Hersteller von Mischgeräten in China und Großhandelslieferanten von Mischgeräten

Die Industrieller Hochgeschwindigkeitsdispergierer (HSD) spielt eine entscheidende Rolle in Herstellungsprozessen in der Feinchemie, Beschichtungen, Tinten und anderen Branchen. Abgesehen von den starken Scherkräften, die das Hochgeschwindigkeitslaufrad erzeugt, ist der während des Betriebs gebildete Wirbel ein entscheidendes strömungsdynamisches Phänomen für die Erzielung einer effizienten und gleichmäßigen Dispersion. Das Verständnis der Bildung, Morphologie und Auswirkung des Wirbels auf den Dispersionsprozess ist für die Prozesskontrolle und Maximierung der Anlagenleistung von grundlegender Bedeutung. I. Wirbelbildungsmechanismus und Materialtransport Die vortex in a high-speed disperser is primarily formed by the intense centrifugal force and radial flow generated by the impeller's high-speed rotation. 1.1 Zentrifugalkraft treibt Oberflächendepression voran Wenn sich das Sägezahn-Scheibenlaufrad in der Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit dreht, drückt es die umgebende Flüssigkeit in Richtung der Gefäßwände. Nach dem Bernoulli-Prinzip und der Impulserhaltung nimmt der Druck im Laufradbereich ab, während er an der Gefäßperipherie zunimmt. Dieser Druckunterschied und die starke Pumpwirkung des Laufrads bewirken, dass auf der Flüssigkeitsoberfläche eine markante trichterförmige Vertiefung entsteht, die als Wirbel bezeichnet wird. Die Tiefe des Wirbels steht in direktem Zusammenhang mit der Laufradgeschwindigkeit, dem Laufraddurchmesser sowie der Viskosität und Dichte der Flüssigkeit. 1.2 Der „aktive“ Pulvereinarbeitungsmechanismus Die core function of the vortex is to provide an efficient, active powder transportation mechanism. Operators charge the material to be dispersed directly into the central region of the vortex. The vortex center has a downward velocity component that rapidly and steadily transports the powder away from the liquid surface, directing it toward the high-shear zone beneath the impeller. This mechanism overcomes the difficulty of powder floating and poor wetting encountered in traditional low-speed mixing, ensuring that solid materials are quickly delivered to the high-energy dispersion area. The vortex depth must be precisely controlled to ensure the powder is adequately wetted by the liquid before reaching the impeller, preventing agglomerates from trapping air or adhering to the shaft. II. Der entscheidende Einfluss der Wirbelmorphologie auf die Dispersionseffizienz Die morphology and stability of the vortex directly determine the efficiency and quality of the dispersion process. An ideal vortex shape is a prerequisite for achieving optimal dispersion results. 2.1 Idealer Wirbel und maximale Scherausnutzung Die ideal vortex should be a stable, centered funnel whose base ideally touches the upper edge of the impeller teeth. This morphology ensures: Maximale Pulvereinarbeitung: Das gesamte geladene Pulver wird schnell eingezogen. Optimale Flüssigkeitszirkulation: Der Wirbel sorgt für eine nach unten gerichtete axiale Strömung, die in Kombination mit der vom Laufrad erzeugten radialen und tangentialen Strömung eine hocheffiziente dreidimensionale Zirkulation schafft. Konzentrierte Energienutzung: Das Material wird präzise in die Zone mit hoher Scherung des Laufrads gefördert, wodurch die Nutzung der Eingangsleistung für den Agglomeratabbau maximiert wird. 2.2 Negative Auswirkungen zu tiefer oder flacher Wirbel Zu tiefer Wirbel: Wenn die Drehzahl zu hoch ist oder die Eintauchtiefe des Laufrads nicht ausreicht, kann sich der Wirbel tief unter das Laufrad erstrecken und möglicherweise Luft ansaugen. Lufteinschlüsse können zur Blasenbildung im Produkt führen, was sich negativ auf die Verlaufs- und Entschäumungseigenschaften von Beschichtungen oder Tinten auswirkt und möglicherweise zu Produktoxidation führt, was sowohl die Dispersionseffizienz als auch die Produktqualität erheblich verringert. Flacher oder fehlender Wirbel: Wenn die Rotationsgeschwindigkeit zu niedrig oder die Materialviskosität zu hoch ist, wird der Wirbel flach oder verschwindet. In diesem Zustand kann das Pulver nur schwer in die Flüssigkeit eingearbeitet werden, schwimmt oft an der Oberfläche und bildet Fischaugen oder haftet an den Gefäßwänden. Dies führt zu unvollständiger Benetzung, deutlich verlängerten Dispergierzeiten und schlechter Chargengleichmäßigkeit. 2.3 Behältergeometrie und Anti-Swirl-Maßnahmen Bei professionellen Dispergierprozessen werden häufig spezielle Behälterkonstruktionen und Anti-Swirl-Maßnahmen eingesetzt, um den Wirbel zu optimieren. Beispiele hierfür sind die Verwendung von Dispersionstanks mit Leitblechen oder die außermittige Platzierung des Laufrads. Der Zweck dieser Maßnahmen besteht darin, die reine Tangentialströmung aufzubrechen und Rotationsenergie in eine Kombination aus Radial- und Axialströmung umzuwandeln. Diese Aktion steuert die Wirbeltiefe, verbessert die Makrozirkulation und verhindert, dass das Material als Ganzes im Behälter wirbelt, was andernfalls die Dispersionseffizienz verringern würde. III. Die Beziehung zwischen Wirbel- und Dispersionseffizienz, Zeit und Energieverbrauch Eine wirksame Kontrolle des Wirbels steht in direktem Zusammenhang mit der Wirtschaftlichkeit und Effizienz des Dispersionsprozesses. 3.1 Beschleunigende Benetzungs- und Dispersionsrate Ein effizienter Wirbel sorgt dafür, dass das Pulver schnell in den Laufradbereich gelangt, wodurch die Benetzungszeit des Pulvers erheblich verkürzt wird. Die Benetzung ist der erste Schritt der Dispergierung, und die Wirbeloptimierung bedeutet eine erhebliche Reduzierung des gesamten Dispergierzyklus. Erst nachdem das Pulver vollständig von der Flüssigkeit eingekapselt ist, kann es effektiv den Scherkräften ausgesetzt werden, die zur Beschleunigung des Zusammenbruchs von Agglomeraten erforderlich sind. 3.2 Reduzierung von Betriebsfehlern und Chargenschwankungen Eine stabile Wirbelmorphologie ist der Schlüssel zur Erzielung einer Chargenreproduzierbarkeit. Bediener können die Laufradgeschwindigkeit und -position basierend auf der Wirbeltiefe präzise anpassen und so sicherstellen, dass jede Dispersionscharge unter konsistenten strömungsdynamischen Bedingungen läuft. Dies minimiert Materialverschwendung und Chargenqualitätsschwankungen, die durch unsachgemäßen Betrieb verursacht werden. 3.3 Effektive Energienutzung In einem idealen Wirbelzustand wird die vom Dispergierer zugeführte Energie maximal zum Scheren und Desagglomerieren genutzt und nicht durch ineffektive Massenrotation oder Reibungswärmeerzeugung verschwendet. Wenn die Wirbelmorphologie beeinträchtigt ist (z. B. in einem Wirbelmuster), wird ein erheblicher Teil der Energie des Systems in Wärme umgewandelt, was nicht nur wärmeempfindliche Materialien beschädigen kann, sondern auch die Energieeffizienz der Dispersion erheblich verringern kann.

Das Ich Industrieller Hochgeschwindigkeitsdispergierer (HSD) gilt als grundlegendes Gerät in Bereichen wie Feinchemikalien, Beschichtungen, Tinten und Klebstoffen. Seine Hauptfunktion ist die gleichmäßige und stabile Dispersion fester Pulver oder nicht mischbarer Flüssigkeiten in einer kontinuierlichen flüssigen Phase, wodurch hochwertige Suspensionen oder Emulsionen entstehen. Das Verständnis der kinetischen Mechanismen, die die hocheffiziente Dispergierung des HSD antreiben, ist für die Prozessoptimierung und das Erreichen einer überlegenen Produktqualität von entscheidender Bedeutung. I. Hochgeschwindigkeitslaufrad: Wirbel und Makrozirkulation Die Hauptarbeitskomponente des Hochgeschwindigkeitsdispergierers ist das Sägezahn-Scheibenlaufrad, das mit extrem hohen Geschwindigkeiten rotiert. Diese schnelle Rotation induziert zunächst einen heftigen Wirbel und eine großflächige Makrozirkulation (Bulk Flow) innerhalb der Flüssigkeitscharge. 1.1 Wirbelbildung und Pulvereinarbeitung Da sich das Laufrad mit Geschwindigkeiten von mehreren tausend Umdrehungen pro Minute (U/min) dreht, erzeugt es eine erhebliche Zentrifugalkraft. Diese Kraft treibt die Flüssigkeit nach außen zur Behälterwand und bildet über dem Laufrad einen tiefen, stabilen trichterförmigen Wirbel. Das Wirbelzentrum zieht die Flüssigkeitsoberfläche bis nahe an die Laufradkante. Pulvermaterialien oder Tröpfchen, die zur Dispergierung bestimmt sind, werden direkt in diesen Wirbel geladen, wobei der schnelle Umlauf und die Saugkraft der Flüssigkeit genutzt werden, um die festen Partikel schnell in die Zone mit hoher Scherung – die Peripherie des Laufrads – zu ziehen. Eine effektive Steuerung des Wirbels ist der erste entscheidende Schritt, um sicherzustellen, dass Pulver schnell benetzt werden und in die Scherzone gelangen, wo das Agglomerat zerfällt. 1.2 Makrozirkulation und materielle Erneuerung Die vom Laufrad erzeugte Makrozirkulation sorgt dafür, dass das gesamte Material im Dispergiertank kontinuierlich zur Verarbeitung in den Hochenergiebereich in der Nähe des Laufrads gesaugt wird. Dieses Strömungsmuster von oben nach unten und von der Wand zur Mitte fördert die Gesamtgleichmäßigkeit der Charge. Selbst in Systemen mit etwas höherer Viskosität sorgt die richtige Einstellung der Laufradposition und -geschwindigkeit dafür, dass die Makrozirkulation die Bildung von Totzonen oder Schichtungen am Tankboden oder an den Wänden wirksam verhindert und so die Chargenkonsistenz gewährleistet. II. Hochgeschwindigkeits-Spitzenscherung: Der Kerndispersionsmechanismus 2.1 Kinetische Energieübertragung bei extremer Geschwindigkeit Die hohe Rotationsgeschwindigkeit des Laufrads überträgt enorme kinetische Energie auf die Flüssigkeit in der Nähe der Spitze. Gemäß der Fluiddynamik ist die Fluidgeschwindigkeit in der Nähe der Spitze proportional zur Lineargeschwindigkeit des Laufrads. Dieser extreme Geschwindigkeitsunterschied erzeugt einen drastischen Geschwindigkeitsgradienten innerhalb der Flüssigkeitsschichten. 2.2 Turbulenz und Hochfrequenzstoß In der unmittelbaren Randzone des Laufrads befindet sich die Flüssigkeit in einem Zustand intensiver Turbulenz. Sobald feste Agglomerate in diesen Bereich gezogen werden, werden sie hochfrequenten, hochintensiven Stößen und Reibung durch die Zähne des Laufrads und die Hochgeschwindigkeitsflüssigkeit ausgesetzt. Diese mechanische Kraft überwindet die Kräfte zwischen den Partikeln, wie z. B. Van-der-Waals-Kräfte und elektrostatische Kräfte, wodurch die Agglomerate sofort in kleinere Primärpartikel oder Sekundäraggregate zerfallen. Dies ist die Kernmethode, mit der das HSD die Desagglomeration und Partikelgrößenreduzierung erreicht. 2.3 Scherspannung und Agglomeratbruch Wenn die Flüssigkeit schnell an den Laufradzähnen vorbeiströmt, entsteht eine enorme Scherspannung zwischen den Flüssigkeitsmolekülen sowie zwischen der Flüssigkeit und den Partikeln. Scherspannung ist die primäre Kraft, die erforderlich ist, um die innere Kohäsionsfestigkeit der Agglomerate zu überwinden. Professionelle industrielle HSDs sind so konstruiert, dass sie die kritische Scherkraft erzeugen, die zum Zerbrechen der meisten Pigment- und Füllstoffagglomerate erforderlich ist. Diese Scherwirkung ist für eine gleichmäßige Verteilung und die Bildung eines stabilen Suspensionssystems von entscheidender Bedeutung. Die Dispergierung ist nur dann wirksam, wenn die ausgeübte Scherspannung die Bindungsstärke des Agglomerats übersteigt. III. Die drei Phasen der Dispersion: Benetzung, Desagglomeration und Stabilisierung Der Betrieb eines Hochgeschwindigkeitsdispergierers ist ein kontinuierlicher Energieeintragsprozess, der in drei Phasen unterteilt werden kann, die gemeinsam eine qualitativ hochwertige Dispergierung erreichen. 3.1 Die Benetzungsphase Dies ist die Anfangsphase des Dispergierprozesses. Das Pulver wird schnell in die flüssige Phase eingearbeitet. Die Makrozirkulation und der Wirbel des HSD sorgen für einen gründlichen Kontakt zwischen der Pulveroberfläche und dem flüssigen Medium. Der Flüssigkeitsfilm auf der Laufradoberfläche dringt augenblicklich in die Hohlräume zwischen den Pulverpartikeln ein, verdrängt Luft und vervollständigt den Benetzungsprozess. 3.2 Die Desagglomerationsphase Dies ist die Phase, in der der Energieeintrag am stärksten konzentriert ist. Durch die kombinierte hohe Scherung und den turbulenten Aufprall an der Laufradkante werden Agglomerate schnell zersetzt. Die Effizienz dieser Phase bestimmt direkt die Partikelgrößenverteilung (PSD) des Endprodukts und die insgesamt erforderliche Dispergierzeit. 3.3 Die Stabilisierungsphase Nach dem Partikelabbau adsorbieren Stabilisatoren wie Harze, Dispergiermittel oder Tenside in der Flüssigkeit schnell auf den neu freigelegten Partikeloberflächen. Diese Stabilisatoren verhindern, dass die Partikel erneut aggregieren oder ausflocken, indem sie für sterische Hinderung oder elektrostatische Abstoßung sorgen. Die kontinuierliche, gleichmäßige Mischwirkung des Hochgeschwindigkeitsdispergierers unterstützt die homogene Verteilung und vollständige Adsorption dieser Stabilisierungsmittel im gesamten System.

I. Definition der Kernvorteile eines Dreiwellen-Planetenmischers Die Dreiwellen-Planetenmischer gilt aufgrund seines einzigartigen Verbundbewegungsmodus und der mehrachsigen Leistungskonfiguration als „Meistermaschine“ für komplexe Mischanwendungen, wodurch es eine extrem große Bandbreite an Materialviskositäten bewältigen kann. Es wurde nicht nur für einzelne, hochviskose Materialien entwickelt, sondern ist auch für den Umgang mit komplexen Systemen geeignet, bei denen die Viskosität beim Mischen stark schwankt. Dieses Gerät ist typischerweise mit zwei langsam laufenden Planetenlaufrädern (oder Schaufeln) und einer schnell laufenden Dispergierwelle ausgestattet. Die Laufräder sorgen für großflächige Makromischung, Materialbewegung und Kneten, während die Hochgeschwindigkeits-Dispergierwelle für starke lokale Scherung sorgt. Diese Kombination aus „Kneten bei niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment“ und „Dispergierung bei hoher Geschwindigkeit und hoher Scherung“ ist die technische Grundlage für seine Kompatibilität mit extrem breiten Viskositäten. II. Professionelle Klassifizierung typischer Viskositätsbereiche Aus professioneller Sicht lässt sich der typische Materialviskositätsbereich für einen Dreiwellen-Planetenmischer in drei Hauptbereiche einteilen: 1. Niedriger bis mittlerer Viskositätsbereich ( In diesem Bereich weisen Materialien eine gute Fließfähigkeit auf. Obwohl dies nicht der Hauptvorteil eines Dreiwellen-Planetenmischers ist, erfüllt seine Mehrwellenkonfiguration diese Aufgabe dennoch effektiv. Mischmechanismus: Das Mischen und Dispergieren beruht hauptsächlich auf der turbulenten Strömung der Hochgeschwindigkeits-Dispergierwelle. Die Hochgeschwindigkeits-Dispergierscheibe arbeitet mit extrem hohen linearen Geschwindigkeiten (typischerweise über 15 m/s) und erzeugt eine intensive Flüssigkeitszirkulation und Scherwellen in Systemen mit niedriger Viskosität, was eine schnelle Auflösung, Desagglomeration oder Emulgierung ermöglicht. Anwendungseigenschaften: Geeignet für niedrigviskose vorgemischte Schlämme, Verdünnungsmittel oder lösungsmittelbasierte Beschichtungen, die ein schnelles Mischen und anfängliches Dispergieren erfordern. Die Hauptfunktion des Planetenlaufrads in diesem Bereich besteht darin, dabei zu helfen, Material von den Behälterwänden zu entfernen und es in die Dispersionszone zu leiten. 2. Hochviskositätsbereich (10.000 cP – ca. 1.000.000 cP) Dies ist der Bereich, in dem Zweiwellen- und Dreiwellen-Planetenmischer ihren einzigartigen Wert unter Beweis stellen. Materialien weisen eine erhebliche Viskosität auf und die Effizienz herkömmlicher Propeller- oder Paddelrührer sinkt dramatisch, wobei die Tendenz zur Bildung von „toten Zonen“ besteht. Mischmechanismus: Hier kommen die Planetenräder ins Spiel. Sie sorgen für starke volumetrische Quetsch- und Schubkräfte und zwingen das Material zu einer groß angelegten Erneuerung und Neuordnung. Die Hochgeschwindigkeits-Dispergierwelle funktioniert immer noch effektiv, ihre Dispergierwirkung beruht jedoch mehr darauf, dass die Laufräder kontinuierlich hochviskose Materialien in ihren Wirkungsbereich befördern. Wichtigste Herausforderung: Beseitigung des durch hohe Viskosität verursachten Strömungswiderstands, um sicherzustellen, dass das Pulver vollständig benetzt und im viskosen Grundmaterial dispergiert wird, wodurch „Pseudogel“-Phänomene verhindert werden. Durch die koordinierte Bewegung der dreiachsigen Maschine wird in dieser Phase ein effizientes Fest-Flüssigkeits-Mischen und Dispersionsgleichgewicht erreicht. 3. Ultrahoher Viskositätsbereich (1.000.000 cP – 20.000.000 cP und mehr) Hier hat der dreiachsige Planetenmischer einen überwältigenden Vorteil gegenüber den meisten anderen Mischgeräten und ist der Hauptzweck, für den er entwickelt wurde. In diesem Bereich kann das Material eine gummiartige, kittartige oder teigartige Konsistenz aufweisen. Mischmechanismus: Das Mischen beruht in erster Linie auf dem drehmomentstarken Kneten und der laminaren Scherung der Planetenflügelräder. Gedrehte Band- oder Spiralplanetenräder streichen mit minimalem Spiel über die Behälterwände und den Boden und dehnen, falten und komprimieren das Material kontinuierlich. Während die Wirkung einer Hochgeschwindigkeits-Dispergierwelle verringert wird, kann eine hohe Scherung die Viskosität vorübergehend lokal verringern, wenn das Material strukturviskose Eigenschaften aufweist, wodurch die Mischeffizienz verbessert wird. Leistungsgarantie: Das Planetengetriebe muss ausreichend Drehmoment liefern, um den erheblichen Widerstand zu überwinden, der durch die ultrahohe Viskosität des Materials entsteht. Präzises Laufraddesign und Spaltkontrolle sind entscheidend für eine nahtlose Vermischung und eine ausreichende Wärmeübertragung. Zu den typischen Anwendungen gehören Kathoden- und Anodenschlämme für Lithiumbatterien, Elektronikklebstoffe, Dichtstoffe und pharmazeutische Salben. III. Anpassung dynamischer Viskositätsänderungen an Scheranforderungen Die true value of a three-shaft planetary mixer lies in its ability to handle complex processes involving dynamic viscosity changes. In the preparation of many high-tech materials, viscosity is not a fixed value but rather follows the following trends: Anfangsstadium (niedrige Viskosität): Flüssige Grundmaterialien haben eine niedrige Viskosität und erfordern eine Hochgeschwindigkeits-Dispergierwelle, um kleine Pulvermengen schnell einzuarbeiten. Dispergier- und Verdickungsstufe (mittlere bis hohe Viskosität): Wenn große Mengen an Feststoffen hinzugefügt und benetzt werden, steigt die Systemviskosität schnell an. Dafür muss die schnelllaufende Welle starke Scherkräfte bereitstellen, während das Planetenrad für den Vortrieb sorgt. Letzte Mischstufe (ultrahohe Viskosität): Das Material ist vollständig eingedickt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Hochgeschwindigkeitswelle deaktiviert oder verlangsamt werden, während das Planetenrad bei maximalem Drehmoment für langsames, gründliches Kneten und Homogenisieren sorgt und so ein äußerst gleichmäßiges Endprodukt gewährleistet.