Counter Rotating¶

Samenvatting¶

Een Counter Rotating Mixer is een menginstallatie waarbij twee menggereedschappen tegelijkertijd in tegengestelde richting draaien. Door deze tegengestelde beweging ontstaat een zeer intensieve mengwerking, terwijl het product voortdurend door de volledige tank wordt gecirculeerd.

Vaak bestaat de installatie uit een langzaam draaiende buitenste impeller, zoals een Anchor of Gate, gecombineerd met een sneller draaiende binnenste impeller, zoals een Hydrofoil, Propeller of Disperser. Hierdoor worden zowel macro- als micromenging in één installatie gecombineerd.

Binnen Jongia worden counter rotating mixers toegepast voor complexe mengprocessen waarbij producten een hoge viscositeit hebben, meerdere fasen moeten worden gemengd of een zeer homogeen eindproduct vereist is.

Theorie¶

Wat is een Counter Rotating Mixer?¶

Een counter rotating mixer bestaat uit twee onafhankelijk aangedreven menggereedschappen.

Kenmerkend is dat:

beide impellers gelijktijdig draaien;
iedere impeller een eigen toerental heeft;
de draairichting tegengesteld is.

Hierdoor ontstaat een veel complexer stromingspatroon dan bij een enkele impeller.

Werkingsprincipe¶

De twee impellers vervullen meestal verschillende functies.

Buitenste impeller¶

Vaak een:

Anchor;
Gate;
Helical Ribbon.

Deze:

verplaatst grote hoeveelheden product;
schraapt de tankwand af;
voorkomt stilstaande zones.

Binnenste impeller¶

Vaak een:

Hydrofoil;
Propeller;
Pitched Blade;
High Shear Disperser.

Deze zorgt voor:

intensieve menging;
homogenisatie;
dispersie;
emulgering.

Samen vormen beide impellers één geïntegreerd mengsysteem.

Waarom tegengesteld draaien?¶

Wanneer beide impellers dezelfde kant op zouden draaien, zouden delen van de stroming elkaar versterken.

Door tegengesteld te draaien:

neemt de relatieve snelheid toe;
ontstaan meer mengzones;
worden dode zones verminderd;
verbetert de homogeniteit.

Hierdoor wordt het product sneller en gelijkmatiger gemengd.

Stromingspatroon¶

Een counter rotating mixer combineert:

axiale stroming;
radiale stroming;
tangentiële stroming.

Het uiteindelijke stromingspatroon is afhankelijk van:

de gekozen impellers;
de toerentallen;
de tankgeometrie.

Hierdoor kan vrijwel ieder mengproces worden geoptimaliseerd.

Toepassingen¶

Counter rotating mixers worden toegepast voor:

crèmes;
zalven;
cosmetica;
pasta's;
lijmen;
harsen;
voedingsmiddelen;
farmaceutische producten;
batterijmaterialen.

Ook producten met verschillende viscositeiten of meerdere fasen kunnen efficiënt worden verwerkt.

Viscositeit¶

Counter rotating systemen zijn bijzonder geschikt voor:

middelhoge viscositeiten;
hoge viscositeiten;
zeer hoge viscositeiten.

Juist bij deze producten biedt de combinatie van twee impellers grote voordelen.

Warmteoverdracht¶

Veel counter rotating mixers worden toegepast in verwarmde of gekoelde tanks.

De buitenste impeller:

voert product langs de tankwand;

terwijl de binnenste impeller:

het product homogeen houdt.

Hierdoor ontstaat een zeer gelijkmatige temperatuurverdeling.

Aandrijving¶

Afhankelijk van het ontwerp beschikt iedere impeller over:

een eigen elektromotor;
een eigen gearbox;
een eigen frequentieregelaar.

Hierdoor kunnen beide toerentallen onafhankelijk van elkaar worden ingesteld.

Dit biedt veel flexibiliteit tijdens verschillende processtappen.

Voordelen¶

Belangrijke voordelen zijn:

zeer homogeen mengresultaat;
geschikt voor complexe producten;
weinig dode zones;
uitstekende warmteoverdracht;
flexibel regelbaar;
meerdere mengprincipes in één machine.

Beperkingen¶

Een counter rotating mixer kent ook nadelen.

Bijvoorbeeld:

complexere constructie;
hogere aanschafkosten;
meer onderhoud;
uitgebreidere besturing.

Daarom wordt dit type vooral toegepast wanneer standaardmengers onvoldoende prestaties leveren.

Counter Rotating versus standaard mixer¶

Counter Rotating	Standaard Mixer
Twee impellers	Eén impeller
Tegengestelde draairichting	Eén draairichting
Meerdere stromingspatronen	Eén dominant stromingspatroon
Zeer flexibel	Eenvoudiger ontwerp
Geschikt voor complexe processen	Geschikt voor standaardprocessen

De keuze hangt af van de proceseisen.

Praktijk bij Jongia¶

Binnen Jongia worden counter rotating mixers ingezet voor hoogwaardige mengprocessen waarbij meerdere mengprincipes tegelijkertijd nodig zijn. Een veelvoorkomende combinatie is een langzaam draaiende anchor- of gate-impeller met een sneller draaiende centrale impeller. Hierdoor worden zowel de volledige tankinhoud als de lokale mengzones effectief behandeld.

Engineers bepalen voor beide impellers afzonderlijk:

het toerental;
de draairichting;
de diameter;
de positie op de as;
het benodigde koppel.

Ook de besturing wordt hierop afgestemd. Dankzij frequentieregelaars kunnen beide aandrijvingen onafhankelijk worden geregeld, waardoor het mengproces eenvoudig kan worden aangepast aan verschillende producten of recepturen.

Veelgemaakte fouten¶

Denken dat beide impellers hetzelfde werk doen. In de meeste ontwerpen heeft iedere impeller een eigen functie, zoals circuleren, homogeniseren of dispergeren.
Verwachten dat hogere toerentallen altijd betere resultaten geven. Het samenspel tussen beide impellers is belangrijker dan de maximale snelheid.
De complexiteit onderschatten. Twee aandrijvingen vragen meer aandacht voor uitlijning, besturing en onderhoud.
Alleen naar de impellers kijken. Ook de tankgeometrie, de positie van de impellers en de producteigenschappen bepalen de uiteindelijke prestaties.
Een counter rotating mixer als standaardoplossing beschouwen. Dit type wordt vooral toegepast wanneer conventionele menginstallaties onvoldoende mengkwaliteit of procesefficiëntie bieden.