لماذا يقوم الفراغ، وليس سرعة الخلاط، بإزالة الهواء من معجون عالي المواد الصلبة

كل معجون عالي الصلب يحمل الهواء. معظمها يصل مع البارود، وبعضها يطوي بواسطة الشفرات، ويدخل القليل منها أثناء التفريغ. لا يوجد مزيج من هندسة الشفرة وسرعة العمود سيقتلها مرة أخرى — ولهذا السبب فإن نظام التفريغ، وليس المحرك، هو الجزء من الخلاط الكوكبي الذي يقرر ما إذا كان المنتج مقبولا.

هذا ليس ادعاء مثيرا للجدل داخل الصناعة، لكنه غالبا ما يكون غير محدد بشكل كاف في مرحلة تقديم السعر: يقارن العملاء الكيلوواط واللتر، وتصبح مضخة التفريغ سلعة من الخطوط الإنتاجية. إليك ما تقوله الفيزياء عن سبب عكس هذا الترتيب.

1. ثلاثة مسارات لدخول الهواء

• ترطيب البارود. يصل حشو عالي المساحة — أسود الكربون، سيليكا مسخن، مسحوق معدني موصل — مع هواء ممتص على سطح الجسيمات ومحبأ في الفراغات بين الجسيمات.
• طي. شفرات الكواكب تقلب المعجون بدلا من رميه، لذا تضغط الهواء على السطح الحر وتدفنه في الكتلة بدلا من إطلاقه.
• نقل. الضخ أو الصب أو الضغط على الدفعة من وعاء إلى وعاء آخر يعيد دخول الهواء عند كل سطح حر يمر به.

2. لماذا تجعل الشفرة الأسرع الأمر أسوأ، لا أفضل

ترتفع الفقاعة لأنها طفوة، وسرعة الارتفاع تتبع قانون ستوكس: السرعة تتكيف معالمربعمن قطر الفقاعة وعكس لزوجته. خذ فرق كثافة 1,000 كجم/م³، ومعجون 50 باسك/ثانية، وفقاعة 100 ميكرومتر — وستتحرك الفقاعة بسرعة حوالي 0.4 مم في الساعة. من منتصف وعاء بعمق 500 مم، يقاس ذلك بأسابيع.

رفع مستوى المشتت لا يحل المشكلة. السرعة الأعلى من طرف تزيد من القص، والقص يكسر الفقاعات الكبيرة إلى فقاعات أصغر. نظرا لأن سرعة الارتفاع تعتمد على مربع القطر، فإن تقسيم الفقاعة إلى النصف يجعلها أبطأ أربع مرات في الخروج. لذا فإن الخلط الزائد لدفعة مزيفة يمكن أن يعيد الهواء إلى التعليق مع يبدو أنه يعمل بجهد أكبر.

3. ما الذي يفعله الفراغ فعليا

إذا قللت الضغط فوق المعجون، تتوسع الفقاعة المحبوسة — عند نصف الغلاف الجوي تتضاعف الفقاعة في الحجم، وترتفع طفوتها مع قطر مكعبها بينما يرتفع مقاومتها فقط مع المربع. النتيجة النهائية هي زيادة كبيرة في سرعة الارتفاع، بالإضافة إلى تأثير ميكانيكي لا يقل أهمية: فمع نمو الفقاعة تدفع المعجون جانبا، مما يكسر الفيلم الذي كان يثبته على الشفرة أو الجدار. الهواء المذاب في المركبة يخرج أيضا من المحلول عندما ينخفض الضغط الجزئي إلى ما دون قيمة التشبع.

في الواقع، يتم إغلاق الوعاء، ويتم سحب الفراغ أثناء استمرار الخلط، وتبقى الدفعة عند نقطة الضبط حتى يتوقف المقياس عن الحركة. كل خلاط كوكبي في روجينغ يشحن مع مقياس فراغ رقمي من باناسونيك كمعيار ومستشعر PT100 في المادة، لذا النقطة النهائية هي قراءة وليس زمن منقضي.

4. لماذا أداة كشطة الجدران مهمة في إزالة التهوية

الفراغ يعمل فقط على السطح الحر. في معجون 50,000 كوب مكعب، لا يكون تقريبا أي جزء من الدفعة على السطح الحر في أي لحظة، لذا يجب تجديد السطح باستمرار. ذراع الكاشطة الذي يدور مع الحامل الكوكبي يسحب المادة من جدار الوعاء وقاعها ويغذيها مرة أخرى إلى الشفرات، وهو ما يبقي معجون طازج يعرض للتفريغ بدلا من ترك قشرة ثابتة على الجدار. تم تصنيع فتحة الوعاء لهذا السبب بالذات — فالكاشطة التي تترك طبقة خلفها تترك الهواء معها.

5. درجة الحرارة جزء من تصميم الفراغ

• كل إطار يستخدم وعاء مزدوج الجدار مع أخدود عاكس داخلي، ماء تبريد يدور أو زيت نقل الحرارة.
• يتم تحديد درجة حرارة التدفئة عند 200 درجة مئوية. عند درجة حرارة 60 درجة مئوية، يحتاج الوعاء إلى بطانية عزل خارجية، ويجب تحديدها مع الطلب بدلا من إضافتها لاحقا.
• تحت الفراغ، تتبخر المكونات المتطايرة عند درجة حرارة أقل، لذا غالبا ما يقوم الغلاف بعمل تبريد أثناء إزالة التهوية حتى عندما تكون الوصفة مزيجا ساخنا بالاسم.
• يتم قراءة درجة الحرارة من المادة بواسطة PT100، وليس من الغلاف، لأن الاثنين ينفصلان أثناء تثبيت طويل في الفراغ.

6. سرعة الطرف حسب حجم الإطار

يتم تحديد طاقة التشتت حسب سرعة الطرف بدلا من دوران العمود، والأرقام المنشورة للإطارات القياسية تتناسب مع قطر الوعاء:

سرعة الطرف هي الحد الأقصى عند سرعة التشتت المعلنة. يتم تحديد مستوى الفراغ بواسطة العملية، وليس ثابتا بواسطة الجهاز.

7. ما الذي يجب قياسه في المحاكمة

• معدل التسرب، مع الوعاء فارغا ثم مع دفعة تمثيلية — الرقم الثاني هو المهم.
• سواء كانت الدفعة تصدر رغوة أو ببساطة تطلق فقاعات. الرغوة تعني أن الفراغ يسحب بسرعة كبيرة بالنسبة لنظام المذيب، وليس أن المضخة صغيرة الحجم.
• الوقت للوصول إلى قراءة مقياس مستقرة عند سرعة الخلط المقصودة، بحجمين دفعتين إن أمكن.
• هل التفريغ أيضا تحت الفراغ. الدفعة التي تم إزالة التهوية تماما يمكنها أن تلتقط الهواء مرة أخرى خلال الثلاثين ثانية الأخيرة.