A Practical Guide to High Speed Dispersers

什么是分散器?    

分散器是一种混合器,用于快速分离粉状物料,使其均匀分布并在液体中润湿。  它也用于溶解液体中的可溶性固体。 

它是如何工作的?

分散器的工作原理是能量转移。圆盘式叶片安装在搅拌轴的底端,并以较高的叶尖速度旋转(叶尖速度是指旋转圆盘外部尖端或边缘的速度。分散器的典型叶尖速度以英尺/分钟为单位进行测量,通过将常数3.14乘以圆盘直径(英尺)乘以搅拌轴每分钟的转数来计算。尖端速度的行业术语是圆周速度)固体和液体通过其产生的吸力被吸入旋转盘。这种吸力通常导致从混合物顶部到圆盘顶部的可见漩涡。一个类似的漩涡形成于圆盘下方,从水槽底部延伸到圆盘底部。漩涡实际上是两个单独的漩涡,尽管一般的工业惯例只指可见的上部漩涡,即涡流.

当固体/液体混合物进入涡流并被吸入高速圆盘时,能量(用于驱动圆盘的马力)瞬间从圆盘传递到混合物。当混合物逐渐接触圆盘时,这种集中的能量转移产生了巨大的瞬时速度变化(把混合物想象成一系列的水平层,从顶部向下,从底部向上,一直到旋转圆盘的表面。)当每一层接触到圆盘时,它会瞬间从缓慢移动的漩涡加速到圆盘的非常高的速度,并从圆盘向外突出,朝向旋转圆盘罐壁。混合物一层一层的快速撕裂是剪切力,通常称为剪切。   

分散器和搅拌器的区别是什么?

分散器和搅拌器都将混合。混合器有时被比作泵。泵的性能通常以加仑每分钟的排量所需的马力来衡量。分散器是一种大功率、低容量的泵。考虑到它每加仑的马力要求更高,分散器是一种效率低下的混合器。搅拌器是一种低功率、大容量的泵-它是一种有效的混合器。一个典型的分散应用程序(如分散颜料来制造油漆)需要大约每10加仑1马力,而搅拌应用程序(例如用溶剂稀释颜料分散液)需要大约每100加仑1马力。虽然搅拌器是效率更高的泵,但它不能产生足够的剪切力将大部分固体分散到液体中。

中等剪切分散器在大约½ 当需要一些剪切时,有时使用高剪切分散器的正常叶片速度来代替搅拌器。通常,圆盘有更大的齿以促进更好的泵送,需要大约1/3的高剪切分散机的马力,但仍然是搅拌器的3倍。

我什么时候需要使用分散器而不是搅拌器?

分散器将产生必要的剪切力,使粉末在液体中快速脱团。这种去集总过程称为分散。搅拌器是一种有效的混合器,但它通常不能产生足够的剪切力来分散粉末,无论它们混合了多长时间。这是因为把团块(团块)固定在一起的力比搅拌机试图把它们分开的力强。混合器可以很好地将分散(剪切)的混合物保持在悬浮状态,但通常不能分散(剪切)混合物。

分散器的局限性是什么?

分散剂的局限性取决于产品流变性。这意味着与分散产品的流动特性有很大关系。如果它太厚,它将不能自由地从槽壁上来回移动,因此在槽中形成未扩散材料的死区。如果太薄,可能没有足够的主体在产品层之间产生撕裂,因为它们连续接触旋转圆盘。粘性或“粘性”产品也可能妨碍叶片在槽内产生适当流量的能力。适当的流量应该像一个甜甜圈,叶片充当孔。产品应以圆周模式围绕罐壁流动,同时向内滚动以接触叶片。这种流动有时被称为油炸圈饼。如果未分散的颗粒粘附在槽壁上,或者流量不足以将整个分散体卷进叶片中,则无法实现有效的分散。没有流动,就没有前进。

添加辅助搅拌以帮助给分散器刀片喂料,可以扩大分散器的工作范围。这种类型的机器通常被称为双轴或三轴混合器,它有一个轴和一个或多个带有分散叶片的轴,该轴靠近或刮擦罐壁以促进质量流,以及一个或多个带有分散叶片的附加混合轴,以产生高剪切力。

有哪些不同类型的分散器可用,哪种类型适合我?

可提供单速混合轴和双速分散器。有些直接安装在油箱顶部,并固定在叶片仅在原始安装位置操作。其他安装在水箱上的分散器可以在不离开水箱的情况下将叶片升高或降低几英尺(以更好地控制涡流)。另一种设计,可能是流行的,把分散器放在液压升降机上,类似于加油站用来举升汽车的,安装在地板上。提升机使操作员能够将叶片完全提升出混合容器并换到另一个容器。这项技术使用小型便携式罐(最多500加仑),可以用轮子卷走或用叉车捡起。较大的固定罐通常在从提升机中心到搅拌轴中心的旋转弧内居中。桥的一端装有搅拌轴,另一端装有电机,然后从一个罐旋转到下一个罐。选择可用设计的合适配置是功能需求和经济合理性的结合。经验丰富的工艺工程师或熟悉分散剂的顾问是一个不错的投资。

如何选择合适尺寸的分散器?

分散器的大小通常是按马力来考虑的。然而,也有一些分散器尺寸非常大,但使用的马力相对较小。这些都是规则的例外。

分散器的马力与叶片直径和叶片在给定速度和阻力下产生的预期负载有关。阻力是分散体的流变性以及粘度和密度的函数。然而,随着叶片直径的增加,马力的增加不成比例。例如:如果一个直径为12英寸的叶片在非牛顿系统(粘度随剪切而变化)中消耗20马力,将叶片直径加倍可将马力需求增加5倍。这意味着同样设计的24英寸直径叶片,在同一产品中工作,需要100马力。更大的叶片也会泵出更多的水,因此它可以在一个更大的(也许是体积的5倍)储罐中工作,并在同一时间内生产出更多的成品。

马力要求与叶片直径、储罐直径、批次大小、流变性、粘度和密度相关。超出建议操作参数的变化通常会导致性能下降,如颗粒分离不良、分散时间延长和成品质量下降。 

如何为分散器选择合适尺寸的水箱?

对于大多数分散器来说,称心的水箱略高于宽。碟形或碗状的底部有助于防止固体在与平底相关的尖角处积聚。同样切记:碟形的底部排水到可以安装排放阀的中心。冲洗底部球阀焊接到碟形底部的中心,进一步提高了排放和清洁的方便性。合适油箱几何形状是需要考虑的几个方面的组成部分,本文将进一步列出这些方面。

如何为分散器选择合适尺寸的刀片?

叶片的尺寸是According to产品的流动特性和所需的分散程度来确定的。产品越厚,叶片直径需要比储罐直径大。相反,产品越薄,叶片直径需要比储罐直径越小。这种比较被称为叶片与油箱的比率。厚的产品,如重的,流动性强的糊状物,可能需要0.5:1的比例。像油漆这样的中等产品需要0.33:1的比例,而像污渍这样的薄产品可以达到0.125:1的比例。 

例如:如果叶片与水箱的比率为0.33:1,水箱直径为6英尺,则叶片直径为2英尺。

我怎么知道何时该更换刀片?

一旦配料配方经过工艺优化,达到最大分散度所需的典型时间应为添加最后一种成分后的20至30分钟。较长的时间通常不会产生更好的分散效果,在某些情况下,由于高剪切分散器叶片产生较高的批处理温度,因此可能会产生不利影响。随着叶片开始磨损,需要越来越长的分批时间才能达到合适分散标准。一旦刀片尖端磨损到原来高度的一半,应更换锯齿型分散器刀片。

哪种类型的刀片适合我的分散器?

高剪切分散器刀片有多种款式和尺寸可供选择。一般可分为开放锯齿型和环形两类。当在适当的操作条件下使用时,这两种类型都能很好地工作。

开口锯齿形刀片是受欢迎的,因为它的成本低,易于清洁,通用。它有多种齿形设计。随着齿的尺寸增加,形状变得更具侵略性,叶片的泵送能力也随之增加。然而,随着泵送(湍流)的增加,剪切力减小。与低剪切桨叶搅拌器相比,高泵送锯片仍能产生显著的剪切力。这方面是一个重要的考虑因素时,确切地确定什么是在成品中实现。

环形刀片是优化分散器性能的有力工具。它比锯片更贵,消耗更多的马力。它通常以更高的叶尖速度(5700+fpm)运行,性能更像转子-定子。而不是仅仅依赖于圆盘的表面和锯齿的形状来进行剪切和流动,环叶片的大部分工作都是通过液压完成的,离心力使产品在异形环之间产生速度差,在环内形成高压区,然后立即排放到环外的低压区,产生薄膜分裂文丘里效应。额外的热量是作为较高剪切力的副产品而产生的。然而,在某些情况下,这种较高的剪切水平消除或大大减少了之前可能需要的任何后续铣削。

还有哪些因素会影响分散器的性能?

分散剂配方是达到合适分散的重要组成部分。

由于基本配方的改变可能是不可接受的,所以优化配方有时会更多地涉及如何以及何时添加配料。在大多数情况下,快速添加大约½ 进入液体载体的粉末总量是可以接受的,尽管仔细观察每个初始配方奶粉是谨慎的,以确保粉末不会漂浮在批次顶部超过几秒钟。过快添加干粉会“阻塞”叶片,并可能导致不完全、不稳定的分散。最后½ 应逐步缓慢添加粉末,直到最终百分比完成配方。叶片速度应可从最小½ 粉末添加开始时的最终尖端速度与批次变厚和流动减慢时的最终尖端速度之和。分散和过度分散有助于防止空气过度分散和飞溅。  假设已遵循罐尺寸、马力、叶片尺寸等规则,大多数分散在最后一批粉末正确添加后20至30分钟内完成。超过这个时间继续分散过程通常是徒劳的,如果温度继续升高,实际上会对某些成分造成伤害。

通常,当流型为甜甜圈形状且叶尖在中等粘度(1500至5000厘泊)下以约5000英尺/分钟的速度移动时,分散器的性能合适。较低的尖端速度可在较高的粘度下接受,较高的尖端速度可在较低的粘度下接受,以获得相同的剪切速率和应力。换句话说,剪切是叶尖速度和产品流变性的函数.

如何操作分散器以获得合适性能?

以下是上述段落中概述的详细方面的摘要。合适性能需要以下标准:

  • 从干净的油箱开始

  • 正确的叶片与油箱比

  • 合理配方

  • 状态良好的合适叶片

  • 最高适当叶尖速度

  • 正确的油箱几何形状(长度与宽度比较)

  • 足够的马力

  • 适当的原料添加技术。

  • 适当的流变学

我需要遵守什么安全措施?为什么?

  1. 阅读制造商提供的操作和安全说明。如果没有,请致电制造商并要求提供更多副本。

  2. 确保所有操作人员都接受了正确的使用培训,并对分散器的潜在危险进行了培训

  3. 除非所有适当的安全装置就位并正常工作,否则不要操作机器。在提升和降低叶片的提升安装装置上,这些特征包括但不限于:A)混合轴护罩;B) 带限位开关的罐架;C) 提升机上的限位开关,防止机器在操作员够得着的情况下操作刀片或轴。

A diffuser is a very fast and powerful machine. Serious and fatal accidents can happen in a flash. Human reflexes are nothing compared to the momentary danger of unsafely operating a diffuser. Never sacrifice security for convenience.

NBCHAO E-shop
Guess you like it
Relevant knowledge