Mehrdimensionaler Mischer: Wie TENCAN's 3D-Pulvermischmaschine funktioniert tatsächlich

Das Mischen von Pulver scheint die einfachste Aufgabe in der gesamten Anlage zu sein. Man schüttet zwei oder drei Zutaten in eine Trommel, lässt sie eine Weile rotieren und schon entsteht eine Mischung – richtig? Jeder, der tatsächlich eine ganze Schicht lang neben einem Mischpult gestanden hat, weiß, dass das nicht so ist. Feine Pulver entmischen sich, klebrige Pulver verklumpen und eine Trommel, die sich um eine einzige feste Achse dreht, hinterlässt problemlos eine ungemischte Tasche mitten in Ihrer Charge, egal wie lange Sie sie laufen lassen.

Diese Tasche ist genau das Problem, zu dessen Lösung mehrdimensionale Mischer erfunden wurden. Anstatt sich wie bei einer Waschmaschine um eine Achse zu drehen, schwingt und dreht sich die Trommel gleichzeitig in mehrere Richtungen. Das darin enthaltene Pulver wird nie zur Routine. Es taumelt, rollt, rutscht und faltet sich aus ständig wechselnden Winkeln, sodass jedes Teilchen immer wieder auf neue Nachbarn trifft.

Der Vorteil ist eine sanftere Mischung, ein kürzerer Zyklus und eine Mischung, die vom ersten bis zum letzten Löffel aus der Trommel gleichmäßig bleibt. In diesem Artikel erfahren Sie, was ein mehrdimensionaler Mischer eigentlich ist, was im Inneren der Trommel während eines Zyklus passiert, wo er in einer echten Produktionslinie seinen Lebensunterhalt verdient und was Sie vor der Bestellung überprüfen sollten. Wenn Sie lieber zuerst die Hardware sehen möchten, werfen Sie einen Blick auf TENCAN's mehrdimensionaler Mischer und dann zurückkommen.

Was ein multidimensionaler Mixer wirklich ist

Ein mehrdimensionaler Mixer ist ein Taumelmixer, dessen Trommel sich gleichzeitig in mehr als einer Ebene bewegt. Dieser eine Satz ist im Grunde die ganze Idee. Während sich ein klassischer Doppelkegel- oder V-förmiger Mixer um eine einzelne horizontale Welle dreht, fügt eine mehrdimensionale Maschine eine zweite und oft auch dritte Bewegung hinzu – die Trommel bewegt sich hin und her und dreht sich gleichzeitig, sodass der Weg des Pulvers durch das Gefäß wirklich dreidimensional ist und nicht in einer sich wiederholenden Schleife.

Die Bewegung, beschrieben mit einem Küchenglas

Stellen Sie sich ein verschlossenes Glas vor, das zur Hälfte mit Reis gefüllt ist. Kippen Sie es nach links, kippen Sie es nach rechts, rollen Sie es vorwärts, rollen Sie es zurück. Die Körner zirkulieren nie einfach; Sie fallen in einer Welle übereinander, die ständig ihre Richtung ändert. Vergrößern Sie dieses Gefäß nun zu einer Edelstahltrommel, die auf einem rotierenden Rahmen montiert ist, und treiben Sie es mit einem Motor und einem Satz Arme an. Das ist ein mehrdimensionaler Mixer.

Da der Behälter selbst das einzige bewegliche Teil ist, das das Produkt berührt, gibt es keine Klingen, keine Welle, die durch das Pulver läuft, und keinen Hochgeschwindigkeitsrotor, der die Charge herumwirbelt. Das Mischen erfolgt durch Schwerkraft und Geometrie: Pulver fällt, faltet sich und gelangt alle paar Sekunden an einer anderen Stelle wieder in das Bett.

Warum „multidimensional“ nicht nur ein Marketingwort ist

Ingenieure beschreiben das Mischen von Pulver normalerweise durch drei Mechanismen. Unter Konvektion versteht man die Massenbewegung von Pulver von einem Ort zum anderen. Bei der Diffusion wandern einzelne Partikel durch das Bett. Bei Scherung handelt es sich um übereinander gleitende Schichten. Einachsige Becher basieren stark auf Konvektion allein. Mehrdimensionale Bewegung fügt viel mehr der beiden anderen hinzu, da die freie Oberfläche des Pulvers ständig neu ausgerichtet wird. Deshalb kann ein winziger Prozentsatz eines Wirkstoffs, eines Farbstoffs oder eines Gleitmittels gleichmäßig verteilt werden, ohne dass die aggressiven Kräfte, die zerbrechliche Körnchen zertrümmern, wirken.

Was passiert während eines Zyklus in der Trommel?

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Sie füllen die Trommel bis zum Arbeitsvolumen und nicht bis zum Rand. Pulver benötigt freien Platz über dem Bett, damit es den Hang hinunterfließen kann. Bei Überfüllung kommt die Bewegung zum Stillstand, die Trommel trägt das Pulver wie einen festen Block herum und das Mischen kommt fast zum Stillstand. Stattdessen kommt es zu einer Unterfüllung und einem Rückgang des Durchsatzes, obwohl die Gleichmäßigkeit in der Regel besser wird, weshalb das Arbeitsvolumen eine der ersten Zahlen ist, über die man mit jedem Lieferanten sprechen sollte.

Der Schaukel- und Drehzyklus

Sobald das Fass verschlossen ist und der Timer startet, schaukelt der Rahmen das Gefäß hin und her und dreht es gleichzeitig. In den ersten ein bis zwei Minuten können Sie oft zusehen, wie sich das Bett abflacht und dann anfängt, sich zu falten. Pulverschnee im oberen Bereich des Hangs stürzt ab; Das Pulver am Boden wird angehoben und über die Oberseite gerollt. Da sich die Drehachse ständig verschiebt, bleibt kein Bereich der Trommel dauerhaft am Boden oder dauerhaft an der Wand.

Diese ständige Neuausrichtung beseitigt die toten Zonen, die Sie bei Mixern mit fester Achse finden. In einem einachsigen Tumbler bewegt sich das Material, das der Rotationsachse am nächsten liegt, kaum – es bewegt sich einfach mit. In einem mehrdimensionalen Mischer ändert sich die Geometrie ständig, sodass selbst dieser ruhige Kernbereich immer wieder durch die aktive Kaskade geleitet wird.

Entladung und Reinigung

Da es keine internen Messer gibt, die das Material zurückhalten, erfolgt die Entleerung schnell und die Trommel entleert sich sauber. Bei einer gut konstruierten Maschine können Sie die Trommel so positionieren, dass sich der Auslass am tiefsten Punkt befindet, das Pulver durch die Schwerkraft herausfließt und ein kurzer Stoß des Antriebs dabei hilft, den Rest davon loszuschütteln. Weniger zurückgehaltenes Pulver bedeutet weniger Kreuzkontamination zwischen Chargen und weniger Reinigungsstunden am Ende der Schicht – ein Vorteil, den Ihre Bediener lange vor Ihren Kunden bemerken werden.

Wo ein multidimensionaler Mixer seinen Unterhalt verdient

Diese Maschinen eignen sich am besten für trockene Feststoffe: frei fließende Pulver, Granulate und Mischungen, bei denen eine Zutat in sehr geringer Menge vorhanden ist. Zu den typischen Aufgaben gehören Trockenmörtel und Spezialzementmischungen, keramische und feuerfeste Massen, Pigmente und Toner, Lebensmittelvormischungen, trockene pharmazeutische Hilfsstoffe, Batteriekathoden- und Anodenpulver, Metallpulver und kosmetische Pulver.

Sie glänzen auch überall dort, wo Hitze, Abrieb oder Partikelbruch ein Problem darstellen. Da kein Laufrad durch das Bett kracht, behalten die bröckeligen Körnchen ihre Form und der Temperaturanstieg bleibt gering. Dies ist wichtig für Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt oder für Partikel mit einer Beschichtung, die bei starker Scherung abreiben würde.

Was sie nicht sind: Sie sind nicht das richtige Werkzeug für Nassmassen, Pasten oder Schlämme, und sie sind nicht die Maschine, die Sie brauchen, wenn Sie starke Scherkräfte benötigen, um harte Agglomerate auseinanderzubrechen. Wenn Ihr Pulver in Klumpen ankommt, führen Sie vor dem Mischen einen Entklumpen- oder Siebschritt durch, anstatt den Mischer mit einer Arbeit zu beauftragen, für die er nie konzipiert wurde.

Was Sie überprüfen sollten, bevor Sie sich für ein Modell entscheiden

Jedes Pulver verhält sich ein wenig anders, daher lohnt es sich, über Ihr Material nachzudenken, bevor Sie über die Maschine nachdenken. Hier sind die Punkte, die es wert sind, mit jedem Lieferanten besprochen zu werden.

• Arbeitsvolumen versus Gesamtvolumen. Fragen Sie nach, für welchen Lastbereich die Trommel ausgelegt ist, nicht nur nach ihrer Gesamtkapazität. Der nützliche Wert ist die Chargengröße, die sich noch gut mischen lässt.
• Kontaktmaterialien und Finish. Edelstahl ist die Norm, und die Innenausstattung ist wichtig, wenn Sie häufig das Produkt wechseln oder mit Pigmenten arbeiten, die Flecken hinterlassen.
• Antrieb und Steuerung. Mit der variablen Geschwindigkeit und einem übersichtlichen Timer können Sie den Zyklus auf empfindliche Granulatkörner oder hartnäckige kohäsive Pulver abstimmen, anstatt eine feste Einstellung zu akzeptieren.
• Abdichtung und Staubkontrolle. Eine gute Abdichtung hält feines Pulver in der Trommel, was sowohl Ihre Bediener als auch Ihre Produktausbeute schützt.
• Lade- und Entladedesign. Überlegen Sie, wie das Fass in Ihrer Anlage befüllt wird – von Hand, per Vakuumförderer oder per Schneckenförderer – und ob der Auslass mit Ihrer nachgeschalteten Ausrüstung übereinstimmt.
• Reinigungszugang. Eine große, einfache Öffnung ist besser als eine clevere. Wenn es auf die Umrüstzeit ankommt, sparen Sie hier richtig Geld.

Die genauen Angaben zu Trommelvolumen, Motorleistung und Lastbereich hängen vom Modell ab. Gehen Sie daher immer von der Spezifikationstabelle auf der Seite aus Produktseite für mehrdimensionale Mischer und nicht nach einer Faustregel.

Woher wissen Sie, dass die Mischung tatsächlich einheitlich ist?

Die Einheitlichkeit wird normalerweise mit einer Zahl beschrieben, die als relative Standardabweichung oder RSD bezeichnet wird. Im Klartext: Sie nehmen mehrere kleine Proben an verschiedenen Stellen in der Charge, messen in jeder die Konzentration des für Sie wichtigen Inhaltsstoffs und sehen, wie stark sie vom Durchschnitt abweichen. Ein niedriger RSD bedeutet, dass die Proben ähnlich aussehen, was Sie möchten. Ein hoher RSD bedeutet, dass Ihre Kunden von Tasche zu Tasche Unterschiede feststellen werden.

Die Sampling-Technik ist genauso wichtig wie der Mixer. Ein Probendieb, der in ein abgesetztes Bett geschoben wird, kann das Pulver selbst trennen, und die Entnahme von Proben ganz oben aus der Trommel schmeichelt fast jeder Maschine. Nehmen Sie Proben in verschiedenen Tiefen und Positionen und immer auf die gleiche Weise, damit Ihre Zahlen vergleichbar bleiben.

Es ist auch wichtig zu wissen, dass länger nicht immer besser ist. Sobald eine Mischung ihren besten Zustand erreicht hat, kann sie durch zusätzliches Taumeln zerstört werden, da Partikel unterschiedlicher Größe oder Dichte langsam wieder auseinanderdriften – die Industrie nennt dies Entmischung oder Entmischung. Mit einem mehrdimensionalen Mischer mit einstellbarer Geschwindigkeit und Zeit können Sie an der idealen Stelle anhalten, anstatt zu laufen, bis die Charge wieder außerhalb der Spezifikation liegt.

Die Fragen, die uns Käufer am häufigsten stellen

Wie lange dauert eine Charge?

Es hängt von der Trommelgröße, dem Arbeitsvolumen und davon ab, wie unterschiedlich Ihre Zutaten in Partikelgröße und -dichte sind. Das sanfte Mischen ähnlicher Pulver kann schnell erfolgen, während eine Mischung mit einem geringen Anteil eines feinen Zusatzstoffs länger dauert. Die praktische Antwort besteht darin, einen Versuch durchzuführen, in bestimmten Abständen Proben zu nehmen und die kürzeste Zeit festzulegen, die Ihr Gleichmäßigkeitsziel erreicht.

Kann ein einprozentiges Additiv gleichmäßig verteilt werden?

Ja, das ist eine seiner Stärken, denn das ganze Bett durchläuft die aktive Kaskade, anstatt still zu stehen. Bei sehr kleinen Zugaben hilft ein kurzes Vormischen des Additivs mit einem Teil des Hauptpulvers noch mehr.

Wird es mein Granulat zerstören?

Die Bewegung ist von Natur aus sanft – es handelt sich um eine Taumelbewegung, nicht um eine Stoßbewegung. Allerdings haben Füllstand, Geschwindigkeit und Zeit Einfluss auf den Verschleiß. Halten Sie die Trommel daher unter ihrem maximalen Arbeitsvolumen und lassen Sie sie nicht viel länger laufen, als Sie tatsächlich benötigen.

Kann ich Pulver mit sehr unterschiedlichen Schüttdichten mischen?

Das ist möglich, und ein mehrdimensionaler Mischer bewältigt dies besser als ein einachsiger Tumbler, aber Dichteunterschiede sind die klassische Ursache für Entmischung. Halten Sie die Partikelgrößenbereiche einigermaßen nahe beieinander und bestätigen Sie das Ergebnis durch Probenahme statt Annahmen.

Braucht es einen besonderen Raum oder ein besonderes Fundament?

Nein, aber Sie sollten genügend Freiraum zum Be- und Entladen der Trommel sowie für den schwingenden Umschlag der Trommel während des Betriebs einplanen. Befolgen Sie die Installationsanweisungen des Herstellers für die Bodenbefestigung und den Abstand.

Der Mixer in diesem Handbuch

Das von uns beschriebene Modell stammt von Changsha Tianchuang Powder Technology Co., Ltd., normalerweise abgekürzt als TENCAN. Das Unternehmen baut Pulververarbeitungsanlagen für Labore und Produktionslinien TENCAN mehrdimensionaler Mischer ist der Trommelmixer in diesem Artikel mit der oben beschriebenen mehrachsigen Schwingbewegung.

Wenn Sie die Maschinen nebeneinander vergleichen möchten, ist die Spezifikationstabelle auf der Produktseite der richtige Ort dafür. Dort sind Trommelgrößen, Antriebsdetails und verfügbare Optionen aufgeführt, und das geht schneller, als anhand von Fotos zu raten. Die Anpassung des Modells an Ihre Chargengröße und das Verhalten Ihres Pulvers ist der entscheidende Faktor dafür, ob Sie mit der Installation zufrieden sind.

Kleine Gewohnheiten, die mehr aus Ihrem Mixer herausholen

• Schreiben Sie Ihr Rezept auf. Füllstand, Geschwindigkeit und Zeit werden Charge für Charge erfasst und machen aus einem glücklichen Ergebnis einen wiederholbaren Prozess.
• Überprüfen Sie die Dichtung regelmäßig. Eine verschlissene Dichtung macht sich zunächst als Staub um die Welle herum und dann als langsamer Ertragsverlust bemerkbar.
• Überfüllen Sie nicht, um den Durchsatz zu steigern. Eine überladene Trommel sieht beschäftigt aus und lässt sich schlecht mischen, was die schlechteste Kombination ist.
• Probieren Sie jedes Mal auf die gleiche Weise. Konsistenz bei der Probenahme verrät Ihnen mehr über Ihren Prozess als jedes einzelne perfekte Ergebnis.
• Sauber zwischen Produktfamilien. Ein paar Minuten mit einer Bürste und einem weichen Tuch retten später eine Ausschusscharge.

Ein mehrdimensionaler Mixer ist nicht auf rohe Gewalt angewiesen. Es beruht auf der Bewegung in viele Richtungen gleichzeitig, sodass die Schwerkraft die Arbeit übernimmt und die Teilchen immer wieder neue Nachbarn finden. Das ist der Grund, warum es mit empfindlichen Granulaten, niedrig dosierten Zusatzstoffen und schwierigen Pulvermischungen zurechtkommt, die einachsigen Maschinen Probleme bereiten – und warum der Name, sobald man sich einen Lauf angesehen hat, nicht mehr wie ein Slogan, sondern eher wie eine Beschreibung klingt.