Index¶
Samenvatting¶
De impeller is het hart van iedere menginstallatie. Het is het onderdeel dat daadwerkelijk contact maakt met het product en ervoor zorgt dat vloeistoffen, poeders of gassen worden gemengd. Hoewel de motor, gearbox en mengas de benodigde energie leveren, bepaalt uiteindelijk de impeller hoe effectief deze energie wordt omgezet in een goed mengresultaat.
Er bestaat niet één universele impeller die geschikt is voor alle toepassingen. De keuze hangt af van factoren zoals de viscositeit van het product, de gewenste mengtijd, de tankgeometrie, het toerental en de eigenschappen van het proces. Daarom heeft Jongia een breed assortiment aan standaardimpellers én de mogelijkheid om maatwerkimpellers te ontwikkelen.
In dit hoofdstuk maak je kennis met de meest gebruikte impellertypen en leer je waarom voor iedere toepassing een ander ontwerp wordt gekozen.
Theorie¶
Wat is een impeller?¶
Een impeller is het draaiende menggereedschap dat op de mengas is bevestigd.
Tijdens het draaien brengt de impeller het product in beweging.
Hierdoor ontstaan stromingen die ervoor zorgen dat:
- vloeistoffen mengen;
- vaste stoffen worden gesuspendeerd;
- warmte gelijkmatig wordt verdeeld;
- chemicaliën reageren;
- gassen oplossen in vloeistoffen.
De impeller bepaalt daarmee in grote mate de prestaties van de complete menginstallatie.
Waarom bestaan er zoveel verschillende impellers?¶
Niet ieder product gedraagt zich hetzelfde.
Water stroomt bijvoorbeeld heel anders dan tandpasta of chocolade.
Daarom bestaan er verschillende impellertypen die zijn geoptimaliseerd voor specifieke toepassingen.
Belangrijke factoren zijn:
- viscositeit;
- dichtheid;
- gevoeligheid voor shear;
- gewenste mengtijd;
- warmteoverdracht;
- gasdispersie;
- bezinkingsgedrag.
De juiste impeller is altijd een compromis tussen mengkwaliteit, energieverbruik en kosten.
Belangrijkste stromingspatronen¶
Een impeller kan verschillende soorten stroming veroorzaken.
Axiale stroming¶
De vloeistof beweegt voornamelijk:
- omhoog;
- omlaag.
Deze stroming zorgt voor een sterke circulatie door de hele tank.
Voorbeelden:
- Hydrofoil;
- Propeller.
Radiale stroming¶
De vloeistof wordt vanuit de impeller naar de tankwand gestuurd.
Deze stroming veroorzaakt meer turbulentie en hogere afschuifkrachten.
Voorbeelden:
- Rushton Turbine;
- Disperger.
Tangentiële stroming¶
De vloeistof draait voornamelijk rondom de as.
Wanneer geen baffles aanwezig zijn, kan hierdoor een draaikolk (vortex) ontstaan.
Viscositeit bepaalt de keuze¶
De viscositeit van het product is één van de belangrijkste selectiecriteria.
| Viscositeit | Veelgebruikte impellers |
|---|---|
| Laag | Hydrofoil, Propeller |
| Middel | Pitched Blade, Turbine |
| Hoog | Anchor, Gate |
| Zeer hoog | Helical Ribbon, Double Helical Ribbon |
Naarmate de viscositeit stijgt, neemt ook het benodigde koppel toe.
Shear (Afschuifkrachten)¶
Niet ieder product mag intensief worden belast.
Een impeller kan:
- lage shear veroorzaken;
- gemiddelde shear veroorzaken;
- hoge shear veroorzaken.
Lage shear is belangrijk voor:
- yoghurt;
- levende cellen;
- emulsies;
- gevoelige kristallen.
Hoge shear wordt juist gebruikt voor:
- emulgeren;
- dispergeren;
- oplossen van poeders.
Toerental¶
Het optimale toerental hangt af van:
- impellertype;
- tankdiameter;
- viscositeit;
- producteigenschappen.
Een kleine impeller draait vaak sneller dan een grote.
Een anchor impeller draait bijvoorbeeld veel langzamer dan een hydrofoil.
Tankgeometrie¶
Een impeller werkt nooit los van de tank.
Belangrijke factoren zijn:
- tankdiameter;
- vloeistofhoogte;
- aanwezigheid van baffles;
- positie van de impeller;
- aantal impellers;
- vorm van de tankbodem.
Zelfs de beste impeller presteert slecht wanneer de tankgeometrie niet geschikt is.
Maatwerk¶
Hoewel veel impellers standaardontwerpen zijn, wordt binnen Jongia regelmatig maatwerk toegepast.
Daarbij kunnen onder andere worden aangepast:
- diameter;
- bladhoek;
- aantal bladen;
- positie op de as;
- materiaal;
- oppervlakteafwerking.
Voor complexe processen worden soms CFD-simulaties gebruikt om het ontwerp verder te optimaliseren.
Onderwerpen in dit hoofdstuk¶
In dit hoofdstuk worden onder andere de volgende impellertypen behandeld:
Laagviskeuze producten¶
- Hydrofoil
- Propeller
- Marine Propeller
- Pitched Blade
- Turbine
Middel- tot hoogviskeuze producten¶
- Anchor
- Gate
- Helical Ribbon
- Double Helical Ribbon
Speciale toepassingen¶
- High Shear Mixers
- Dispersers
- Gas Dispersion Impellers
- Custom Impellers
Iedere impeller heeft zijn eigen sterke punten en toepassingsgebied.
Praktijk bij Jongia¶
De keuze van een impeller is één van de belangrijkste onderdelen van het engineeringsproces binnen Jongia. Engineers kijken niet alleen naar het product, maar ook naar de volledige procesinstallatie. Factoren zoals tankafmetingen, mengtijd, warmteoverdracht, energieverbruik, reinigbaarheid en onderhoud worden allemaal meegenomen in het ontwerp.
In veel projecten worden standaardimpellers toegepast, maar regelmatig wordt gekozen voor een maatwerkoplossing. Door de vorm, diameter, positie of combinatie van meerdere impellers aan te passen, kan de mengprestatie aanzienlijk worden verbeterd.
De impeller wordt daarbij nooit los ontworpen. De mengas, gearbox, motor, lagers en mechanical seal worden altijd afgestemd op de krachten die de gekozen impeller veroorzaakt.
Veelgemaakte fouten¶
- Denken dat een grotere impeller altijd beter mengt. De optimale diameter hangt af van de tank, het toerental en het product.
- Alle aandacht richten op het toerental. Ook het stromingspatroon, de viscositeit en de tankgeometrie bepalen het uiteindelijke mengresultaat.
- De viscositeit onderschatten. Een impeller die uitstekend werkt in water kan volledig ongeschikt zijn voor een hoogviskeuze pasta.
- Vergeten dat een impeller onderdeel is van een groter systeem. Motor, gearbox, mengas en tank moeten op elkaar zijn afgestemd.
- Verwachten dat één impeller geschikt is voor alle processen. Juist daarom beschikt Jongia over een breed assortiment standaardimpellers én de mogelijkheid om maatwerkimpellers te ontwikkelen.