W różnych procesach produkcyjnych, w których stosowane są materiały sypkie suche, półsuche oraz granulaty występuje niejednokrotnie konieczność dokładnego wymieszania komponentów w celu stworzenia jednorodnej mieszanki, często konieczne jest jej wysuszenie oraz schłodzenie do żądanej temperatury W celu realizacji procesu mieszania stosowane są różne typy mieszarek, obecnie najbardziej rozpowszechnione są mieszarki turbinowe, które znalazły szerokie zastosowanie w przemysłach: ceramicznym, materiałów ogniotrwałych, szklarskim, materiałów budowlanych oraz odlewnictwie.
Technologia mieszania komponentów (składników) w mieszarkach turbinowych
W większości procesów produkcyjnych, w których stosowane są mieszanki różnych komponentów, technologii ich przygotowania stawiane są określone wymagania, m.in.:
● wysoka jednorodność wymieszania składników mieszanki,
● powtarzalność procesu mieszania komponentów mieszanki,
● krótki czas mieszania,
● możliwość sporządzania różnych receptur mieszanek.
Wszystkie te założenia mogą być zrealizowane przy wykorzystaniu dynamicznego procesu mieszania komponentów (składników) w nowoczesnych mieszarkach turbinowych.
TECHNICAL Nowa Sól produkuje mieszarki turbinowe o różnej wydajności, wynikającej z wielkości misy (wielkości załadunku do mieszarki) oraz czasu mieszania:
● z obrotową misą o pochyłej osi obrotu, stałym lemieszem oraz jednym szybkobieżnym wirnikiem – są to mieszarki MTP-250, MTP-500, MTP-1000, MTP-1500, MTP-2000 oraz mieszarki w wykonaniu specjalnym MTS-250, MTS-300, MTS-500 (rys. 1),
● z obrotową misą o pionowej osi obrotu, stałym lemieszem oraz dwoma wysokoobrotowymi wirnikami; mieszarki MTI-2500, MTI-3000, MTI-4000, MTI-5000 (rys. 2).
Mieszarki turbinowe typu MTP, MTS oraz MTI należą do nowej generacji maszyn, przeznaczonych do sporządzania różnych mieszanek z suchych oraz wilgotnych komponentów (składników).
Przemieszczanie cząstek materiału w mieszarkach turbinowych realizowane jest głównie przez jeden lub dwa zespoły szybkoobrotowych turbin o regulowanych prędkościach obrotowych.
Mieszarki turbinowe typu MTP oraz MTS z misą o pochyłej osi obrotu, wyposażone są w jedną szybkoobrotową turbinę, która obraca się przeciwnie do kierunku obrotu misy. Taki układ kinematyczny przy pochyleniu misy wykazuje dobrą dynamikę procesu mieszania. Materiał napływający w zasięg działania turbiny, doprowadzany przez obrotową misę oraz opadający grawitacyjnie z najwyższego punktu dna misy, odrzucany jest przez przeciwbieżną turbinę z dużą prędkością w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu misy. Materiał podawany jest przez obrotową misę pod turbinę w sposób ciągły, spiętrza się przed nią i wokół niej powodując intensywne wzajemne przenikanie poszczególnych komponentów.
Mieszarki turbinowe typu MTI z misą o pionowej osi obrotu, wyposażone są w dwie szybkoobrotowe turbiny, jedna obraca się przeciwnie do kierunku obrotu misy, natomiast druga turbina obraca się zgodnie z kierunkiem obrotu misy Taki układ kinematyczny wykazuje również dobrą dynamikę procesu mieszania. Materiał napływająca w zasięg działania pierwszej turbiny, doprowadzany przez obrotową misę oraz narzucany przez druga turbinę, odrzucany jest przez przeciwbieżną turbinę z dużą prędkością w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu misy. Materiał mieszany w sposób ciągły podawany jest przez obrotową misę oraz drugą turbinę pod pierwszą turbinę, spiętrza się przed nią i wokół niej. W efekcie powoduje to bardzo intensywne (dynamiczne) wymieszanie komponentów (składników).
Wszystkie operacje procesu mieszania zachodzące w mieszarkach turbinowych przebiegają podobnie w mieszarkach z pochyłą osią obrotu misy typ MTP, MTS oraz z pionową osią obrotu misy typ MTI.
Mieszarki turbinowe zarówno typu MTP, MTS oraz MTI mogą być wyposażone w różnej konstrukcji turbiny. Rys. 3 i 4 przedstawiają dwie różne konstrukcje turbin, które stosowane są dla różnych procesów produkcyjnych.
System sporządzania mieszanek
TECHNICAL Nowa Sól projektuje i realizuje system sporządzania mieszanek wg własnej technologii, kompleksowo – „pod klucz”.
Schemat technologiczny przykładowego systemu zrealizowanego dla VENTURE INDUSTRIES – Grudziądz, przedstawia rys. 5.
System sporządzania mieszanek jest niezależny od zastosowanego typu mieszarki turbinowej MTP, MTS czy MTI, uwarunkowany jest głównie od sposobu zabudowy mieszarki oraz sposobu dozowania składników.
Systemy sporządzania mieszanek (rys. 5) są projektowane i wykonane jako układy modułowe, w skład których wchodzą następujące urządzenia i zespoły:
- mieszarka turbinowa MTP, MTS lub MTI,
- elektroniczna waga dozująca materiał podstawowy WTM,
- elektroniczna waga dozująca dodatki WTD,
- dozowniki śrubowe DS. oraz dozowniki taśmowe komponentów DT,
- dozowniki składników płynnych,
- zbiorniki magazynujące komponenty wraz z sondami poziomów napełnienia zbiorników,
- aparatura kontrolno-pomiarowa do automatycznego pomiaru i regulacji wilgotności materiału, umożliwiająca uzyskanie zadanej wilgotności materiału formierskiej,
- system sterowania elektronicznego z wizualizacją, umożliwiający pracę systemu, programowanie parametrów technologicznych oraz receptur sporządzanych mieszanek.
Pomiar i regulacja wilgotności materiałów mieszanych w mieszarce turbinowej
W wielu procesach technologicznych wymagane jest aby materiał wymieszany miał określoną wilgotność. Można to zrealizować w cyklu automatycznym, stosując automatyczny system sterowania regulacji wilgotności mieszanego materiału z dokładnością do ±0,1% H2O od wartości zadanej (rys. 6 i 7).
W mieszarkach turbinowych produkowanych przez TECHNICAL Nowa Sól stosowany jest system automatycznego pomiaru i regulacji wilgotności MICOMP UNI Typ G-CH produkcji MICHENFELDER ELEKTROTECHNIK GmbH (Niemcy):
- system gwarantuje uzyskanie dokładności wilgotności gotowej materiału: 0,1% H2O (±0,05% H2O),
- umożliwia ciągłe monitorowanie procesu mieszania oraz działania mieszarki.
Podsumowanie
Zastosowanie mieszarek turbinowych (dynamicznych) w różnych procesach technologicznych mieszania różnych materiałów znajduje obecnie powszechne uznanie. Mieszanie składników (komponentów) w mieszarkach turbinowej przebiega w sposób dynamiczny, bardzo intensywnie.
Wprowadzenie mieszarek turbinowych do programu produkcyjnego TECHNICAL Nowa Sól wynika z konsekwentnego rozwoju konstrukcji mieszarek, mającego na celu zwiększenie intensywności mieszania oraz skrócenia cyklu technologicznego, dzięki intensyfikacji oddziaływań na materiał mieszany. Charakteryzują się one niezawodnością działania i stanowią podstawowe wyposażenie nowoczesnych systemów sporządzania mieszanek.
Czesław Rudy
P.P.P. TECHNICAL Sp. z o.o. Nowa Sól
więcej informacji o urządzeniach: www.technical.com.pl/produkty/technologia_mieszania/39,mieszarki_turbinowe
więcej informacji: Świat Szkła 9/2007
