气动批量混合机:高效混合,省时省力省钱 ...
气动混合机通过直接在储罐的锥形料斗或密相气动输送系统中混合干散材料,取代了传统的机械混合机,从而显著减少了时间、劳动力和设备成本。本文将深入解析气动混合机的工作原理、应用场景及其带来的诸多优势,并详细介绍如何通过测试来为您的具体应用选择最合适的混合机。
料仓或筒仓中的气动混合(即在容器内使用压缩空气使物料充气混合)已被作为一种对单一材料的大规模生产进行均质化的方法使用了数十年。例如,水泥生产商通过平底筒仓的底部注入压缩空气,依次对存储的水泥的各个部分充气,从而改变水泥的堆积密度,以确保排放的水泥代表整个生产批次的广泛范围。塑料颗粒生产商经常连续地将颗粒从筒仓的排放区重新循环到筒仓的顶部,以将昨天的生产批次中的颗粒与今天的颗粒混合。
您可以使用相同的气动曝气技术,通过将气动混合器(也称为空气混合器)集成到您的材料处理系统中,在一个混合周期中主动混合整个批次。由于混合器在您的容器或密相气力发送罐中提供混合,因此无需单独的机械混合器。该混合器还减少了物料处理,降低了劳动力和设备成本。
气动混合机的工作原理
与机械批量混合机不同,在机械批量混合机中,原料被称重并装入混合机中,通过机械混合器或其他机械装置混合,然后从混合机排出到物料处理系统,而气动混合机通常与材料处理系统集成。
气动混合器安装在储存容器的锥形卸料斗的底部,如图1所示,或安装在密相气动发送罐上。该混合机由一个称为混合锥(或锥体铸件)的锥形外壳组成,该外壳安装有多个曝气阀组件。每个阀门组件包括气缸和阀门空气密封件,并连接到压缩空气源。阀门组件的供应压力由压缩空气供应歧管上的调压阀控制。阀门组件以不同角度安装在混合锥周围,以便它们可以将压缩空气向上注入料斗的各个区域。在混合锥的底部是一个出口阀,通常是一个与混合器控制相连的气动蝶阀。
在操作中,通过重力或气动方式将批次原料逐一送入容器内,形成各层。当控制器启动混合机时,曝气阀组件通过混合锥体将柔和的压缩空气脉冲注入容器料斗部分的中心。注入的空气体积膨胀,使料斗底部的物料充气并轻轻抛起。现在,这种充气物料的堆积密度比其上方的材料更轻,导致较轻的材料向上迁移,而重力则将较重的材料向下吸引(图 1)。向上和向下流动的物料形成对流作用混合了整个批次。混合动作由空气脉冲的频率、持续时间和压力控制。由于这些脉冲变量取决于每种批次成分的特性和批次大小,因此必须通过在混合机供应商的实验室中进行测试来确定它们(本文稍后讨论)。
混合完成后,出口阀打开,批次通过重力排出到下游处理系统或流程中。当混合器用于储存容器时,出口阀通常连接到密相输送系统,因为该系统的低输送速度将输送混合批次而不将其分离。
控制。 根据应用的不同,搅拌机可以通过搅拌机的现场控制柜或远程 PLC 进行控制。两者都可以通过单独批次的脉冲设置进行预编程。
可选配曝气气体。 在与易爆物料、与对过量氧气敏感的物料或其中气体必须不含水分的混合应用中,通气阀组件还可以注入惰性气体,例如氮气,而不是空气。
气动混合机最适合平均颗粒尺寸低于 1⁄8 英寸的物料,因为这些物料很容易充气。
应用场景
气动混合机可以安装在新容器或现有容器的锥形料斗中。然而,对于改装应用,现有容器必须具有 60 度或更陡的料斗锥角,并且在结构上必须能够承受混合锥体的重量和混合过程中产生的压力负载。
气动混合机的温和混合动作使其特别适用于混合含有易碎材料的批次,例如玻璃微珠和喷雾干燥牛奶、乳清和粘土粉末。此外,混合机还非常适合混合研磨材料;该装置动作轻柔,并且与材料接触的设备工件很少(仅包括曝气阀组件中的阀门空气密封件和出口阀),从而较大限度地减少了物料的磨损。
然而,混合机的温和动作通常也使得该装置不适合需要剪切才能充分混合的材料。一些粘性材料,例如二氧化钛或氧化铁,不适合气动混合,因为尽管它们的颗粒尺寸很细,但它们不容易充气;混合机只会在材料上吹出孔,除非它与另一种促进通气的物料混合。要确定气动混合机是否可以混合难以充气的材料,您需要在供应商的实验室中对材料进行测试。
气动混合的优点
尽可能减少所需的设备、占地面积、材料处理和成本。气动混合机的一大优势在于其能够利用料仓或发送罐作为混合容器,无需额外购置混合设备,也无需为这些设备预留额外空间,这是机械式批量混合器所不具备的。同时,气动混合机允许直接在料仓或发送罐中进行大批量混合,省去了将物料输送至单独混合器再输送出的时间。这不仅减少了物料搬运的工作量,节省了劳动力,还有助于降低资本设备成本,特别是在混合机用于发送罐时效果尤为显著。
混合轻柔且迅速。气动混合机不仅适合处理易碎和研磨性物料,其轻柔的混合动作还能减少物料磨损,保持批次的整体完整性,避免成分分离。对于易于充气的成分,气动混合机的批次混合时间通常比机械混合器更短。
灵活性。使用气动混合机进行混合时,可以通过调整空气脉冲的频率、持续时间和压力来控制以满足您的批次混合要求。操作员可以在控制台上手动更改这些设置,或者当不同成分的批次需要在同一容器中进行混合时,只需从控制台上预编程的设置中选择所需的批次设置即可。混合机还可以根据您的容器大小进行调整。如果您的混合应用需要添加液体,混合锥体可以配备雾化器,以便向批次中喷洒少量液体。
简化维护和清洁。与带有混合机的机械混合器不同,气动混合机因其与物料接触的设备易损件较少,因此使用寿命长而且维护需求低。此外,气动混合机的柔和混合动作也有助于减少搅拌机的磨损。
混合锥和曝气阀组件可从容器外部操作,使维修变得简单快捷。因此,在相同的应用中,气动混合机的维护成本比机械混合机低。
易损件很少的另一个好处是,在大多数应用中,气动混合机几乎不需要或完全不需要清洁。在需要在批次之间进行彻底清洁的应用中,可以将废料或低成本材料(例如沙子、石灰石或粉煤灰)的“清理批次”通过混合机并在新批次混合之前丢弃。例如,当水泥搅拌厂中的混合容器从运行深色水泥混合物切换到运行浅色混合物时,工厂可以运行一批不含着色剂的清理水泥,以去除容器中的深色颜料。对于需要更彻底清洁的应用,混合容器可以配备就地清洁系统,使用适当的清洁液冲洗内壁。
选择合适的混合机进行测试
气动混合机供应商将询问有关您的混合应用的详细信息,以帮助您选择气动混合机。此信息还将帮助供应商决定需要进行哪种测试来为您的应用选择正确的混合机参数、功能和空气脉冲设置。
您的应用详情。供应商通常会要求您提供以下信息:
- 各批次原料的物理特性(包括堆积密度、粒度分布、温度、水分含量、吸湿性、爆炸性、毒性、腐蚀性等)。
- 您所需的批量大小以及每种原料在每批中的比例(例如,A原料占25%,B原料占40%,C原料占35%)。
- 当前或未来批次配方中原料或其比例的任何变化。
- 有关混合机上游和下游的工艺或处理系统的详细信息。
- 每批原料可用的混合时间。
- 工厂中的可用物理空间(针对新安装的设备)。
- 特殊电气分类要求。
- 除尘要求。
- 您将使用什么曝气气体(例如压缩空气或氮气)以及如何将其供应到混合机。
测试。 混合机供应商通常会在全尺寸气动混合机中对您的原料进行测试。您至少需要将 10 立方英尺批量的原料运送给供应商,具体取决于实验室混合机的规格型号和您的批量大小。您运送的材料数量越接近实际批量大小,测试就越能模拟您的应用需求,您对结果就越有信心。
在测试过程中,实验室工作人员将确定如何调整空气脉冲频率、持续时间和压力,以根据您的成分和批量大小实现所需的混合质量。
在气动混合测试开始之前,实验室工作人员通常会对您的原料物理特性进行自己的测试,例如倾倒、包装和充气堆积密度、粒度分布、水分含量和休止角。这些结果将有助于实验室工作人员为您的原料设计混合测试。
为了获得理想的结果,建议您亲自参与并见证混合测试。在测试过程中,实验室工作人员将探讨如何调整气动脉冲频率、持续时间和压力,以便使用您的原料和批量大小达到预期的混合效果。
测试完成后,实验室工作人员还可以为您提供有关应用中需要考虑的其他混合机设计和操作因素的建议,包括以下几点:
- 混合锥参数: 批量大小和可用于混合的时间将决定混合锥的参数。例如,如果您的批量较大且混合时间较短,则需要更大的混合锥和更多的曝气阀组件;如果您的批量较大但有更多的时间用于混合,您可以使用较小的混合锥和较少的阀门组件。
- 排气:气动混合机利用压缩空气脉冲来混合物料,因此需要将空气从混合容器中排出。为此,建议在容器顶部安装适当大小的料仓除尘器,以有效地处理这些排出的空气。这种设计不仅可以将空气中的细粉过滤后重新返回容器,避免进入工厂的中央除尘系统,还有助于保持混合批次的质量。
- 卸料:为了防止批次在卸料过程中分离,尤其是在混合容器非常大的情况下,气动混合机的出口阀必须设计为在卸料过程中随时关闭物料流。由于空气脉冲期间混合锥附近的区域存在轻微的正压,因此出口阀也必须能够紧密关闭而不泄漏空气。然后,当阀门关闭时,混合机可以向材料中注入额外的空气脉冲,以重新混合部分排出的批次,确保在长时间排出过程中混合均匀。虽然最常见的出口阀是蝶阀,但某些应用需要旋转阀,例如必须将批次从混合机计量到工艺过程中时。
- 防止材料进入压缩空气源:混合机的设计必须确保批次中的颗粒不会进入压缩空气源。如果当压缩空气供应歧管的压力低于混合容器压力时出现空气脉冲,则批次中的颗粒可能会从高压容器迁移到低压压缩空气供应中。为应对这种情况,推荐为混合机配备压力开关或传感器,用于监测歧管处的压力,并在该压力低于容器压力时防止曝气阀组件脉动。只要歧管的压力高于混合容器,即使其中一个阀门组件泄漏,颗粒也不会进入到压缩空气源中。
关键要点 ...
料仓或筒仓中的气动混合(即在容器内使用压缩空气使材料充气混合)已被作为一种对单一材料的大规模生产进行均质化的方法使用了数十年。
气动混合是获得均匀批次的粉末、颗粒、易碎或磨料材料的一种快速、清洁且高效的方法。
气动混合机通常被整合在物料处理系统中,从而节省时间、金钱和场地空间。
气动混合机有多种尺寸,并配有定制化的功能,以确保批次成分、尺寸和时间能够满足您的特定工艺要求。