1. Структурни параметри на миксера
Структурният дизайн е основният фактор, определящ ефективността и равномерността на смесване, като основните параметри включват:
Геометрия на лентата:
Стъпка и Водене: Стъпката (разстоянието между съседните навивки на лентата) и преднината (разстоянието на придвижване за оборот на лентата) пряко влияят върху аксиалната скорост на транспортиране на материала. Разумното съвпадение на стъпката може да балансира радиалното смесване (причинено от въртенето на лентата) и аксиалната циркулация на материалите. Ако стъпката е твърде голяма, аксиалната скорост на транспортиране е твърде висока, което води до недостатъчно радиално смесване; ако стъпката е твърде малка, може да възникне натрупване на материал и ниска ефективност на смесване.
Ширина и дебелина на лентата: По-широките ленти увеличават контактната площ с материалите, подобрявайки ефекта на срязване и разбъркване, но може да увеличи консумацията на енергия. Твърде дебелите ленти намаляват ефективното пространство за смесване и могат да причинят адхезия на материала.
Спирална посока: Смесителите с двойна спирална лента обикновено приемат комбинация от вътрешна и външна лента с противоположни спирални посоки. Вътрешната лента пренася материалите аксиално в една посока, а външната лента ги пренася в обратна посока, образувайки принудителна циркулация на материалите в цевта, което значително подобрява равномерността на смесване.
Конструкция на цевта:
Съотношение на диаметъра на цевта и дължината: Подходящото съотношение (обикновено 1:1 до 2:1) гарантира, че материалите имат достатъчно време за престой за смесване. Ако цевта е твърде къса, материалите се изхвърлят преди пълното смесване; ако е твърде дълго, консумацията на енергия се увеличава и могат да се образуват мъртви зони.
Гладкост и хлабина на вътрешната стена: Гладката вътрешна стена намалява адхезията на материала и мъртвите зони. Хлабината между лентата и стената на цилиндъра (обикновено 3-5 мм) е критична: прекомерната хлабина води до "приплъзване" на материала и мъртви зони, докато недостатъчната хлабина може да причини триене и износване между лентата и цевта.
Монтаж на вал и лента: Коаксиалността на главния вал и перпендикулярността на монтажа на лентата влияят върху равномерността на силата на разбъркване. Отклоненията могат да доведат до неравномерно напрежение на материала, водещо до местни мъртви зони на смесване.
2. Физични и химични свойства на материалите
Характеристиките на смесените материали директно определят трудността на смесване и адаптивността на миксера:
Размер на частиците и разпределение: Материалите с еднакви размери на частиците са по-лесни за равномерно смесване. За материали с широко разпределение на размера на частиците (напр. смес от фин прах и груби частици) е вероятно да възникне сегрегация (фини частици, събиращи се в центъра, груби частици, натрупващи се по ръба), което засяга ефекта на смесване. В допълнение, ултрафините прахове са склонни към агломерация поради силите на Ван дер Ваалс, което изисква предварителна -обработка (напр. добавяне на дисперсанти) за подобряване на ефективността на смесване.
Разлика в плътността: Голяма разлика в плътността между материалите (напр. смесване на прах от тежки метали и лек органичен прах) лесно причинява гравитационна сегрегация. Принудителната циркулация на двойната спирална лента може да облекчи този проблем, но прекомерната разлика в плътността ще намали равномерността на смесване.
Съдържание на влага: Материалите с умерено съдържание на влага имат добра течливост и лесно се разбъркват. Прекалено сухите материали могат да генерират прах и лоша течливост, докато прекалено мокрите материали са склонни към залепване върху лентата и стената на цевта, образувайки агломерати и мъртви зони.
Вискозитет и течливост: Материалите с висок-вискозитет (напр. пасти, гелове) имат слаба течливост и лентата трябва да осигури достатъчна сила на срязване, за да разбие агломератите. Двойно спиралната лентова структура има предимства при работа с вискозни материали поради силния си капацитет за транспортиране и разбъркване, но изключително високите-вискозитетни материали все още могат да причинят недостатъчно смесване.
3. Работни параметри
Разумните работни параметри могат да увеличат максимално производителността на смесването на миксера, включително главно:
Скорост на въртене на лентата:
Скоростта на въртене пряко влияе върху скоростта на срязване и скоростта на циркулация на материала. В рамките на определен диапазон, увеличаването на скоростта на въртене повишава силата на срязване и турбулентността на материалите, ускорявайки смесването.
Твърде високата скорост на въртене ще причини проблеми като повишена консумация на енергия, разпръскване на материала и повишена центробежна сила (водеща до натрупване на материал върху стената на цевта), докато твърде ниската скорост на въртене води до недостатъчно разбъркване и дълго време за смесване. Оптималната скорост на въртене обикновено се определя от структурния дизайн на миксера и свойствата на материала.
Скорост на пълнене:
Скоростта на пълнене (съотношението на обема на материала към ефективния обем на варела) обикновено варира от 60% до 80% за смесители с двойна спирална лента. Твърде-ниската скорост на пълнене намалява вероятността за контакт между материалите, докато прекалено високата скорост на пълнене ограничава пространственото движение на материалите, което води до недостатъчно смесване и увеличена консумация на енергия.
За материали с лоша течливост скоростта на пълнене трябва да бъде подходящо намалена, за да се осигури циркулация на материала; за материали с добра течливост скоростта на пълнене може да бъде умерено увеличена, за да се подобри ефективността на производството.
Време за смесване:
Времето за смесване е в положителна корелация с равномерността на смесване в рамките на определен период. Удължаването на времето за смесване помага да се елиминира локалната нехомогенност, но след достигане на оптималното състояние на смесване, продължаването на удължаването на времето само ще увеличи консумацията на енергия, без да подобри еднородността, и дори може да причини сегрегация на материала.
Оптималното време за смесване трябва да се определи чрез експерименти според свойствата на материала и изискванията за смесване.
Последователност и метод на хранене:
Последователността на подаване влияе на първоначалното състояние на смесване на материалите. Например, добавянето на материали с големи количества или добра течливост първо, след това добавяне на малки количества или лесно агломерирани материали, може да подобри равномерността на смесване.
Методът на подаване (напр. непрекъснато подаване или партидно подаване) също оказва влияние: партидното подаване е по-благоприятно за постигане на висока еднородност, докато непрекъснатото подаване изисква съпоставяне на скоростта на подаване със скоростта на смесване, за да се избегне непълно смесване на материалите.
4. Конфигурации на спомагателна система
Спомагателните компоненти и системи могат да помогнат за подобряване на ефективността на смесване, като например:
Устройство за разбиване на агломерати: За материали, склонни към агломерация, инсталирането на раздробяваща лопатка или високо{0}}диспергатор на главния вал може да раздроби агломератите по време на смесването, подобрявайки еднородността.
Системи за почистване и анти{0}}адхезия: Инсталирането на скрепери върху лентата за почистване на стената на цевта в реално време може да намали адхезията на материала и мъртвите зони. В допълнение, повърхностната обработка на лентата и цилиндъра (напр. покритие от политетрафлуоретилен) също може да подобри ефективността на анти-залепване.
Разтоварващ механизъм: Разумният дизайн на порта за разтоварване (напр. изпразване с пълна-широчина на дъното) може да намали остатъците от материал и да избегне повторното-разделяне на материали по време на разтоварване. Скоростта на разтоварване трябва да съответства на състоянието на смесване, за да се гарантира, че равномерно смесените материали се изхвърлят бързо.