لماذا يأتي الحجم أولاً، وقوة المحرك أخيراً؟
تُشير قدرة المحرك إلى آلية التشغيل، فهي تُحدد مقدار العمل الذي يُمكن للآلة إنجازه في الساعة، وليس مدى كفاءة توزيعه. قد تتصرف آلتان بقدرة 1.1 كيلوواط بشكل مختلف تمامًا في نفس الوعاء إذا كانت إحداهما تحمل قرصًا قطره 100 مم والأخرى قرصًا قطره 150 مم، لأن القص يتولد عند حافة القرص وليس عند العمود.
يُؤخذ الحجم في الاعتبار قبل أيٍّ من هذين العاملين، لأنه يُحدد الشكل الهندسي المُناسب. لا يُمكن غمر قرص قطره 150 مم في كأس زجاجي سعته 250 مل: فجدار الكأس قريب جدًا من حافته، وتصعد الدوامة على الجانب، فيُقذف المزيج بدلًا من تدويره. القاعدة العملية المُتبعة في ورش العمل هي أن يكون قطر القرص ثلث قطر الكأس تقريبًا، ولهذا السبب تُؤدي العينة الصغيرة إلى ضغط منخفض، ويُحدّ الضغط المنخفض من قوة القص التي يُمكن الوصول إليها.
وينطبق المنطق نفسه على الطرف الآخر. ففي دفعة حجمها 60 لترًا، يكون القرص ذو قطر 100 مم صغيرًا جدًا بحيث لا يستطيع قلب الحجم بأكمله، لذا تبقى الطبقة العلوية ثابتة بينما تتعرض الطبقة السفلية لقص مفرط. لا تظهر أي من الحالتين في ورقة المواصفات، وكلاهما يُهدر أسبوعًا من التجارب.
آلات الطاولة الثلاث وما يفعله كل منها فعلياً
تغطي ثلاث مجموعات من الآلات جميع أعمال النجارة تقريباً، وهي غير قابلة للتبديل. ما يميزها هو الآلية التي تضخ الطاقة في المنتج.
جهاز التجنيس الدوار الثابت: حجم القطرات والذوبان
يدور دوّار داخل شاشة ثابتة بمسافة صغيرة، ساحبًا المنتج محوريًا ودافعًا إياه عبر الفتحات. يعمل القصّ في هذه المسافة، بالإضافة إلى المرور المتكرر عبر الشاشة، على تقليل حجم القطرات وتفتيت التكتلات الصلبة. هذه الأداة مثالية للمستحلبات، ولترطيب المساحيق في الوسط، ولإذابة حبيبات البوليمر. في مجموعة POLYC، تغطي سلسلة PSL / PSF أحجامًا تتراوح من 10 مل إلى 10 لترات، مع ثوابت قابلة للتبديل بأحجام من 10 إلى 70 مم.
مُشتِّت قرص كولز: التبليل، عند حجم تجريبي
يدور قرص مسنن بسرعة كافية لتوليد دوامة تحمل المسحوق من السطح إلى منطقة القص عند الأسنان. لا يُقلل هذا القرص من حجم الجزيئات، بل يفصل التكتلات إلى جزيئات أولية ويُبللها. يُعد هذا القرص أساسيًا في تركيبات الدهانات والأحبار، وتغطي سلسلة BPF-H نطاقًا يتراوح بين 5 و80 لترًا بأقراص يتراوح قطرها بين 100 و150 مم على عمود متوازن.
مطحنة السلة: تقليل حجم الجسيمات الفعلي
تحتوي السلة على كمية من الخرز الصغير خلف شبكة احتجاز، ويقوم محرك داخل السلة بتدوير الخليط عبر طبقة وسائط الطحن. ولأن السائل نفسه يمر عبر الطبقة عدة مرات، يصبح وقت الطحن هو المتغير المتحكم، ويمكن مع ذلك الوصول إلى درجة نعومة معينة حتى مع كمية أقل من لتر. يغطي جهاز PZM-L من 0.5 إلى 2.5 لتر باستخدام وسائط الزركونيا بحجم حبيبات يتراوح من 1.6 إلى 2.2 مم.
المختبر الذي يشتري جهازًا واحدًا فقط عادةً ما يشتري جهاز التشتيت، لأنه الأقل تكلفة والأكثر مرونة. أما المختبر الذي يقارن بين التركيبات، فعادةً ما ينتهي به الأمر بشراء جهاز تشتيت وجهاز طحن، لأن مقارنة معجونين صبغيين بناءً على جودة التشتيت وحدها لا تُحدد أيهما سيلبي مواصفات النعومة المطلوبة.
سرعة الإكرامية هي الرقم الذي يتم نقله بين الآلات.
لا يُعتدّ بعدد الدورات في الدقيقة (rpm) وحده، لأن نفس عدد الدورات في الدقيقة على قطر مختلف يُعطي سرعة حافة مختلفة. أما الرقم الذي يُستخدم في جميع الآلات وعلى جميع المقاييس فهو سرعة طرف القرص، والتي تُحسب من القطر والسرعة.
v = π × D × n / 60، حيث D هو قطر القرص أو الجزء الثابت بالأمتار و n هي سرعة العمود بالدورة في الدقيقة، مما يعطي v بالأمتار في الثانية.
عند تطبيق هذه النتائج على السرعات والأقطار المنشورة للفئات الثلاث المذكورة أعلاه، نجد أن الفروقات أكبر مما تشير إليه مواصفات المحرك. وقد حُسبت هذه الأرقام من السرعة والقطر المذكورين في الكتالوج، ولم تُقاس فعلياً.
| الآلة والرأس | القطر | سرعة | نصائح |
|---|---|---|---|
| PSL-I بأقصى سرعة | Φ18 مم | 2200 دورة في الدقيقة | حوالي 2.1 م/ث |
| PSF-II بأقصى سرعة | Φ70 مم | 11000 دورة في الدقيقة | حوالي 40 م/ث |
| BPF-H-1.1، قرص صغير | Φ100 مم | 3000 دورة في الدقيقة | حوالي 15.7 م/ث |
| BPF-H-2.2، قرص كبير | Φ150 مم | 3000 دورة في الدقيقة | حوالي 23.6 م/ث |
| BPF-H-2.2، قرص كبير بسرعة منخفضة | Φ150 مم | 1500 دورة في الدقيقة | حوالي 11.8 م/ث |
تم حسابها من أقطار الكتالوج ونطاقات السرعة. يتم تحديد سرعة طرف التشغيل الفعلية بواسطة المنتج والوعاء، وليس بواسطة الحد الأقصى الذي يمكن أن تصل إليه وحدة الدفع.
نتيجة ذلك بالنسبة لتقرير التجربة بسيطة. تسجيل عبارة "عملت بسرعة 1800 دورة في الدقيقة" لا يُعدّ مواصفةً، لأنه لا يُحدد نوع الآلة أو القرص. أما تسجيل سرعة طرف القرص، أو عدد الدورات في الدقيقة مع قطر القرص، فهو أمرٌ يُمكن لمهندس الإنتاج اتخاذ إجراء بشأنه.
مطابقة نطاق مستوى الصوت مع الجهاز
يوضح الجدول أدناه القرار الذي تواجهه معظم المختبرات فعلياً: أي جهاز يغطي الكميات التي تصل إلى طاولة العمل. في حال تداخل جهازين، يكون العامل الحاسم هو الناتج المطلوب، وليس الكمية.
| حجم العينة | آلة تناسب | ما سيفعله وما لن يفعله |
|---|---|---|
| 10 – 300 مل | جهاز تجانس الدوار والثابت، رأس من 10 إلى 18 مم | يستحلب ويرطب بكميات ضئيلة. لا يمكنه حمل كمية كافية من الوسائط للطحن، ولن يتناسب قرص التشتيت ذو الحجم المناسب مع الوعاء. |
| 300 مل - 2 لتر | جهاز تجانس الدوار والثابت، رأس 70 مم | تتميز هذه المجموعة بأعلى سرعة طرفية بين المجموعات الثلاث، مما يُنتج مستحلبات دقيقة ويُذيب المواد الصلبة. أما تحويل المساحيق إلى عجينة لزجة فهو عملية بطيئة. |
| 0.5 – 2.5 لتر، درجة النعومة المستهدفة | مطحنة سلال المختبر | يطحن في نفس الوعاء الذي خُلط فيه، باستخدام وسائط طحن يتراوح حجمها بين 1.6 و 2.2 مم. مصنف حتى لزوجة 5000 سنتي بواز تقريبًا؛ ليس جهازًا عالي اللزوجة. |
| 5 – 30 لتر | جهاز تشتيت مختبري، 1.1 كيلو واط | يتم ترطيب العينة مسبقًا وتشتيتها باستخدام أقراص بقطر يتراوح بين 100 و 120 مم. يتطلب الأمر خطوة طحن لاحقة إذا كان الهدف هو الحصول على درجة نعومة معينة. |
| 20 – 80 لترًا | جهاز تشتيت مختبري، 2.2 كيلو واط | إنتاج كميات صغيرة وألوان مخصصة بأقراص يتراوح قطرها بين 120 و150 مم. هذه هي أكبر خطوة على طاولة العمل قبل استخدام موزع الإضاءة المناسب للإنتاج. |
الأحجام والأقطار من المواصفات المنشورة في صفحات PSL / PSF و PZM-L و BPF-H.
متى تتوقف آلة الطاولة عن العمل؟
لكل شكل هندسي حد أقصى، وهذه الحدود ليست متساوية. معرفة هذه الحدود مسبقاً هو ما يمنع المشروع من شراء آلة ثانية بعد ثلاثة أشهر.
- سقف اللزوجةتم تصنيف مطحنة السلة المختبرية إلى حوالي 5000 سنتي بواز. بمجرد أن يتوقف دوران المواد عبر طبقة الوسائط، يتوقف الطحن فعليًا على الرغم من أن العمود لا يزال يدور.
- انهيار الدوامةيحتاج قرص كولز إلى الدوران بسرعة كافية لسحب المسحوق من السطح. في المعجون السميك، لا تتشكل الدوامة، وزيادة السرعة لا تؤدي إلا إلى زيادة الحرارة والهواء.
- طول عمود ماكينة تنظيف الأرضياتيحتوي جهاز التشتيت المكتبي على عمود قصير وصلب. أما عند توسيع نفس التصميم ليشمل وعاءً بسعة 600 لتر، فسيتطلب ذلك عمودًا أطول، وانحرافًا أكبر، وترددًا طبيعيًا يجب على المحرك تجنبه - وهذا هو السبب في أن الآلات الكبيرة تستخدم تصميمات إطارات مختلفة بدلاً من أعمدة أطول.
- الاحتفاظ بالوسائطتُعطي الخرزات الأصغر حجماً طحناً أنعم، ولكن يجب أن تكون شبكة الاحتجاز قادرة على احتجازها. حجم الخرزات والشبكة قرار واحد، وليس قرارين.
وفوق هذه الحدود، يكون الجواب الصحيح هو عائلة آلات مختلفة بدلاً من نسخة أكبر من نفس النوع: خلاط كوكبي أو ثنائي المحور للمنتجات عالية اللزوجة، ومطحنة خرز أفقية أو رأسية للطحن الدقيق المستمر بحجم الإنتاج.
سؤال الخرز: متى لا يكفي المشتت؟
إن التمييز الذي يحدد معظم ميزانيات المعدات هو بين التشتيت والطحن، وهو تمييز يتم طمسه بشكل روتيني من قبل كل من الموردين والمشترين.
يفصل جهاز التشتيت التكتلات إلى جزيئاتها الأولية. فإذا وصل الصباغ على شكل تجمعات بحجم 20 ميكرومتر من بلورات بحجم 0.2 ميكرومتر، يستطيع جهاز التشتيت تحرير البلورات وتثبيتها، وتكون النعومة الناتجة مطابقة لنعومة المادة الخام. أما مطحنة الوسائط فتتجاوز ذلك، إذ تعمل على تقليل حجم الجزيئات الأولية نفسها، وهي الطريقة الوحيدة للوصول إلى درجة نعومة لا تتوفر في المادة الخام أصلاً.
عملياً، تُنفذ الخطوتان بشكل متتابع. في مرحلة التشتيت المسبق، يُوضع المسحوق في الوسط ويُزال الهواء، ثم تُطحن الجزيئات لتقليل حجمها. لا تُهدر الطاقة المُستهلكة في الخطوة الأولى، لأن المسحوق غير المُبلل جيداً لا يُمكن طحنه بكفاءة، إذ تنزلق وسائط الطحن فوق التكتلات التي لا تزال مُغطاة بالهواء بدلاً من تفتيتها.
في مطحنة الطاولة، يُعدّ حجم الخرز العامل الرئيسي المؤثر على النتيجة، بينما تُشكّل شاشة الاحتجاز العامل المحدد. يوفر استخدام خرز بحجم 1.6 إلى 1.8 مم في النموذج الأصغر نقاط تلامس أكثر وتوزيعًا أدق، بينما يوفر استخدام خرز بحجم 1.8 إلى 2.2 مم في النموذج الأكبر طاقة أكبر لكل نقطة تلامس، وهو مناسب لتغذية أكثر خشونة. مع ذلك، لا يُغني أيٌّ من هذين الخيارين عن تشغيل الدفعة لفترة كافية، ويُعدّ الوقت المتغير الذي يجب تسجيله لضمان تكرار النتيجة.
أربعة افتراضات كلفت أسبوعًا من التجارب
- زيادة عدد دورات المحرك في الدقيقة تعني تشتتًا أفضل.عند تجاوز السرعة اللازمة لتكوين دوامة حقيقية، تتحول الطاقة الزائدة في الغالب إلى حرارة، ودخول للهواء، وتآكل. وتُعد سرعة طرف الشفرة عند الحافة هي القيمة المفيدة.
- إن الدفعة ذات المظهر الأملس هي دفعة متفرقةقد تبدو دفعة واحدة متجانسة ظاهريًا، لكنها قد تحتوي على تكتلات تظهر لاحقًا في قراءة الطحن، أو اختلاف اللمعان، أو انسداد الترشيح. الفحص هو قياس للنعومة، وليس فحصًا بصريًا.
- أن نتيجة الاختبار تنتقل عند نفس عدد دورات المحرك في الدقيقةعند استخدام قرص أكبر بنفس سرعة الدوران، تكون سرعة طرف القرص أعلى، ومع ذلك، فإن نفس الطاقة موزعة على حجم أكبر، مما يعني استهلاك طاقة أقل لكل لتر. لذا، عند تغيير سرعة طرف القرص ونسبة القرص إلى الخزان، من المتوقع أن يتغير وقت التشغيل.
- أي حجم للخرز يصلح إذا استمر الركض لفترة كافيةتحدد شاشة الاحتفاظ الحد الأدنى لحجم الحبيبات، ولا يمكن للمواد الدقيقة جدًا بالنسبة للتغذية الخشنة أن تعيق التغذية على الإطلاق. يتبع حجم الحبيبات الهدف والشاشة، وليس العكس.
إن تسجيل ثلاثة أرقام لكل تجربة - الحجم وسرعة الطرف والوقت - لا يكلف شيئاً ويزيل معظم الغموض عندما يتعين تكرار النتيجة أو نقلها.
أخبرنا بالحجم والهدف
أرسل حجم العينة، ولزوجة المنتج، والهدف المطلوب من كل دفعة - حجم القطرات، أو الذوبان، أو درجة النعومة. سيحدد مهندسونا الشكل الهندسي الأمثل، حتى لو كان الحل هو جهاز لا نحتاج لبيعه لك لهذه المرحلة.
احصل على عرض أسعار مُخصّصتواصل معنا عبر واتساب
واتساب +86 138 1677 4633export@polycmill.com
مكان تصنيع آلات الطاولة
يتم تصنيع مجموعة المختبرات في نفس المصنع الذي يتم فيه تصنيع آلات الإنتاج التي يتم توسيع نطاقها، وهذا هو السبب في أن الأقطار والسرعات وأحجام الوسائط على وحدة الطاولة تتوافق مع الأرقام الحقيقية على وحدة الإنتاج بدلاً من تصميم آلة صغيرة منفصلة.
