산업용 수평 믹서: 기본으로 돌아가기

2016년 1월 19일

기존 산업에서와 마찬가지로 기본 사항을 쉽게 당연하게 여기거나 완전히 간과할 수 있는 경우가 많습니다. 믹싱과 블렌딩에 있어서 이는 앞서 나가서 다음과 같은 화려한 질문에만 집중하게 만들 수 있습니다. 내 제품을 혼합하는 데 얼마나 시간이 걸릴까요? 얼마나 빨리 로드 및/또는 방전할 수 있나요? 또는 이러한 유형의 장비에 대한 기대 수명은 얼마나 됩니까? 대답해야 할 중요한 질문이 아니라는 것은 아니지만, 기본 사항을 지키지 않는 한 아무리 빛을 발해도 품질이 좋지 않으면 주의가 산만해질 수 없다는 것을 우리 모두 알고 있습니다. 믹서는 모양, 크기 및 위생 수준이 다양하지만 이 기사에서는 일반적인 수평 구성에 초점을 맞추고 다음 세 가지 핵심 요소를 검토합니다.• 교반기 설계• 샤프트• 밀봉 기술패들, 리본 또는 하이브리드: 정말 중요한가요? 물론이지. 실제로 이것이 귀하가 내리는 가장 중요한 결정입니다. 패들 스타일 교반기는 부드럽지만 철저한 혼합 작업으로 떠내고 들어올리고 회전시키도록 특별히 설계되었으며 다양한 입자 크기, 밀도 및 점도의 고체 또는 액체를 혼합하는 데 이상적입니다. 혼합되는 동안 재료는 3차원 숫자 8 패턴으로 이동합니다. 재료는 믹서 끝에서 가장 공격적인 혼합이 일어나는 그림 8의 중앙까지 지속적으로 당겨집니다. 패들 믹서의 또 다른 이점은 정격 용량의 20%만 채워도 효과적으로 작동할 수 있어 배치 크기의 유연성이 가능하다는 것입니다. 패들 스타일 교반기를 사용하면 배치 간 세척 시 더 쉽게 접근할 수 있습니다. 더블 리본 믹서는 다양한 혼합 작업을 수행할 수 있습니다. 이 교반기는 크기, 모양, 밀도가 같은 자유 유동 물질에 탁월합니다. 작은 응집체와의 혼합물에서는 리본 믹서의 더 큰 전단 작용도 유리할 수 있습니다. 리본 믹서는 배출구에서 제품을 밀어내는 내부 나선형과 배출구 방향으로 물질을 다시 끌어당기는 외부 날개를 사용하여 철저한 엔드 투 엔드 혼합을 위해 설계되었습니다. 각 나선 나선은 180도 위상차가 있습니다. 여기서 혼합 작업은 재료 자체를 앞뒤로 문질러서 발생합니다. 더블 리본의 추가 플라이팅은 단일 리본 믹서보다 두 배의 혼합 작업을 제공합니다. 내부 및 외부 플라이트가 엔드 플레이트에서 배출구까지 연속 나선을 형성하므로 분할 리본보다 연속 리본이 선호됩니다. 분할된 리본은 스포크에서 스포크로만 확장되어 플라이팅에 틈을 만들어 제품 흐름을 방해하고 정체된 재료의 포켓을 만듭니다. 하이브리드 교반기는 패들의 회전 동작과 리본의 롤링 패턴을 결합하여 이중 반전 효과를 생성합니다. 이러한 교반기는 믹서 중앙에 쌓이는 경향이 있는 재료에 특히 효과적이므로 믹서 전체에서 제품 수준이 더욱 균일해집니다. 이러한 유형의 교반기는 용도에 따라 내부 또는 외부에 패들이나 리본을 사용하여 구성할 수 있습니다. 정확한 혼합 시간은 실제로 응용 분야에 따라 다르며 교반기 선택에 관계없이 일반적으로 경험에 따르면 혼합되는 양에 따라 평균 혼합 시간은 3~7분(마지막 성분을 추가한 후)입니다. 귀하의 응용 분야에 적합한 교반기 구성을 선택하는 것은 혼합을 최적화하고, 혼합 시간을 최소화하며, 배출 시 효과적인 배출을 보장하는 데 중요합니다.모든 샤프트가 동일하게 생성되지는 않습니다 수평형 믹서의 수명을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나는 일반적으로 샤프트로 알려진 교반기의 기본 요소에 있습니다. 옵션을 분석할 때 고려해야 할 가장 중요한 7가지 사실은 다음과 같습니다. 1. 샤프트 직경: 교반기 샤프트는 드라이브 어셈블리에서 생성된 회전력을 패들이나 리본으로 전달합니다. 재료 및 토크 요구 사항이 유사하다고 가정하면 직경이 작은 샤프트는 직경이 큰 샤프트보다 응력 집중이 더 높습니다(응력 = 재료의 힘/단면적, 여기서 힘 = 샤프트의 토크/반경). 메인 샤프트는 샤프트 재료의 피로 한계 이하로 응력 수준을 유지하도록 설계되어야 합니다. 직경이 작은 샤프트는 직경이 큰 샤프트보다 피로 파괴로 인해 파손될 가능성이 더 높습니다.2. 정적 편향: 정적 샤프트 편향은 믹서와 관련된 샤프트, 암, 블레이드, 리본 및 하드웨어의 무게로 인해 발생합니다. 샤프트는 지속적으로 하중을 받고 단순하게 지지되는 빔 역할을 합니다. 최대 처짐은 베어링 지지대 사이의 중간쯤에서 발생합니다. 샤프트 편향 = (W»L3)/(E»I»76.8) 여기서 E는 교반기 샤프트 관성 모멘트입니다. 처짐을 줄이려면 샤프트의 단면 관성 모멘트를 늘려야 합니다. 솔리드 4I5/V 샤프트의 관성 모멘트는 4피트 2인치 ID 5인치 OD 스케줄 80 파이프 관성 모멘트의 2배 이상입니다. 과도한 샤프트 편향은 금속 피로를 촉진하고 씰 마모를 가속화합니다.3. 동적 편향: 믹서가 작동 중일 때 동적 샤프트 편향이 발생합니다. 일반적으로 교반기의 하향 스위프 측에서 가해지는 힘은 상향 스위프 측의 힘보다 더 큽니다. 샤프트를 아래쪽으로 구부리는 정적 편향과 달리 동적 편향은 샤프트 축을 믹서의 상향 스위프 쪽을 향해 위쪽으로 밀어냅니다. 정확한 편향 각도는 패들 또는 리본 디자인, 재료 흐름 특성 및 제품 로딩과 같은 변수에 따라 달라집니다. 동적 부하로 인해 샤프트가 과도하게 휘어지면 교반기와 믹서의 아래쪽 청소 면에 있는 홈통 사이의 간격이 늘어납니다. 솔리드 샤프트 디자인은 유사한 직경의 중공 샤프트보다 편향이 적어 더 나은 혼합 작업을 촉진합니다.4. 일체형 솔리드 샤프트: 위에서 설명한 대로 믹서의 교반기 샤프트는 여러 가지 회전 및 굽힘 응력을 받습니다. 오늘날 업계에서는 필요할 때 교반기를 쉽게 제거할 수 있다는 아이디어로 스터브 또는 중공 샤프트 어셈블리를 홍보하는 믹서를 발견할 수 있습니다. 이 기능은 교반기를 믹서 외부에서 완전히 조립할 수 있도록 하므로 순전히 제조 비용을 절감합니다. 스터브 샤프트 어셈블리는 믹서 드라이브 어셈블리에서 생성된 에너지를 전달하기 위해 메인 샤프트보다 단면적이 훨씬 작은 나사형 패스너에 의존합니다. 응력을 줄이고 교반기 편향을 최소화하려면 일체형, 솔리드 코어, 교반기 샤프트 재료를 사용해야 합니다. 교반기 제거가 우려되는 경우 믹서는 볼트 및 개스킷 엔드 플레이트 설계로 제작되어야 합니다.5. 스트레스 감소 라이저: 산업용 믹서는 수십 년간의 생산적인 서비스를 위한 자본 투자입니다. 수평 블렌더는 25~45RPM 사이의 상대적으로 낮은 속도로 작동하지만 몇 년이 지나면 금속 피로에 취약해질 수 있습니다. 예를 들어, 20년 동안 하루 2교대로 작동하는 믹서는 약 1억 7,500만 번 회전하게 됩니다. 금속 피로나 메인 샤프트의 파손 가능성을 방지하려면 응력 상승 장치 사용을 최소화해야 합니다. 볼트형 암 교반기의 경우 키홈에 반경 모서리가 있어야 합니다. 용접된 교반기 어셈블리의 경우 용접 전에 암을 메인 샤프트에 드릴링하고 고정하는 것은 샤프트를 약화시키고 재료의 보호 지점을 생성하므로 피해야 합니다.6. 샤프트 직진도: 용접된 교반기 어셈블리는 믹서의 위생 및 청소가 중요한 응용 분야에 사용됩니다. 모든 결합 표면에는 지정된 마감 처리를 위해 연삭 및 광택 처리된 용접 필렛이 있습니다. 제작 중에 이러한 표면을 용접하고 연마하여 발생하는 열로 인해 교반기 샤프트가 휘게 됩니다. 육안으로는 변형이 눈에 띄지 않는 경우가 많습니다. 제작 공정의 마지막 단계로 샤프트를 다시 직선화해야 합니다. 과도한 뒤틀림, 런아웃 > 0.005인치로 인해 씰과 베어링의 마모가 가속화되어 장기 유지 관리 비용이 높아집니다.7. 패들 또는 리본 간격: 교반기 블레이드 또는 리본과 홈통 사이의 간격이 혼합 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것이 독립적인 연구를 통해 입증되었습니다. 간격이 크거나 고르지 않으면 변동 계수가 높아지고 혼합 시간이 길어집니다. 대부분의 응용 분야에서 믹서의 교반기와 홈통 사이의 거리는 리본의 경우 0.25인치, 패들의 경우 0.05인치 이하여야 합니다. (참고: 일부 응용 분야에서는 혼합되는 제품의 품질 저하를 방지하기 위해 더 큰 간격이 필요합니다.) 정확한 교반기 간격을 확인하려면 문서화된 품질 관리 테스트를 수행하여 청소 중 잔류 물질을 측정해야 합니다. 이러한 7가지 원칙 중 하나라도 지름길로 가면 믹서 성능, 향후 유지 관리 요구 사항 및 궁극적으로 믹서의 유효 수명에 부정적인 영향을 미치게 됩니다.