A میکسر ورودی بالا یک مجموعه همزن است که از طریق دهانه ای در بالای مخزن یا ظرف نصب می شود ، با یک شفت عمودی که به داخل سیال فرآیند می رود و یک یا چند پروانه در مایع غوطه ور است. موتور محرک و کاهنده دنده در بالای سقف مخزن یا روی یک پل تکیه گاه قرار می گیرند و محور را به جای اینکه از پهلو یا پایین بچرخانند، از بالا می چرخند. در بسیاری از اسناد خرید و برگههای دادههای مکانیکی، همان تجهیزات با برچسب میکسر تغذیه بالا مشخص میشود، اصطلاحی که تأکید میکند چگونه جریانهای مواد، پودر یا مواد افزودنی اغلب از بالا وارد ظرف میشوند در حالی که پروانه محتویات زیر را با هم مخلوط میکند.
برای مهندسانی که پیکربندیهای هم زدن را مقایسه میکنند، پاسخ کوتاه این است: یک میکسر ورودی بالا معمولاً پیکربندی برای تعیین زمانی است که مخزن بیش از چند هزار لیتر ظرفیت دارد، زمانی که فرآیند نیاز به بیش از یک مرحله پروانه در امتداد شفت دارد، زمانی که دسترسی کامل به کف مخزن برای سایر نازلها یا تجهیزات تمیزکننده لازم است، یا زمانی که سیال در طول چرخه ویسکوزیته و سیکل متغیر است. میکسرهای ورودی جانبی و ورودی پایین در پنجرههای کاربردی باریکتر مفید باقی میمانند، اما خانوادههای ورودی بالا و تغذیه بالا بیشترین سهم را از ترکیب صنعتی عمومی، اختلاط مخزن ذخیرهسازی و وظایف هم زدن راکتور پوشش میدهند.
بخشهای زیر منطق اندازهگیری، انتخاب پروانه، انتخاب مواد، روشهای نصب و برنامهریزی تعمیر و نگهداری را که مهندسان معمولاً قبل از نهایی کردن مشخصات میکسر ورودی برای یک مخزن شیمیایی، یک حوضه فاضلاب، یک مخزن بچینگ مواد غذایی یا یک مخزن ذخیره آب حجیم به آن نیاز دارند، بررسی میکنند.
اسناد تدارکاتی برای اختلاط تجهیزات از چندین اصطلاح همپوشانی استفاده میکنند و مهندسان تازه وارد در یک پروژه گاهی اوقات تصور میکنند که به ماشینهای مختلف مراجعه میکنند در حالی که این کار را نمیکنند. جدول زیر به طور خلاصه نحوه استفاده از این اصطلاحات را در نقشه های مکانیکی، اسناد مناقصه و دستورالعمل های تعمیر و نگهداری خلاصه می کند.
| مدت | معمولاً به چه معناست | زمینه استفاده معمولی |
|---|---|---|
| میکسر ورودی برتر | همزن از طریق بالای مخزن، شفت و پروانه که به سمت پایین کشیده می شود نصب می شود | مخازن فرآوری مواد شیمیایی، آب، مواد غذایی و زیست توده |
| میکسر فید بالا | همان پیکربندی نصب شده در بالا، که اغلب زمانی استفاده می شود که مواد از بالا وارد ظرف می شود | ترکیب پودر و دوغاب، مشخصات مخزن دسته ای |
| همزن سوار شده در بالا | عبارت جایگزین برای همان خانواده تجهیزات | نقشه های مکانیکی و برگه های داده های مهندسی |
| میکسر نصب شده در بالا | اصطلاح توصیفی عمومی که پیکربندی های ورودی بالا و فید بالا را با هم پوشش می دهد | نقشه های چیدمان کارخانه و راهنمای نگهداری |
در عمل، یک مهندس خرید می بیند که هر چهار عبارت تقریباً به جای هم در یک درخواست برای نقل قول استفاده می شوند. آنچه بیش از برچسب مهم است جزئیات مکانیکی زیرین است: طول شفت، مراحل پروانه، نوع مهر و موم و درجه بندی فلنج نصب، که همه آنها در بخش های بعدی پوشش داده شده اند.
یک میکسر ورودی صنعتی از مجموعه کوچکی از اجزای ساخته شده است که تقریباً در هر اندازه و کاربرد تکرار می شود. درک هر بخش به مهندسان کمک می کند تا برگه داده های مکانیکی را به سرعت بخوانند و عدم تطابق بین نیاز فرآیند و سخت افزار پیشنهادی را تشخیص دهند.
موتور قدرت چرخشی را تامین می کند و از آنجایی که اختلاط فرآیند معمولاً به سرعت شفت بسیار کمتری نسبت به موتور استاندارد نیاز دارد، یک کاهنده دنده سرعت را کاهش می دهد در حالی که گشتاور را چند برابر می کند. انتخاب کاهنده یکی از مهم ترین تصمیمات در کل مجموعه است، زیرا گشتاور، نه اسب بخار خام، چیزی است که در واقع یک سیال چسبناک یا مملو از مواد جامد را حرکت می دهد.
شفت، گشتاور را از کاهنده به سمت پایین از بالای مخزن به داخل سیال میبرد. طول شفت، قطر و تعداد یاتاقان های نگهدارنده همگی به عمق مایع و فرکانس شلاق طبیعی شفت تحت بار بستگی دارد. شفت های بلند در مخازن بلند اغلب به یک یاتاقان ثابت متوسط نیاز دارند تا از تشدید نزدیک به سرعت کار جلوگیری شود.
انتخاب پروانه به هدف اختلاط و رئولوژی سیال بستگی دارد. انواع متداول عبارتند از:
فلنج نصب تمام وزن و لحظه خمش میکسر را به ساختار مخزن منتقل می کند، بنابراین درجه بندی فلنج و الگوی پیچ باید هم با بار میکسر و هم با طراحی سقف مخزن مطابقت داشته باشد. مهر و موم شفت، چه یک لب بند ساده، یک جعبه پر کردن، یا یک مهر و موم مکانیکی، سیال فرآیند را در خود نگه می دارد و آلودگی بیرون را از مخازن باز دور نگه می دارد.
قبل از درخواست یک نقل قول، یک مهندس معمولاً لیست کوتاهی از پارامترهای فرآیند را جمع آوری می کند. هندسه مخزن، ویسکوزیته سیال، وزن مخصوص و محتوای جامدات با هم گشتاور و توان مورد نیاز یک میکسر ورودی بالا را تعیین می کند. و نادیده گرفتن هر یک از آنها منجر به تولید یک ماشین کم اندازه یا بزرگ می شود.
| پارامتر | محدوده معمولی | ملاحظات مهندسی |
|---|---|---|
| قطر مخزن | 1 متر تا 12 متر | نسبت قطر پروانه و طول شفت را تنظیم می کند |
| عمق مایع | 0.8 تا 1.5 برابر قطر مخزن | بر تعداد مراحل پروانه مورد نیاز تأثیر می گذارد |
| ویسکوزیته سیال | 1 cP تا بیش از 50000 cP | سبک پروانه و محدوده سرعت اختلاط را تعیین می کند |
| وزن مخصوص | 0.6 تا 1.9 | به طور مستقیم به محاسبات گشتاور و توان تغذیه می کند |
| محتوای جامدات | تا 40 درصد وزنی برای وظیفه دوغاب | بر فاصله پروانه و میزان سایش تأثیر می گذارد |
| گشتاور مورد نیاز | 50 نیوتن متر تا بیش از 20000 نیوتن متر | قاب کاهنده دنده و رتبه خروجی را درایو می کند |
با افزایش حجم مخزن، قدرت موتور مورد نیاز با آن افزایش مییابد، اما نه در یک خط مستقیم، زیرا کشتیهای بزرگتر معمولاً با سرعت محور کمتر با گشتاور نسبتاً بالاتر کار میکنند. نمودار زیر نشان می دهد که مهندسان باندهای قدرت موتور معمولی را در هنگام تعیین محدوده یک میکسر ورودی بالا یا میکسر تغذیه بالا در برابر حجم مخزن نشان می دهد.
شکل 1: باندهای مرجع عمومی برای قدرت موتور میکسر ورودی بالا در برابر حجم مخزن. توان واقعی به ویسکوزیته، وزن مخصوص و انتخاب پروانه بستگی دارد.
سرعت شفت و ویسکوزیته سیال در جهت مخالف حرکت می کنند. سیالات نازک و آب مانند را می توان به طور موثر در RPM نسبتاً بالا مخلوط کرد، در حالی که خمیرها و دوغاب های غلیظ به یک مخلوط کن مخزن با ویسکوزیته بالا نیاز دارند که در RPM پایین با گشتاور بسیار بیشتر کار کند تا از متوقف شدن موتور محرک یا بارگذاری بیش از حد شفت جلوگیری شود. اجرای سریع یک سیال ویسکوز انرژی را هدر می دهد و تنش برشی را بدون بهبود کیفیت مخلوط افزایش می دهد، در حالی که اجرای یک سیال نازک بسیار آهسته زمان چرخه دسته ای را بدون سود افزایش می دهد.
شکل 2: سرعت به طور کلی با افزایش ویسکوزیته کاهش می یابد، به همین دلیل است که گشتاور، نه سرعت، عامل محدود کننده طراحی سیالات غلیظ می شود.
اعداد دو بعدی این رابطه را در عمل مهندسی اختلاط هدایت میکنند: عدد رینولدز اختلاط، که نیروی اینرسی را با نیروی ویسکوز در مخزن مقایسه میکند، و عدد توان، که هندسه پروانه را به توانی که با سرعت معین کشیده میشود، مرتبط میکند. جریان تمایل دارد در اعداد رینولدز پایین آرام بماند، به این معنی که یک روبان مارپیچ یا پروانه لنگر که نزدیک دیواره مخزن کار می کند بسیار موثرتر از یک توربین کوچک با سرعت بالا است که در غیر این صورت مناطق راکد را دست نخورده باقی می گذارد.
میکسرهای ورودی و تغذیه برتر در گستره وسیعی از صنایع فرآیندی ظاهر می شوند. پروانه خاص، مهر و موم و انتخاب مواد از یک برنامه به برنامه دیگر تغییر می کند، حتی اگر پیکربندی پایه نصب ثابت بماند.
در پردازش شیمیایی، یک میکسر ورودی بالا برای وظیفه مخزن شیمیایی معمولاً ترکیب معرف، مخازن تنظیم pH و مخازن واکنش را انجام می دهد. مقاومت در برابر خوردگی و یکپارچگی آب بندی در اینجا بیشتر از نیروی خام اهمیت دارد، زیرا بسیاری از جریان های شیمیایی نسبت به قطعات استاندارد خیس شده از فولاد کربن تهاجمی دارند.
یک میکسر ورودی بالا برای تصفیه فاضلاب معمولا در حوضه های یکسان سازی، مخازن خنثی سازی و مخازن دوز مواد شیمیایی در تصفیه خانه ها نصب می شود. این واحدها معمولاً به طور مداوم کار می کنند، بنابراین دوام یاتاقان و آب بندی تحت کار ثابت به یک عامل اصلی انتخاب تبدیل می شود.
هاضمهای بیهوازی و مخازن ضخیمکننده برای اختلاط لجن به یک میکسر ورودی بالا برای معلق نگه داشتن جامدات و جلوگیری از طبقهبندی متکی هستند. سرویس لجن غالباً ویسکوزیته متوسط را با مواد جامد ساینده ترکیب میکند و پوششهای قوی پروانه و فاصلههای شافت وسیعتر را ترجیح میدهد.
تاسیسات ذخیره سازی آب آشامیدنی و فرآیندی از یک میکسر ورودی بالا برای کاربردهای مخزن آب عمدتاً برای جلوگیری از طبقه بندی حرارتی و برای حفظ توزیع یکنواخت باقیمانده ضد عفونی کننده در سراسر حجم ذخیره شده استفاده می کنند. نیازهای برق در اینجا معمولاً متوسط است زیرا خود سیال به ویسکوزیته آب نزدیک است.
یک میکسر ورودی بالا برای فرآوری مواد غذایی معمولاً طراحی بهداشتی، سطوح داخلی صاف و موادی که چرخه های شستشوی مکرر را تحمل می کنند، اولویت دارد. قوام دسته ای و کنترل برش ملایم به اندازه شدت اختلاط خام در این بخش اهمیت دارد.
| برنامه | پروانه معمولی | هدف اختلاط اولیه |
|---|---|---|
| ترکیب مخازن شیمیایی | توربین پره ای شیب دار | توزیع یکنواخت معرف |
| یکسان سازی فاضلاب | پروانه هیدروفویل | ترکیب جریان و سوسپانسیون مواد جامد |
| هضم لجن | تیغه یا لنگر شیب دار پهن | جلوگیری از طبقه بندی و ته نشین شدن |
| ذخیره سازی مخزن آب | پروانه محوری با سرعت پایین | جلوگیری از طبقه بندی حرارتی |
| پردازش دسته ای مواد غذایی | تیغه شیاردار یا لنگر بهداشتی | ترکیب ملایم و ثابت |
یک میکسر ورودی بالای فولاد ضد زنگ معمولاً هر زمان که سیال فرآیند خورنده، شور یا نیاز به یک سطح بهداشتی باشد مشخص می شود. خطوط فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی، واسطه های دارویی و مواد شیمیایی ریز به سمت قطعات مرطوب شده ضد زنگ متمایل می شوند زیرا چرخه های شستشوی مکرر و تمیز کردن در محل را بدون تخریب سطحی تحمل می کنند.
یک میکسر ورودی بالا ضد انفجار از یک محفظه موتور مهر و موم شده و دارای رتبه بندی استفاده می کند که حاوی منابع احتراق بالقوه است، زمانی که میکسر در منطقه ای کار می کند که حلال های قابل اشتعال، گرد و غبار قابل احتراق یا سایر جوهای خطرناک را مدیریت می کند. مهندسانی که روی این پروژهها کار میکنند معمولاً انتخاب محوطه را با مطالعه طبقهبندی منطقه کارخانه در اوایل مرحله طراحی هماهنگ میکنند، زیرا نوع محفظه بر اندازه قاب موتور و چیدمان نصب تأثیر میگذارد.
| ویژگی | فولاد ضد زنگ | فولاد کربن |
|---|---|---|
| مقاومت در برابر خوردگی | مناسب برای مایعات اسیدی، نمکی یا با خلوص بالا | مناسب برای سرویس خنثی و غیر خورنده |
| پایان سطح | جلا داده شده یا غیرفعال شده برای انجام وظایف بهداشتی | پوشش داده شده یا رنگ آمیزی شده |
| بخش های معمولی | مواد غذایی، واسطه های دارویی، مواد شیمیایی خوب | فاضلاب، ذخیره آب، ترکیب شیمیایی عمومی |
| نیاز تمیز کردن | شستشوی مکرر، چرخه تمیز کردن در محل | بازرسی دوره ای و تمیز کردن معمول |
انتخاب بین انواع نصب یکی از اولین تصمیمات در چیدمان سیستم اختلاط است. یک میکسر ورودی بالای صنعتی عموماً وسیعترین انعطافپذیری را در اندازههای مخزن و وظایف فرآیند ارائه میدهد، به همین دلیل است که انتخاب پیشفرض برای اکثر مشخصات میکسرهای صنعتی سنگین باقی میماند، اگرچه تنظیمات ورودی جانبی و ورودی پایین هنوز هم در برخی از کارخانهها با چیدمانهای خاص مطابقت دارند.
شکل 3: مقایسه نسبی بین پنج عامل عملی، به جای یک استاندارد ثابت، در مقیاس مرجع مهندسی پنج نقطه ای عمومی نمره گذاری شده است.
میکسرهای ورودی جانبی می توانند برای مخازن باز بسیار بزرگ مناسب باشند که در آن شفت ورودی بالایی باید به طور عملی طولانی باشد و میکسرهای ورودی پایین گاهی اوقات در موقعیت های فضای سر تنگ مناسب هستند. با این حال، آرایش همزن نصب شده در بالا معمولاً زمانی که دسترسی تعمیر و نگهداری و قابلیت اطمینان آب بندی در کنار عملکرد اختلاط سنجیده می شود، برنده می شود، زیرا اجزای محرک بالای خط مایع باقی می مانند و بدون تخلیه ظرف قابل دسترسی هستند.
برنامه ریزی قابلیت اطمینان برای یک میکسر نصب شده در بالا به طور کلی بر سه نقطه سایش متمرکز است: مهر و موم شفت، روغن کاری کاهش دهنده چرخ دنده، و سخت افزار اتصال پروانه. وضعیت مهر و موم معمولاً اولین چیزی است که در طول یک بازرسی برنامه ریزی شده بررسی می شود ، از آنجایی که یک آب بندی تخریب کننده اغلب به صورت تراوش سیال در اطراف فلنج نصب ظاهر می شود، قبل از اینکه علائم قطار محرکه ظاهر شود.
شکل 4: نقاط مرجع فاصله بازرسی عمومی، که در عمل بر اساس چرخه کاری، سایندگی سیال و عملکرد مداوم در مقابل متناوب تنظیم شده است.
کار مداوم در سرویس فاضلاب یا لجن تمایل به کوتاه کردن این فواصل در مقایسه با مخازن دسته ای متناوب دارد و محتوای جامدات ساینده بدون در نظر گرفتن نوع نصب، سایش روکش پروانه و شفت را تسریع می کند. ثبت روند ارتعاش و وضعیت روغن گیربکس در طول زمان، قبل از از کار افتادن مهر و موم یا بلبرینگ، یک هشدار اولیه می دهد.
کیفیت نصب تأثیر مستقیمی بر قابلیت اطمینان طولانی مدت برای هر میکسر صنعتی سنگین دارد، و بیشتر مشکلات میدانی به یکی از مراحل زیر برمیگردد که در حین راهاندازی عجله یا نادیده گرفته میشوند.
پشتیبانی سازهای در پروژههای مقاومسازی مستحق توجه ویژه است، جایی که سقف مخزن موجود که برای همزن سبکتر یا اصلاً همزن طراحی شده است، ممکن است قبل از نصب ایمن میکسر بزرگتر در بالا نیاز به تقویت داشته باشد.
انتخاب یک تولید کننده میکسر ورودی برتر بیش از مقایسه یک برگه داده با یک نیاز فرآیند است. پشتیبانی مهندسی در مرحله مشخصات، توانایی مدلسازی هندسه مخازن غیراستاندارد و دسترسی به تجربه کاربرد در صنایع مختلف، همگی عملکرد تجهیزات نهایی را پس از رسیدن به میدان نشان میدهند.
Wuxi Top Mixer Equipment Co., Ltd. یکی از نمونه های تولید کننده همزن صنعتی با یک تیم مهندسی اختصاصی است که تجهیزات اختلاط مایع، پودر و دوغاب را در بر می گیرد. این شرکت که در سال 2003 با پایگاه تولید خود در Wuxi، در منطقه صنعتی دلتای رودخانه یانگ تسه تأسیس شد، کار خود را در چندین بخش کاربردی، از جمله مخلوط کردن پودر و دوغاب، انرژی زیست توده و حفاظت از محیط زیست، پردازش مواد غذایی و دارویی، و مخلوط کردن مواد شیمیایی خوب سازماندهی میکند. این نوع ساختار تقسیمبندی در میان تولیدکنندگانی که به مشتریان گستردهای خدمات میدهند، رایج است، زیرا هندسه پروانه، نوع مهر و موم، و انتخاب مواد به طور قابلتوجهی بین مخزن بچینگ مواد غذایی و راکتور شیمیایی خوب متفاوت است.
هنگامی که مهندسان یک تولید کننده میکسر ورودی برتر را ارزیابی می کنند، چند سوال کاربردی در اوایل مکالمه مطرح می شود: آیا سازنده مدل می تواند سرعت بحرانی را برای ارتفاع مخزن غیر استاندارد ایجاد کند، آیا می توانند مواد پروانه مطابق با شیمی غیر معمول سیال را تهیه کنند، و آیا از راه اندازی و عیب یابی پس از نصب واحد پشتیبانی می کنند. تولیدکنندگان با تجربه در بخش های شیمیایی، تصفیه آب، مواد غذایی و زیست توده معمولاً چارچوب گسترده تری برای این سؤالات نسبت به تأمین کنندگانی که از یک پیکربندی کاتالوگ کار می کنند، ارائه می دهند.
A: این یک همزن است که در بالای یک مخزن نصب می شود، با شفت و پروانه که به سمت پایین به داخل سیال فرآیند کشیده می شود در حالی که موتور و کاهنده بالای مخزن باقی می مانند.
A: موتور یک کاهنده دنده را به حرکت در می آورد که سرعت را کاهش می دهد و گشتاور را افزایش می دهد، شفت عمودی متصل به یک یا چند پروانه را می چرخاند که الگوهای جریانی را در داخل مخزن ایجاد می کند تا محتویات را مخلوط یا معلق کند.
A: این اصطلاح همان پیکربندی نصب شده در بالا را توصیف می کند، که اغلب زمانی استفاده می شود که فرآیند شامل تغذیه جریان پودر، افزودنی یا مایع به داخل ظرف از بالا در حالی که پروانه مخلوط را مخلوط می کند، استفاده می شود.
A: این یک اصطلاح عمومی برای تجهیزاتی است که حرکتی را در داخل یک مخزن یا ظرف برای ترکیب سیالات، معلق کردن جامدات، یا حفظ دما و ترکیب یکنواخت در طول یک دسته فرآیند ایجاد می کند.
پاسخ: هم زدن مخزن به فرآیند مکانیکی ایجاد جریان در داخل یک ظرف، معمولاً از طریق یک پروانه چرخان، برای دستیابی به اختلاط، تعلیق، انتقال حرارت یا یکنواختی واکنش اشاره دارد.
A: با هندسه مخزن، ویسکوزیته سیال، وزن مخصوص و محتوای جامد شروع کنید، سپس قبل از انتخاب قدرت موتور و پیکربندی آب بندی، گشتاور و نوع پروانه را با آن پارامترها مطابقت دهید.
A: یک میکسر ورودی بالا در بالای مخزن با درایو بالای خط مایع نصب می شود، در حالی که یک میکسر ورودی جانبی از طریق دیواره مخزن نزدیک به پایین سوار می شود که مناسب طرح بندی مخزن باز بزرگ است.
پاسخ: بله، با پروانه مناسب مانند طرح لنگر یا نوار مارپیچ و کاهش دهنده دنده برای سرعت کم و گشتاور بالا، یک ترکیب مخزن با ویسکوزیته بالا می تواند مایعات غلیظ را به طور موثر اداره کند.
A: پردازش شیمیایی، تصفیه فاضلاب، هضم لجن، ذخیره آب، پردازش مواد غذایی و آشامیدنی، و تأسیسات انرژی زیست توده معمولاً از میکسرهای ورودی و تغذیه بالا استفاده می کنند.
پاسخ: فواصل بازرسی بسته به چرخه کار و ساینده بودن سیال متفاوت است، اما بسیاری از واحدهای کار پیوسته در یک چرخه تقریباً 6 تا 12 ماهه بررسی می شوند و وضعیت روغن گیربکس و مهر و موم به عنوان نقاط بازرسی اولیه بررسی می شود.
پاسخ: بسیاری از تولیدکنندگان، از جمله Wuxi Top Mixer Equipment Co., Ltd.، با مهندسین برای مدلسازی هندسه مخزن غیراستاندارد و تنظیم طول محور، نوع پروانه و پیکربندی مهر و موم حول فرآیند خاص کار میکنند.
A: کاهنده دنده سرعت موتور را به سرعت شفت کمتر و گشتاور بالاتری که اکثر وظایف اختلاط نیاز دارند تبدیل می کند و درجه بندی آن تا حد زیادی تعیین می کند که میکسر چقدر بار می تواند در سرویس تحمل کند.