Vibrator für Polyelektrolytverpackungen

Wie lösen industrielle Multielektrolyt-Vibratoren oder Gebläse Materialflussprobleme?

Manchmal fließt Schüttgut nicht. Ist Ihnen schon einmal aufgefallen, wie schwierig es ist, Ketchup aus einer Glasflasche zu bekommen, selbst wenn man sie kopfüber hält? Haben Sie schon einmal einen Muldenkipper gesehen, der noch voll mit Produkt ist, obwohl der Behälter vollständig entleert wurde? Dies sind Beispiele für Materialflussprobleme. Seit Jahrzehnten helfen industrielle Multielektrolyt-Vibratoren und Gebläse dabei, den Schüttgutfluss wiederherzustellen. Wir erklären, wie Vibrationen oder plötzliche Luftstöße Materialflussprobleme lösen. (Hinweis: Die Begriffe „Schüttgut“, „Schüttgut“ und „rieselfähiges Material“ werden synonym verwendet. Sie bezeichnen alle dasselbe – eine Art Schwebeteilchen.)

Was ist Schüttgut (rieselfähiger Feststoff)?

Schüttgut ist jedes nicht flüssige oder frei fließende Material, das typischerweise unverpackt transportiert wird. Zu Schüttgütern gehören typischerweise:

• in Bunkern, Silos oder Eimern gelagert
• Der Transport erfolgt in Eisenbahnwaggons, Selbstentladeschiffen, Säcken oder LKWs.

Beispiele für gängige Schüttgüter sind:

• Kaolin-Ton – wird in der Keramik verwendet, hilft beim Festigen und Bleichen  von Papier  und wird als Füllstoff in Gummireifen verwendet. Es wird weltweit in Pulverform versendet.
• Bauxit ist ein Mineral, das zur Herstellung von Aluminium verwendet wird. Es wird zerkleinert, gewaschen, zu Pulver verarbeitet und an Ölraffinerien geliefert. Es wird mit Ton vermischt, um Ziegel herzustellen, und Ölproduzenten verwenden es, um Gerüche und Farbstoffe aus Ölen zu entfernen.
• Stahl. Für die Stahlherstellung werden viele Rohstoffe benötigt. Ein Stahlwerk benötigt beispielsweise Eisenerz aus West Virginia, Mangan aus Brasilien, Heizöl aus Texas, Eisenschrott aus Oklahoma, Magnetit aus dem Bundesstaat Washington, Dolomit aus Oregon und Ferrosilizium aus New York. Diese Schüttgüter werden üblicherweise in Eisenbahnwaggons transportiert.
• Sand oder Kies
• Zement
• Schwefel
• Zitrone
• Holzspäne oder Sägemehl
• Kohle
• Floh
• Takonit
• Asche – nass oder trocken
• Stolz
• Reis – geschält
• Seife – Stücke, Pulver, Flocken
• Getreide oder Futter
• Granulierte oder granulierte Materialien für die Produktion
• Kalkstein
• Salz, Mehl, Zucker oder andere Lebensmittel
• Solarsalz
• und Tausende mehr

Lagerung von Schüttgütern

Schüttgüter werden in Eimern, Behältern, Silos und anderen Lagerbehältern gelagert. Diese Lagervorrichtungen sind typischerweise so konzipiert, dass Wasser durch Schwerkraft abläuft. Rutschen oder Entladebereiche in typischen Schüttgutlagern haben glatte Innenflächen mit schrägen Seiten, sodass das gelagerte Material bis zur untersten Ebene gelangt und durch die Entladeöffnung entladen werden kann. Manchmal benötigt jedoch auch die Schwerkraft ein wenig Unterstützung.

Warum sind Schüttgüter schwer rieselfähig?

Der Schüttgutfluss kann durch eine Kombination der folgenden Faktoren beeinflusst werden:

• Trichterdesign
• Feuchtigkeit im Material führt zum Verkleben bzw. Anhaften.
• Kopf- oder Seitendruck, der das Material komprimiert
• Reibung zwischen dem Material und den Wänden des Behälters
• Falsche Beladung – Material wird auf vorhandenes Material gekippt, was zu Spannungen führt.
• Änderung der Dichte von Materialien

Häufige Strömungsprobleme werden oft wie folgt kategorisiert:

Lösen von Massenflussproblemen ~ Funktionsweise von Elektropolymer-Balkenvibratoren

Industrievibratoren sind die gängigste und effektivste Methode, um Materialflussprobleme zu lösen und den Materialfluss wiederherzustellen. Ein elektrischer Polymervibrator schüttelt das Material im Lagerbehälter (Eimer, Behälter usw.), anstatt den Behälter heftig zu schütteln. Ein richtig ausgewählter und installierter Elektropolymervibrator stellt den Fluss wieder her und beschädigt den Tank nicht (ein großer und ungeeigneter Industrievibrator kann die Struktur beschädigen). Durch die Vibration bewegt sich das Material von der Behälterwand weg, wodurch die Reibung zwischen Material und Wand verringert wird. Dadurch wird das Material durch die Schwerkraft nach unten gezogen und der Fluss wiederhergestellt.

Es gibt zwei Haupttypen industrieller Vibrationsgeräte, die nach der Art der von ihnen erzeugten Vibrationskraft klassifiziert werden. Ihre Vibrationsstärke und Frequenzeigenschaften unterscheiden sich erheblich voneinander und sie werden für unterschiedliche Zwecke eingesetzt.

Es gibt zwei Haupttypen industrieller Vibrationsgeräte für Elektropolymerbalken:

1. Linearvibratoren
2. Rotierende Vibratoren

Linearvibratoren werden oft als Kolben-Elektropolymer-Balkenvibratoren bezeichnet, da sie einen hin- und hergehenden Kolben verwenden, um einen Biegeeffekt auf die Behälterwand zu erzeugen. Durch diese Biegewirkung wird das an der Wand haftende Material gelöst und seine Fließfähigkeit wiederhergestellt.

Prinzipien der linearen Schwingung

Der erste Linearvibrator war ein schwerer Hammer. Linearvibratoren aus Elektropolymer erzeugen eine Stoßkraft (Stoßwelle) auf die Behälterwand. Durch den Aufprall biegt sich die Behälterwand hin und her und bildet eine sogenannte „Ölkanne“. Die lineare Verschiebung der Behälterwand lockert das Schüttgut, verringert die Reibung zwischen Material und Behälterwand und ermöglicht den Materialfluss zur Behälterwand. In manchen Anwendungen muss ein Linearvibrator eine hohe Kraft aufbringen, um das Material zu bewegen. Dies führt zu übermäßigem Lärm und kann bei unsachgemäßer Installation zu Strukturschäden führen. Ein Beispiel hierfür ist ein Brunnen in einer Waschmittelfabrik. Dort bewegte sich das Reinigungsmittel in einem etwa 1,5 Meter dicken Rohr durch mehrere Stockwerke. Es kam jedoch zu Durchflussproblemen, da es an den Rohrwänden klebte. Um das Problem zu lösen, installierte der Hersteller einen Kolbenvibrator mit einem Polyelektrolytpaket am Rohr. Da das Produkt nicht mehr richtig fließen konnte, musste die Größe des Kolbenvibrators aus Elektropolymer schrittweise erhöht werden. Schließlich wurde ein 4-Zoll-Kolbenvibrator installiert, der jedoch noch mehr Probleme verursachte, da er die Rutsche beschädigte und übermäßigen Lärm verursachte. Manchmal wird zur Lösung eines Durchflussproblems der falsche Industrievibratortyp gewählt, und wenn dieser das Problem nicht löst, löst er es. Größere Vibratoren sind nicht immer besser.

Zwei Haupttypen von Polyelektrolyt-Linearbalken-(Kolben-)Vibrationsgeräten:

1. Der Schlagkolben ermöglicht es dem inneren Kolben, auf die vibrierende Basis des Elektropolymerpakets zu schlagen, wodurch maximale Kraft und Frequenz erzeugt werden.
2. Der schlagfreie Kolben (Luftkissen) nutzt ein Luftkissen, um die Kolbenbewegung zu reduzieren, sodass der Kolben die Richtung ändert, bevor er auf die vibrierende Basis des Elektropolymer-Pakets trifft. Kissenpressen sind daher leiser, erzeugen aber weniger Kraft und Frequenz als Schlagpressen.

Eigenschaften von Kolbenvibratoren:

• Pneumatische Kolbenvibratoren verbrauchen weniger Luft als pneumatische Rotationsvibratoren.
• Bereitstellung der erforderlichen Hin- und Herbewegung für Vibrationsförderer und Siebe.
• Elektropneumatische Polymer-Balkenvibratoren funktionieren besser als Vorschlaghämmer. Das Schlagen mit einem Vorschlaghammer auf einen Eimer erzeugt ein Loch im Eimer, in dem das Material stecken bleibt und weitere Fließprobleme verursacht. Der Einsatz eines industriellen Polymer-Elektrovibrators kann Schäden durch schwere Hämmer verhindern.
• Bei unsachgemäßer Installation kann es durch Biegung zu strukturellen Spannungen kommen.
• Sehr laut – die Vibration des Schlagkolbens kann 110 Dezibel oder mehr erreichen.

Beispiele für Linearvibratoren:

• Luftkolbenvibrator mit Polyelektrolytpaket
• elektromagnetische Vibratoren
• schwerer Hammer

Rotationsvibratoren erzeugen eine Sinuswelle, die sich deutlich von linearen Schwingungen unterscheidet. Industrielle rotierende Elektropolymer-Balkenvibratoren nutzen eine rotierende Unwuchtmasse zur Erzeugung dieser Energiewelle. Bei ordnungsgemäßer Installation wird die Energie durch die Behälterwand auf das Material im Behälter übertragen. Wenn die Sinuswelle mit der natürlichen Resonanzfrequenz des Materials übereinstimmt, beginnt die feste Masse wie von Zauberhand zu fließen!

Prinzipien der Rotationsschwingung

Der rotierende Elektropolymervibrator erzeugt Rotationsvibrationen mithilfe einer unausgeglichenen rotierenden Masse (ähnlich einem nicht richtig ausgewuchteten Autoreifen). Die Masse ist unausgeglichen, weil ihr Schwerpunkt vom Rotationszentrum abweicht. Die unausgeglichene oder abnormale Kraft, die die Vibration verursacht, hängt von der Masse der rotierenden Masse ab. Die unausgeglichene Kraft wird durch den Abstand zwischen Schwerpunkt und Rotationszentrum bestimmt und in Zoll-Pfund (kg-mm) ausgedrückt. Beispielsweise erfährt eine ein Pfund schwere Masse, deren Schwerpunkt einen Zoll vom Rotationszentrum entfernt ist, eine unausgeglichene Kraft von einem Zoll-Pfund.

Die Frequenz ist die Anzahl der vollständigen Umdrehungen, die eine rotierende Masse in einem rotierenden Polymervibrator in einem bestimmten Zeitraum ausführt. In unserer Branche wird die Frequenz in „Umdrehungen pro Minute“ (U/min) angegeben. Die Zentrifugalkraft, ausgedrückt in Pfund-Kraft, bezeichnet die Kraft, die von einer außermittig rotierenden Masse erzeugt wird. Je größer die unausgeglichene Masse und je höher ihre Geschwindigkeit, desto größer die erzeugte Zentrifugalkraft. Diese Kraft bestimmt die Amplitude der Rotationsschwingungsenergiewelle.

Pounds Gleichung für die Zentrifugalkraft:

Unwucht (in Pfund) x 0,0000284 x U/min² = Zentrifugalkraft Pfund-Kraft

Rotationsschwingungen sind sinusförmige Energiewellen. Die Rotationsgeschwindigkeit bestimmt die Schwingungsfrequenz. Die Zentrifugalkraft ist die Kraft, die von einer unausgeglichenen rotierenden Masse erzeugt wird und durch die Amplitude (A) der Sinuswelle dargestellt wird. Diese Kraft, gemessen in Pfund-Kraft, entsteht durch die Tendenz der rotierenden Masse, aus ihrer Umlaufbahn zu fallen. Dies gilt nur für Rotationsvibratoren (die Kraft ist nicht identisch mit der linearen Kraft von Kolbenvibratoren).

Die Zentrifugalkraft (CF) ist proportional zu:

• Rotierendes Massengewicht
• Exzentrizität (Abstand zwischen dem Schwerpunkt und dem Rotationszentrum)
• Quadrat der Rotationsgeschwindigkeit (Umdrehungen oder U/min)

Auswirkungen:

• Verdoppelung des Gewichts = Verdoppelung der Zentrifugalkraft.
• Doppelte Zentripetaldistanz = doppelte Zentrifugalkraft
• Doppelte Drehzahl (U/min) = vierfache Zentrifugalkraft

Spezifikationen:

• Die Vibrationsart ohne Stoß hat nur geringe Auswirkungen auf die Behälterwände.
• Weniger Lärm – durch das Fehlen von Stößen und Biegungen der Schaufelwand
• Große Eindringfläche – Bei richtiger Installation können Vibrationen übertragen werden, was zu einer effektiveren Materialaktivierung führt als bei Kolbenvibratoren.
• Gerichteter „kontrollierter“ Massenfluss.
• Einheitlich, wer zuerst kommt, mahlt zuerst
• Begrenzte Partikeltrennung – hilft bei der Kontrolle der Qualität von Produkten wie Blumenerde und Beton.
• Wenn sich die Schwingungsfrequenz der Eigenfrequenz des Materials nähert, ist weniger Kraft erforderlich, um das Material zu vibrieren und zu bewegen – (Prinzip der Resonanzfrequenz).

Beispiele für rotierende Vibrationsgeräte aus Elektropolymer:

• Luftgekühlter Vibrator auf Basis eines sphärischen Polyelektrolytpakets
• pneumatische Zylindervibratoren
• Luftturbinen-Polyelektrolyt- Paketvibrator
• Luftbetriebene Vibratoren
• Vibrator, Polyelektrolytpaket, Hydraulikmotor
• Polyelektrolyt-Rotationsvibrator

Was ist Resonanzfrequenz?

Die Moleküle jeder Art von Materie schwingen als Reaktion auf zugeführte Energie. Wenn die Frequenz der zugeführten Energie mit der Eigenfrequenz des Materials übereinstimmt, erhöht sich der Impuls oder die Amplitude der Schwingung erheblich. In diesem Fall spricht man von einer Resonanz des Materials. Die Eigen- oder „Resonanzfrequenz“ eines Materials ist die Frequenz, bei der das Material am leichtesten schwingt (die geringste Energiemenge benötigt, um eine Schwingung auszulösen). Das Klavier nutzt die einzigartige Eigenfrequenz seiner Saiten, um schöne Musik zu erzeugen. Wenn beispielsweise die mittlere C-Taste eines Klaviers gedrückt wird, hören wir den Klang eines „C“, da die angeschlagene Saite auf eine Resonanzfrequenz von 256 Schwingungen pro Sekunde „gestimmt“ ist. Alle anderen Saiten beginnen ebenfalls zu schwingen, aber nur die mittlere C-Saite schwingt mit ausreichender Amplitude, um gehört zu werden. Sie ist die einzige Saite, die mit ihrer Resonanzfrequenz schwingt.

Wie alle Materialien haben auch Schüttgüter und Strukturen eine bestimmte Resonanzfrequenz. Diese hängt maßgeblich von der Masse und den technischen Eigenschaften des Materials ab. Die Resonanzfrequenz der Trichterwand unterscheidet sich von der Frequenz des Feststoffs im Inneren. Daher ist die Frequenz der Energie, die den Trichter am stärksten vibrieren lässt, nicht die gleiche, die den Feststoff „anregt“. Trichterwände schwingen typischerweise bei niedrigeren Frequenzen, während Feststoffpartikel bei höheren Frequenzen schwingen.

Umsetzung der Schwingungstechnik in der Praxis

Der Einsatz von Vibrationen kann bei der Erzeugung eines Schüttgutflusses sehr hilfreich sein. Rotationsvibrationen drücken das Material aus der Behälterwand und lassen es durch den Behälter „gleiten“. Dies reduziert die Reibung zwischen Behälterwand und Schüttgut, sodass die Schwerkraft den Rest der Arbeit erledigt.

• Durch die Zentrifugalkraft werden Materialien bewegt.
• Reduziert die Reibung beim Bewegen von Materialien
• Materialien bewegen sich aufgrund geringer Reibung und Schwerkraft leicht.

Elektropolymer-Rotationsvibratoren arbeiten typischerweise mit geringer Unwuchtkraft bei hohen Geschwindigkeiten und erzeugen Vibrationen mit hoher Frequenz und geringer Kraft. Vibratoren mit hoher Unwuchtkraft arbeiten bei niedrigeren Geschwindigkeiten und erzeugen hohe Kraft/Vibration bei niedrigerer Frequenz.

Wenn Energie auf einen großen Feststoff bei seiner Resonanzfrequenz ausgeübt wird, kann eine kleine Kraft eine große Verschiebung des Materials verursachen (die Frequenz der Kraft wird gleich der Eigenfrequenz des Materials gesetzt). Treffen die Schwingungen auf einen beliebigen Punkt auf der Resonanzfrequenzkurve des Schüttguts, wird ein Strom erzeugt. Es ist nicht notwendig, die „genaue“ Resonanzfrequenz des Materials zu kennen, und sie ist schwierig zu ermitteln, da sich die Dichte von Materialien unter verschiedenen Bedingungen ändert. Es gibt einige allgemeine Regeln, die Ihnen bei der Lösung von   Strömungsproblemen helfen   . Wenn Energie bei einer anderen Frequenz als der Resonanzfrequenz ausgeübt wird, ist mehr Kraft erforderlich, um die gleiche Materialmenge zu bewegen (die Frequenz der Kraft entspricht nicht der Eigenfrequenz des Materials).

Rotationsschwingungen können für maximale Effizienz „abgestimmt“ werden. Ändern Sie die Schwingungsfrequenz, indem Sie die Geschwindigkeit des Hydraulikmotors, des Luftmotors CFM oder des elektrischen Plastiktütenvibrators anpassen. Als allgemeine Regel gilt, die Geschwindigkeit (Frequenz entspricht U/min) den Bedingungen anzupassen. Mit einem Wechselrichter kann die Geschwindigkeit des elektrischen Plastiktütenvibrators eingestellt werden. Viele unserer Industrievibratoren haben auch verstellbare Gewichte, die unterschiedliche Unwuchtkraftwerte erzeugen. Da das Material mit seiner eigenen Frequenz schwingt, nähern Sie sich dieser Frequenz, indem Sie die U/min (Geschwindigkeit) anpassen, bis das Material zu fließen beginnt. Im Allgemeinen reagieren feinkörnige Materialien besser auf hochfrequente Schwingungen, während gröbere, schwerere Materialien besser auf höhere Kräfte und niedrigere Frequenzen reagieren. Manche Schüttgüter wie Solarsalz erfordern hohe Frequenzen, um das feine Material anzuregen, aber auch hohe Kräfte, um die Masse zu bewegen, da sie sehr feucht und schwer ist.

Allgemeine Richtlinien für Schüttgüter ~ Richtlinien zu Geschwindigkeit und Kraft

• Kapazitiv empfindliche Materialien sind typischerweise schwerere Materialien wie Kohle, Gestein und Sand und reagieren auf langsamere Energiewellen mit höherer Amplitude.
• Frequenzempfindliche Materialien sind typischerweise    fein verteilte Materialien wie Salz, Zement und Mehl, die gut auf schnellere Energiewellen reagieren.
• Materialien, die weder klein noch groß, aber leicht genug sind, wie z. B. Holzspäne, reagieren besser auf langsamere Energiewellen und benötigen in der Regel mehr Kraft, um eine Strömung zu erzeugen, selbst wenn das Material leicht ist. Solarsalz ist ein weiterer ungewöhnlicher Feststoff. Es erfordert eine hohe Frequenz, da das Produkt aus kleinen Partikeln besteht, erfordert aber aufgrund seines Gewichts auch viel Kraft. Eine hohe Leistungsabgabe bewegt die Masse des Solarsalzes und regt die Frequenz der kleinen Partikel (Salz) an. Unsere Turbinen- und Trommel-Elektropolymer-Vibratoren verfügen über die nötige Leistung und Frequenz, um derartige Strömungsprobleme zu lösen.