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Verfahrenstechnik 9/2020

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Verfahrenstechnik 9/2020

VERFAHREN UND ANLAGEN 01

VERFAHREN UND ANLAGEN 01 Bei Doppelkonusmischern lässt sich über die Rotationsgeschwindigkeit die Mischzeit einfach variieren Was für eine Type!? Die Auswahl des richtigen Mischers Bei der Auswahl des Mischers muss der gesamte Prozess berücksichtigt werden: Ergebnis, Qualität, Chargengröße, Reaktionszeit, Materialeigenschaften, Einspeisung und Entladung bestimmen, welche Art von Mischer die erforderliche Reaktionszeit und Konsistenz sicherstellt. Ein erster Ansatzpunkt bei der Auswahl eines passenden Mischers ist die relative Bewegung der Partikel zueinander. Um zu bestimmen, welcher Mischer für welche Anwendung geeignet ist, ist es wichtig zu prüfen, ob das Material frei fließend oder kohäsiv ist. Sobald die primäre Erkundung abgeschlossen und die ausgewählte Geometrie identifiziert ist, kann die spezifische Maschinenintegration beginnen. Autoren: Grant Jamieson, CEO, Winkworth Mixers, Chineham, Hampshire, Großbritannien; Dr. Michael Kaiser, Deutschlandvertrieb Winkworth, Lindor Products B.V., GS Dordrecht, Niederlande Chargenmischer können in der Regel nach der Schermenge kategorisiert werden, die sie beim Mischen auf das Material aufbringen. Je kohäsiver das Material ist, desto mehr Scherung ist erforderlich. Beim Mischen mit niedrigen Scherkräften läuft der Mischer mit geringer Geschwindigkeit, und die Partikel bewegen sich geordnet durch den Mischer, was die ideale Wahl für frei fließende, zerbrechliche und hitzeempfindliche Materialien darstellt. Das Hochscheren verbraucht deutlich mehr Energie, was dazu führt, dass Partikel gegeneinander oder gegen die Mischerwand scheren. Die Aufprallmischung dispergiert die Partikel in der Luft und trifft sie mit einem Rotor, um die Partikel zu brechen und sie frei zu mischen. Frei fließende Materialien haben eine geringe Interpartikelreibung, tendenziell eine Partikelgröße von mehr als 75 µm und neigen dazu, einen niedrigen Feuchtegehalt zu haben, da Feuchtigkeit dazu führen kann, dass die Partikel zusammenkleben, die in der Regel ein niedriges Seitenverhältnis als Differenz zwischen der Länge und Breite des Partikels aufweisen. Partikel mit einem hohen Seitenverhältnis tendieren dazu, sich zu verzahnen, während Partikel, die abgerundeter sind, leichter gegeneinander fließen, einfacher zu mischen sind und einen niedrigen Ruhewinkel haben, der entsteht, wenn sich das Material auf einer flachen Oberfläche stapelt. Kohäsive Materialien sind in der Regel schwieriger zu mischen als frei fließende Materialien, da mehr Energie benötigt wird, um die Kräfte zu überwinden, die die Teilchen zusammenhalten. Entmischungsgefahren Entmischungen treten auf, wenn die Teilchen eines Materials auf natürlichem Wege durch Größe oder ein anderes Merkmal getrennt werden. Bei der Schwingungsentmischung, bei der in einem Gefäß mehrere Inhaltsstoffe Vibrationen ausgesetzt sind, wandern Inhaltsstoffe mit gröberen oder leichteren Partikeln an die Spitze der Charge. Bei der Perkolationsentmischung bewegen sich feinere Partikel durch die Räume zwischen größeren Partikeln bis zum Boden der Charge, was zu einer höheren Konzentration von Grobpartikeln an der Spitze führt. Bei der Transportentmischung haben gröbere Partikel eine höhere Beweglichkeit im fließenden Material, sodass, wenn ein Material aus einem Auslauf fällt und einen Haufen bildet, die größeren Partikel in Richtung des Haufenumfangs wandern. Dadurch können feinere Partikel sich in der Mitte der Charge konzentrieren. Wenn das Material pneumatisch gefördert wird, wandern gröbere Partikel weiter als feinere Partikel, sodass die feineren Partikel auf der einen und die groben Partikel auf der anderen Seite des Gefäßes landen können. Unterschiedliche Modelle Zur Erreichung des richtigen Gleichgewichts zwischen gemischten, ungemischten und entmischten Produkten variieren die Mischertypen. Ein Trommel- oder bikonischer Mischer ist ein Diffusionsmischer, der im Wesentlichen ein Hohlgefäß ist, das sich auf seiner horizontalen Achse dreht, teilweise mit Material gefüllt und dann langsam gedreht wird, sodass die Reibung zwischen dem Material und der Gefäßwand 10 VERFAHRENSTECHNIK 09/2020 www.verfahrenstechnik.de

SIPERM® MULTITALENTE für höchste Anforderungen Schaufeln und Paddeln 02 Knetmischer erzeugen durch hochfeste Klingen und Antriebe mit hohem Drehmoment eine große Scherung das Material entlang der Wand nach oben trägt, bis die Schwerkraft bewirkt, dass das Material wieder auf das darunter liegende Materialbett absackt. Die Zutaten diffundieren durch die Mischung über die Oberseite des Materialbettes, um die Mischung zu gewährleisten. Ein Trommelmischer benötigt die richtige Drehzahl, um eine effiziente und effektive Mischung zu gewährleisten. Eine langsamere Rotation sorgt für eine schonendere Mischung, eine schnellere Rotation für kürzere Mischzeiten. Wenn sich der Mischer zu schnell dreht, fällt das Material überhaupt nicht herunter, was zu einer ungemischten Charge führt. Ein konischer Schneckenmischer ist ein Konvektionsmischer, der über eine Schraube verfügt, die sich in einer stationären kegelförmigen Mischkammer dreht und diese umkreist. Das Material wird dem Mischer zu einem Füllstand unterhalb des Umlaufbahnarms der Schraube hinzugefügt, sodass der Arm eine freie Bewegung um die Mischkammer hat. Der Schneckenkegel umkreist den Umfang der Kammer, um eine gründlich gemischte Charge zu gewährleisten. Ein Bandmischer dagegen ist ein konvektiver Mischer, der über ein internes rotierendes Band verfügt, das Konvektionsstrom-Mischmuster in einem stationären Mischtrog erzeugt. Der Trog ist teilweise mit Material gefüllt, in der Regel bis zu einem Punkt knapp über der Mittellinie. Dann dreht sich das Band und bewegt die Zutaten sowohl in einer kreisförmigen Bewegung um seine Achse als auch in einer seitlichen Bewegung entlang des Trogs. Bandmischer gibt es in verschiedenen leicht an spezifische Anwendungen anpassbaren Ausführungen. Ein Pflugscharmischer verwendet eine zylindrische Kammer mit einer Hochgeschwindigkeits-Rotationswelle mit Klingenarmen; am Ende jedes Arms mit einer pflugförmigen Schaufel oder einer Paddelklinge, die normalerweise in einer horizontalen Achse montiert sind. Die Rotationsgeschwindigkeiten erreichen eine hohe Produktturbulenz innerhalb der Kammer und es kommt zu einer fluidisierten Mischung, da die Mischwirkung in einer zentralisierten „Wolke“ in der mittleren Kammer durchgeführt wird, wodurch eine schnelle, randomisierte Streuung der Partikel mit hoher Geschwindigkeit erreicht wird. Kammer- und Klingenspitzenausführungen variieren je nach den Bedürfnissen der Mischung. Wie beim Pflugscharmischer arbeiten Zweiwellen-Fluidisierungsmischer mit hohen Drehzahlen und eignen sich ideal zum Mischen frei fließender Partikel und zerbrechlicher Materialien oder unterschiedlicher Partikelgrößen und Massen. Das Mischerdesign beinhaltet eine Doppeltrogkammer mit jeweils einer zentralen Welle. Die Klingenarme sind mit Paddeln ausgestattet. Die Hochgeschwindigkeits- Rotationswirkung erhöht und erzeugt eine interne Wolke oder fluidisierte Zone innerhalb des Mischers, sodass die randomisierte Hochgeschwindigkeitsverteilung der Mischkomponenten schnell erfolgt. Knetermischer werden aufgrund der Knetwirkung der Klingenkammerausführung so genannt. Ein Doppeltrog-Design Bei der Auswahl des Mischers muss der gesamte Prozess berücksichtigt werden mit einer zentralen Klingenwelle jeweils in Form eines Doppelarmes oder einer Sigma/Z-Klinge dreht sich mit langsamen Geschwindigkeiten, läuft aber absichtlich nicht mit der gleichen Geschwindigkeit. Die Z-Blattform jeder Klinge schiebt und drückt das Material gegen eine Seitenwand und transportiert die Mischung entlang und über die Mischertröge. Mit langsamer Geschwindigkeit, hochfesten Klingen und Antrieben mit hohem Drehmoment wird an der Wandoberfläche eine immense Scherung generiert. Fotos: Lindor, Winkworth www.mixer.co.uk SIPERM®-Werkstoffe bewähren sich überall dort, wo ein Werkstoff hohen Ansprüchen an Tem- peraturbeständigkeit, Druckfestigkeit, Speichervermögen, Rückspülbarkeit oder chemischer Beständigkeit genügen muss. Je nach geforderter Aufgabenstellung, wie Schüttguthandling Be- / Entgasung Filtration Schalldämpfung lassen sich die Eigenschaften des Sintermaterials durch gezielte Einstellung perfekt an die jeweiligen Pozessanforderungen des Kunden anpassen. Maßgeschneiderte SIPERM®-Lösungen für Anwendungen in Industrie + Technik / Wir beraten Sie gern! SIPERM® HOCHPORÖSE SINTERWERKSTOFFE Sicherheitstechnik Kapillartransport Tridelta Siperm Ostkirchstraße 177 · 44287 Dortmund · Germany T +49 231 4501-221 · www.siperm.com

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Verfahrenstechnik Handbuch Prozesstechnologie 2019