Miscelatore a sfere

I miscelatori a sfere sono macchine per omogeneizzare/mescolare polveri secche, umide o bagnate. I miscelatori a sfere possono anche miscelare liquidi. I miscelatori a sfere sono generalmente utilizzati per i processi di miscelazione in batch. L'interno della sfera è la camera di miscelazione. Un utensile di miscelazione ruota nella camera di miscelazione e stratifica la miscela in tre dimensioni. Questo processo di flusso produce un'efficienza di miscelazione molto elevata se l'asse di rotazione dell'utensile di miscelazione non è né orizzontale né verticale. Il miglior effetto di miscelazione si ottiene con una disposizione inclinata. I miscelatori a sfere possono essere utilizzati anche come reattori di sintesi o essiccatori a vuoto. In questo caso, la sfera è a doppia parete. Un mezzo di trasferimento del calore scorre attraverso la doppia camicia. In questo modo, avviene uno scambio di massa e di calore.

I miscelatori a sfere sono dotati di almeno uno strumento di miscelazione rotante. Questo viene utilizzato per miscelare completamente l'intero volume della sfera. Come opzione, possono essere forniti ulteriori strumenti di miscelazione. Di solito si tratta di chopper o coltelli a rotazione rapida. Questi hanno un diametro effettivo più piccolo e causano la deagglomerazione durante il processo di miscelazione.

I produttori di miscelatori a sfere hanno introdotto sul mercato vari modelli di miscelatori a sfere. Alcuni produttori montano l'albero del miscelatore ad angolo sopra la sfera. Altri montano l'albero del miscelatore ad angolo sotto la sfera. Altri ancora montano l'albero del miscelatore ad angolo sulla parte superiore e l'utensile disagglomerante aggiuntivo sotto la sfera. Altri ancora montano sia l'utensile di miscelazione principale che l'utensile di disagglomerazione sopra la sfera.
 

Principali utensili di miscelazione nei miscelatori a sfere

I produttori di miscelatori a sfere hanno stabilito diverse geometrie di utensili. Alcuni hanno progettato l'utensile di miscelazione principale come un'armatura spazialmente curva. Altri hanno spirali elicoidali. Altri ancora utilizzano utensili simili a pale. Il fattore decisivo è che gli utensili di miscelazione che ruotano nella sfera hanno sempre la stessa distanza dalla sfera, indipendentemente dalla posizione dell'utensile di miscelazione. La stessa distanza tra la parete della sfera e l'utensile di miscelazione deve essere garantita anche quando si mescolano materiali pesanti o appiccicosi. A questo proposito, gli utensili di miscelazione devono essere progettati per essere particolarmente stabili dal punto di vista dimensionale.
 

Riempimento con la miscela

I componenti da miscelare vengono riempiti nella camera di miscelazione dall'alto. A tale scopo deve essere previsto almeno un bocchettone di riempimento. Alcuni miscelatori a sfera hanno anche diverse aperture di riempimento. La valvola di intercettazione può essere una valvola rotante, una valvola a scorrimento piatto o una valvola a sfera segmentata. A differenza della valvola di scarico, la valvola di riempimento non deve funzionare senza spazi morti. Sulla parte superiore della sfera è presente un ugello di sfiato.
 

Svuotamento della miscela

All'estremità inferiore della camera di miscelazione sferica si trova una valvola di chiusura. Quando è chiusa, dovrebbe avere la forma di una sfera tagliata. Solo una struttura di questo tipo è priva di spazi morti. Ciò significa che ogni frazione di volume della sfera viene miscelata, anche direttamente sopra la valvola di chiusura.
 

Pulizia e controllo della camera di miscelazione

Alcuni miscelatori a sfera hanno due emisferi che possono essere aperti per l'ispezione. Altri produttori installano sportelli di ispezione rotondi o ovali nella camera di miscelazione. Anche questi devono essere privi di spazi morti. Nella camera di miscelazione sono installati ugelli di lavaggio a vasca rotante per la pulizia a umido.
 

Domanda: Quali vantaggi offre la sfera come serbatoio di miscelazione?

Il volume di una sfera di raggio r può essere calcolato con la seguente formula:

V = 4/3 * r³ * PI

L'area superficiale di una sfera di raggio r può essere calcolata con la seguente formula:

O = 4 * r² * PI

Se si confrontano tra loro diversi corpi a simmetria rotazionale, la sfera ha la superficie specifica più piccola. Ciò suggerisce che una camera di miscelazione sferica è più facile da pulire rispetto a una camera di miscelazione cilindrica o conica. D'altra parte, si può supporre che una camera di miscelazione conica favorisca lo svuotamento dei residui più di una sfera. I produttori si sforzano di produrre le loro miscele il più possibile prive di contaminazione. Lo svuotamento completo di un sistema di miscelazione svolge un ruolo sempre più importante.

Pulizia e ispezione dell'utensile di miscelazione

Un aspetto molto più importante riguarda la pulizia dell'utensile di miscelazione a movimento dinamico. Questa parte del mescolatore a sfere è molto più complessa della camera di miscelazione. Per questo motivo si applicano requisiti speciali:

• L'utensile di miscelazione deve avere una geometria semplice
• L'utensile di miscelazione deve avere la superficie più piccola possibile.
• L'utensile di miscelazione deve essere progettato in modo tale che tutte le aree siano facilmente ed ergonomicamente accessibili.
• L'utensile di miscelazione deve essere progettato in modo da poter ottenere risultati di miscelazione ottimali in modo efficiente e rapido.

Aggiunta e distribuzione di liquidi nel miscelatore a sfere

In pratica, oltre a mescolare un'ampia varietà di polveri, si tratta anche di bagnarle in modo omogeneo. Le cosiddette lance di alimentazione dei liquidi fluiscono nel campo effettivo dell'utensile di macinazione a rotazione rapida. In questo modo si ottiene rapidamente un prodotto finale omogeneo e privo di agglomerati.
 

Nota sul termine miscelatore a sfere.

Il termine “miscelatore a sfere cave con utensili di miscelazione a movimento dinamico” sarebbe in realtà più corretto di “miscelatore a sfere”.

Il termine “miscelatore a sfera” è utilizzato anche nel settore sanitario. Si tratta di una rubinetteria modificata. Una sfera con più fori è collegata a una leva e può miscelare e regolare il flusso di acqua fredda e calda.