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三辊轧机选择技巧

考虑预算,介质和滚筒直径,长度,速度和传动比。

图1.该图显示了三辊轧机的不同组件及其工作方式。所有图形均由Torrey Hills Technologies提供
图1.该图显示了三辊轧机的不同组件及其工作方式。 所有图形均由Torrey Hills Technologies提供

您是否曾经看到过三辊轧机在运转,并且想知道它能轧出多少? 您是否注意到最终产品的分散性好,并开始怀疑这台机器是否可以成为您需要的下一台机器,但是不确定? 这个大问题可以在一些基于不同辊尺寸和不同速度的实验的帮助下得到回答,以显示机器性能如何影响产量。

三辊磨机主要用于分散,但也要进行一些研磨。 它使用三个速度和方向不同的辊来使它们之间的剪切力分散并研磨颗粒。 三辊磨机用于将物料分散在介质中,该介质通常是某种类型的半粘性物料,例如奶油。 介质被送入后辊,最终产品将分配到胶圈上,如图1所示。

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用料

托里山技术公司使用三个均带有陶瓷辊但尺寸不同的磨机进行了实验。 辊的直径为30毫米(mm),50毫米和65毫米,其长度可以通过导板控制。 乳液(卢塞恩)被用作研磨介质,因为它的粘度类似于加工行业中通常研磨的产品。

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程序

该实验是使用三个不同的参数进行的,即长度,速度和直径,同时保持所有其他因素不变。 更改了长度,速度和直径,以查看它们各自如何对控件的吞吐量产生不同的影响。 使用的对照是直径为50毫米的三辊轧机。 参数如表1所示。

选择用于研磨产品的典型参数进行实验。 为每个参数运行三个测试,以解决在测量乳液量时的任何人为错误。 另外,每次运行后,都要检查所有参数以确保它们没有移动,如果是,则将它们重新校准到正确的位置。 此步骤是确保所有数据尽可能准确的预防措施。 表2中显示了收集的数据。

根据此数据,可以通过将时间量随时间推移来计算吞吐量。 从那里开始,单位转换为每小时升(升/小时),以估计它可以通过多少介质。

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这是在整个实验中计算所有吞吐量的方式。 对于对照的通量,三个实验的平均值总计为1.710 L /小时。

长度实验

在该实验中,调整了机器的导板以提供不同的长度。 能够改变导板是三辊轧机的关键部分,因为它可以调节铣削面积。 为了最大程度地减少浪费,可以将导板推出,降低滚轮的有效长度。 测试了各种长度,以发现与对照相比较小和较长的长度之间的相关性。 所使用的变化长度是60mm,80mm和90mm。 和以前一样,所有其他参数都是固定的,并在每次测试之间进行测量。 表3显示了所有平均值的实验最终结果。

托里山技术0717 A59216 5 表3.具有吞吐量的所有不同长度的平均值

根据该数据,通过添加控制数据以绘制图2来绘制趋势。

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图2显示了线性趋势,每增加1毫米就会产生每小时0.022升的产量。 这些数据表明,表面积呈线性增加,直接增加了机器的产量。

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速度实验

该实验改变了每个辊的速度,以提供铣削力。 通常以较高的速度运行,但是对于粘性较大的物质,以较低的速度运行可以帮助避免打滑。 看看一台机器可以运行多少慢或快会影响吞吐量。 对于该实验,前辊速度设置为165、260、396、524和703 rpm。 实验结果示于表4。

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然后将这些数据绘制成图表,以产生图3中的趋势。

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有趣的是,这也呈线性趋势。 预期会有更多的指数趋势,因为辊的速度可以基于材料而具有独特的相互作用。 随着速度的增加,材料有时会在辊的顶部滑动,或者在转移到另一个辊时遇到问题。 根据提供的设置和所使用的材料,辊速度呈线性趋势,即每分钟增加1 rpm,并导致每小时增加0.004L。

直径实验

在该实验中,通过使用不同的机器来改变辊的直径。 寻找具有相同齿轮比的机器会出现一些问题,即使所有的滚筒都是陶瓷的,制造这些滚筒的过程也不同。 这些可能会导致结果偏差的因素得到了补偿。 最后,运行不同的机器,并使用来自速度实验的先前数据来校准具有相同斜率的输出。 所有三台机器的直径均为30、50和65毫米。 产生的数据示于表5。

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根据这些数据,将结果绘制在图表上以提供结论。

图4还显示了线性趋势。 随着直径的表面积与半径的平方成函数关系,这种趋势的斜率要陡得多。 这意味着,每增加1毫米直径,就会获得0.069升/小时的吞吐量增长。

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结论

数据显示,任何参数(长度,速度和直径)的增加都会导致吞吐量的增加。 这些趋势共同意味着什么,它们如何帮助最终用户确定需要什么? 首先,确定预算。 然后以滚筒直径为基础选择机器。 较大的直径可提供更好的产量,并具有研磨较厚材料的能力,但同时也占用更多空间并具有更大的价格。 考虑要轧制的材料的韧性,以及是否需要更大的直径。

确定理想直径后,找出所需的长度。 滚筒的长度可以多种多样,根据产量或节省材料的需求,可以提供多种选择。 所有机器都应随附指南,使用户可以进一步将间隙需求调整为较小的设置,因此首先确定最大输出容量,然后从那里返回。

最后要考虑的设置是滚筒的速度和齿轮比。 建议使用1到2或1到3的齿轮比以获得最佳效果。 同样,这取决于您的应用程序和材料。 较低的齿轮比将具有较低的最高转速,这对于高粘度材料可以很好地工作。

总体而言,找到最合适的机器是一个平衡。 最大的辊不一定能提供最佳的产量,尤其是在考虑到预算的情况下。如果目标是以适当大小的体积生产面霜或乳液,那么直径为50 mm的三辊轧机就足够了。 对于可能需要更强力机器的糊状介质,直径为65 mm的三辊轧机将是合适的。 可以调整许多参数以产生所需的输入,但是通过这些最佳实践,您将知道多少太大,什么大小适合您。

张静(Justin Cheung)是Torrey Hills Technologies的研发(R&D)工程师,自2015年以来,他在各种混合设备产品以及研发项目中工作。 张先生于2010年毕业于加州理工大学圣路易斯·奥比斯波分校电气工程专业。 2014年,他从加利福尼亚大学圣地亚哥分校获得了材料学专业的电子和计算机工程硕士学位。

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