A A felső belépésű keverő egy keverőegység, amelyet egy tartály vagy edény tetején lévő nyíláson keresztül szerelnek fel , ahol egy függőleges tengely fut le a technológiai folyadékba, és egy vagy több járókerék a folyadékba merül. A hajtómotor és a reduktor a tartály teteje felett vagy egy tartóhídon helyezkedik el, és a tengelyt felülről, nem pedig oldalról vagy alulról forgatja. Számos közbeszerzési dokumentumban és mechanikai adatlapon ugyanazt a berendezést felső adagolású keverőként jelölik, ez a kifejezés azt hangsúlyozza, hogy az anyag-, por- vagy adalékanyag-áramok gyakran felülről jutnak be az edénybe, miközben a járókerék keveri az alatta lévő tartalmat.
A keverési konfigurációkat összehasonlító mérnökök számára a rövid válasz a következő: a felső bemenetű keverő általában azt a konfigurációt adja meg, amikor egy tartály több mint néhány ezer liter űrtartalmú, ha a folyamathoz egynél több járókerék-fokozat szükséges a tengely mentén, amikor teljes hozzáférés szükséges a tartály aljához más fúvókákhoz vagy tisztítóberendezésekhez, vagy ha a folyadék viszkozitása és a szilárdanyag-betöltési ciklus széles tartományban változik az adagolási ciklus során. Az oldalsó és alsó bemenetes keverők továbbra is hasznosak a szűkebb alkalmazási ablakokban, de a felső és felső adagolású családok fedik le az általános ipari keverési, tárolótartályos keverési és reaktorkeverési feladatok legnagyobb részét.
Az alábbi szakaszok áttekintik a méretezési logikát, a járókerék kiválasztását, az anyagválasztást, a szerelési gyakorlatokat és a karbantartási tervezést, amelyekre a mérnököknek általában szükségük van, mielőtt véglegesítenék a vegyszertartályhoz, szennyvízmedencéhez, élelmiszer-adagoló edényhez vagy ömlesztett víztároló tartályhoz tartozó felső bemeneti keverőspecifikációt.
A keverőberendezésekre vonatkozó beszerzési papírmunka több egymást átfedő kifejezést használ, és a projektben kezdő mérnökök néha azt feltételezik, hogy különböző gépekre hivatkoznak, holott nem. Az alábbi táblázat összefoglalja a terminológia általános alkalmazását a mechanikai rajzokon, pályázati dokumentumokon és karbantartási kézikönyvekben.
| Term | Mit jelent általában | Tipikus használati kontextus |
|---|---|---|
| Top-Entry Keverő | A tartály tetejére szerelt keverő, a tengely és a járókerék lefelé nyúlik | Vegyszer-, víz-, élelmiszer- és biomassza-feldolgozó tartályok |
| Felső adagolású keverő | Ugyanaz a felülre szerelt konfiguráció, gyakran használják, amikor az anyag felülről táplálja be az edényt | Por és hígtrágya keverése, adagolótartály specifikációi |
| Felülre szerelt keverő | Alternatív megfogalmazás ugyanarra a berendezéscsaládra | Gépészeti rajzok és műszaki adatlapok |
| Felülre szerelhető keverő | Általános leíró kifejezés, amely a felső és felső feed konfigurációkat együttesen fedi le | Üzemelrendezési rajzok és karbantartási kézikönyvek |
A gyakorlatban a beszerzési mérnök mind a négy kifejezést szinte felcserélhetően fogja látni ugyanazon az ajánlatkérésen belül. Ami a címkén kívül fontosabb, az a mögöttes mechanikai részletek: a tengely hossza, a járókerék fokozatai, a tömítés típusa és a rögzítőkarima besorolása, amelyek mindegyikével foglalkozunk a következő szakaszokban.
Az ipari felső bejáratú keverő egy kis komponenskészletből épül fel, amelyek szinte minden méretben és alkalmazásban ismétlődnek. Az egyes részek megértése segít a mérnököknek gyorsan elolvasni a mechanikai adatlapot, és észrevenni az eltéréseket a folyamatkövetelmény és a javasolt hardver között.
A motor forgóteljesítményt ad, és mivel a folyamatkeverés általában sokkal alacsonyabb tengelyfordulatszámot igényel, mint egy szabványos motor, a sebességváltó csökkenti a fordulatszámot, miközben megsokszorozza a nyomatékot. A reduktor kiválasztása az egyik legfontosabb döntés az egész összeállításban, mert a forgatónyomaték, nem pedig a nyers lóerő, az, ami valójában mozgatja a viszkózus vagy szilárd anyagokkal terhelt folyadékot.
A tengely a nyomatékot a reduktortól lefelé a tartály tetején keresztül a folyadékba viszi. A tengely hossza, átmérője és a támasztócsapágyak száma a folyadék mélységétől és a tengely terhelés alatti természetes korbácsolási gyakoriságától függ. A magas tartályok hosszú tengelyein gyakran szükség van egy közbenső állandó csapágyra, hogy elkerüljék a rezonanciát az üzemi sebesség közelében.
A járókerék kiválasztása a keverési céltól és a folyadék reológiájától függ. A gyakori típusok a következők:
A szerelőkarima a keverő teljes súlyát és hajlítónyomatékát átviszi a tartály szerkezetébe, így a karima névlegességének és a csavarmintának meg kell egyeznie a keverő terhelésével és a tartálytető kialakításával. A tengelytömítés, legyen az egyszerű ajakos tömítés, tömszelence vagy mechanikus tömítés, visszatartja a technológiai folyadékot, és távol tartja a nyitott tartályoktól a külső szennyeződéseket.
Mielőtt árajánlatot kér, a mérnök általában összegyűjti a folyamatparaméterek rövid listáját. A tartály geometriája, a folyadék viszkozitása, a fajsúly és a szilárdanyag-tartalom együttesen határozza meg azt a nyomatékot és teljesítményt, amelyet egy felső bemeneti keverőnek biztosítania kell , és bármelyiket kihagyva általában alul- vagy túlméretezett gépet produkál.
| Paraméter | Tipikus tartomány | Mérnöki megfontolások |
|---|---|---|
| Tartály átmérője | 1 m és 12 m között | Beállítja a járókerék átmérő arányát és a tengely hosszát |
| Folyadék mélység | 0,8-1,5-szerese a tartály átmérőjének | Befolyásolja, hogy hány járókerék fokozatra van szükség |
| Folyadék viszkozitása | 1 cP 50 000 cP fölé | Meghatározza a járókerék stílusát és a keverési sebesség tartományát |
| Fajsúly | 0,6-1,9 | Közvetlenül a nyomaték- és teljesítményszámításokba táplálkozik |
| Szilárdanyag-tartalom | Legfeljebb 40 tömegszázalék hígtrágya esetén | Befolyásolja a járókerék hézagát és a kopási ráhagyást |
| Nyomaték követelmény | 50 Nm és 20 000 Nm felett | Hajtja a sebességváltó-keretet és a teljesítményt |
A tartály térfogatának növekedésével együtt nő a szükséges motorteljesítmény is, de nem egyenes vonalban, mivel a nagyobb edények általában alacsonyabb tengelyfordulatszámmal, arányosan nagyobb nyomatékkal járnak. Az alábbi táblázat a tipikus motorteljesítmény-sávokat mutatja, amelyekre a mérnökök hivatkoznak, amikor a felső bemeneti keverőt vagy a felső adagolású keverőt a tartály térfogatához viszonyítva értékelik.
1. ábra: A felső bemeneti keverőmotor teljesítményének általános referenciasávjai a tartály térfogatához viszonyítva. A tényleges teljesítmény a viszkozitástól, a fajsúlytól és a járókerék kiválasztásától függ.
A tengely fordulatszáma és a folyadék viszkozitása ellentétes irányban mozog. A vékony, vízszerű folyadékok hatékonyan keverhetők viszonylag magas fordulatszámon, míg a sűrű pasztákhoz és iszapokhoz nagy viszkozitású, alacsony fordulatszámon, lényegesen nagyobb nyomatékkal működő tartálykeverőre van szükség, hogy elkerüljük a hajtáslánc elakadását vagy a tengely túlterhelését. A viszkózus folyadék túl gyors futtatása energiát pazarol és növeli a nyírófeszültséget anélkül, hogy javítaná a keverék minőségét, míg a híg folyadék túl lassú futtatása haszontalanul meghosszabbítja az adagolási ciklus idejét.
2. ábra: A sebesség általában csökken a viszkozitás növekedésével, ezért a vastag folyadékoknál a nyomaték, nem a sebesség válik a korlátozó tervezési tényezővé.
Két dimenzió nélküli szám vezérli ezt az összefüggést a keverőmérnöki gyakorlatban: a keverő Reynolds-szám, amely összehasonlítja a tehetetlenségi erőt a tartályban lévő viszkózus erővel, és a teljesítményszám, amely összekapcsolja a járókerék geometriáját az adott fordulatszámon felvett teljesítménnyel. Alacsony Reynolds-számok esetén az áramlás általában lamináris marad, ami azt jelenti, hogy a tartály falához közel működő spirális szalag vagy horgony járókerék sokkal hatékonyabb, mint egy kis, nagy sebességű turbina, amely egyébként érintetlenül hagyná a stagnáló zónákat.
A felső bemeneti és felső előtolású keverők a feldolgozóipar széles skáláján jelennek meg. A járókerék, a tömítés és az anyagválasztás az egyik alkalmazásról a másikra változik, bár az alapvető szerelési konfiguráció változatlan marad.
A vegyi feldolgozás során a vegyi tartályokhoz való felső bemenetű keverő általában kezeli a reagensek keverését, a pH-beállító tartályokat és a reakcióedényeket. A korrózióállóság és a tömítés integritása általában többet számít itt, mint a nyers erő, mivel sok vegyszeráram agresszív a szabványos szénacél nedvesített részekkel szemben.
A szennyvízkezeléshez felső bemenetű keverőt általában a tisztítótelepek kiegyenlítő medencéibe, semlegesítő tartályaiba és vegyszeradagoló tartályaiba szerelnek be. Ezek az egységek általában folyamatosan működnek, így a csapágyak és a tömítések tartóssága állandó terhelés mellett központi kiválasztási tényezővé válik.
Az anaerob rothasztók és sűrítőtartályok felső bemenetű keverőre támaszkodnak az iszapkeveréshez, hogy a szilárd anyagokat lebegő állapotban tartsák és megakadályozzák a rétegződést. Az iszapszolgáltatás gyakran kombinálja a mérsékelt viszkozitást koptató szilárd anyagokkal, előnyben részesítve a robusztus járókerék-bevonatokat és a szélesebb tengelyhézagokat.
Az ivóvíz- és technológiai víztárolók felső bemenetű keverőt használnak a víztartályokhoz, elsősorban a termikus rétegződés megakadályozása és a fertőtlenítőszer-maradék egyenletes eloszlása érdekében a tárolt térfogatban. A teljesítményigény itt általában szerény, mivel maga a folyadék közel van a víz viszkozitásához.
Az élelmiszer-feldolgozáshoz használt felső bemeneti keverő általában előnyben részesíti a higiénikus kialakítást, a sima belső felületeket és az anyagokat, amelyek elviselik a gyakori mosási ciklusokat. Ebben a szektorban az adag konzisztenciája és a gyengéd nyírás szabályozása ugyanolyan fontos, mint a nyers keverési intenzitás.
| Alkalmazás | Tipikus járókerék | Elsődleges keverési cél |
|---|---|---|
| Vegyi tartály keverése | Ferde lapátú turbina | Egyenletes reagens eloszlás |
| Szennyvíz kiegyenlítés | Szárnyas járókerék | Flow keverés és szilárdanyag-szuszpenzió |
| Iszapemésztés | Széles hajlásszögű penge vagy horgony | A rétegződés és a letelepedés megelőzése |
| Víztartály tárolása | Alacsony fordulatszámú axiális járókerék | A termikus rétegződés megakadályozása |
| Élelmiszer tételes feldolgozás | Higiénikus ferde vagy horgonypenge | Gyengéd, egyenletes keverés |
A rozsdamentes acél felső bemeneti keverőt általában akkor írják elő, amikor a technológiai folyadék korrozív, sós vagy higiénikus felületkezelést igényel. Az élelmiszerek és italok, a gyógyszeripari köztes termékek és a finom vegyi feldolgozósorok a rozsdamentes nedvesített alkatrészek felé hajlanak, mert tolerálják a gyakori lemosást és a helyben történő tisztítást a felület károsodása nélkül.
A robbanásbiztos felső bemenetű keverő egy zárt és névleges motorházat használ, amelyet úgy terveztek, hogy tartalmazzon potenciális gyújtóforrásokat, amikor a keverő gyúlékony oldószereket, éghető port vagy más veszélyes légkört kezelő területen működik. Az ezeken a projekteken dolgozó mérnökök jellemzően a tervezési fázis korai szakaszában összehangolják a burkolat kiválasztását az üzem területi osztályozási tanulmányával, mivel a burkolat típusa befolyásolja a motorváz méretét és a szerelési elrendezést.
| Funkció | Rozsdamentes acél | Szénacél |
|---|---|---|
| Korrózióállóság | Alkalmas savas, sós vagy nagy tisztaságú folyadékokhoz | Semleges, nem korrozív szolgáltatásra alkalmas |
| Felületi kidolgozás | Higiéniai célokra polírozott vagy passzivált | Bevont vagy festett felület |
| Tipikus szektorok | Élelmiszer, gyógyszerészeti köztes termékek, finom vegyszerek | Szennyvíz, víztárolás, általános vegyszerkeverés |
| Tisztítási követelmény | Gyakori lemosás, helyben takarítás | Rendszeres ellenőrzés és rutintisztítás |
A rögzítési típusok közötti választás az egyik legkorábbi döntés a keverőrendszer elrendezésében. Az ipari felsőbemenetes keverők általában a legszélesebb rugalmasságot kínálják a tartályméretek és a feldolgozási feladatok tekintetében, ezért továbbra is ez az alapértelmezett választás a legtöbb nagy teljesítményű ipari keverő specifikációhoz, bár az oldalsó és az alsó bemenetes konfigurációk még mindig jobban illeszkednek bizonyos elrendezésekhez bizonyos üzemekben.
3. ábra: Öt gyakorlati tényező relatív összehasonlítása, egy általános ötfokú mérnöki referenciaskálán, nem pedig egy rögzített standardon értékelve.
Az oldalsó bemenetes keverők alkalmasak nagyon nagy nyitott tartályokhoz, ahol a felső bemeneti aknának gyakorlatilag nem kell lennie, az alsó bemeneti keverők pedig alkalmanként szűk magasságú helyzetekre is alkalmasak. Ennek ellenére a felülre szerelt keverőszerkezet általában nyer, ha a karbantartási hozzáférést és a tömítés megbízhatóságát a keverési teljesítmény mellett mérlegelik, mivel a hajtóelemek a folyadékvezeték felett maradnak, és az edény leürítése nélkül is elérhetők.
A tetejére szerelt keverőgépek megbízhatóságának tervezése általában három kopási pontra összpontosít: a tengelytömítésre, a hajtómű-csökkentő kenésére és a járókerék rögzítési hardverére. A tömítés állapotát általában először ellenőrizni kell a tervezett ellenőrzés során , mivel a leromló tömítés gyakran megjelenik folyadékszivárgásként a rögzítőperem körül, jóval azelőtt, hogy a hajtáslánc tünetei megjelennének.
4. ábra: Általános ellenőrzési intervallum referenciapontok, a gyakorlatban a munkaciklus, a folyadék koptatóképessége és a folyamatos versus szakaszos működés alapján módosítva.
A szennyvíz- vagy iszapszolgáltatásban végzett folyamatos munkavégzés általában lerövidíti ezeket az időközöket a szakaszos adagolótartályokhoz képest, és a koptatóanyag-tartalom felgyorsítja a járókerék és a tengely bevonatának kopását, függetlenül a rögzítés típusától. A rezgéstrendek és a sebességváltó olajállapotának idővel történő rögzítése korai figyelmeztetést ad jóval azelőtt, hogy a tömítés vagy a csapágy ténylegesen meghibásodna.
A telepítés minősége közvetlen hatással van bármely nagy igénybevételű ipari keverőgép hosszú távú megbízhatóságára, és a legtöbb helyszíni probléma arra vezethető vissza, hogy a következő lépések egyikét az üzembe helyezés során elsiettek vagy kihagyták.
A szerkezeti támogatás különös figyelmet érdemel az utólagos beépítési projekteknél, ahol a meglévő, könnyebb vagy egyáltalán nem keverőre tervezett tartálytető megerősítésre szorulhat, mielőtt biztonságosan telepíthető lenne egy nagyobb, tetejére szerelt keverő.
A felső bejáratú keverőgyártó kiválasztása többet jelent, mint egy adatlap összehasonlítása a folyamatkövetelményekkel. A műszaki támogatás a specifikáció szakaszában, a nem szabványos tartálygeometria modellezésének lehetősége, valamint a több iparágon belüli alkalmazási tapasztalatokhoz való hozzáférés mind meghatározzák, hogy a végső berendezés milyen jól teljesít, miután elérte a terepet.
A Wuxi Top Mixer Equipment Co., Ltd. az egyik példa az ipari keverőberendezéseket gyártó cégre, amelynek elkötelezett mérnöki csapata a folyadék-, por- és hígtrágya keverőberendezéseket felöleli. A 2003-ban alapított vállalat Wuxiban, a Jangce-delta ipari régiójában található, és számos alkalmazási részlegben szervezi munkáját, ideértve a por- és hígtrágyakeverést, a biomassza-energiát és a környezetvédelmet, az élelmiszer- és gyógyszeripari köztes feldolgozást, valamint a finom vegyszerkeverést. Ez a fajta felosztási felépítés gyakori a széles vevőkört kiszolgáló gyártók körében, mivel a járókerék geometriája, a tömítés típusa és az anyagválasztás lényegesen különbözik az élelmiszer-adagoló tartály és a finomkémiai reaktor között.
Amikor a mérnökök értékelnek egy első osztályú keverőgyártót, a beszélgetés elején felvetődik néhány gyakorlati kérdés: a gyártó modellezheti-e a kritikus tengelyfordulatszámot nem szabványos tartálymagassághoz, beszerezheti-e a járókerék anyagait a szokatlan folyadékkémiához igazodva, és támogathatja-e az üzembe helyezést és a hibaelhárítást az egység beszerelése után. A vegyipari, vízkezelési, élelmiszer- és biomassza-ágazatban tapasztalattal rendelkező gyártók általában szélesebb hivatkozási keretet kínálnak ezekre a kérdésekre, mint az egyetlen katalóguskonfigurációból dolgozó beszállító.
V: Ez egy keverő, amely egy tartály tetején keresztül van felszerelve, és a tengely és a járókerék lefelé nyúlik a technológiai folyadékba, miközben a motor és a reduktor az edény felett marad.
V: A motor egy sebességváltót hajt meg, amely csökkenti a sebességet és növeli a nyomatékot, elfordítva egy függőleges tengelyt, amely egy vagy több járókerékhez van csatlakoztatva, amelyek áramlási mintákat hoznak létre a tartályban a tartalom keveréséhez vagy felfüggesztéséhez.
V: A kifejezés ugyanazt a felülre szerelt konfigurációt írja le, amelyet gyakran akkor használnak, ha a folyamat során port, adalékanyagot vagy folyadékot táplálnak be felülről az edénybe, miközben a járókerék keveri a keveréket.
V: Ez egy általános kifejezés azokra a berendezésekre, amelyek mozgást hoznak létre egy tartályban vagy edényben folyadékok keverésére, szilárd anyagok szuszpendálására vagy egyenletes hőmérséklet és összetétel fenntartására a folyamat során.
V: A tartálykeverés arra a mechanikai folyamatra utal, amelynek során az edényben áramlást hoznak létre, jellemzően egy forgó járókeréken keresztül, a keveredés, szuszpenzió, hőátadás vagy reakció egyenletességének elérése érdekében.
V: Kezdje a tartály geometriájával, a folyadék viszkozitásával, a fajsúlyával és a szilárdanyag-tartalommal, majd illessze a nyomatékot és a járókerék típusát ezekhez a paraméterekhez, mielőtt kiválasztja a motor teljesítményét és a tömítés konfigurációját.
V: Egy felső bemenetű keverő a tartály tetején keresztül, a meghajtás a folyadékvezeték felett, míg egy oldalsó bemenetű keverő a tartály falán keresztül, az aljához csatlakozik, ami bizonyos nagy nyitott tartályelrendezésekhez illeszkedik.
V: Igen, a megfelelő járókerékkel, például horgonyos vagy spirális szalagos kialakítással, valamint az alacsony fordulatszámra és nagy nyomatékra méretezett fogaskerék-csökkentővel a nagy viszkozitású tartálykeverő-konfiguráció hatékonyan képes kezelni a vastag folyadékokat.
V: A vegyi feldolgozás, a szennyvízkezelés, az iszapfeltárás, a víztárolás, az élelmiszer- és italfeldolgozás, valamint a biomassza-energetikai létesítmények általában felső bemeneti és felső adagolású keverőket használnak.
V: Az ellenőrzési intervallumok a munkaciklustól és a folyadék koptatóképességétől függően változnak, de sok folyamatos üzemű egységet nagyjából hat-tizenkét hónapos ciklusban ellenőriznek, a tömítés és a sebességváltó olaj állapota pedig az elsődleges ellenőrzési pont.
V: Sok gyártó, köztük a Wuxi Top Mixer Equipment Co., Ltd., mérnökökkel együttműködve modellezi a nem szabványos tartálygeometriát, és beállítja a tengely hosszát, a járókerék típusát és a tömítés konfigurációját az adott folyamat körül.
V: A fogaskerekes reduktor a motor fordulatszámát alacsonyabb tengelyfordulatszámmá és nagyobb nyomatékká alakítja, amelyet a legtöbb keverési feladat megkövetel, és a besorolása nagymértékben meghatározza, hogy a keverő mekkora terhelést képes kezelni üzem közben.