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通常の貯蔵タンクは必ずしも適切な混合容器であるとは限りません。容器の形状、撹拌機、液面、または電源構成がプロセスと一致しない場合、オペレーターは不均一な濃度、停滞ゾーン、固体の沈降、過剰な渦の形成、不安定な温度分布、または不必要なエネルギー消費に遭遇する可能性があります。したがって、工業用混合容器は、上部にモーターが取り付けられた単なるタンクではなく、プロセス容器です。
化学、医薬品、食品および飲料、コーティング、接着剤、および水処理の生産では、容器は実際の材料とプロセスの目的に基づいて設計する必要があります。容量、作業量、撹拌機の形状、インペラの直径、回転速度、シャフトの設計、バッフル、材料の選択、温度制御、およびシーリングはすべて、最終的な混合結果に影響します。これは、同じ公称容量の機器間で工業用混合容器の価格が大幅に異なる理由でもあります。
設計上の最初の考慮事項は、容器の容量と作業量の関係です。たとえば、2,000 L の容器は、通常、プロセスが常に 2,000 L の材料で動作する必要があることを意味するわけではありません。必要なヘッドスペースは、発泡、熱膨張、粉末の添加、ガスの同伴、および撹拌の強度によって異なります。操作量はインペラの位置と浸漬深さにも影響し、循環に直接影響します。
血管の直径と高さの比も重要な変数です。比較的背の高い容器では、複数のインペラや異なる循環パターンが必要になる場合がありますが、幅の広い容器では、底部や壁付近の混合が不十分な領域を防ぐために十分な半径方向または軸方向の流れが必要になる場合があります。正しい形状は、標準タンク寸法のみから選択するのではなく、必要な混合負荷から確立する必要があります。
撹拌機の選択も同じ原則に従います。プロペラは通常、強力な軸方向循環が必要な比較的低粘度の液体に適しています。タービン インペラは、より多くの半径方向の流れを提供できるため、ガスの分散、液体の混合、またはより大きな局所乱流を必要とするプロセスによく考慮されます。パドル設計は、中程度の速度でより広い流量範囲を提供しますが、アンカー撹拌機は、容器壁近くに留まりやすい粘性のある製品に特に適しています。
回転速度は羽根車の直径と独立して考えることはできません。速度を上げると循環とせん断が増加しますが、速度が過剰になると、不要な渦巻き、空気の巻き込み、または製品の損傷が発生する可能性があります。低速で動作する大型のインペラは、高速で動作する小型のインペラとは異なる流れパターンを生成する可能性があります。したがって、モーター出力は、粘度、密度、固形分濃度、インペラの形状、目標の混合時間、および開始条件に従って選択する必要があります。
バッフルも同様に重要です。適切なバッフリングがないと、容器全体に有効な循環が起こらず、液体が撹拌機とともに回転する可能性があります。これにより、他の領域が十分に混合されないまま、深い渦が作成される可能性があります。バッフルはこの大量の回転運動を遮断し、エネルギーを循環に向け直します。それらの数、幅、クリアランス、構成は、普遍的な標準としてコピーするのではなく、容器の形状とプロセス要件に従って決定する必要があります。
シャフトの直径、シャフトの長さ、該当する場合はベアリングの配置、およびドライブの構成についても、工学的な考慮が必要です。大きなインペラを備えた長いシャフトは、特に粘性材料を処理する場合や沈降したスラリーから開始する場合に、重大な機械的負荷を受ける可能性があります。駆動システムは、動作トルクと過渡的な始動条件を考慮する必要があります。
すべての材料に対して同様に良好に機能する単一の撹拌機構成はありません。
水様溶液などの低粘度の液体の場合、軸流プロペラまたは適切に選択されたタービン インペラを使用すると、非常に高いモーター出力を必要とせずに、比較的大きな体積の循環を生成できます。多くの場合、設計目標は最大せん断力ではなく、迅速なバルク回転と均一な濃度です。
高粘度の材料は異なる挙動をします。塗料、接着剤、樹脂、クリーム、その他の粘性のある製品は循環に抵抗し、血管壁の近くでゆっくりと移動する領域を作成する可能性があります。アンカー撹拌機やその他の隙間が狭い設計により、壁の掃除や大量の移動を改善できます。配合によっては、容器壁を通した熱伝達が重要な場合、スクレーパーの配置も考慮される場合があります。
固液混合では、密度差と粒子サイズが重要になります。重い粒子を含むスラリーでは、沈降を防ぐために十分な底部循環が必要です。均質な液体にはうまく機能する撹拌機でも、固体を浮遊状態に保つのに十分な底部付近の速度が得られない場合があります。したがって、インペラの位置、直径、速度、容器底部の形状を合わせて考慮する必要があります。
高せん断分散も別の明確な義務です。粉末を液体に分散する必要がある場合、または粒子サイズの縮小と解凝集が必要な場合、従来の低速撹拌機では必要な局所的なせん断が得られない場合があります。高せん断ローターステーターシステムまたは専用の分散インペラを一次循環システムと並行して組み込むことができます。
最終的な機器を選択する前に、材料特性を指定する必要があります。粘度、密度、固形分、粒径、腐食性、動作温度、せん断感度、必要なバッチ時間は、撹拌機とモーターを選択するための基準となります。このため、サプライヤーは容器の容量だけから撹拌機を見積もるのではなく、プロセスデータを要求する必要があります。
材料の選択は、耐用年数と工業用混合容器の価格の両方に影響します。ステンレス鋼 304 は、耐食性の要件が中程度である用途に一般的に考慮されています。 316 および 316L は、多くの塩化物を含む環境や化学的に要求の厳しい環境で優れた耐性を提供しますが、316L は炭素含有量が低いことが望ましい場合、特に溶接されたステンレス鋼構造を必要とする製造装置によく選択されます。
正しい選択は、実際の媒体、濃度、温度、洗浄剤、および暴露条件によって異なります。単に高価であるという理由だけで 316L を選択しても、自動的にすべてのプロセスに適したものになるわけではありません。
温度制御は容器の周りのジャケットを通じて統合できます。加熱または冷却の義務が必要ない場合は、単層容器で十分な場合があります。ジャケット構成は制御された加熱または冷却をサポートでき、断熱材はプロセスが高温または低温で動作する際の熱損失を低減し、温度安定性を向上させることができます。
シャフト貫通部は製品と外部駆動システムの間の重要なインターフェイスであるため、メカニカル シールも注目に値します。シールの選択では、圧力、温度、シャフト速度、材料の適合性、洗浄要件、およびプロセスでより高いレベルの封じ込めが必要かどうかを考慮する必要があります。
追加の構成には、衛生的またはプロセス指向の入口および出口接続、粉末投入ポート、サンプリング ポイント、温度センサー、レベル測定、CIP 接続、SIP 規定、サイトグラス、圧力計装、およびカスタマイズされたフランジが含まれる場合があります。 PLC ベースの制御により、容器が自動生産ラインの一部を構成する場合、混合速度、温度、液面、注入、およびバッチシーケンスをさらに調整できます。
医薬品および食品用途では、表面仕上げ、溶接品質、洗浄性、排水、衛生的な接続設計がタンクの公称容積と同じくらい重要になる場合があります。
工業用混合容器の価格を比較する場合、購入者は容量だけを比較することは避けるべきです。 2 つの 2,000 L 容器は、構造とプロセス要件が異なるため、価格が大幅に異なる場合があります。
通常、主なコスト要因には、容器の材質と厚さ、容器の形状、使用圧力、動作温度、撹拌機のタイプ、インペラの直径、モーター出力、シャフト設計、メカニカルシール、ジャケット構成、断熱材、計装、自動化、表面処理、カスタマイズされたノズルまたはフランジが含まれます。たとえば、耐圧容器には、大気圧タンクとは大幅に異なる製造および検査要件が必要です。
自動化によってプロジェクトのコストも変化する可能性があります。基本的なモータースターターと手動による温度測定値は、混合速度、温度、液面、投与シーケンス、アラーム、レシピベースの操作を管理する PLC システムとはまったく異なる制御範囲を表します。
より有用な購入アプローチは、機器の範囲全体を比較することです。初期機器コストは、設置、試運転、メンテナンス、スペアパーツ、清掃要件、エネルギー消費、および予想される動作条件と合わせて考慮する必要があります。撹拌機が製品に適合していない場合、または設置後に容器に大規模な改造が必要な場合、機器の見積もりが低くても経済的ではない可能性があります。
工業用混合容器メーカーの中から選択するには、同様の技術評価が必要です。有能なメーカーは、プロセス情報を容器の形状、撹拌機の選択、モーターのサイズ、材料、シール、温度制御、自動化の要件に変換できる必要があります。また、製造業者は、粘度、密度、固形分負荷、腐食、バッチサイズ、必要な混合時間が装置構成にどのような影響を与えるかを理解する必要があります。
製造能力も重要です。購入者は、溶接手順、寸法管理、表面仕上げ、該当する場合は圧力または漏れのテスト、工場でのテスト、材料文書、検査記録、および製造されたコンポーネントの品質を調査する必要があります。設計されたプロジェクトの場合、図面、機器仕様、マニュアル、証明書、および試運転サポートは、二次的な事務手続きではなく成果物の一部です。
RUMI Technology は、このプロセス指向の観点から混合装置にアプローチします。 RUMI Technologyは、2018年に初の自社開発の高精度計量システムと高効率混合装置を発売して以来、ファインケミカル機器サービスプロバイダーとしての地位を築いてきました。その業務には、塗料およびインク会社向けのカスタマイズされたソリューション、樹脂および新素材メーカー向けの混合装置、新エネルギーおよび複合材料用途向けのシステム ソリューションが含まれます。
同社は、その開発には数百回の研究開発の繰り返しと複数の発明特許の確立が含まれていると述べています。その品質保証システムには、72 時間の工場テストと 24 時間のアフターサービスが含まれており、ISO9001 および CE 認証を取得しています。プロセスの理解、機器の製造、テスト、および技術サポートのこの組み合わせは、工業用混合容器を独立した標準タンクとして購入するのではなく、既存の生産プロセスに統合する必要がある場合に特に重要です。
最終的に、適切な工業用混合容器は、材料、プロセス、容器の形状、撹拌システム、および操作条件の間の関係によって決まります。価格やメーカーを評価する購入者にとって最も有益な質問は、単に容器のコストではなく、そのエンジニアリング構成が意図した生産サイクル全体を通じて必要な混合結果を提供できるかどうかです。
