Mieszalnik kulowy

Mieszalniki kulowe to maszyny mieszające do homogenizacji/mieszania suchych, wilgotnych lub mokrych proszków. Mieszalniki kulowe mogą również mieszać ciecze. Mieszalniki kulowe są zwykle używane do procesów mieszania wsadowego. Wnętrze kuli stanowi komorę mieszania. Narzędzie mieszające obraca się w komorze mieszania i rozwarstwia mieszankę w trzech wymiarach. Ten proces przepływu skutkuje bardzo wysoką wydajnością mieszania, jeśli oś obrotu narzędzia mieszającego nie jest ani pozioma, ani pionowa. Najlepszy efekt mieszania uzyskuje się przy układzie nachylonym. Mieszalniki kulowe mogą być również wykorzystywane jako reaktory do syntezy lub suszarki do mieszania próżniowego. W tym przypadku kula jest dwuścienna. Przez podwójny płaszcz przepływa czynnik przenoszący ciepło. W ten sposób następuje wymiana masy i ciepła.

Mieszalniki kulowe są wyposażone w co najmniej jedno obrotowe narzędzie mieszające. Służy ono do całkowitego wymieszania całej objętości kuli. Opcjonalnie dostępne są dodatkowe narzędzia mieszające. Są to zazwyczaj szybko obracające się rozdrabniacze lub noże. Mają one mniejszą efektywną średnicę i powodują deaglomerację podczas procesu mieszania.

Producenci mieszalników kulowych wprowadzili na rynek różne konstrukcje mieszalników kulowych. Niektórzy producenci montują wał mieszalnika pod kątem na górze kuli. Inni montują wał mieszalnika pod kątem poniżej kuli. Jeszcze inni montują wał mieszalnika pod kątem na górze, a dodatkowe narzędzie dezaglomerujące poniżej kuli. Jeszcze inni montują zarówno główne narzędzie mieszające, jak i narzędzie dezaglomerujące powyżej kuli.
 

Główne narzędzia mieszające w mieszalnikach kulowych

Producenci mieszalników kulowych opracowali różne geometrie narzędzi. Niektórzy zaprojektowali główne narzędzie mieszające jako przestrzennie zakrzywioną armaturę. Inne mają spiralne spirale. Jeszcze inni stosują narzędzia przypominające łopaty. Decydującym czynnikiem jest to, że narzędzia mieszające obracające się w kuli mają zawsze taką samą odległość od kuli, niezależnie od położenia narzędzia mieszającego. Ta sama odległość między ścianą kuli a narzędziem mieszającym musi być również zapewniona podczas mieszania ciężkich lub lepkich materiałów. Pod tym względem narzędzia mieszające muszą być zaprojektowane tak, aby były szczególnie stabilne wymiarowo.
 

Napełnianie mieszanką

Składniki, które mają być mieszane, są wlewane do komory mieszania od góry. W tym celu należy zapewnić co najmniej jedną szyjkę wlewu. Niektóre mieszalniki kulowe mają również kilka otworów wlewowych. Zawór odcinający może być zaprojektowany jako zawór obrotowy, płaski zawór suwakowy lub segmentowy zawór kulowy. W przeciwieństwie do zaworu spustowego, zawór napełniający nie musi działać bez martwej przestrzeni. Na górze kuli znajduje się również dysza odpowietrzająca.
 

Opróżnianie mieszanki

Zawór odcinający znajduje się w dolnej części kulistej komory mieszania. Po zamknięciu powinien on mieć kształt wycięcia w kuli. Tylko taka konstrukcja jest wolna od martwej przestrzeni. Oznacza to, że każda frakcja objętościowa w kuli jest mieszana - nawet bezpośrednio nad zaworem odcinającym.
 

Czyszczenie i sprawdzanie komory mieszania

Niektóre mieszalniki kulowe mają dwie półkule, które można otworzyć w celu przeprowadzenia inspekcji. Inni producenci instalują okrągłe lub owalne drzwiczki inspekcyjne w komorze mieszania. Muszą być one również wolne od martwych przestrzeni. W celu czyszczenia na mokro w komorze mieszania instalowane są obrotowe dysze do mycia zbiorników.
 

Pytanie: Jakie zalety oferuje kula jako zbiornik mieszający?

Objętość kuli o promieniu r można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

V = 4/3 * r³ * PI

Pole powierzchni kuli o promieniu r można obliczyć za pomocą następującego wzoru:

O = 4 * r² * PI

Jeśli porównamy ze sobą różne obrotowo symetryczne ciała, kula ma najmniejszą powierzchnię właściwą. Sugeruje to, że sferyczna komora mieszania jest łatwiejsza do czyszczenia niż cylindryczna lub stożkowa komora mieszania. Z drugiej strony można założyć, że stożkowa komora mieszania sprzyja opróżnianiu pozostałości bardziej niż kula. Producenci starają się wytwarzać swoje mieszanki w sposób jak najbardziej wolny od zanieczyszczeń. Całkowite opróżnianie systemu mieszania odgrywa coraz ważniejszą rolę.

Czyszczenie i kontrola narzędzia mieszającego

Znacznie ważniejszym aspektem jest czyszczenie dynamicznie poruszającego się narzędzia mieszającego. Ta część miksera kulowego jest znacznie bardziej złożona niż komora mieszania. W związku z tym obowiązują tutaj specjalne wymagania:

• Narzędzie mieszające musi mieć prostą geometrię
• narzędzie mieszające musi mieć jak najmniejszą powierzchnię
• Narzędzie mieszające musi być zaprojektowane w taki sposób, aby wszystkie obszary były łatwo i ergonomicznie dostępne.
• Narzędzie mieszające musi być zaprojektowane w taki sposób, aby optymalne wyniki mieszania mogły być nadal osiągane wydajnie i szybko.

Dodawanie i rozprowadzanie cieczy w mieszalniku kulowym

W praktyce, oprócz mieszania szerokiej gamy proszków, ważne jest również ich jednorodne zwilżenie. Tak zwane lance doprowadzające ciecz wpływają w efektywny zakres szybko obracającego się narzędzia mielącego. W ten sposób szybko uzyskuje się wolny od aglomeratów, jednorodny produkt końcowy.
 

Uwaga dotycząca terminu mikser kulowy.

Termin „mieszalnik kulowy z dynamicznie poruszającymi się narzędziami mieszającymi” byłby w rzeczywistości bardziej poprawny niż „mieszalnik kulowy”.

Termin „mieszalnik kulowy” jest również używany w sektorze sanitarnym. Jest to zmodyfikowana armatura kranowa. Kula z wieloma otworami jest połączona z dźwignią i może mieszać i regulować przepływ zimnej i ciepłej wody.