảo chất lượng sản phẩm và an toàn tổng thể tại nhà máy.
Xử Lý Các Thách Thức Về Nhiệt, Độ Ẩm Và Tĩnh Điện Trong Việc Xử Lý Bột Nhạy Cảm
Ngăn Ngừa Hiện Tượng Vón Cục Thông Qua Kiểm Soát Nhiệt Độ Và Giải Tỏa Điện Tĩnh Trong Thiết Kế Van Xoay
Khi nhiệt độ dao động hoặc độ ẩm xâm nhập vào hỗn hợp, sẽ gây ra các vấn đề như vón cục và gián đoạn dòng chảy trong các dây chuyền xử lý. Các hệ thống vỏ bọc đặc biệt có điều khiển nhiệt độ giúp ngăn ngừa hiện tượng ngưng tụ này bằng cách duy trì điều kiện ổn định bên trong. Đồng thời, điện tích tĩnh tích tụ khá nhiều trong các loại bột polymer khô mà chúng ta xử lý, đôi khi đạt mức trên 5.000 volt. Điện tích tĩnh này làm các hạt dính vào nhau và tạo thành các cầu vật liệu gây tắc nghẽn dòng chảy. Giải pháp là sử dụng các vật liệu dẫn điện cho roto, chẳng hạn như các vật liệu composite chứa carbon hoặc cánh kim loại được nối đất. Những vật liệu này cho phép điện tích tĩnh thoát ra một cách hợp lý, từ đó giảm khoảng hai phần ba các vấn đề tắc cầu ở những vật liệu dễ hấp thụ độ ẩm. Chúng tôi cũng lắp đặt các cảm biến khắp hệ thống để theo dõi cả mức độ ẩm và điện tích bề mặt. Dựa trên dữ liệu từ các cảm biến này, người vận hành có thể điều chỉnh các thông số như lượng khí thổi làm sạch hoặc tốc độ quay của roto. Phương pháp kết hợp này hoạt động rất hiệu quả trong việc vận chuyển các nguyên liệu dược phẩm, mực in máy in và nhiều loại vật liệu khác nhạy cảm với sự tích tụ điện tích tĩnh.
Phần Câu hỏi Thường gặp
Thiết kế van quay cho hành vi dòng chảy bột là gì?
Thiết kế van quay liên quan đến việc tối ưu hóa các góc, khe hở và hình dạng buồng chứa để giảm thiểu các vấn đề như tắc nghẽn, tích tụ kết dính và mài mòn do tính chất dòng chảy của bột.
Tại sao góc nghỉ lại quan trọng?
Góc nghỉ giúp dự đoán các vấn đề tắc nghẽn trong van quay. Các vật liệu có góc nghỉ trên 50 độ thường dễ bị kẹt, đòi hỏi phải điều chỉnh thiết kế.
Độ cứng Mohs ảnh hưởng đến mài mòn van quay như thế nào?
Các vật liệu có độ cứng Mohs từ 5 trở lên có thể gây mài mòn mài mòn nghiêm trọng lên các bộ phận van, yêu cầu các giải pháp chống mài mòn như hợp kim cứng và lớp lót gốm.
Làm thế nào để đảm bảo độ kín khít cho bột mịn?
Độ kín khít phù hợp có thể đạt được thông qua kiểm tra chênh lệch áp suất, sử dụng hệ thống đáp ứng tiêu chuẩn ATEX và sử dụng các vật liệu ngăn ngừa rò rỉ và nguy cơ cháy nổ.
Những giải pháp nào xử lý các thách thức về nhiệt và tĩnh điện?
Các hệ thống điều khiển nhiệt độ và vật liệu rotor dẫn điện ngăn ngừa các vấn đề như đóng cục và tích tụ tĩnh điện, đảm bảo dòng chảy liên tục của các vật liệu nhạy cảm.