Míchací stroje pro míchání kapalin (lopatkové,…)

Míchací stroje pro míchání kapalin (lopatkové,…)

Při zpracování polymerů se velmi často setkáváme s požadavkem připravovat směsi, čímž se obyčejně rozumí technologický postup, při kterém se vytváří disperze přísad v základní, zpravidla polymerní složce. Konzistence složek i hotových směsí zahrnuje prakticky všechny možné varianty. Tak se míchají latexy s přísadami a vzduchem (šlehaný latex), kapalná změkčovadla se míchají s práškovými polymery, tuhé kaučuky se míchají s práškovými či kapalnými přísadami atd. Tato vysoká proměnlivost složek směsí vyžaduje nejen vhodně upravovat míchací postupy, ale též volit vhodná zařízení. Jak patrno, jednotlivé typy míchacích zařízení nemají ostře vyhraněné oblasti použití, a zřejmě bude záležet na dalších okolnostech, které budou spolurozhodovat o konkrétním využití toho kterého typu míchacího zařízení. V úvahu mohou přicházet místní podmínky, ekonomika provozu, kvalitativní požadavky, bezpečnost práce atd.

S mícháním se také setkáváme při intenzifikaci sdílení tepla zejména u nízkoviskózních látek. K vyvození směšovacího pohybu však zde můžeme použít mechanických prostředků (míchadel) nebo proudění vzduchu (pneumatické míchání), případně proudění kapalin (hydraulické míchání).

Značná různorodost požadavků na míchací zařízení je také příčinou jejich obtížného třídění. Kvůli přehlednosti budeme míchací zařízení rozlišovat především podle jejich konstrukce

Lehké míchací stroje

K míchání nízkoviskózních, případně dobře sypatelných látek lze použít lehká zařízení. Lze je charakterizovat poměrně nízkým instalovaným výkonem, vztaženým na celkový nebo užitečný objem míchací nádoby. Konstrukční provedení lehkých míchacích strojů se však značně různí, zejména podle druhu míchaného materiálu a požadovaného výkonu.

Bubnové míchačky

Míchacího účinku se zde dosahuje pohybem míchací nádoby a uplatněním tíhových sil. Nejjednodušší jsou sudy zčásti naplněné míchaným materiálem, které se otáčejí kolem vlastní osy (A) nebo kolem osy, která je různoběžná k ní a skloněná pod úhlem α (B,C). Také lze upravovat tvar nádoby (D,E,F). Na míchaný materiál v bubnových míchačkách působí jen nepatrné smykové síly. Proto se tímto způsobem obtížně míchají materiály, které mají sklon k tvorbě hrudek. Také se v nich připravují viskózní roztoky. Intenzita míchání se zvyšuje vnitřní vestavbou, nebo se zabudovává míchadlo. Vestavbu zpravidla tvoří příčky a žebra, která usměrňují tok materiálu při pohybu bubnu.

Mírou účinnosti míchacího procesu je zpravidla doba potřebná k dosažení požadované homogentiny směsí. Pro daný typ bubnové míchačky tato doba závisí zejména na hustotě a velikosti částic jednotlivých složek směsi, velmi jemné částice mívají tendenci se odlučovat.

Míchadlové stroje

Míchadlové stroje se používají k přípravě roztoků, suspenzí a lehčených hmot. Míchacího účinku se zde dosahuje míchadlem, jehož tvar i umístění v míchací nádobě se mění zejména podle druhu míchané látky. K homogenizaci dochází v zásadě:

-        Konvekční difuzí – pohybem částic po nestejných drahách a nestejnou rychlostí

-        Turbulentní difuzí – vířivým pohybem částic

-        Molekulovou difuzí – na molekulární úrovni

C₀ – počáteční koncentrace přídavné složky ve směsi (pro čas t = 0)

C_k – konečné koncentrace po dokonalém smíchání

C – okamžitá koncentrace ve sledovaném místě

Tvarové řešení míchadel závisí pak také na otáčkách, při kterých pracují. Kotvové míchadlo (A) vytváří v nádobě převážně obvodové proudění. Obvodová rychlost bývá zpravidla 0,5 až 2 m.s^-1. Kotvová míchadla jsou vhodná k míchání v nádobkách opatřených ohřívacím nebo chladícím pláštěm. Pohyb kapaliny pak podporuje sdílení tepla. Šneková míchadla (B,C) vytvářejí intenzivní cirkulaci míchané kapaliny převážně v axiálním směru.

Planetové míchačky

K přípravě past a roztoků se používají míchačky, jejichž míchadlo se otáčí jednak kolem vlastní osy, jednak kolem osy nádoby, koná tedy planetový pohyb. Míchadla mohou být lopatková nebo kotvová, případně zámková. Míchací nádoba je uzpůsobena pro jednoduchý transport. Lopatková míchadla mají pohon přes převodovku od elektromotoru. Pohon i s míchadly se může pneumaticky nebo hydraulicky zvedat, aby se umožnila manipulace s míchací nádobou. Středění a utěsnění nádoby zajišťuje kuželový nákružek. Míchání může případně probíhat i za sníženého tlaku. Má-li nádoba topný plášť, lze také míchat za zvýšených teplot.

Kuželové míchačky

Kuželové míchačky patří k pomaluběžným míchačkám, kdy rychlost míchání obyčejně nepřekročí 2 m.s^-1.

Kuželová nádoba je ve spodní části opatřena výpustí. V nádobě je uložen šnek, který koná planetový pohyb. Pohon se odvozuje přes ozubené převody z₁ – z₆ a z₁₀ – z₁₃. Šnek dopravuje materiál vzhůru a současně ho promíchává pohybem kolem osy kuželové nádoby. Poměr rychlosti unášivého a rotačního pohybu šneku asi 1:8.