분산 블레이드 선택 가이드: 산업용 혼합을 위한 팁 속도, 형상 및 마모 수명

Hegman 판독값 5에서 정체되는 안료 페이스트 또는 90분 후에도 여전히 덩어리를 나타내는 음극 슬러리는 일반적으로 공장의 문제입니다. 검토를 요청받은 많은 사례에서 원인은 샤프트 끝인 분산 블레이드에 있습니다.

짧은 대답은 분산 블레이드가 한 가지 작업을 잘 수행한다는 것입니다. 분말을 액체로 적시고 치아 끝 부분에서 덩어리를 분해합니다. 이는 1차 입자를 감소시키지 않고 현탁액을 안정화하지 않으며 방해 장치가 없는 탱크 중앙에 장착된 샤프트를 보상할 수 없습니다. 팁 속도, 디스크 직경, 톱니 형상, 블레이드 위치 및 재료가 모두 공식과 일치하면 대부분의 페이스트와 슬러리는 20~40분 내에 목표 분말도에 도달합니다. 다섯 가지 중 하나가 잘못된 경우 일반적으로 배치 시간이 두 배로 늘어나고 추가 시간으로 인해 제품을 분산시키는 대신 제품이 가열됩니다.

아래 그림은 표준 혼합 엔지니어링 관행에서 가져온 일반적인 산업 범위입니다. 이를 자신의 제제에 대한 시험의 출발점으로 삼으십시오.

분산 블레이드가 수행하는 작업과 수행할 수 없는 작업

모든 분산은 세 단계로 이루어집니다. 습윤은 입자의 공기층을 액체로 대체합니다. 응집 해제는 반 데르 발스 힘에 의해 결합된 클러스터를 분리합니다. 안정화는 해당 입자가 클러스터를 재형성하는 것을 방지하며 이는 하드웨어 결정이 아닌 공식 결정입니다.

블레이드는 중간 단계에서만 작동하며 얇은 영역에서만 작동합니다. 전단 속도는 톱니 끝의 몇 밀리미터 내에서 최고조에 달하고 빠르게 떨어지기 때문에 10,000리터 탱크 내에서 20m/s의 속도로 작동하는 250mm 디스크가 여전히 30분을 필요로 합니다. 전단 영역은 전체 배치를 통과해야 하며 배치 시간은 rpm만으로 설정하기보다는 회전율에 따라 설정됩니다.

두 가지 결론이 따릅니다. 분산 블레이드는 진정한 밀링에 잘못된 도구입니다. 1차 입자가 0.2미크론이고 탱크의 응집체가 20미크론인 경우 톱니 모양의 디스크는 배치를 대략 1차 크기로 줄이고 거기서 멈춥니다. 배치가 디스크를 지나 펌핑되는 것을 방해하는 모든 것(중앙에 위치한 샤프트, 누락된 배플, 너무 적은 자유 액체, 베이스에 침전된 고체)은 좋은 블레이드를 값비싼 패들로 만듭니다.

분산 블레이드 구조: 어떤 프로필이 어떤 작업을 수행하는지

동일한 모터 출력의 경우 형상에 따라 전단 또는 흐름이 발생하는지 여부가 결정됩니다.

• 톱니형 디스크: 테두리 주위에 8~24개의 톱니가 있는 평평한 디스크입니다. 거의 모든 입력 에너지는 국부적 전단력이 되고 아주 적은 양의 펌핑 에너지가 됩니다. 이는 정확히 습윤 및 응집체 분해에 필요한 것입니다.
• 슬롯형 또는 천공형 디스크: 표면에 구멍이 있는 동일한 외부 프로파일입니다. 재료는 디스크 주변이 아닌 디스크를 통해 흐르고 중앙의 저전단 포켓은 수축하며 2,000~5,000cP 페이스트는 단단한 플레이트보다 더 잘 작동합니다.
• 로터-고정자 헤드: 슬롯형 고정자 내부에 몇 밀리미터의 간격이 있는 톱니형 로터입니다. 가장 강력한 전단력을 생성하지만 부피가 매우 작기 때문에 킬로와트당 처리량이 낮고 높은 고형물 부하가 비실용적입니다.
• 프로펠러 및 터빈: 3~8m/s의 흐름 생성기. 이 제품은 고형물을 혼합하고 부유시키지만 실제 속도에서는 안료 덩어리를 깨뜨리지 않습니다.

아래 차트는 프로필을 정성적으로 비교합니다. 점수는 측정된 값이 아닌 방향 지수입니다.

팁 속도와 디스크 직경: 정밀도를 결정하는 두 가지 숫자

팁 속도는 파이 곱하기 디스크 직경 곱하기 회전 속도와 같습니다. 1,500rpm으로 회전하는 250mm 디스크는 분산 창 내에서 19.6m/s의 속도로 편안하게 작동합니다. 150mm 디스크가 동일한 수치에 도달하려면 약 2,400rpm이 필요하므로 대형 탱크의 소형 디스크는 거의 제공되지 않습니다.

일반적인 혼합 기준에서는 톱니형 분산 작업이 18~25m/s 사이에서 이루어집니다. 약 15m/s 미만에서는 덩어리가 통과에서 살아남습니다. 25m/s 이상에서는 추가 에너지가 대부분 열, 공기 연행 및 미세한 분쇄보다는 빠른 치아 마모가 됩니다.

확장은 동일한 숫자를 따릅니다. 작업이 분산인 경우 팁 속도를 일정하게 유지하고, 작업이 혼합 또는 고체 현탁인 경우 단위 부피당 전력을 일정하게 유지합니다. 이 둘을 혼동하는 것은 파일럿 배치를 생산 규모에서 재현할 수 없는 일반적인 이유입니다.

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블레이드를 점도 및 고형물 로딩에 맞추기

공정 온도에서의 점도와 고형물 로딩에 따라 하드웨어가 선택됩니다. 아래 표는 첫 번째 시도의 실질적인 시작점을 제공합니다.

배터리 슬러리는 중간 대역에 위치합니다. 높은 고형분, 연마성 활성 물질 및 일반적으로 고체 플레이트보다 성능이 뛰어난 슬롯형 디스크는 물질이 림 주변이 아닌 디스크 표면을 통해 계속 이동하기 때문입니다. 생산 사례는 당사에 수집되어 있습니다. 리튬 배터리 산업 프로젝트 노트.

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재질, 경도 및 마모 수명

대부분의 산업용 분산 디스크는 304 또는 316L 스테인리스 스틸로 만들어집니다. 유기안료와 위생적 의무에 적합합니다. 이는 연마성 슬러리가 수백 작동 시간 내에 톱니 가장자리를 둥글게 만들 수 있는 금홍석 이산화티타늄, 산화철, 세라믹 필러 또는 음극 활물질에는 적합하지 않습니다.

연마 작업의 경우 옵션으로는 경화 마르텐사이트 또는 이중 스테인리스, 경화 및 연삭된 톱니 프로파일 또는 금속 오염을 피해야 하는 폴리머 코팅이 있습니다. 마모에 대한 두 가지 조기 경고는 위쪽으로 표류하는 분쇄 정밀도와 점점 느려지는 배치 시간입니다. 예정된 종료 동안 톱니 가장자리 반경을 측정합니다. 대략 0.5~1mm에 도달하면 응집 해제를 수행하는 로컬 전단이 대부분 사라집니다.

이러한 속도에서는 균형도 중요합니다. 돌출된 샤프트에서 20m/s의 속도로 작동하는 디스크는 불균형과 런아웃을 진동으로 바꾸고 씰이나 베어링 고장으로 이어집니다. 견적을 내기 전에 임펠러와 탱크를 모델링하는 공급업체는 다음을 사용합니다. CFD 흐름 분석 예를 들어, 고전단 영역이 실제로 어디에 속하는지 보여줄 수 있으며 이는 공칭 모터 정격보다 사양 단계에서 더 많은 도움이 됩니다.

설치 형상: 오프셋, 배플 및 디스크 높이

하드웨어가 답의 절반입니다. 포지션은 나머지 절반이다.

• 샤프트 오프셋: 샤프트를 탱크 직경의 1/6 ~ 1/4 중심에서 벗어나 장착합니다. 배플이 없는 탱크의 중심 샤프트는 전체 배치가 디스크와 함께 회전하도록 하며 전단을 생성하는 상대 속도가 붕괴됩니다.
• 배플: 각각 탱크 직경의 약 1/10 너비인 1~4개의 수직 플레이트는 회전을 위에서 아래로의 전환으로 변환합니다.
• 디스크 높이: 탱크 바닥 위의 디스크 직경 0.5~1. Lower는 디스크를 침전된 고체에 묻습니다. 더 높으면 바닥에 죽은 층이 남습니다.
• 침수: 소용돌이 및 공기 혼입을 제한하기 위해 액체 표면 아래 최소 1.5 디스크 직경입니다.
• 샤프트 지지대: 분산 속도의 긴 샤프트에는 안정된 베어링이나 짧은 오버행이 필요하므로 하드웨어를 주문하기 전에 임계 속도를 확인하십시오.

증상 확인: 분쇄도가 멈췄을 때

• 일반 점도의 5~6 Hegman에서 그라인딩이 정지됩니다. 팁 속도가 너무 낮거나 디스크가 배치 용량에 비해 크기가 작습니다.
• 분말이 떠서 덩어리를 형성합니다. 소용돌이가 너무 약하거나 분말이 젖을 수 있는 것보다 빠르게 공급됩니다.
• 벽 근처에서는 미세하고 중앙에서는 거칠다: 중심 샤프트 또는 누락된 배플이 있어 배치가 순환하는 대신 회전합니다.
• 디스크의 한쪽이 더 빨리 마모됩니다: 샤프트 런아웃 또는 커플링 정렬 불량.
• 거품 발생 및 공기 연행: 팁 속도가 25m/s를 초과하거나 디스크가 액체 표면에 너무 가깝게 움직입니다.

거품이 작동 지점이 아닌 제제에서 발생하는 경우 분산 디스크 위의 동일한 샤프트에 소포 패들을 장착할 수 있습니다.

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간단한 사양 체크리스트

1. 배치 시간뿐만 아니라 분쇄의 목표 분말도와 테스트 방법을 명시하십시오.
2. 공정 온도에서의 점도, 고형물 로딩 및 고형물이 연마성인지 여부를 제공합니다.
3. 디스크 직경을 고정하기 전에 탱크 직경, 작업량 및 사용 가능한 샤프트 길이를 확인하십시오.
4. 분산 작업을 위한 팁 속도와 혼합 작업을 위한 볼륨당 출력을 고정하고 두 가지를 혼합하지 마십시오.
5. 마모성이 있거나 오염에 민감한 제품의 경우 치아 재질, 경도 및 코팅 옵션을 지정하세요.
6. 모터 정격만 확인하기보다는 유동 모델링을 통해 이상적으로 뒷받침되는 회전 시간과 전단 영역 위치를 요청하세요.

분산 블레이드 FAQ

대부분의 분산 문제는 기하학 문제로 드러납니다. 배치에 시간이나 마력을 추가하기 전에 팁 속도, 디스크 직경, 톱니 상태 및 블레이드 위치를 확인하십시오. 수치에 대해 2차 소견이 필요한 경우 당사 엔지니어는 분산기 범위에 대한 탱크 형상, 제품 점도 및 분말도 목표를 검토하고 구체적인 설정을 가지고 다시 시험해 봅니다.