Gate¶
Samenvatting¶
Een Gate Impeller (poortroerder) is een langzaam draaiend menggereedschap dat speciaal is ontwikkeld voor het mengen van middel- tot hoogviskeuze producten. De impeller heeft een open, rechthoekige of poortvormige constructie en beweegt dicht langs de wand van de tank. Hierdoor wordt een groot volume product in beweging gebracht zonder hoge afschuifkrachten te veroorzaken.
Een gate impeller lijkt in veel opzichten op een Anchor Impeller, maar heeft een opener constructie. Hierdoor is hij lichter, veroorzaakt hij minder weerstand en is hij geschikt voor toepassingen waarbij een volledige ankerconstructie niet noodzakelijk is.
Binnen Jongia worden gate impellers toegepast voor producten zoals crèmes, gels, polymeren, coatings, lijmen en andere producten met een relatief hoge viscositeit.
Theorie¶
Wat is een Gate Impeller?¶
Een gate impeller bestaat uit een centrale as met een open frame dat de vorm heeft van een poort of rechthoek.
De constructie bestaat meestal uit:
- een centrale as;
- verticale armen;
- horizontale dwarsverbindingen;
- een buitenframe dat dicht langs de tankwand draait.
Door de open constructie kan product gemakkelijker door de impeller heen stromen dan bij een gesloten anchor impeller.
Werkingsprincipe¶
De gate impeller draait langzaam rond in de tank.
Hierbij:
- wordt product langs de tankwand meegenomen;
- stroomt product door de open constructie;
- ontstaat een langzame circulatie door de gehele tank.
Doordat een groot oppervlak van het product wordt meegenomen, is de impeller bijzonder geschikt voor viskeuze media.
Stromingspatroon¶
Een gate impeller veroorzaakt voornamelijk:
- tangentiële stroming;
- radiale stroming nabij de tankwand;
- beperkte axiale stroming.
De mengwerking ontstaat vooral doordat grote hoeveelheden product langzaam worden verplaatst.
Voor extra verticale menging wordt de gate impeller vaak gecombineerd met een tweede impeller.
Toepassingen¶
Gate impellers worden toegepast bij producten zoals:
- verf;
- coatings;
- harsen;
- polymeren;
- lijmen;
- cosmetica;
- crèmes;
- voedselpasta's;
- slurry's.
Voor zeer dunne vloeistoffen zijn andere impellertypen meestal geschikter.
Toerental¶
Gate impellers draaien relatief langzaam.
Typische toerentallen liggen tussen ongeveer:
- 10 en 80 rpm.
Het lage toerental voorkomt:
- overmatige warmteontwikkeling;
- luchtinslag;
- beschadiging van gevoelige producten.
Wandafstand¶
Een belangrijk kenmerk is de kleine afstand tussen de impeller en de tankwand.
Hierdoor:
- wordt product van de wand meegenomen;
- ontstaan minder dode zones;
- wordt de warmteoverdracht verbeterd.
De exacte afstand wordt afgestemd op de tankdiameter en de eigenschappen van het product.
Wandafschrapers¶
Bij verwarmde of gekoelde tanks kan de gate impeller worden uitgerust met wandafschrapers.
Deze zijn vaak vervaardigd uit:
- PTFE;
- UHMW-PE;
- speciale kunststoffen.
De afschrapers:
- voorkomen aankoeken;
- verbeteren de warmteoverdracht;
- verhogen de productkwaliteit;
- maken de tank eenvoudiger te reinigen.
Gate versus Anchor¶
Hoewel beide impellers sterk op elkaar lijken, bestaan er duidelijke verschillen.
| Gate Impeller | Anchor Impeller |
|---|---|
| Open frameconstructie | Gesloten ankerconstructie |
| Lager gewicht | Zwaardere constructie |
| Minder stromingsweerstand | Meer productverplaatsing langs de wand |
| Geschikt voor middel- tot hoogviskeuze producten | Vooral geschikt voor zeer hoogviskeuze producten |
| Vaak eenvoudiger te produceren | Complexere constructie |
De keuze hangt af van de viscositeit en de gewenste mengwerking.
Voordelen¶
Een gate impeller biedt onder andere:
- goede menging van viskeuze producten;
- beperkte afschuifkrachten;
- eenvoudige constructie;
- relatief laag energieverbruik;
- goede warmteoverdracht;
- weinig luchtinslag.
Beperkingen¶
Een gate impeller is minder geschikt voor:
- laagviskeuze vloeistoffen;
- hoge mengsnelheden;
- disperseren;
- emulgeren;
- intensieve shear-processen.
Voor deze toepassingen worden vaak propellers, turbines of high-shear mixers gebruikt.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia wordt een gate impeller toegepast wanneer een product te viskeus is voor een standaardpropeller, maar een volledige anchor impeller niet noodzakelijk is. De impeller wordt afgestemd op de afmetingen van de tank, de viscositeit van het product en het gewenste stromingspatroon.
Bij installaties met verwarmde of gekoelde tanks worden regelmatig wandafschrapers toegevoegd om aankoeken te voorkomen en de warmteoverdracht te verbeteren.
Engineers beoordelen daarbij niet alleen de vorm van de impeller, maar ook de benodigde aandrijving, het vereiste koppel en de sterkte van de mengas. Door de relatief hoge belastingen wordt de complete aandrijflijn ontworpen als één samenhangend systeem.
Veelgemaakte fouten¶
- Gate en Anchor als hetzelfde beschouwen. Hoewel ze op elkaar lijken, heeft een gate impeller een opener constructie en een ander stromingsgedrag.
- Een gate impeller gebruiken voor dunne vloeistoffen. Bij lage viscositeiten leveren propellers of hydrofoil-impellers meestal betere prestaties.
- Het benodigde koppel onderschatten. Ook een relatief open gate impeller kan bij hoge viscositeiten een zware belasting vormen voor de aandrijving.
- Geen rekening houden met de afstand tot de tankwand. Een te grote of te kleine wandafstand beïnvloedt de mengprestaties en de warmteoverdracht.
- Vergeten dat de impeller onderdeel is van het totale ontwerp. Tankgeometrie, toerental, producteigenschappen en eventuele baffles bepalen samen hoe effectief een gate impeller zal functioneren.