Innovation by MIXACO: Die Geometrie hinter der Mischleistung

Warum das richtige Mischwerkzeug entscheidend für Materialfluss, Energieeintrag und reproduzierbare Ergebnisse ist.

Ein Mischwerkzeug ist weit mehr als nur ein rotierendes Bauteil im Inneren des Mischers. Seine Geometrie bestimmt, wie sich das Material bewegt, an welcher Stelle mechanische Energie eingebracht wird und wie effektiv jeder Teil der Charge in den Mischprozess einbezogen wird.

Bei MIXACO werden Werkzeuggeometrien gezielt für die jeweilige Mischaufgabe entwickelt. Je nach Anwendung kann das Ziel eine schonende Homogenisierung, eine intensive Dispergierung, Deagglomeration, kontrollierte Scherung oder ein effizienter Wärmeaustausch sein.

Die Werkzeuggeometrie macht den Unterschied – Gestaltung des Mischprozesses

Das Mischwerkzeug ist die primäre Schnittstelle, über die mechanische Energie vom Antriebssystem auf das Produkt übertragen wird.

Seine Geometrie – Durchmesser, Blattwinkel, Blattbreite, Anzahl der Rührebenen, radiale Position sowie Abstand zur Behälterwand und zum Behälterboden – beeinflusst direkt:

• Spitzengeschwindigkeit [m/s]
• Spezifischer Energieeintrag [kWh/kg]
• Leistungsdichte [kW/m³]
• Schergeschwindigkeit und Scherintensität
• Axiale und radiale Produktzirkulation
• Teilchenbeschleunigung und Stoßfrequenz
• Deagglomerationseffizienz
• Wärmeerzeugung und Wärmeübertragungsrate
• Mischzeit und Chargenhomogenität

Aus diesem Grund entwickelt MIXACO Mischgeometrie, Werkzeugkonfiguration und Prozessparameter als ein integriertes System, anstatt das Mischwerkzeug als eigenständige Komponente zu betrachten.

Wichtige Parameter und ihr Einfluss auf den Mischprozess

Umfangsgeschwindigkeit / Spitzengeschwindigkeit

v=πDn/60

wobei D der Werkzeugdurchmesser [m] und n die Drehzahl [U/min] ist.

Dies verdeutlicht unmittelbar, warum die Drehzahl allein kein aussagekräftiger Parameter für den Vergleich verschiedener Mischergrößen ist. Ein Werkzeug mit 200 mm Durchmesser und eines mit 800 mm Durchmesser erzeugen bei gleicher Drehzahl völlig unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten und somit eine völlig unterschiedliche mechanische Einwirkung auf das Produkt.

Spezifischer Energieeintrag

Especific=mP⋅t

Dies setzt Motorleistung, Verarbeitungszeit und Chargenmasse in Beziehung und liefert einen weitaus aussagekräftigeren Hinweis auf die tatsächlich in das Material eingebrachte Energie.

Leistungsdichte

PV=VP

Die Leistungsdichte gewinnt insbesondere bei der Skalierung eines Prozesses vom Labor- auf den Produktionsmaßstab an Bedeutung.

MIXACO skaliert die Drehzahl nicht einfach geometrisch. Werkzeugdurchmesser, Umfangsgeschwindigkeit, installierte Leistung, Füllgrad, Schüttdichte und Produktverhalten müssen gemeinsam bewertet werden, um den erforderlichen Mischmechanismus zu reproduzieren.

Materialeigenschaften →

Material- / Prozessparameter

Partikelgröße[µm]

Schüttgewicht [kg/L]

Chargenmasse [kg]

Füllhöhe [%]

Werkzeugdurchmesser [mm]

Drehzahl [rpm]

Spitzengeschwindigkeit [m/s]

Motorleistung [kW]

Spezifische Energie [kWh/kg]

Produkttemperatur[°C]

Mischzeit [s/min]

Werkzeuggeometrie

Einfluss auf die Werkzeugkonstruktion

Anforderung an Dispergierung und Deagglomeration

Drehmoment, Leistungsbedarf und Zirkulationsverhalten

Erforderlicher Energieeinsatz

Produktzirkulation und aktives Mischvolumen

Spitzengeschwindigkeit und Scherzone

Produktbeschleunigung

Scher- und Dispergierintensität

Verfügbare mechanische Energie

Prozessintensität

Thermische Prozessregelung

Produktivität und Gesamtenergieeinsatz

Für den Prozess konzipiert

Unterschiedliche Materialien erfordern unterschiedliche Strömungsmuster und ein unterschiedliches Maß an mechanischem Energieeintrag. Partikelgröße, Schüttdichte, Empfindlichkeit und das gewünschte Mischergebnis beeinflussen, welche Werkzeugkonfiguration die beste Leistung erbringt.

Deshalb betrachtet MIXACO das Mischwerkzeug nicht unabhängig vom Prozess. Mischer, Werkzeuggeometrie und Prozessparameter werden als Einheit entwickelt.

Das Ergebnis: kontrollierte Materialbewegung, effiziente Energieübertragung und reproduzierbare, auf die individuelle Anwendung zugeschnittene Mischqualität.