همزن های صنعتی

*** انواع همزنهای شرکت به میکس ***

**** نحوه نامگزاری همزنهای به میکس ****

همزن صنعتی (agitator) | انواع، کاربردها و انتخاب بهترین همزن:

 شرکت فن آوران البرز اندیشه با تکیه بر دانش و تجربه چندین ساله در زمینه طراحی و ساخت انواع همزن صنعتی(agitator)  و پره ها فعالیت دارد . برند ثبت شده این شرکت در این زمینه “ به میکس”  است.  همزن صنعتی قلب تپنده فرآیندهای اختلاط  می باشد. صنعت امروز، بدون توانایی اختلاط کنترل شده، یکنواخت و کارآمد مواد، به سرعت متوقف خواهد شد. اینجاست که همزن صنعتی (agitator) به عنوان یکی از حیاتیترین تجهیزات در خط تولید، نقش خود را ایفا میکند. شرکت  به میکس ، با سالها تجربه و تخصص فنی، در زمینه طراحی، آنالیز مهندسی و ساخت انواع همزنهای صنعتی برای پاسخگویی به پیچیده ترین نیازهای فرآیندی شما فعالیت میکند.

## همزن صنعتی (agitator) چیست؟ ‌(شکل 1)

یک همزن صنعتی(agitator)، یک دستگاه مکانیکی است که برای ایجاد حرکت و جریان در یک محیط سیال (مایع یا سیال غیر نیوتنی) به کار میرود. همزنها با توجه به نوع فرآیند و حجم مخزن و درجه اختلاط و خیلی از عوامل دیگر دارای اجزای مختلفی می باشند. اجزای یک همزن صنعتی گیربکس دار در شکل شماره 1 نمایش داده شده است که از اجزای زیر تشکیل شده است:

1-      توان محرکه(drive unit):

   در اکثر همزنهای صنعتی از الکتروموتور به عنوان منبع ورودی توان استفاده می گردد. انتخاب نوع و سایز الکتروموتورها بستگی به توان و گشتاور مورد نیاز و شرایط محیطی مورد استفاده بستگی دارد. در بخشهای بعدی توضیحات بیشتری درباره الکتروموتورها خواهد آمد.  در برخی از شرایط به ویژه شرایطی که باید سیستم ضد انفجار باشد از موتورهای بادی به عنوان منبع توان ورودی در همزنها استفاده می شود.

2-      گیربکس(gear unit):

   الکتروموتورهای صنعتی موجود در بازار در سرعتهای نامی 700و900و1500و3000 دور بر دقیقه وجود دارند. در برخی از فرآیندهای اختلاط نیاز به تنش برشی بالاتر می باشد. در اینگونه موارد  سرعت همزدن و به عبارتی دیگر سرعت دورانی پره ها بالاست و از گیربکس استفاده نمی گردد. اما اغلب در اختلاطهایی که ویسکوزیته بالاست معمولا از پره های با قطر بزرگتر و سرعت دورانی کمتر استفاده می گردد. در این موارد برای کاهش سرعت از گیربکس استفاده می گردد. گیربکسها دارای انواع مختلفی می باشند مانند گیربکسهای هلیکال و حلزونی و ... که بسته به شرایط کاری و محیطی یکی از انواع گیربکسها مورد استفاده قرار می گیرد. در بخشهای بعدی توضیحات بیشتری درباره گیربکسها خواهد آمد.

3-      لنترنها(lanterns):

وقتی که شفت و پره ها در داخل مخزن در حال دوران هستند نیروهای شناوری و هیدرولیکی و نیروهای محوری پره و وزن به مجموعه وارد می گردد. در پروژه هایی کوچک که معمولا این نیروها کم هستند شفت را مستقیم به الکتروموتور و یا گیربکس وصل می کنند اما در پروژه های بزرگتر با توجه به شدت این نیروها مخصوصا نیروهای هیدرولیکی که به صورت عرضی به مجموعه شفت وارد می شوند طراحی لنترن برای تحمل این نیروها ضروری خواهد بود. در مجموع در این لنترن یا لنترنها از یک یا دو ردیف بیرینگ استفاده می گردد. نصب آببند شامل کاسه نمد و یا مکانیکال سیل و آببندهای نخ پکینگی در بخش پایینی لنترن انجام می گیرد. محاسبات فاصله بیرینگها و نوع و چیدمان آنها از مهمترین پارامترهای طراحی میکسرهای بزرگ و با دوام می باشد.

4-      فلنج نصبی(mounting flange):

پایین ترین فلنج تعبیه شده در لنترن این فلنج می باشد که در همزنهایی که نیاز به آببندی می باشند مجموعه آببندها بر روی این فلنج نصب می گردد. همچنین در جاهاییکه نیاز است جنس این فلنج به خاطر خوردگی بخارات درون مخزن متفاوت از جنس لنترن باشد از این فلنج با جنس مناسب استفاده می گردد.

5-      شفت همزن( agitator shaft or dry shaft) :

در همزنهایی که طول شفت کوتاه است این شفت با شفت درون مخزن یکیست. اما در همزنهایی که طول شفت بلند هست و یا از لوله برای شفت داخل مخزن استفاده می گردد شفت همزن جدا است و با کوپلینگ به بالاترین شفت داخل مخزن متصل میشود.

6-      شفت یا شفتهای داخل مخزن(vessel shafts or wet shafts):

در همزنهایی که طول شفت آن بلند هست از یک یا چند تیکه شفت استفاده می شود. که همه این شفتها توسط کوپلینگهای صلب با پیچ و مهره به یکدیگر متصل می شوند. محاسبات تععین قطر شفت بر اساس تنشهای مجاز کششی و برشی و سرعت بحرانی شفت تعیین می گردند.

7-      پره ها:

وظیفه تمامی قطعات میکسر  ایجاد مسیری امن و مطمعن برای انتقال توان دورانی به پره ها می باشد. انتخاب نوع و تعداد و قطر پره ها بسته به نوع واکنش و درجه اختلاط و زمان اختلاط و ... دارد. انتخاب نوع پروانه قلب طراحی یک سیستم همزن است و مستقیماً بر عملکرد آن تاثیر میگذارد. پره ها به سه دسته اصلی تقسیمبندی میشوند:

1.  پره های جریان محوری (axial flow impellers):

    *   مکانیسم: سیال را به موازات شفت همزن به حرکت درمیآورند (جریان بالا به پایین یا پایین به بالا).

    *   کاربرد اصلی: اختلاط عمومی، تعلیق ذرات جامد، ایجاد جریان یکنواخت.

    *   مثال: پروانه مارپیچ (helical impeller)، پروانه توربینی با پرههای مایل (pitched blade turbine).

2.  پره های جریان شعاعی (radial flow impellers):

    *   مکانیسم: سیال را به صورت عمود بر شفت همزن و به سمت دیواره مخزن پرتاب میکنند.

    *   کاربرد اصلی: اختلاط سیالات با ویسکوزیته متوسط تا بالا، پراکندهسازی گاز در مایع، امولسیونسازی.

    *   مثال: توربین راشتون (rushton turbine)، پروانه تیغهای (straight blade turbine).

3.  پره های جریان مماسی (tangential flow impellers):

    *   مکانیسم: ایجاد حرکت چرخشی و حلقوی در سیال.

    *   کاربرد اصلی: اختلاط سیالات با ویسکوزیته بسیار بالا (مانند خمیرها، صمغها، روغنهای سنگین).

    *   مثال: همزنهای روبان (ribbon agitator)، همزنهای انگشتی یا آنکور (anchor agitator).

شرکت به میکس چندین سال است که پره های زیادی در انواع و اندازه های متفاوت برای مشتریان داخلی و خارجی طراحی و ساخته است.

8-      بیرینگ مهار کننده (steady bearing)

این مجموعه بیرینگ در مخازنی که ارتفاع بالایی دارند در بالای عدسی پایینی مخزن نصب می گردند. در برخی موارد وقتی طول شفت بلند است برای حل مشکلات ناشی از سرعت بحرانی بایستی قطر شفت را بزرگتر در نظر بگیریم و این امر علاوه بر اعمال وزن بیشتر به سازه بار مالی در پی خواهد داشت لذا با نصب بیرینگ مهارکننده در پایین مخزن از شفت با قطر کمتر استفاده خواهد شد.

شکل شماره  1: اجزای یک همزن صنعتی

## اهداف و کاربردهای کلیدی همزنهای صنعتی

*   اختلاط و یکنواخت سازی (mixing & homogenization): ایجاد یک ترکیب همگن از دو یا چند فاز مایع-مایع یا مایع-جامد.

*   تعلیق کردن (suspension): نگهداری ذرات جامد در حالت معلق در داخل مایع و جلوگیری از ته نشین شدن آنها.

*   افزایش انتقال حرارت (heat transfer): افزایش راندمان انتقال حرارت بین کویل یا جکت مخزن و سیال با از بین بردن لایه های مرزی.

*   افزایش انتقال جرم (mass transfer): تسهیل در فرآیندهایی مانند استخراج، جذب گاز یا واکنشهای شیمیایی با افزایش سطح تماس بین فازها.

*   پراکنده سازی (dispersion): پراکنده کردن یک فاز در فاز غیرقابل امتزاج، مانند گاز در مایع (هوادهی) یا مایع در مایع (امولسیون سازی).

*   تسریع واکنشهای شیمیایی: با یکنواخت کردن دما و غلظت در سرتاسر راکتور.

## انواع پره های همزن صنعتی (industrial impeller)

## صنایع وابسته و کاربرد همزن

*   صنایع شیمیایی و پتروشیمی: راکتورها، مخازن ذخیره، اختلاط monomerها، پلیمریزاسیون.

*   صنایع غذایی و آشامیدنی: مخلوط کردن مواد اولیه، تولید سس، ماست، نوشیدنیها، شکلات.

*   صنایع دارویی و آرایشی-بهداشتی: تولید شربت، کرم، لوسیون، امولسیونهای استریل.

*   صنایع رنگ و رزین: پراکنده کردن پیگمنتها، تولید رنگ، لاک و الکل.

*   تصفیه آب و فاضلاب: هوادهی استخرهای هوادهی، مخلوط کردن منعقدکنندهها.

*   صنایع نفت، گاز و انرژی: مخازن بزرگ نفت خام، اختلاط سیالات حفاری.

## چگونه یک همزن صنعتی را انتخاب کنیم؟

انتخاب یک همزن بهینه به عوامل متعددی بستگی دارد که مهندسین ما در شرکت به میکس با دقت آنها را آنالیز میکنند:

*   ویژگیهای سیال: ویسکوزیته، چگالی، دانسیته و خورندگی.

*   اهداف فرآیند: اختلاط، تعلیق، پراکندهسازی یا انتقال حرارت.

*   ابعاد و شکل مخزن: ارتفاع، قطر و شکل مخزن (مسطح، کف بیضی، مخروطی).

*   شرایط عملیاتی: دما و فشار کاری.

*   ملاحظات اقتصادی: هزینه های سرمایه گذاری اولیه و مصرف انرژی.

گیربکسها (gear units)

گیربکس، که در لغت‌نامه فارسی معادل "جعبه دنده" است، یک جزء حیاتی در سیستم انتقال قدرت محسوب می‌شود. این وسیله بین موتور (تولیدکننده توان) و مصرف‌کننده توان (مانند میکسرها و تیکنرها) قرار می‌گیرد و وظیفه اصلی آن، تنظیم سرعت دوران و گشتاور مورد نیاز برای کاربردهای گوناگون صنعتی است.

 به طور کلی، گیربکس‌ها به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: گیربکس‌های کاهنده و گیربکس‌های افزاینده.

 گیربکس‌های کاهنده، که رایج‌ترین نوع هستند، دور موتور را کاهش داده و گشتاور را افزایش می‌دهند تا نیروی مناسب برای دستگاه‌های مختلف فراهم شود. در مقابل، گیربکس‌های افزاینده در صنایعی نظیر تولید انرژی (توربین‌های بادی) و صنایع بالادستی و پالایشگاهی به کار می‌روند تا سرعت و گشتاور را به منظور دستیابی به سرعت بالاتر با گشتاور کمتر، تغییر دهند.

 انواع مختلفی از موتور گیربکس‌ها وجود دارند که هر کدام بر اساس مکانیزم داخلی خود، قادر به تنظیم گشتاور مورد نیاز دستگاه هستند. از جمله می‌توان به گیربکس حلزونی، گیربکس هلیکال (شافت مستقیم)، گیربکس آویز (شافت موازی) و گیربکس کرانویل پینیون اشاره کرد که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند.

گیربکس حلزونی(helical-worm gear unit):

شکل شماره  2:  گیربکس حلزونی

   گیربکس حلزونی به عنوان یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین انواع گیربکس در صنایع مختلف شناخته می‌شود. ساختار این گیربکس‌ها معمولاً شامل یک ماردون فولادی است که تحت فرآیند سخت‌کاری پیوسته قرار گرفته و سپس سنگ‌زنی می‌شود، و یک چرخ‌دنده حلزونی که اغلب از جنس برنز ریخته‌گری شده ساخته می‌شود. حرکت سینماتیکی گیربکس حلزونی (مکعبی) از طریق تعامل این دو قطعه کلیدی تامین می‌گردد. به دلیل ساختار خاص و زاویه خروجی متعامد، گیربکس‌های حلزونی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها مناسب هستند. عملکرد نرم و روان این گیربکس‌ها، آن‌ها را به گزینه‌ای ایده‌آل در سیستم‌های بالابر و آسانسورها تبدیل کرده است، جایی که نیاز به ایجاد گشتاور بالا و راه اندازی نرم احساس می‌شود.

 علاوه بر این، گیربکس‌های مکعبی در کانوایرها و سیستم‌های انتقال مواد کوچک نیز به کار گرفته می‌شوند. ویژگی عدم برگشت‌پذیری در نسبت‌های تبدیل بالای 30، به عنوان یکی از مزایای مهم در گیربکس حلزونی محسوب می‌شود که ایمنی و پایداری سیستم را تضمین می‌کند. همچنین، قابلیت نصب در هشت حالت مختلف، از دیگر ویژگی‌های برجسته این گیربکس‌ها به شمار می‌رود که انعطاف‌پذیری بالایی را در طراحی و نصب سیستم‌های مختلف فراهم می‌آورد و استفاده از آن‌ها را تسهیل می‌کند.

-          گیبرکس هلیکال یا شفت مستقیم) (helical gear unit

-           

-          گیربکس آویز یا شفت موازی (parallel-helical gear unit)

گیربکس آویز، که با نام گیربکس شافت موازی جرثقیل سقفی نیز شناخته می‌شود، به عنوان یکی از کم‌حجم‌ترین انواع گیربکس‌های صنعتی، جایگاه ویژه‌ای در صنایع مختلف به خود اختصاص داده است. این نوع گیربکس، که نام خود را از شکل ظاهری‌اش وام گرفته، دارای شافت خروجی موازی با شافت ورودی است؛ به این معنا که محورهای ورودی و خروجی به صورت موازی، با فاصله‌ای معین و در یک صفحه قرار دارند. در ساختار این گیربکس، مشابه گیربکس‌های هلیکال، از تعدادی چرخ‌دنده‌ی هلیکال یا مارپیچ برای تبدیل و انتقال توان و گشتاور استفاده می‌شود. عملکرد این چرخ‌دنده‌ها، ضمن کاهش حجم کلی، به انتقال نرم‌تر و کم‌صداتر نیرو نیز کمک می‌کند.

در گیربکس آویز parallel shaft gearbox از چند چرخدنده هلیکال استفاده می‌شود که سبب شده سرعت خروجی کاهش پیدا نماید. این گیربکس ها که مشهور به گیربکس شافت موازی هستند به واسطه طراحی خود به این نام شناخته می‌شوند. به زبانی ساده تر شافت موتور و شافت کاهنده سرعت به شکل موازی روی یک صفحه قرار گرفته اند. این گیربکس ها در شرایطی که فضای کاری محدود باشد انتخاب خوبی محسوب می‌شوند.

یکی از قابلیت های مهم گیربکس آویز این است که به صورت چند محور طراحی شده است. این سیستم سبب می‌شود که نسبت های تبدیل بالا به شکل اصولی در نظر گرفته شود. وقتی نسبت تبدیل بالا صورت بگیرد در نهایت گشتاورهای بالایی ایجاد می‌شود. با افزایش گشتاور کارکرد دستگاه به صورت دائم بوده و مشکلی ایجاد نمی‌کند. گیربکس شافت موازی برای دستگاه های میکسر یک انتخاب کاملاً هوشمندانه خواهد بود همینطور برای سیستم های محرک خطی نیز گزینه خوبی محسوب می‌شود.

در عملکرد گیربکس آویز در صورتی که تعداد محورها و مراحل کاهش دور، زوج باشد نوع دوران بخش ورودی و خروجی معکوس هم خواهد بود. در صورتی که تعداد محورها فرد باشد وضعیت ورودی و خروجی از نظر دوران یکسان است. این موارد بخش مهمی از عملکرد گیربکس آویز را نشان می‌دهد. گیربکس های شافت موازی از نظر نوع عملکرد شرایط متنوعی دارند. این گیربکس ها به صورتی طراحی شده اند که می‌توانند ساختار مخصوص به خود داشته باشند. بدنه این گیربکس ها باید از نظر کیفیت تضمین شده باشد و برای طولانی مدت مورد استفاده قرار بگیرد.

در عملکرد گیربکس آویز در صورتی که تعداد محورها و مراحل کاهش دور، زوج باشد نوع دوران بخش ورودی و خروجی معکوس هم خواهد بود. در صورتی که تعداد محورها فرد باشد وضعیت ورودی و خروجی از نظر دوران یکسان است. این موارد بخش مهمی از عملکرد گیربکس آویز را نشان می‌دهد. گیربکس های شافت موازی از نظر نوع عملکرد شرایط متنوعی دارند. این گیربکس ها به صورتی طراحی شده اند که می‌توانند ساختار مخصوص به خود داشته باشند. بدنه این گیربکس ها باید از نظر کیفیت تضمین شده باشد و برای طولانی مدت مورد استفاده قرار بگیرد.

انواع مختلف گیربکس آویز:

• سریf: دارای خروجی شافت دار تو پر

• سری fa :دارای شافت خروجی هالو تو خالی

• سری fh  :دارای خروجی هالو تو خالی بدون جای خار که به وسیله شرینگ دیسک فیکس می شود

• سریff   : دارای خروجی شافت تو پر و فلنج نصب  می باشد و در مواردی که محدودیت فضا برای نصب گیربکس وجود داشته باشد. این سری به دلیل داشتن تنوع در جهت نصب, می تواند بسیار مناسب باشد.