Potravinářský závod ztrácel téměř 4 procenta z každé šarže jako prach a rozbité granule během přepravy z mixéru na balicí linku. Problém nebyl v kroku míchání; byla to dopravní linka se zředěnou fází běžící rychlostí 22 m/s, která umožňovala, aby každá částice narážela na stěnu potrubí a každý ohyb. Po přechodu na hustou fázi pneumatické dopravy poklesly ztráty produktu pod 0,5 procenta a životnost potrubí se prodloužila z přibližně jednoho roku na více než čtyři. Tento výsledek je typický pro materiály, které jsou abrazivní, drobivé nebo náchylné k segregaci: hustá fáze pohybuje stejnými sypkými látkami zlomkem rychlosti, takže částice klouzají linkou v nacpaných špalcích místo toho, aby se vysokou rychlostí srážely s tvarovkami.
Co je hustá fázová pneumatická doprava?
Pneumatická doprava s hustou fází je nízkorychlostní vysokotlaká metoda přepravy sypkých prášků a granulí. Materiál není suspendován v proudu vzduchu. Místo toho kompresor nebo dmychadlo dodává vzduch o tlaku zhruba 2 až 8 barů (30 až 100 PSIG) a tlačí naplněný sloupec produktu potrubím. Materiál se pohybuje jako duny po dně trubky nebo jako plné kulky oddělené vzduchovými kapsami.
Hustota dopravy v lince je obvykle kolem 50 procent objemové hmotnosti materiálu v klidu, proto se tato metoda nazývá „hustá“. Rychlosti produktu obvykle zůstávají mezi 1 a 8 m/s, ve srovnání s 15 až 35 m/s pro dopravu zředěné fáze. Tato kombinace vysokého tlaku a nízké rychlosti je to, co chrání produkt i potrubí.
Hustá fáze vs. zředěná fáze: Co se skutečně mění
Nejjednodušší způsob, jak porovnat tyto dvě metody, je podle toho, jak se produkt pohybuje. Ve zředěné fázi je materiál plně suspendován a sleduje proud vzduchu, takže jednotlivé částice se rychle pohybují a narážejí na stěnu potrubí. V husté fázi je materiál tlačen dopředu jako pomalu se pohybující zátky a většina energie vzduchu se přeměňuje spíše na tlak než na rychlost.
| Parametr | Zředěná fáze | Hustá fáze |
|---|---|---|
| Rychlost produktu | 15-35 m/s | 1-8 m/s |
| Tlak vzduchu | 0,2-1 bar | 2-8 bar |
| Poměr produktu ke vzduchu | Nízká | Vysoká |
| Opotřebení součástí | Vysoká | Nízká |
| Degradace produktu | Vysoká | Nízká |
| Náklady na kompresi vzduchu | Nízkáer | Vysokáer |
| Typická dopravní vzdálenost | Krátké až střední | Střední až dlouhé |
Vyšší náklady na kompresi vzduchu jsou hlavním důvodem, proč není hustá fáze instalována všude. Úspory pocházejí ze sníženého opotřebení, menšího poškození produktu a nižší údržby ohybů, převaděčů a rotačních ventilů.
Jak funguje systém husté fáze
Systém s hustou fází má tři základní prvky: tlakovou nádobu nebo vyfukovací nádrž, která přivádí materiál do potrubí, přívod stlačeného vzduchu a místa vstřikování vzduchu podél potrubí. Provozní cyklus je jednoduchý:
- Vyfukovací nádrž se plní, zatímco je odvětrávána do atmosféry.
- Vstupní ventil se uzavře a stlačený vzduch natlakuje nádobu.
- Když tlak v nádobě překoná odpor potrubí, materiál je vytlačen z nádrže do potrubí.
- Body vstřikování vzduchu podél potrubí uvolňují vzduch v intervalech, čímž udržují sloupec materiálu v pohybu jako zátky a zabraňují tomu, aby se utěsnil.
Jedním bodem, který stále způsobuje zmatek, je rozdíl mezi vyfukovací nádrží a provozem skutečně husté fáze. Samotné použití vyfukovací nádrže nezaručuje chování husté fáze. Pokud je rychlost vzduchu dostatečně vysoká, aby suspendovala materiál, systém pracuje ve zředěné fázi, i když je napájen tlakovou nádobou. Rozhodujícím faktorem je rychlost, nikoli typ podavače.
Které materiály nejvíce prospívají
Hustá fáze není správnou volbou pro každý produkt. Provozní náklady si vydělá na materiálech, které by se jinak poškodily nebo by poškodily linku. Zvláště vhodné jsou čtyři kategorie:
- Abrazivní výrobky jako je oxid hlinitý, křemičitý písek a mnohé další chemické meziprodukty . Nízká rychlost znamená menší erozi potrubí, zejména v ohybech.
- Drobivé a křehké výrobky včetně farmaceutické granule , instantní káva a obalované částice. Jemné zatlačování zachovává velikost částic a snižuje prašnost.
- Smíšené šarže které mají tendenci se segregovat, když jimi proudí vzduch. Hustá fáze minimalizuje klasifikaci částic typickou pro vysokorychlostní proudy.
- Měkké a stlačitelné materiály jako je mnoho potravinových prášků a polymerních granulí, které se při nárazu deformují nebo rozmazávají ve zředěné fázi.
Jemné, vysoce soudržné prášky jsou hlavní výjimkou. Mohou tvořit stabilní oblouky místo čistých slimáků. Z tohoto důvodu není zkušební přeprava se skutečným produktem volitelná; je to jediný spolehlivý způsob, jak potvrdit, že hustá fáze bude fungovat, a určit správnou velikost vlasce.
Přizpůsobení dopravního přístupu vaší lince
Před nasazením systému s plnou hustotou fází by inženýři závodu měli zvážit přenosovou vzdálenost a chování produktu oproti jednoduššímu vybavení. Pro krátké přepravní vzdálenosti nabízí vakuový dopravník levnou pneumatickou alternativu a je široce používán pro přesun prášků z pytlů, zásobníků nebo malých procesních zařízení bez úniku prachu.
Vakuová doprava je obvykle omezena na vzdálenosti pod 30 metrů, ale v tomto rozsahu se vyhne investičním nákladům na tlakovou nádobu a kompresorovou stanici a lze ji snadno čistit mezi výměnami produktů.
Po mechanické stránce poskytuje šnekový dopravník spolehlivou, uzavřenou cestu k podávání materiálu řízenou rychlostí do mísiče, granulátoru nebo balicího stroje. Šnekové dopravníky se často používají pro krátké horizontální nebo šikmé přesuny, kde je produkt volně tekoucí a rozložení je pevné.
Šnekový dopravník LS potravinářských granulí pro přenos materiálu na krátkou vzdálenost Tento šnekový dopravník z nerezové oceli je vhodný pro řízené podávání volně tekoucích suchých prášků a granulí po krátkých horizontálních nebo nakloněných trasách a doplňuje systémy s delší hustou fází v potravinářských, chemických a farmaceutických závodech. Zobrazit produkt → Pro dlouhé série, vysokou propustnost nebo produkty, které nesnesou mechanickou manipulaci, zůstává preferovanou volbou hustá fáze. Mnoho potravinářských, chemických a farmaceutických závodů provozuje kombinaci: vakuová nebo šneková doprava pro krátké segmenty, hustá fáze pro hlavní linku mezi budovami nebo sily.
Klíčové úvahy před nákupem
Když specifikujete systém s hustou fází, měla by se diskuse s dodavatelem dohodnout alespoň na čtyřech bodech, než bude jakékoli zařízení uvedeno.
- Přívod vzduchu. Hustá fáze potřebuje zdroj vzduchu s vyšším tlakem než fáze zředěná. Rozhodněte se, zda provozovat vyhrazený kompresor nebo čerpat vzduch z rostliny. Vyhrazené napájení je obvykle spolehlivější, protože tlak vzduchu v závodě kolísá, když se jiné zařízení spouští a zastavuje.
- Rozložení čáry. Každý ohyb přidává odpor a dává slimákům místo, kde se mohou zastavit. Udržujte ohyby na minimu, používejte kolena s dlouhým poloměrem a pro abrazivní produkty instalujte vyměnitelné otěrové díly nebo ohyby s keramickým obložením.
- Testování materiálu. Nikdy neurčujte hustou fázovou čáru pouze podle objemové hmotnosti. Distribuce velikosti částic, obsah vlhkosti, soudržnost a drobivost, to vše ovlivňuje tvorbu zátky. Kontrolovaná zkouška na skutečném produktu je jediným spolehlivým způsobem, jak nastavit průměr potrubí, průtok vzduchu a tlak.
- Kvalita komponentů. Vypouštěcí ventil vyfukovací nádrže, armatury pro vstřikování vzduchu a ohyby potrubí selžou nejdříve v abrazivním provozu. Specifikujte součásti dimenzované na provozní tlak a navržené pro rychlou výměnu.
Provozní náklady by měly být také poctivě zhodnoceny. Systémy s hustou fází obvykle vyžadují větší kompresory a více energie na přepravenou tunu než zředěná fáze. Návratnost pochází z nižších ztrát produktu, nižší údržby a menšího počtu zablokování linky. Závody, které používají abrazivní nebo křehké produkty, typicky obnoví rozdíl během prvního úplného výrobního cyklu.
Rozhodující otázka je jednoduchá: co dělá váš produkt, když se pohybuje rychlostí 25 m/s? Pokud je odpovědí prasknutí, prach, segregace nebo rychlé opotřebení potrubí, vyplatí se pneumatická doprava s hustou fází vyšší investice do kompresoru. Pokud je produkt robustní, volně tekoucí a vzdálenost je krátká, postačí jednodušší vakuový nebo šroubový systém. V každém případě by rychlost, tlaky a chování materiálu měřené během zkoušky s vaším vlastním produktem měly určovat konečnou specifikaci.
