Профессиональный производитель и завод бисерных мельниц и смесителей — Polyc
Вертикальная шариковая мельница: как она работает и почему достигает наноразмерных результатов.
Вертикальная шариковая мельница: как она работает и почему достигает наноразмерных результатов.
Шариковая мельница измельчает не путем прессования, а путем столкновения. Шлам прокачивается через камеру, заполненную мелкими шариками, а высокоскоростной ротор так часто разбрасывает эти шарики друг на друга, что агломераты распадаются на первичные частицы. Единственный параметр, определяющий достижение нанометрового диапазона, — это не размер камеры, а...плотность энергии: сколько шариков контактирует с суспензией и с какой силой они вращаются. Именно поэтому вертикальная шариковая мельница существует как отдельная машина, и именно поэтому один и тот же принцип измельчения используется как в вертикальной, так и в горизонтальной конфигурации.
Предварительное диспергирование определяет примерно половину конечного результата еще до начала измельчения. Если в исходном материале все еще присутствуют мягкие агломераты, мельница тратит энергию на повторное измельчение комков, которые в нем никогда не должны были быть, и распределение частиц по размерам расширяется. Поэтому первая задача любой линии наноизмельчения — подать в мельницу стабильную предварительную смесь, а затем позволить шаровой мельнице преобразовать эту предварительную смесь в плотное нанораспределение. В этом руководстве объясняется, как работает вертикальная шаровая мельница, почему вертикальная компоновка хороша для мелкодисперсных сред, как она сравнивается с горизонтальной шаровой мельницей и как подобрать ее размер.
Вертикальная шаровая мельница измельчает материал, пропуская суспензию через вертикальную камеру, заполненную мелкими частицами (циркониевые шарики диаметром около 0,2–0,8 мм), которые перемешиваются ротором с кольцевым перемешивающим устройством. Вертикальная конструкция обеспечивает постоянную загрузку слоя частиц и разделение продукта в верхней части, поэтому она подходит для измельчения мелких частиц и нанодиапазона, примерно до 50 нм. Достижение нанометрового диапазона достигается за счет плотности энергии — множество мелких частиц создают гораздо больше точек контакта, чем несколько крупных, — а не за счет размера камеры. Вертикальные шаровые мельницы POLYC с пьезоэлектрическим/пьезоэлектрическим наночастицами и горизонтальные шаровые мельницы PZB с кольцевым перемешивающим устройством имеют одинаковый механизм измельчения и позволяют достигать размера частиц от 50 нм до 5 мкм.
Вертикальное расположение сепаратора следует выбирать при работе в лабораторных, пилотных или мелкосерийных нанотехнологиях с мелкодисперсными средами; горизонтальное — при высокой производительности и более высокой вязкости. Оба варианта позволяют достичь нанотехнологий при правильном выборе среды, системы охлаждения и сепаратора.
Как работает вертикальная шаровая мельница
Внутри камеры штифты, закрепленные на роторе, чередуются с неподвижными штифтами на стенке камеры. При вращении ротора слой шариков при каждом обороте проходит через плотную серию плоскостей сдвига, а не скользит по гладкому диску. Именно такая геометрия делает возможным использование мелкодисперсных материалов: меньшие шарики означают гораздо больше точек контакта на единицу объема, а большее количество точек контакта — это именно то, что измельчает агломераты до нанодиапазона без падения давления, необходимого для дисковой мельницы.
Вертикальная ориентация изменяет два практических момента. Во-первых, сила тяжести удерживает наполнитель в камере, поэтому сепаратору в верхней части нужно лишь удерживать гранулы, позволяя при этом выходить мелкоизмельченной суспензии — задача, которую центробежный динамический сепаратор выполняет без мелкоячеистой сетки, поэтому он не забивается и не засоряется при высокой производительности.
Во-вторых, вертикальная камера компактна и легко загружается очень мелкими частицами (до 0,2 мм), которые в длинной горизонтальной камере расслаивались бы или всплывали. Это основная причина, по которой вертикальные шариковые мельницы широко используются в лабораторных, пилотных и мелкосерийных нанотехнологиях, где ограничивающим фактором является размер частиц, а не размер партии.
Почему вертикальная компоновка достигает наноразмеров
Наноизмельчение — это проблема нагрева, а не проблема размера частиц. Та же плотность энергии, которая разрушает агломераты, также быстро повышает температуру суспензии, и термочувствительные пигменты и смолы меняют оттенок или преждевременно затвердевают, если тепло не отводится в месте его образования. Вертикальная кольцевая мельница достигает наноразмерного измельчения благодаря сочетанию трех элементов: мелкодисперсного материала для обеспечения высокой плотности контакта, высокоскоростного ротора с игольчатыми элементами для обеспечения высокой плотности энергии и системы охлаждения, которая отводит тепло от камеры, ротора и вала по разным путям.
Сама мелющая среда определяет минимальную достижимую тонкость помола. Циркониевые шарики являются стандартом для нанообработки, поскольку их плотность позволяет мелким шарикам обладать достаточной кинетической энергией для разрушения агрегатов без загрязнения продукта, как это произошло бы с более мягкими или менее плотными шариками.
Вертикальная и горизонтальная шариковая мельница
Компания POLYC производит как вертикальные штифтовые кольцевые мельницы (PZL/PZN), так и горизонтальные штифтовые мельницы (PZB), поскольку ни одна из этих конструкций не является оптимальной для решения всех задач. Механизм измельчения одинаков; разница заключается в том, с каким ограничением лучше справляется данная конструкция.
| Аспект | Вертикальная шаровая мельница | Горизонтальная шаровая мельница |
|---|---|---|
| Ориентация камеры | Вертикальный разделитель сверху. | Горизонтальный, разделитель на конце |
| Оптимальный размер медиафайла | 0,2–0,8 мм (тонкие) | 0,3–1,5 мм |
| Типичная обязанность | Лабораторные, пилотные, мелкосерийные нанотехнологии | Производство, более высокая вязкость |
| След | Компактный, низкий | Более крупные, часто установленные на салазках. |
| Пропускная способность за проход | Ниже | Выше |
Практическое правило: если ограничение заключается в размере частиц и плотном нанораспределении в малом объеме, вертикальная мельница — естественный выбор. Если ограничение — производительность в тоннах в час на вязкой основе краски или чернил, то горизонтальная штифтовая мельница на рециркуляционной установке обычно подходит лучше. Максимальный размер частиц — примерно от 50 нм до 5 мкм для штифтовых кольцевых мельниц POLYC — является общим, поэтому решение принимается исходя из производительности и вязкости, а не из возможности достижения наноразмерности.
Типичные параметры шаровой мельницы с штифтами и кольцами
Шаровые мельницы POLYC с поршневыми кольцами — вертикальные PZL/PZN и горизонтальные PZB — имеют одинаковые габариты измельчительной камеры, поэтому указанные ниже диапазоны рабочего объема и мощности применимы к обеим конфигурациям. В таблице приведена сводная информация по стандартной линейке PZB; вертикальные модели имеют те же габариты, но с вертикально расположенной камерой.
| Модель | Рабочий объём (л) | Мощность главного двигателя (кВт) | Обработка партий (L) | Расход охлаждающей воды (л/ч) |
|---|---|---|---|---|
| PZB6 | 6 | 15.0 | 300 | 1000 |
| PZB20 | 20 | 30.0 | 1000 | 2000 |
| PZB60 | 60 | 75.0 | 3000 | 2500 |
| PZB150 | 150 | 160.0 / 200.0 | 5000 | 4000 |
Стандартные кольцевые мельницы с поршневым механизмом работают с частицами размером 0,3–0,8 мм и достигают размера частиц от 50 нм до 5 мкм. Напряжение двигателя (220 В/380 В/440 В, 50 Гц/60 Гц), подающие насосы (пневматические диафрагменные или шестеренчатые), керамическая футеровка камеры и взрывозащищенные конфигурации проектируются по запросу. Примеры проектов в вашей отрасли доступны по запросу.
Сценарии закупок
| Сценарий | Долг | Рекомендуемая планировка |
|---|---|---|
| А — Лаборатория / пилотный проект нано | Пробные испытания составов чернил, пигментов или керамики при длине волны 50–200 нм. | Небольшая вертикальная штифтовая кольцевая мельница (6–20 л) |
| B — Производственная краска/чернила | Непрерывный объем, вязкость до ~15 000 мПа·с | Горизонтальная штифтовая мельница на рециркуляционной платформе |
| C — Батарея / керамическая суспензия | Требуется очень тонкое, термочувствительное, узкое распределение. | Мелкодисперсный фильтр + четырехзонное принудительное охлаждение, вертикальное или горизонтальное |
| D — Многопродуктовый подрядчик | Частая смена продукта, промывка между циклами использования. | Горизонтальная установка на салазках с функцией быстрой замены носителей и CIP-мойкой. |
Почему стоит выбрать вертикальные и кольцевые шаровые мельницы POLYC?
Фабрика прямых поставок
Изготовленные на нашем заводе в Уси площадью 9000 м², эти станки проходят собственную обработку роторов, динамическую балансировку и испытания на герметичность, поэтому вы покупаете их по заводской цене и можете пообщаться с инженерами, которые их создали.
Четырехзонное принудительное охлаждение
Охлажденная вода циркулирует через рубашку камеры, сердечник ротора, вал и торцевую поверхность по отдельным контурам, отводя тепло трения там, где оно генерируется — именно это отличает стабильную наношлифовку от изменения оттенка.
3-летняя международная гарантия
На каждую шаровидную фрезу с кольцевым стержнем предоставляется 3-летняя международная гарантия, а также возможность индивидуальной настройки напряжения, типа обрабатываемого материала, футеровки и взрывозащищенного корпуса в соответствии с требованиями вашего предприятия.
Пришлите нам пульпу и целевую тонкость помола.
Сообщите нам вязкость исходного сырья, целевой размер частиц и суточную производительность. Мы ответим в течение 24 часов, предоставив информацию о вертикальной или горизонтальной кольцевой мельнице, размере частиц и системе охлаждения, соответствующих требуемым параметрам.
Прямая электронная почта:export@polycmill.com
Часто задаваемые вопросы
Для чего используется вертикальная шаровая мельница?
Он используется для измельчения суспензий до мелкой или наночастиц в вертикальной измельчающей камере, заполненной мелкими частицами. Типичные задачи включают лабораторное и пилотное наноизмельчение чернил, пигментов и керамических паст, а также мелкосерийное производство, где мелкая фракция и плотное распределение частиц имеют большее значение, чем тонны в час.
Насколько мелкий помол может произвести вертикальная шаровая мельница?
Шариковые мельницы POLYC с кольцевым поршнем обеспечивают диапазон размеров частиц от 50 нм до 5 мкм при использовании мелкодисперсного циркониевого материала (0,3–0,8 мм) и правильном охлаждении. Минимальный размер частиц определяется размером материала и плотностью энергии, а не вертикальной или горизонтальной компоновкой — оба параметра позволяют достичь одного и того же нанодиапазона.
Вертикальная или горизонтальная шаровая мельница — какую выбрать?
Для лабораторных, пилотных и мелкосерийных работ с наночастицами, использующими мелкодисперсные носители, выбирайте вертикальное расположение, поскольку гравитация обеспечивает постоянную загрузку носителя, а верхний сепаратор обрабатывает мелкие гранулы без засорения. Для повышения производительности и повышения вязкости лучше выбрать горизонтальное расположение, где лучше подойдет циркуляционная мельница на салазках. Максимальный предел тонкости помола является общим.
Почему охлаждение так важно при наношлифовании?
Энергия, разрушающая агломераты, также нагревает суспензию. Термочувствительные пигменты и смолы меняют оттенок или преждевременно затвердевают, если тепло не отводится в месте его образования. Четырехзонная система охлаждения — оболочка камеры, сердечник ротора, вал и торцевая поверхность по отдельным путям — поддерживает температуру на контролируемом уровне на протяжении всего процесса наношлифовки.
Какие абразивные материалы следует использовать для нанофрезерования?
Циркониевые шарики являются стандартом для нанотехнологий. Их плотность позволяет маленьким шарикам обладать достаточной кинетической энергией для разрушения агрегатов, а также они лучше противостоят износу и загрязнениям, чем более мягкие или менее плотные материалы. Размер частиц материала подбирается в соответствии с требуемой тонкостью — для более тонких целей требуются более мелкие шарики.
Предоставляется ли гарантия на вертикальные шаровые мельницы POLYC?
Да. На каждую шариковую мельницу POLYC с кольцевым поршнем предоставляется 3-летняя глобальная гарантия, и она производится на нашем заводе в Уси. Напряжение, подающий насос, футеровка камеры и взрывозащищенная конфигурация проектируются по запросу покупателя.
Изучите связанные ресурсы
Горизонтальная кольцевая фрезерная машина из линейки 6–150 L, обеспечивающая точность резки от 50 нм до 5 мкм благодаря четырехзонному охлаждению.
Стандартный гранулят для нанофрезерования — плотность, износостойкость и устойчивость к загрязнениям соответствуют целевой тонкости помола.
Чем отличается ротор с поршневым кольцом от дискового ротора по тонкости помола, вязкости и рабочей среде — и какой из них следует выбрать.
Полное сравнение компоновочных параметров по размеру фильтрующего материала, вязкости, занимаемой площади и производительности поможет выбрать подходящую камеру.
