Эжекторное перемешивание растворов в гальванотехнике

Дрель для замешивания раствора

Всем привет! Строительство или капитальный ремонт почти никогда не обходится без работ, для которых требуется подготовить рабочую смесь из сухих компонентов и воды. А для замешивания раствора большими порциями (от 8 литров) очень удобно использовать специальный инструмент – строительный миксер. Вот именно об этом инструменты мы сегодня и поговорим, и разберем, как выбрать качественный строительный миксер.

Рейтинг моделей

Наибольшей популярностью потребителей пользуются дрели-миксеры следующих брендов.

• Фиолент – это изделие российского производства, которое оптимально для размешивания наиболее густых и вязких составов. Мощность прибора составляет 1100 Вт, а скорость движения 600 об/мин.
• Rebir — под этой маркой выпускаются самые популярные низкооборотные дрели. Отдельные модели этого производителя имеют исключительные рабочие характеристики: мощность до 2000 Вт и скорость вращения – до 500 об/мин.

Основные виды миксеров

Выбор строительного миксера в первую очередь зависит от объемов работ и частоты использования.

По типу привода инструмент различается на:

• Ручной. Устройство имеет специальную насадку и приводится в действие мускульной силой человека. Подходит для замеса небольших порций рабочей смеси.
• Электрический. Это может быть дрель или перфоратор со специальной насадкой, либо специализированное устройство с комплектом насадок.

Применяется в ходе масштабных работ по строительству и ремонту.

Инструмент бывает, как с одним, так и с двумя шнеками. Двухшнековые модели характеризуются более высокой мощностью и повышенной производительностью. Насадки двухшнекового миксера вращаются в разные стороны, за счет чего положение миксера стабилизируется и им удобнее работать.

По мощности строительные миксеры делятся на бытовые модели (основная часть перфораторов и дрелей, а также маломощные миксеры) – до 1 кВт, и на профессиональный инструмент – к ним относятся перфораторы и специализированные миксеры мощностью свыше 1 кВт. Мощность специализированных агрегатов, рассчитанных на работу с тяжелыми растворами, составляет 2,5 — 3 кВт.

На что обратить внимание при выборе

Чтобы правильно выбрать строительный миксер, обратите внимание на характеристики и функциональность моделей.

Масса. От 2 кг (для дрели с насадкой) до 15 кг (профессиональный инструмент). Полупрофессиональные модели весят около 7 — 9 кг.

Регулировка оборотов. Миксер предназначен для подготовки суспензий различной вязкости, чтобы справляться с работой независимо от характеристик состава, должен быть оснащен встроенным электронным механизмом, регулирующим число оборотов двигателя. Без регулятора режим работы устройства в процессе перемешивания будет нарушаться из — за изменения вязкости.

Крутящий момент. Чем выше показатель, тем с более плотной смесью он может работать. Бытовой инструмент мощностью до 1 кВт с крутящим моментом до 20 Нм позволяет готовить груновки, шпаклевки, красящие составы, клей для плитки, штукатурную смесь. С бетонными смесями справляется полупрофессиональный и профессиональный инструмент с крутящим моментом 50 — 100 Нм.

Скорость. Маломощные модели являются односкоростными. Мощный инструмент оснащается редуктором – вторая скорость предназначена для подготовки жидких растворов.

Решая, какой строительный миксер выбрать, обратите внимание на дополнительные опции моделей, в частности:

• Плавный пуск. В этом режиме двигатель запускается без рывков, благодаря чему компоненты смеси не разбрызгиваются и не разлетаются по сторонам. За счет снижения пиковой нагрузки продлевается и срок эксплуатации электроинструмента.
• Система электронной защиты электродвигателя. Автоматически отключает двигатель при износе щеток, при возникновении перегрева и останавливает работу, если нагрузки достигли критических величин.
• Защита для рук. Рукоятки скомпонованы таким образом, чтобы работать миксером было удобно и безопасно.

Специальные мешалки

Якорные или рамные мешалки с лопастямии, изогнутыми по форме стенок и днища сосуда, рассматриваются как одна из разновидностей лопастных мешалок и используются для перемешивания вязких жидкостей и пастообразных материалов (рис 4). Якорные и рамные мешалки, форма которых близка к внутренней форме и диаметру емкости или аппарата, очищают стенки аппаратов от налипающего на них материала, благодаря чему улучшается теплообмен и предотвращаются местные перегревы перемешиваемых веществ. Они отличаются прочностью и пригодны для перемешивания вязких жидкостей, а также для перемешивания низковязких жидкостей в емкостях, обогреваемых с помощью рубашек обогрева или змеевиков, когда возможно выпадение осадков или налипание на обогреваемые стенки емкости или аппарата продукта перемешивания. В этих случаях используются якорная или рамная мешалки, чтобы края и нижняя сторона мешалки очищали стенки и дно аппарата от осевших продуктов перемешивания. Как правило, эти мешалки приводятся во вращение мотором-редуктором с небольшой скоростью, например 15–40 оборотов в минуту.

Рисунок 4. Якорная (слева) и рамная мешалки

Листовая мешалка состоит из лопасти приблизительно квадратной формы, закрепленной на вертикальном валу (рис 5). Эти мешалки особенно пригодны для процессов, требующих равномерного распределения вещества в объеме, например для растворения, разбавления или проведения химических реакций. Листовые мешалки по типу вызываемого ими потока иногда относят к турбинным мешалкам без статора. Кроме чисто тангенциального потока, который является преобладающим, верхней и нижней гранями мешалки создаются вихревые потоки, подобно потокам, образующимся при перемешивании лопастной мешалкой.

Рисунок 5. Листовая мешалка

При большом числе оборотов тангенциальный поток переходит в радиальный. Имеются очень простые конструкции листовых мешалок, применяющихся в разных областях промышленности. Особенно широко их используют для ускорения химических реакций, растворения и процессов, протекающих при теплообмене. Создание струй в жидкости, способствующих растворению, может быть достигнуто за счет сверления отверстий в лопасти мешалки.

Листовые мешалки очень прочны и пригодны для перемешивания в тяжелых условиях, но не подходят для перемешивания суспензий и вязких смесей.

Барабанная мешалка представляет собой лопастной барабан в виде так называемого беличьего колеса (рис 6). Мешалки этой конструкции создают большую подъемную силу и потому весьма эффективны при проведении реакций между газом и жидкостью, а также при получении эмульсий, обработке быстро расслаивающихся суспензий и взмучивании тяжелых осадков. Рекомендуемые условия применения барабанных мешалок: отношение диаметра барабана к диаметру сосуда от 1:4 до 1:6, отношение высоты жидкости к диаметру барабана не менее 10.

Рисунок 6. Барабанная мешалка

Маятниковые мешалки. Механические мешалки, как правило, жестко закрепляются на крышке или на краю емкости. Однако если необходимо, чтобы поток жидкости, вызываемый мешалкой, достигал мест за какой-либо перегородкой или если нужно защитить мешалку от повреждений при ударах о куски загруженного материала, ее закрепляют на упругой подкладке, которая допускает некоторую свободу движения мешалки в емкости. Для этого опору обычной пропеллерной мешалки с электродвигателем устанавливают на резиновой подкладке, закрепляя ее на крышке емкости. Таким образом, мешалка получает возможность двигаться в сосуде в пределах упругости этой подкладки, и, кроме вращательного, совершает также колебательное движение. Иногда вместо резиновой подкладки применяют пружины, на которые крепят опору с передачей, электродвигателем и мешалкой. В обоих случаях упругость подкладки нужно рассчитывать так, чтобы мешалка не могла ударяться о стенки сосуда. .

Приготовление бетона вручную и с помощью дрели-миксера.

Бытовые модели оснащаются рукоятками в виде скоб – кольцевой вариант. У профессиональных моделей для работы с тяжелыми смесями рукоятка имеет Т-образную конструкцию. Если покрытие антивибрационное и противоскользящее, это делает эксплуатацию устройства более комфортной.

Комплектация также влияет на выбор подходящей модели. В комплект включается насадка вместе с устройством для ее фиксации. Крепление насадки выполняется разными способами.

Резьбовое соединение. Насадка ввинчивается в шпиндель верхней частью с нарезанной резьбой. Используется в профессиональном инструменте, так как обеспечивает надежную фиксацию.

Кулачковый патрон. Применяется для дрелей — миксеров и бытовых электродрелей. Для фиксации в патроне используется специальный ключ. Подходит для жидких, леких и средних по вязкости растворов.

SDS-соединение. Предназначено для перфораторов. У насадки должна быть соответствующая конструкция. Применяется для замеса клеевых составов, штукатурных и шпаклевочных растворов.

Быстрозажимной патрон FastFix. Система позволяет быстро менять насадки по аналогии с шуруповертом, но не рассчитана на частую работу с бетонными смесями – грани патрона стираются. Если используется реверс, существует опасность расфиксации насадки.

Конус Морзе. Наиболее надежный вариант, позволяет работать с составами любого типа. Используется на профессиональных моделях инструмента.

Помимо покупки самого строительного миксера, требуется позаботиться о выборе насадок. Мешалка — пропеллер подходит для жидких составов. Насадка — крестовина с вертикальными лопастями служит для перемешивания вязких и тяжелых смесей.

Спираль левосторонняя (перемещает смесь вниз) и правосторонняя (перемещает смесь вверх) применяется для составов на гипсовой или цементной основе и «легкого» бетона. Двухсторонний винт предназначен для жидких и невязких смесей. Универсальный шнек подходит для работы со всеми типами смесей.

Заключение

Выбирая строительный миксер, исходите из спектра и объема работ, которые предстоит выполнить. Для ремонта обычно хватает бытовой модели, для строительства рекомендуется приобрести полупрофессиональный миксер, выбрав инструмент с оптимальным соотношением цены и качества.

Видео по теме «как выбрать строительный миксер»:

Во время осуществления
ремонтных работ очень часто требуется использовать самые разнообразные ручные, автоматические или полуавтоматические операции: долбление, сверление, полировку, шлифовку, резку, сварку и т. д. Известно, что для каждой ремонтной операции существует свой специализированный инструмент.
Не всегда требуется выполнять эти операции одинаково часто: иногда бывает так, что какая-либо ремонтная операция встречается относительно редко или вообще единожды. Что тогда делать? Бежать и покупать нужный строительный инструмент ради одноразового применения? Брать у соседей, знакомых или друзей «на пару дней»? Разумеется, существует желание использовать уже имеющийся в работе инструмент для замены им недостающего.

Наиболее распространенным инструментом, применяемым в ремонтно-строительных работах, является перфоратор. Этот электроинструмент имеется практически у каждого, кто хоть раз в жизни сталкивался с ремонтом. С другой стороны, одним из самых редкоприменяемых на сегодняшний день инструментов является строительный миксер, предназначенный для перемешивания различных строительно-ремонтных растворов. Причина его редкого применения при ремонте — небольшое, как правило, количество размешиваемого за один раз раствора (лака, клея и т. д.), при котором вполне можно обойтись и без механизации: размешать ручным способом.

Тем не менее, бывают случаи, когда применить электромеханическое размешивание просто необходимо: очень вязкая среда, большой объем, вредность среды, большая масса одного замеса, специфичность ведения процесса (равномерность, очень быстрые или очень медленные обороты вращения вала, их комбинация), короткие сроки, требующие высокой производительности и т. д.

Во всех вышеперечисленных способах именно перфоратором пытаются заменить миксер при перемешивании. Насколько это оправдано? Способен ли перфоратор выполнять не свойственную его основному применению функцию? Постараемся ответить на все эти вопросы в данной статье.

Как известно, современные перфораторы способны работать по крайней мере в двух режимах: сверление и сверление с ударом. Также известно, что для проведения сверления в стандартный патрон типа SDS+ вставляется адаптер (дополнительный патрон) под сверла.

СМЕСИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Общие сведения

Под процессом смешивания (или сме­шения) понимают такой механический процесс, в результате которого первоначально находящиеся раздельно компоненты после равномер­ного распределения каждого из них в смешиваемом объеме образуют однородную смесь.

Обратным процессу смешивания является процесс сегрегации, при­водящий к разделению смеси на отдельные компоненты.

Перемешивание ускоряет все операции, связанные с передачей теплоты или массы (нагревание или охлаждение, суспензирование, растворение, кристаллизация, адсорбция и другие гетерофазные процессы). Оно приводит к повышению темпера-турных и концен­трационных градиентов у поверхности раздела взаимодействую­щих фаз из-за снижения их в объеме аппарата и уменьшения тол­щины пограничного слоя.

При производстве и переработке материалов в химических технологиях применяют раз­личные смесительные машины и аппа­раты.

По технологическому назначе­нию смесители разделяются на маши­ны для перемешивания жидких сис­тем, твердых сыпучих материалов, вязких и пластических масс.

По организации технологического процесса делятся на смесители непре-рывного и периодического действия.

Смесители непрерывного действия превосходят по производительности смеси-тели периодического действия, позволяют полностью автоматизировать процесс смешения, имеют небольшие энергозатраты на единицу продукции и металлоемкость. Непрерывно действующие смесители позволяют также выполнять несколько процес-сов одновременно, например: смешивание и грану­лирование; смешивание, гранули-рование и сушку; смешивание, гра­нулирование и классификацию; смешивание и из-мельчение и т.п. Од­нако при всех своих преимуществах по сравнению со смесителя-ми пе­риодического действия здесь возникают сложности по дозированию материа-лов в строго заданных количествах. Поэтому для приготовления многокомпонентных смесей и смесей высокой однородности используются смесители периодического действия.

Для перемешивания материалов используют пневмати­ческий, гидравлический, гравитационный механичес­кий, а также комбинированный способы.

Пневматический способ перемешивания

заключается в про­пускании струи воздуха или другого газа через слой перемешиваемой системы (барботиро­вание).
Гидравлический способ перемешива­ния осуществляется циркуляцией жид­кости при помощи на­соса, который откачивает жидкость из одной части объема аппа-рата и по­дает ее под давлением в другую часть, а также перемешиванием в тру­бопроводах при турбулентном течении жидкости или инжектированием, при котором жидкость прокачивается че­рез сопло инжектора (при этом соз­дается пониженное давление, подса­сывается второй жидкий компонент и происходит перемешивание). Механи­ческий способ перемешивания заключается в создании сложного интенсивного движения перемешиваемых материалов при помощи различных устройств, обес­печивающих перемещение среды в различных направлениях. Переме­шивающие устройства выполняют в виде лопастных, рамных, якорных, пропел-лерных, турбинных, планетар­ных, шнековых, вибрационных и других мешалок.
Гравитационное пере­мешивание осуществляется различны­ми механическими приспособлениями, при помощи которых материал поднимается на опреде­ленную высоту и опускается под дей­ствием сил тяжести, описывая более или менее сложные траектории. Процесс перемешивания часто характеризуют степенью смешения, интенсив-ностью и эффективностыо перемешивания. Степень (однородность)смешения характеризует распределение концентрации смешиваемого вещества в разных частях аппарата.

В любом микрообъеме идеально однородной смеси с феноменоло­гической точ-ки зрения должны находиться частицы всех компонентов в количествах, опреде-ляемых заданным их соотношением. Однако та­кое идеальное расположение частиц в объеме смеси в действительности не наблюдается. В произвольно выбранных микро-объемах смеси возможно большое число сочетаний относительных долей различных компонентов, т.е. их распределение в смеси случайно. Поэтому большинство мето­дов оценки однородности (или качества) смеси основаны на методах статистического анализа.

Для упрощения расчетов все смеси условно считаются двухкомпо­нентными, состоящими из так называемого ключевого компонента и условного, включающего все остальные компоненты смесей. Подоб­ный прием позволяет оценивать одно-родность смеси параметрами распределения одной случайной величины – содер-жанием ключевого компонента в пробах смеси. В качестве ключевого компонента обыч­но выбирают такой компонент, который легко подвергается количест­венному анализу, либо его распределение в смеси строго регламенти­ровано техническими требованиями на готовую смесь.

Оценку однородности смеси производят по анализу проб, отбираемых в опре-деленный момент перемешивания из различных частей объема аппарата. В роли количественного показателя однородности смешения наиболее часто используется степень смешения I

или
коэффициент вариации k
c, которые выражают в долях от единицы или процентах.

Степень смешения I

рассчитывают по фор­муле [1]:

I=(x1+x2+ … +xn)/n

. (1) Здесь
n
— число проб;
x1, … , xn
– относительные (объемные или массовые) концентрации вещества в пробах, определяемые по формулам:
xi
= ( при ) и ( при ), где
сi
— концентрация ключевого компонента в
i
– ой пробе смеси, %; — среднее арифметическое значение концентрации ключевого компонента во всех пробах смеси, %;

Чем ближе величина степени смешения к единице ( ), тем больше однородность распределения концентрации ключевого компонента в смеси.

Коэффициент вариации kc

, применительно к процессу смешивания дисперсных материалов, называют
коэффициентом неоднородности. Он выражается соотношениями [2]
или . (1а)

С уве­личениемкоэффициентом неоднородности смеси ее концентрационная неоднородность возрастает. Для одной и той же смеси значение коэффициентанеоднородности зависит от массы проб и их числа. Чем меньше масса отбираемых проб, тем больше зна­чение k

c. Если, например, объем пробы взять равным объему аппарата, то в любой момент времени средняя концентрация ключевого компонента в пробе равна средней его концентрации в аппарате. Если объемы проб сопоставимы с размерами молекул, то вследствие молекулярных флуктуаций идеальная однородность распределения в объеме аппарата вообще недостижима. Число проб
n
, отбираемых из смеси и подвергаемых затем количественному анализу на содержание в них ключевого компонен­та, определяет надежность оценки качества смеси.

Если исследуемый показатель содержания ключевого компонента в смеси подчиняется нормальному закону распределения, что обычно бывает на практике, то можно оценить доверительную вероятность того, что значение отличается от истинного значения c

иc на величи­ну, меньшую чем с:

.

Обычно ограничиваются доверительной вероятностью 0,9 или 0,95; точность оценки определяется формулой

,

где — статистическое среднеквадратическое отклонение; tc

=
с
/
с
– коэффициент Стьюдента, который зависит от объема выборки
n
и заданной доверительной вероятности (табл. 1).

Таблица 1

Значения коэффициента Стьюдента

В целом ряде случаев при экспериментальных исследованиях необ­ходимо определить минимальный объем выборки n

(число опытов), ко­торый с заданной точностью
с
и доверительной вероятностью поз­волит определить искомую величину. При распределении случайной величины по нормальному закону, что часто встречается на практике, и, при известном среднеквадратиче­ском отклонении с или коэффициенте вариации
k
c , объем выборки вычисляется из соотношения

,

где = — относительная точность измерения;

Если с или k

c неизвестны, то их определяют по результатам пред­варительных исследований.

Для сыпучего материала минимально допустимая масса пробы G

m, выраженная в граммах, определяется из формулы [3]:

G

m=1,2 104 ,

где d

э — эквивалентный диаметр частицы, см; ч — плотность материала частицы, г/см3;
с
0 — концентрация ключевого компонента в смеси, %.

Для порошкообразных материалов масса проб обычно составляет 1-5 г.

Для смесей высокой однородности коэффициент неоднородности — k

c < 2%, хо-рошего качества — 2% <
k
c < 5%, низкого качества — 5% <
k
c < 8%. В промышленных смесителях не удается получать смесь со зна­чениями
k
c < 1,5% (при массе пробы 1 г).

При периодическом процессе смешивания экспериментальные зави­симости k

c от времени смешивания
t
, полученные для различных кон­струкций смесителей и режимов их работы, называются кинетически­ми кривыми смешения. Эти кривые имеют три характерных участка (рис.1), каждый из которых соответствует определенному по вре­мени периоду смешивания [4].

В периоде I преобладает процесс смешивания по сравнению с про­цессом сегрегации. За счет уменьшения агрегатов из одинаковых час­тиц и конвективного пере­носа их по внутреннему объему смесителя происхо­дит резкое снижение коэф­фициента неоднородности.

В периоде II скорость процесса смешивания ста­новится соизмеримой со скоростью сегрегации, поэ­тому значения kc

от момен­та
tk
со временем изменяют­ся незначительно. Процесс смешивания реализуется в основном за счет переме­щения и

Кинетику процесса периодического смешивания чаще всего опи­cывaют урав-нением типа :

k

c(
t
)=
a k
co при ,

где k

c(
t
) — коэффициент неоднородности смеси к моменту времени
t
;
а
– коэффициент пропорциональности;
k
co — коэффициент неодно­родности смеси в начальный момент смешивания (определяется соот­ношением компонентов смеси);
Фt
— функция (или параметр), завися­щая от физико-механических свойств смеси, геометрических разме­ров и технологических параметров работы смесителя и имеющая раз­мерность, обратную времени.

Время смешения(гомогенизации) — это период времени, необходимый для достижения технологически необходимой степени однородно­сти системы. Знание его необходимо при ведении обменных реакций и процессов кристаллизации, пригото-влении растворов, сус­пензий, а также сухих смесей. Оно особо важно при проведении непрерывных процес­сов. Кроме того, время смешения может служить критерием для сравнения интенсивности работы различных аппаратов.

Если параметры периодического процесса смешения не меняются, то прологарифмировав уравнение (1), после преобразований получим выражение для времени смешения :

,

где kсм

— максимальное значение коэффициента неоднородности, определенное техническими условиями на готовую смесь.

При непрерывном процессе смешивания поступление компонентов на смеше-ние и выдача готовой смеси осуществляются непрерывно. Качество приготовленной смеси в таких смесителях зависит не только от процесса смешивания, но и от харак-теристик питающих по­токов и их дозирования. Практически ни один питатель или дозатор не может обеспечить непрерывное поступление материала в строго за­данном количестве в каждый момент времени. Следовательно, на ос­новную задачу смесите-ля (качественное смешивание поступающих компонентов) накладывается дополнительное условие, по сглаживанию флуктуаций питающих потоков.

Время пребывания элементарного объема реакционной массы в реакторе (каскаде реакторов) непрерывного действия является характеристикой вероятностной.

При достаточно интенсивном перемешивании практически во всем объеме ре-актора достигается устойчивый турбулентный режим. Движение отдельного элемента объема жидкости (твердой частицы) имеет чрезвычайно сложный характер. В этих условиях любой элемент объема за сравнительно короткое время может оказаться в любой точке реактора, причем невозможно заранее предсказать траекторию его дви-жения. Любая из находящихся в реакторе частиц или молекул с равной вероятностью может оказаться в любой точ­ке реактора, в том числе и на выходе из него. Наряду с этим в реакторе имеются частицы, которым за очень продолжительное время не уда-лось попасть к выходу из реактора. Таким образом, время пребывания частицы в реакторе есть случайная величина, которая может принимать значения от 0 до беско-нечности. Здесь процесс смешения характеризуют среднестатистической величиной времени пребывания массы в реакторе, определяемой с некоторой доверительной вероятностью.

Интенсивность перемешивания оценивают скоростью изменения во времени степени смешения или коэффициента неоднородности dk

c/
dt
.
Эффективность перемешивания определяется количеством энергии, затра-чиваемой на него для достижения заданного техно­логического эффекта. Из двух аппаратов более эф­фективно будет работать тот, в котором достигается требуемый технологический эффект при меньших затратах энергии и/или времени.
Существуют различные подходы теоретического анализа работы непрерывно действующих смесителей от практических рекомендаций, базирующихся на инженерном опыте осуществления процессов сме­шивания на смесителях различной конструкции, до детерминированного математического описания.

При недостаточной информации о физической сущности происхо­дящих явле-ний или при не возможности составить их детерминированную модель в виде функ-циональных зави­симостей, отображающих физическую природу явлений, используют экспериментально-статистические методы. В результате математиче­ское описание процесса смешивания осуществляется на уровне эмпи­рических соотношений, связы-вающих основные характеристики процесса смешивания. В рамках рассматриваемого подхода нередко про­водят чисто формальную обработку опытных данных, используя соот­ношения (типа регрессионных моделей и др.) вне физических пред­ставлений о механизме протекания процесса смешивания и тем самым заведомо ограничивая возмож-ность использования расчетного урав­нения узкими рамками проведенного эксперимента.

Аппараты для перемешивания жидкостей.

Аппараты для перемешивания жидкостей по динамике перемешивающих органов делятся на аппараты статического и динамического принципа действия.

Статические смесители (рис. 2) представляют собой устройства с не- ­подвижными перемешивающими эле­ментами 1, встроенными в цилиндри­ческую трубу 2. Перемешивание и диспергирование жидкостей и суспен­зий осуществляется за счет использо­вания энергии потока при его многократном делении на элементарные струйки и их переориентации.

Рис.2.Схема статического смесителя.

Преимущества статических смеси­телей перед емкостной аппаратурой с пере-мешивающими устройствами и динамическими (вибрационными) смесителями, при сопоставимых результатах по качеству получаемых сме­сей, связано с низкой энерго- и метал­лоемкостью, простотой изготовления и обслуживания, компактностью и де­шевизной. Статические смесители на­ходят широкое применение при эмульгировании жидкостей.

Аппараты с мешалками. Механическое перемешивание производят в аппаратах динамического принципа действия, носящих общее название аппаратов с мешалками, В частных слу­чаях они носят названия, исходя из конкретного назначения аппа­рата (реактор, экстрактор, репульпатор, каустификатор и т. д.). Перемешивание производят с целью создания однородных раство­ров и суспензий и интенсификации процессов тепло- и массообмена (физического или в сочетании с химической реакцией). Для достижения указанных целей используют мешалки и ап­параты различных конструкций с учетом особенностей каждого конкретного процесса.

Сосуды для аппаратов с мешалками имеют цилиндрическую форму и плоское, коническое либо эллиптическое днище. Обычно их устанав­ливают вертикально. В на-стоящее время химическое машинострое­ние изготовляет 10 типов стандар-тизированных сосудов для аппа­ратов с мешалками (ГОСТ 20680-75) вместимостью от 0,01 до 100 м3 и диаметром от 273 до 3200 мм. Они могут работать под вакуумом и под давлением до 6,4 МПа. Корпуса аппаратов изго­тавливают в 22-х исполнениях. Индекс стандартного аппарата обозначают по ГОСТ 25167-82 следующим образом. Например, индекс 1110-25-0,6У-001-У2 озна­чает, что аппарат имеет эллиптическое днище и приварную эллип­тическую крышку — первая цифра (1); гладкую приварную ру­башку — вторая цифра (1); рамную мешалку (10); вместимость 25 м3; может работать под давлением 0,6 МПа; выполнен из угле­родистой стали — буква У; номер модели — 001; следующая буква У указывает климатическое исполнение, а последняя цифра (2)- ка­тегорию размещения.

Выбор и заказ стандартных аппаратов с мешалками произво­дят по каталогам.

Корпус аппарата может быть изготовлен цельносварным (рис.3,а) или со съемной крышкой (рис.3,б). На крышке аппарата располагают штуцеры для напол-нения, монтажа конт­рольно-измерительных приборов, смотровые окна и люк, служа-щий для осмотра внутренней поверхности и ремонта. По требованию монтажных условий аппараты изготовляют с боковыми лапами и нижним штуцером для опорож-нения (рис.3,б) или на стой­ках, приваренных к днищу и с трубой для передавливания (рис.3,а) сжатым воздухом или инертным газом. Аппараты последней конструкции используют обычно для периодического процесса.

Внутри корпуса аппарата могут быть смонтированы перего­родки для предот-вращения завихрения жидкости и образования воронки. Наличие отражательных перегородок в аппарате вызы­вает значительное увеличение потребляемой мешалкой мощности, но мало влияет на интенсивность массообмена. Поэтому размеще­ние их в

растворителях и кристаллизаторах считается нецелесооб­разным.

В зависимости от условий ведения технологического процесса аппараты изго-

Рис. 3. Реакторы с мешалками:

а

— периодического действия с рамной мешалкой и трубой передавливания; б-непрерывного действия с пропеллерной мешалкой и диффузором. 1 — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — сальниковые уплотнения; 4 — люк; 5 — термометр; 6 — штуцер для подачи пара; 7 — штуцер для конденсата; 8 — опорная лапа; 9 — воздуш­ник; 10 — труба передавливания; 11- штуцеры для подачи реагентов; 12 — сливной шту­цер; 13 — диффузор; 14 — штуцер опорожнения.

товляют с теплообменной рубашкой или без нее. Если разбавление раствора не играет существенной роли, нагрев его можно производить острым паром, подаваемым через эжектор, введенный в раствор. Использовать аппараты со змеевиками в про­изводстве кристаллических веществ нежелательно из-за быстрого их обрастания осадком и затруд-нения очистки.

При необходимости быстрого смешения двух растворов шту­церы ввода обоих рас-творов размещают в верхней части централь­ной трубы, охватывающей вал мешалки. Верхняя часть трубы вы­ступает из раствора, а нижняя подходит к пропеллерной мешалке, толкающей раствор вниз. Такая конструкция аппарата позволяет быстро смешивать концентрированные растворы, не разбавляя их прореагировавшим раствором, что важно при проведении процесса с целью получения высокодисперсного осадка (например, в произ­водствах сульфата и карбоната бария).

Быстрое снижение пересыщения (при получении крупнокри­сталлического осадка) достигается за счет разбавления исходных реагентов прореагировавшей смесью. Для этого растворы вводят в реактор через погружные штуцера до нижнего среза диффузора, в котором расположена пропеллерная мешалка, толкающая раствор вверх (рис.3, б

)
.
Имеющаяся в реакторе твердая фаза может служить затравкой для вновь кристаллизую­щегося вещества.

Хотя конструкции аппаратов с мешалками и относятся к аппа­ратам идеального смешения, в непрерывных процессах полное смешение не может быть достигнуто в оди- ночном аппарате. Кроме того, при ведении процессов массообмена (растворение, кристал­лизация и т. д.), в нем трудно обеспечить необходимое время пре­бывания твердых частиц. Поэтому аппараты смешения объединяют в многоступенчатые системы, в которых рас-твор перетекает из одного аппарата в другой самотеком. Конструктивно многосту- пенчатые системы оформляют или в виде каскада последовательно соединенных аппаратов (рис.4) или в виде горизонтального аппарата, разделенного на секции пе­регородками (рис.5).

Рис.4. Каскад аппаратов с мешалками (батарея кристаллизаторов).

Рис.5. Реакторы производства экстракционной фосфорной кислоты.

а

– цилиндрический секционный экстрактор; б – прямоугольный секционный экстрактор

В аппаратах (секциях) большой вместимости для создания интенсивного перемешивания во всем объеме следует устанавли­вать несколько мешалок (рис. 5, а).

В случаях, когда выравнивание концентрации раствора по всему объему аппа-рата несущественно, но необходимо продолжи­тельное пребывание частиц (медленно оседающих) в аппарате, используют обычно аппараты с большим отношением высо-ты сосуда H

к его диаметру
D
, снабжен­ные рамными или лопастными мешалками, создающими интен­сивную окружную циркуляцию (например, смеситель известного молока с фильтровой жидкостью содового производства или кау­стификатор первой ступени каустификации в производстве едкого натра известковым способом).

При абсорбции газов можно использовать аппараты, высота которых в несколь-ко раз превосходит диаметр, а на валу распо­ложены несколько турбинных мешалок на расстоянии 0,8D

друг от друга. Такое решение дает возможность обеспечить интен-сив­ное перемешивание во всем объеме, добиться большого и точно определенного време-ни контакта, что в итоге позволяет достичь большой движущей силы процесса. Расход энергии в этом случае ниже, чем в аппарате большего диаметра с одной мешалкой. При установке на одном валу нескольких мешалок расстояние между ними не должно быть менее диаметра мешалки
d
и обычно не превышает
3d.
Уровень жидкости над верхней мешалкой составляет (1,5 2,0)
d.
Конструкция мешалки, как и тип сосуда, играют наиболее важную роль в процессе перемешивания. Так, аппарат с отража­тельными перегородками обеспечивает режим перемешивания иной, чем аппарат без перегородки, даже если в них установлена одна и та же мешалка.

В основной неорганической технологии используют пропеллер­ные, турбинные, лопастные и рамные мешалки. ГОСТ 20680-75 регламентирует 12 основных типов ме­шалок. Наиболее часто применяемые типы мешалок показаны на рис.6. .

Рис.6. Типы мешалок:

а, б

– турбинные с наклонными лопатками;
в
— трехлопастная;
г, д
— турбинные с пря­мыми лопастями;
е
— лопастная;
ж-u
— рамные.

В наиболее общем случае их можно разделить на быстроходные и тихоходные. К быстроходным относят пропеллерные и турбинные мешалки схема работы которых показана на рис.7. Эти мешалки в зависимости от формы лопастей и способа их уста­новки могут создавать радиальный, осевой и радиально-осевой по­токи жидкости.

Быстроходные мешалки обычно работают в аппа­ратах с отражательными пере-городками. Отсутствие перегородок приводит к завихрению жидкости и образованию воронки (рис. 7,в

). При этом жидкость плохо перемешивается, снижается турбулент­ность потока и полезный объем аппарата. Число перегородок в аппаратах составляет обычно четыре, а их ширина —
В0,1D.
В случае жидкостей, имеющих вязкость, близкую к вяз- кости воды, перегородки располагают у самой стенки аппаратов. Для жидкостей с повы-

шенной вязкостью ( > 7 Па·с) такое расположение перегородок приводит к образо-ванию застой­ных зон вокруг перегородок, поэтому в этом случае их распола­гают на не-котором расстоянии (0,2 0,5)В

от стенки аппарата. Роль перегородок, предот-вращающих образование воронок, могут исполнять стойки змеевиков, гильзы термо-метров, погруженные патрубки наполнения и т. д.

К тихоходным относят лопастные и рамные мешалки. Они соз­дают в основном окружной поток жидкости.

Рис. 7. Схема работы турбинной и пропеллерной мешалок:

а

— турбинная, аппарат с перегородками; б — пропеллерная, аппарат с перегородками;
в­
– пропеллерная, аппарат без перегородок.

Например, смеситель содового производства и каустификаторы 1 ступени в произ-водстве едкого натра снаб­жены рамными мешалками, а сборники и напорные баки из-вест­кового молока — лопастными; пропеллерные мешалки применяют в реакторах и вакуум-кристаллизаторах производства соединений бария, экстракторы фосфорной кислоты оборудованы турбинными мешалками.

Вибросмесители осуществляют перемешивание жидких сред турбулентными струями, возникающими при осевом движении диска (рис. в перемешиваемой среде [5]. Схема конструкции вибросмесителя показана на рис. 8. В корпусе вибро-смесителя помещен перфорированный диск, укрепленный на штоке и совершающий колебания посредством вибровозбудителя. Последний изолирован от опорной конс-трукции при помощи упругой подвески. Для перемешивания пульп диск устанав-ливают на небольшом рас­стоянии от дна аппарата колебательном движении перфори-рованного (0,3 0,5 длины струи, определяемой опытным путем) для размыва образу-ющегося на дне осадка из наиболее тяжелых частиц пульпы. Конус перфорации при этом направлен большим основанием вниз. Оптимальный угол раство­ра конуса составляет 970. Диаметр диска обычно не превышает 700 ­800 мм, при больших диаметрах необходимы конструктивные решения, повышающие жесткость диска. Диаметр штока в современных аппаратах ограничивается размером око­ло 70 100 мм, его длина — 4,5 м. Герметизация крышки ап­парата, через которую проходит шток, обеспечивается диафраг­мами из листовой резины. В химической промышленности используют вибросмесители с объемом аппаратов 0,2 3 м3.

ности управления амплитудой колебаний и лучшей уравновешенности системы

2.1. Выбор мешалки [1]

В настоящее время не выработан универсальный критерий, позволяющий выбрать оптимальный вариант мешалки. При выборе мешалки часто руковод-ствуются результатами лабораторных и промышленных опытов. Предварительный выбор мешалки можно сделать по рис. 9, где соответствующая кривая показывает верхнюю границу работы данного типа мешалки.

Одной из наиболее важных характеристик винтовой мешалки является ее шаг, свя-

занный с углом наклона лопасти на ра­диусе r

зависимостью:

а

= 2
r
tg . Обычно эти мешалки конструируют с неизменным шагом по радиусу. Наклон лопастей меняется. Минимальный наклон — на наружной поверхности, максимальный — у втулки. Наиболее рас­пространены мешалки с шагом
а
=
d
или =180. Встречаются также мешалки, имеющие угол наклона конца лопастей 450. Эти мешалки имеют шаг
а
=
d.
Они обеспечивают лучшую циркуля­цию жидкости в аппарате. Иногда пропеллерные мешалки снабжают диффузором (цирку­ляционной трубой), который дает возможность обеспечить явно осевую циркуляцию жидкости в аппарате и позволяет устанавли­вать пропеллер выше, что сокращает длину вала. Пропеллерные мешалки имеют от 2 до 4 лопастей (чаще 3) и частоту вращения 7 40 с-1. При отношении
a/d
= пропел­лерная мешалка превращается в турбинную мешалку с прямыми лопат­ками эллиптической конфигурации.

Пропеллерные мешалки наиболее эффективны при необходи­мости создания значи-тельной циркуляции жидкости в аппарате, особенно в сосудах с выпуклым дном. В аппа-ратах с плоским дном применять их не следует. Диаметр дисперсных частиц не должен превышать 0,5 мм, а их объемная доля 10 %. При перемешивании в очень больших емкос-тях пропеллерные мешалки дают больший эффект, чем турбинные, но они неприем­лемы для диспергирования газа в жидкости. Ввиду сложности изготовления винтовых мешалок рекомен­дуется вместо них использовать трехлопастные мешалки с углом наклона лопаток к плоскости вращения 240 и их шириной b

= 0,2
d
(см. рис. 6,
в
)
.
Эти мешалки имеют характеристики, близкие с винтовыми.
Турбинные мешалки снабжены 4-8 лопатками (обычно — 6). Отношение d/D,
как и для пропеллерных, составляет 0,20 0,33. Частота вращения
п
= 2 20 с-1, так что окружная скорость
и=dп
концов лопаток колеблется в пределах 3 16 м/с.

Турбинные мешалки с прямыми лопатками (см. рис.6 г,д

)создают в основном радиальный поток жидкости, а мешалки с на­клонными лопатками (см. рис. 6
а, б
)
—
радиально-осевой поток. Угол наклона лопаток составляет обычно 450.

Рекомендуется использовать турбинные мешалки для процес­сов растворения, теплообмена, суспензирования, абсорбции газов и проведения химических реакций.

В процессах с использованием суспензий предпочтительно при­менять турбинные мешалки с наклонными лопастями, предупреж­дающими седиментацию частиц.

Быстроходные мешалки устанавливают в сосуде на высоте 0,3D.

Высота жидкости в аппарате составляет (1,0 1,3)
D.
Лопастные мешалки (см. рис. 6, е

)отличаются от турбинных отношением
d/D,
частотой вращения и числом лопастей. Диаметр
d
и ширину лопастей
b
обычно прини-мают в пределах
d
= (0,5 0,8)
D
и
b
= 0,l
d
. Высота установки от дна сосуда
h
=(0,1 0,3)
D
, а высота жидкости в сосуде
Н
= (0,8 1,3)
D
. Число лопастей состав-ляет обычно 2, редко — 4. Для перемешивания в высоких аппаратах на одном валу можно установить несколько мешалок по высоте, расстояние между которыми выбирают равным 0,3 0,8
d.
Окружная скорость их находится в пределах 1,5 5 м/с. Лопасти мешалок располагают обычно вертикально или с накло­ном в 450. Наклонные лопасти более интенсивно перемешивают жидкость, чем прямые.

Лопастные мешалки из-за простоты изготовления применяются в тех случаях, когда нет необходимости в интенсивной радиально-осевой циркуляции жидкости в аппа-рате. Они создают главным образом окружную циркуляцию жидкости и лишь незна-чительную радиаль­но-осевую. Их недостаток — слабая интенсивность перемешивания.

Рамные мешалки (см. рис. 6 ж – и

) отличаются низкими значениями частоты вра-щения (0,3 1 с-1) и окружной скорости (0,5 2,5 м/с). Диаметр мешалок приближается к диаметру аппа­рата, и зазор между лопастью и стенкой сосуда обычно находится в пре-делах (0,005 0,1)
D
;
b=
0,06
d.
Рамные мешалки можно ис­пользовать для перемешивания жидкостей (суспензий) с высокой вязкостью (до 100 Па·с).

Для усиления турбулентности жидкости и интенсивности перемешивания во всем объеме аппарата внутри рамы могут уста­навливаться дополнительные мешалки, лучше всего с наклонными лопастями (см. рис. 6,з

).

Используют рамные мешалки при необходимости создания интенсивного переме-шивания за счет окружной циркуляции. Они препятствуют (замедляют) обрастанию сте-нок аппарата твердыми частицами вследствие высоких скоростей жидкости вдоль стенок.

Вибросмесителипо сравнению с лопастными смесителями конструктивно более просты и надежны, имеют более высокую производительность, меньшие экс-плуатационные расходы и дают лучшее ка­чество смешения. Так, например, эмульсия парафинового масла в воде, приготовленная в вибросмесителе, начинает расслаи-ваться че­рез 360 с, тогда как та же эмульсия, получен­ная во вращающемся механическом смесителе, расслаивается через 180 с.

Смесители этого типа можно также успешно использовать при проведении тех-нологи­ческих процессов (растворения, выщелачивания, диспергирова­ния и т. д.), при которых необходима подача газообразного компонента. При этом в 2 10 раз улуч-шается абсорбция газа жидкостью (например, хлора известковым молоком) На­прав-ление колебаний перфорированных дисков — вертикальное. При частоте 50 100 Гц амплитуда колебаний равна 2 4 мм, для частот 25 30 Гц — 3 4 мм.

Вибросмесители особенно при­годны для суспензий с микробиологичес- кими структурами. Для этой цели выпускается ряд контактных аппаратов объемом от 1 6 л (лабораторный вариант) до 5000 л. Аппараты снабжаются необходимыми изме-рительными устройствами (датчиками рН, рО2 и т. д.), рубашкой с теплоносителем для под­держания рабочей температуры, приборами для автоматического управления.

Как выбрать строительный миксер?

Поэтому насадку для перемешивания от миксера не составит большого труда вставить. Далее. Довольно много перфораторов имеют встроенный механический редуктор, который позволяет работать на разных скоростях. Тогда, очевидно, вся соль выполнения новой функции для перфоратора сосредоточена в его приводе. Все ручные перфораторы, также как и миксеры, оборудованы универсальным коллекторным двигателем, обороты вращения вала которого управляются посредством уменьшения или увеличения питающего напряжения. Тогда вопрос сводится к характеристикам этих двигателей, основными из которых являются максимальное число оборотов вала двигателя, мощность на валу и крутящий момент на валу. Рассмотрим работу перфоратора отдельно для двух видов перемешиваемых сред: слабовязких и сильновязких. Для размешивания слабовязкого раствора требуется небольшой крутящий момент и разная скорость оборотов вала. Известно, что односкоростные перфораторы управляются силой нажатия на курок, расположенный обычно в ручке электроинструмента. Применяя разную силу нажатия на курок мы плавно меняем обороты вала (шпинделя): при слабом нажатии — низкие обороты, а при сильном — высокие вплоть до максимума.

Проблема заключается в том, что фиксатор скорости, как правило, срабатывает только при полном нажатии на курок, то есть на максимальных оборотах двигателя. При перемешивании это очень неудобно. Выход, очевидно, состоит в работе такого инструмента через понижающий трансформатор (можно использовать ЛАТР), мощность которого должна превышать или быть равной потребляемой мощности перфоратора. В этом случае работа перфоратора в качестве мешалки имеет все шансы на успех.

Кроме того, в настоящее время существуют модели перфораторов с устанавливаемым управлением скорости, которые тоже можно использовать в качестве мешалок. Всегда следует помнить, что чем ниже напряжение питания двигателя перфоратора, тем ниже КПД такого двигателя.

Сложнее обстоит дело с сильновязкими средами. Для их перемешивания, как правило, требуются низкие обороты и большой крутящий момент. Если скорость можно настроить с помощью подключения к перфоратору понижающего трансформатора (как в вышеописанном случае работы со слабовязкими средами), то с крутящим моментом это не пройдет, поскольку при понижении питающего от трансформатора напряжения крутящий момент на валу падает вместе с оборотами вала (плавная характеристика).

Отсюда следует, что работать через трансформатор (на низких напряжениях) выгодно только в случае, когда крутящий момент перфоратора превосходит требуемый крутящий момент для перемешивания среды, а такое встречается не так уж часто. В противном случае перфоратор будет нуждаться в дополнительном охлаждении (особенно на низких оборотах вала, при которых встроенный в двигатель вентилятор не создает более-менее нормального воздушного потока к коллектору такого двигателя), поскольку иначе сработает защита от перегрева (датчик температуры двигателя отключит питание перфоратора).

Кроме дополнительного охлаждения можно использовать некоторые другие приемы: уменьшение диаметра рабочей части насадки (Это один из самых эффективных способов понижения требуемого крутящего момента!), уменьшение диаметра емкости и/или высоты перемешиваемого слоя. Идеальным вариантом является многоскоростной перфоратор. С помощью него можно работать с вязкими растворами на первой скорости на низких оборотах вала и на второй — со слабовязкими на высоких.

Рассмотрим работу перфоратора применительно к скоростному перемешиванию для получения пенистых растворов или тонкодисперсных суспензий и/или эмульсий.

Стандартная максимальная работа перфоратора равна примерно 1000 — 2000 об./мин., чего вполне хватит для большинства перемешиваний в нормальном режиме.

Однако получить большие обороты с помощью таких перфораторов без использования внешних

механических редукторов невозможно, поскольку работа двигателя ограничена питающим напряжением (220 В). Для перфораторов со встроенным редуктором максимальные обороты вала будут равняться самой высокой передачи редуктора и на максимальном напряжении питания.

Таким образом, перфоратор вполне можно использовать как миксер. Для слабовязких сред может потребоваться дополнительный понижающий трансформатор, хотя это и необязательно. Для сильновязких сред может потребоваться дополнительное охлаждение двигателя или более частые, чем обычно паузы во время перемешивания, требуемые для охлаждения двигателя. При скоростном (очень быстром) перемешивании, превышающим максимальные обороты вала перфоратора, может потребоваться дополнительный внешний механический редуктор

Турбинная мешалка

Турбинные мешалки бывают двух типов: открытые и закрытые. Импеллер турбинной мешалки имеет форму колеса водяной турбины с наклонными, плоскими или особой формы лопатками, закрепленными на валу (рис. 3). В емкостях и аппаратах с турбинной мешалкой возникает, как правило, радиальный поток жидкости. Если турбинная мешалка работает на больших оборотах, то вероятно возникновение кругового (тангенциального) течения жидкости в емкости или аппарате, в результате чего образуется воронка. В таком случае в емкости или аппарате на небольшом расстоянии от стенок устанавливаются отражательные перегородки, чтобы исключить застойные зоны при перемешивании или диспергировании. Закрытые турбинные мешалки, образуют намного более выраженный радиальный поток, чем открытые турбинные мешалки. Если необходимо создать четко выраженный радиальный поток, кроме колеса (импеллера) устанавливают направляющий аппарат (статор). Статор обеспечивает получение строго радиального течения жидкости от мешалки и препятствует возникновению центральной воронки в аппаратах с турбинными мешалками.

Рисунок 3. Открытая (слева) и закрытая мешалки турбинного типа

Открытые турбинные мешалки представляют собой, по существу, усовершенствованную конструкцию простых лопастных мешалок. Вращение нескольких лопастей, расположенных под углом к вертикальной плоскости, создает наряду с радиальными потоками осевые потоки жидкости, что способствует интенсивному перемешиванию ее в больших объемах. Интенсивность перемешивания возрастает при установке в сосуде отражательных перегородок.

Закрытые турбинные мешалки обычно устанавливают внутри направляющего аппарата, который представляет собой неподвижное кольцо с лопатками, изогнутыми под углом 45–90°. Закрытые турбинные мешалки создают преимущественно радиальные потоки жидкости при небольшой затрате кинетической энергии. Образующиеся радиальные потоки жидкости обладают достаточно большой скоростью и распространяются по всему сечению аппарата, достигая наиболее удаленных его точек. Жидкость входит в мешалку через центральное отверстие и выходит по касательной к колесу. В колесе жидкость плавно меняет направление от вертикального (по оси) до горизонтального (по радиусу) и выбрасывается из колеса с большой скоростью. При таком направленном и многократно повторяющемся в единицу времени движении жидкости достигается быстрое и эффективное перемешивание ее во всем объеме сосуда. Для улучшения и ускорения перемешивания (что особенно важно в аппаратах непрерывного действия) применяют турбинные мешалки с лопастями или колесами, расположенными на различной высоте.

Турбинные закрытые и открытые мешалки работают при 100 – 350 об/мин и производят интенсивное перемешивание всего объема жидкости, находящегося в емкости или аппарате. Потребляемая мощность турбинных мешалок, работающих в емкостях и аппаратах при турбулентном режиме перемешивания и отражательными перегородками, не зависит от вязкости перемешиваемой среды. Мешалки данного типа могут быть использованы для продукта, вязкость которого изменяется во время перемешивания. Форма лопаток турбинной мешалки определяется характером перемешиваемой жидкости и целью перемешивания. Для обычных жидких смесей целесообразно использовать мешалки с ровными прямыми лопатками. Если нужно повысить насосное действие, применяют наклонные лопатки. Лопатки, наклоненные против вращения, выгодны при перемешивании смеси вязких веществ, профилирование лопаток и их кривизна влияют на условия стекания жидкости с мешалки, а, следовательно, на передачу энергии от мешалки к жидкости.

Турбинные мешалки применяют в самых различных случаях перемешивания, например для образования взвесей, растворения, проведения химических реакций, абсорбции газов и интенсификации теплопередачи. Менее часто их используют для перемешивания паст и тестообразных материалов. Для перемешивания в очень больших емкостях они, однако, менее выгодны, чем пропеллерные мешалки и сопла. Основными областями применения турбинных мешалок являются:

• интенсивное перемешивание и смешивание жидкостей различной вязкости, которая может изменяться в широких пределах (мешалки открытого типа до 105 спз, мешалки закрытого типа до 5 • 105 спз);
• тонкое диспергирование и быстрое растворение;
• взмучивание осадков в жидкостях, содержащих 60% и более твердой фазы (для открытых мешалок – до 60%); допустимые размеры твердых частиц: до 1,5 мм для открытых мешалок, до 25 мм для закрытых мешалок.

Достоинствами турбинных мешалок являются быстрота перемешивания и растворения, эффективное перемешивание вязких жидкостей и пригодность для непрерывных процессов. Турбинные мешалки можно применять при широком изменении вязкости и плотностей перемешиваемых смесей. Верхний предел вязкости жидкостей, перемешивание которых возможно с помощью турбинных мешалок, точно не установлен. При этом при работе в турбулентном режиме потребление энергии почти не меняется в очень широком диапазоне вязкостей. Таким образом, турбинные мешалки могут применяться для смесей, вязкость которых изменяется во время перемешивания. Недостатком турбинных мешалок можно считать сравнительную сложность и высокую стоимость изготовления.

В последнее время, аналогично переносным пропеллерным мешалкам, изготавливают переносные турбинные мешалки. Они снабжены устройствами для закрепления на краю сосуда и устанавливаются в большинстве случаев эксцентрично. Вал переносной турбинной мешалки, как правило, располагают вертикально, что более всего отвечает характеру потока жидкости, создаваемого мешалкой.

Перфоратор в качестве заменителя миксера при перемешивании раствора и других составов

Если объем ремонтно-строительных работ в целом невелик, то всегда есть сильный соблазн использовать другое, наиболее подходящее для процесса перемешивания оборудование. Часто в этом случае выбор падает на перфоратор. Рассмотрим вопрос, насколько перфоратор может быть использован в качестве миксера при перемешивании раствора или иных строительно-ремонтных сред.

Перемешивание с помощью магнитного поля

Суть данного метода заключается в следующем. Сосуд с немагнитными и электронепроводящими стенками помещают в генератор переменного магнитного поля. В качестве генератора можно взять статор любой асинхронной машины, в котором индуцируется вращающееся магнитное поле. Сосуд заполняется веществами, которые необходимо перемешать, и ферромагнитными частицами.

Под действием внешнего магнитного поля на ферромагнитные частицы прикладывается сила и вращающий момент. Кроме того, в ферромагнитных частицах наводятся вихревые токи, которые образуют свое магнитное поле, также взаимодействующее с внешним магнитным полем. В результате этих взаимодействии частички начинают быстро двигаться и одновременно вращаются вокруг своей оси. Соударяясь между собой они перемещаются по сложным траекториям, образуя местные “вихри”.

Вследствие этого движения, среда, в которой находятся ферромагнитные частички, тщательно перемешивается в течение короткого промежутка времени.

Достоинства смесителей, в которых перемешивание производится магнитным полем:

1. Быстрота процесса.
2. Большая однородность смеси.
3. Простота конструкции.
4. 4.Возможность абсолютной герметизации объема, в котором производится перемешивание.
5. Малые габариты.
6. Высокий к.п.д.
7. Возможность производить непрерывный процесс смешения.

Почему именно перфоратор мы рассматриваем как заменитель миксера?

Во-первых, перфоратор – инструмент, который по внутреннему устройству мало отличается от миксера. Действительно, и миксер, и перфоратор оборудованы электродвигателем, который создает крутящий момент на валу с насаженной на него насадкой специального назначения. Соответственно, все основные силовые характеристики и у миксера и у перфоратора завязаны именно на характеристиках электродвигателя.

Во-вторых, перфоратор – самый распространенный электроинструмент на стройплощадках и в ремонтируемых помещениях. Кроме того, известно, что перфоратор часто выполняет несколько функций, среди которых нас будет интересовать функция дрели, то есть вращение вала и насадки без долбления.

Перфоратор и миксер как инструменты для перемешивания жидких растворов. Сравнительный анализ

И перфоратор, и миксер легко управляемы с точки зрения изменения количества оборотов вращения вала электродвигателя. Если они оборудованы универсальным коллекторным двигателем, то управлять оборотами можно и с помощью обычного лабораторного понижающего трансформатора, подключив его напрямую в электросеть и изменяя напряжение питания. В этом случае обороты вала инструмента будут меняться в зависимости от входящего напряжения питания электродвигателя.

Таким образом, мы получаем любую скорость от самой низкой до максимальной, которая указана в технических характеристиках на сами инструменты. Однако такое управление подходит только для перемешивания растворов, имеющих невысокую вязкость. Дело в том, что при уменьшении входного напряжения падают не только обороты вала электродвигателя, но одновременно и крутящий момент на валу двигателя.

Другими словами, при перемешивании невязких сред на высоких и низких оборотах перфоратор на основе коллекторного двигателя полностью соответствует миксеру, если в технических характеристиках на перфоратор заявлены максимальные обороты, соответствующие или большие, чем требуется при перемешивании, которые вы собираетесь проводить. А с вязкими средами все гораздо сложнее. Рассмотрим, какие здесь возможны варианты.

Во-первых, можно использовать при перемешивании перфоратором вязкого раствора более подходящую для этого случая мешалку: длина лопасти перемешивающего устройства должна быть минимальной. Однако, как известно, при процессах перемешивания диаметр емкости, в которой находится рабочий раствор, связан с диаметром лопастной мешалки определенным соотношением.

Для вязких сред обычно принимают это соотношение равным примерно 1 к 2, а для не вязких – 1 к 4. Тогда получается, что выбрав перемешивающее устройство с меньшим диаметром лопастей, мы должны и емкость под это перемешивающее устройство подобрать с меньшим диаметром.

Отсюда получается, что производительность такого перемешивания будет резко падать, однако, как было заявлено выше, мы рассматриваем случай частного применения перфоратора в качестве заменителя миксера при одноразовых работах, поэтому производительность для нас особой роли не играет.

Во-вторых, преимущество перфоратора (особенно относительно стационарных миксеров) – его динамичность. При проведении перемешивания можно легко перемещать сам перфоратор во время проведения перемешивания на нужную глубину и с разным удалением от центра оси симметрии рабочей емкости.

Недостаток такого перемешивания – сложность проведения (тяжело удерживать и управлять перфоратором) и неравномерность самого перемешивания (сложно получить однородный, хорошо размешанный раствор). Однако при «грубом» перемешивании, что обычно и требуется в ремонтно-строительной сфере, такой подход вполне оправдан.

В-третьих, можно попробовать увеличить время работы перфоратора, дополнительно усилив его охлаждение. Дело в том, что при сильной нагрузке (вязкие среды) на привод, электродвигатель будет перегреваться, что автоматически рано или поздно вызовет срабатывание системы защиты от перегрева – сработает термодатчик, встроенный в корпус перфоратора и расположенный вместе с электродвигателем.

Внутри всех перфораторов электродвигатель имеет воздушное охлаждение – на вал с противоположной стороны от привода установлен небольшой вентилятор, автоматически вращающийся вместе с валом при вращении самого вала. На низких оборотах (вязкие растворы) такой вентилятор будет вращаться очень медленно и, соответственно, поток воздуха, охлаждающий электродвигатель, будет минимальным. Это приведет к усилению перегрева электродвигателя.

При перегреве термодатчик автоматически отключит электродвигатель от сетевого питания. Можно, конечно, довольствоваться лишь кратковременными работами, а потом оставлять перфоратор остывать на некоторое время. Однако это не всегда целесообразно.

Отключать датчик не имеет особого смысла, поскольку это может привести к сгоранию самого электродвигателя. Выход заключается в установке дополнительной принудительной системы охлаждения коллекторного электродвигателя.

Поскольку перемешивание ведется обычно в стационарных условиях, то может быть применена как воздушная, так и водяная система охлаждения. При любой реализации электродвигатель не будет перегреваться на низких оборотах и, тем самым, производительность перемешивания значительно возрастет.

В последнее время становятся очень популярны инструменты (и перфораторы в частности) не на универсальных коллекторных, а на асинхронных электродвигателях. Такой перфоратор имеет свои особенности. Число оборотов вала электродвигателя изменяется не под действием изменения напряжения питания, а под действием изменения частоты тока.

Для этого в конструкцию инструмента встроен электронный преобразователь частоты. Таким образом, обороты асинхронного двигателя изменяются под действием изменения частоты тока. Такие инструменты стоят значительно выше обычных, однако если имеется именно такой перфоратор, то для перемешивания вязких растворов он хорошо подходит.

Основное преимущество такого перфоратора – поддержание числа оборотов вращения вала постоянным независимо от нагрузки на вал. Отсюда получается, что перемешивать таким перфоратором вязкие среды вполне возможно.

Единственный недостаток – довольно высокая цена агрегата. Использование такого «нежного» перфоратора в качестве миксера для раствора может привести к его выходу из строя, а ремонт может стоить еще дороже, чем новый такой же перфоратор.

Лопастные мешалки

Лопастная мешалка (рис. 1) – это механизм, состоящий из двух и более числа лопастей, прямоугольной формы. Импеллер с лопастями крепится на вращающемся валу, вертикальном или наклонном. К лопастным мешалкам специального назначения так же относятся рамные (якорные) и листовые мешалки. Среди основных достоинств мешалок лопастного типа следует назвать относительно небольшую стоимость изготовления и несложность конструкции, удобство и простоту в обслуживании. Частота кружения подобных мешалок колеблется от 18 до 80 об/мин; при повышении частоты вращения выше указанной результативность перемешивания резко уменьшается и растет расход энергии.

Рисунок 1. Лопастная мешалка

Недостаток лопастных мешалок – это слабый осевой поток, который не обеспечивает полного перемешивания всего объема жидкости в емкости или аппарате. Из-за незначительного создания осевого потока, лопастная мешалка перемешивает в основном те слои жидкости, которые расположены вблизи от лопастей мешалки. В объеме перемешиваемой жидкости развитие турбулентности происходит медленно и циркуляция жидкости невелика. Поэтому лопастные мешалки рекомендуется использовать для перемешивания низковязких жидкостей до 100 сПз, они непригодны для перемешивания легко расслаивающихся веществ.

Итак, основным недостатком лопастных мешалок является то, что при их использовании развитие турбулентного движения во всем объеме жидкости происходит очень медленно и циркуляция ничтожна. При использовании лопастных мешалок в перемешиваемой жидкости также наблюдается значительный градиент концентрации. Вихревое движение жидкость приобретает при установке в сосуде с мешалкой отражательных перегородок в виде вертикально поставленных полос. При обтекании жидкостью перегородок за ними образуется зона пониженного давления, в которой возникают вихри. При возрастании числа оборотов вихри отрываются от перегородок и движутся в направлении вращения лопасти. В случае дальнейшего увеличения числа оборотов возникает беспорядочное вихревое движение жидкости, при этом вихри соударяются друг с другом по всему объему жидкости. В этих условиях достигается высокая равномерность и интенсивность перемешивания. В то же время при наличии перегородок, препятствующих вращению всей массы жидкости, резко снижается глубина воронки. Обычно достаточно четырех симметрично установленных радиальных перегородок для улучшения перемешивания. Однако с установкой перегородок возрастает расход энергии на перемешивание.

Также несколько улучшает положение наклон лопастей на 30 и даже 45 ° к оси вала. В результате повышается аксиальное движение жидкости и достигается снижение градиента концентрации в ней, хотя полностью концентрационный градиент не устраняется. Мешалка с наклонными лопастями способна удерживать во взвешенном состоянии частицы, скорость осаждения которых невелика, а также пригодна для перемешивания в случае медленно протекающих химических реакций. Установлено, что в производственных условиях лопастные мешалки всегда обходятся дороже в тех случаях, когда для достижения требуемого технологического эффекта необходим осевой поток. Лопастная мешалка с наклоном лопасти 45 ° при образовании суспензий вызывает в перемешиваемой системе такое же действие, как и пропеллер того же диаметра, но требует при этом втрое больших затрат времени и увеличенного на 25% расхода мощности. Основные области применения лопастных мешалок:

• перемешивание жидкостей небольшой вязкости;
• растворение и суспендирование твердых веществ;
• грубое смешение жидкостей.

Как уже говорилось, лопастные мешалки простого типа наиболее эффективны при перемешивании маловязких сред (до 100 сПз). Для перемешивания жидкостей с вязкостью свыше 2500 сПз более пригодны рамные мешалки или лопастные мешалки в сосудах с отражательными перегородками. В указанных областях применения лопастные мешалки обеспечивают хорошее перемешивание при небольшом расходе энергии. Лопастные мешалки непригодны для быстрого растворения, тонкого диспергирования, а также для получения суспензий, содержащих твердую фазу большой плотности. Для лучшего перемешивания всего объема жидкости в сосуде на валу устанавливают несколько пар горизонтальных лопастей, т.е. применяют многолопастные (трех, четырех), а также рамные мешалки, состоящие из нескольких горизонтальных и вертикальных, а иногда и наклонных плоских лопастей (см. ниже).

Миксеры для перфоратора: как выбрать и использовать?

На стройке любого масштаба возникает необходимость размешивать различные жидкости и растворы. Сделать это можно как специальным инструментом, так и различными машинами вспомогательного характера. Во втором случае, если количество обрабатываемого раствора невелико, полезно использовать миксер для перфоратора.

Особенности

Есть веские причины рассматривать именно перфоратор. Его внутреннее строение весьма близко к устройству автономного миксера. Оба механизма имеют электромотор, создающий крутящий момент и передающий его на вал. Уже вал служит базой для специализированной насадки. Потому ключевые параметры работы тесно связаны как раз с энергией, выделяемой электродвигателем.

Перфоратор можно обнаружить на строительных и ремонтных площадках чаще других инструментов, имеющих вращающуюся часть. Подходящим для замешивания растворов режимом является имитация дрели. Система легко корректирует количество оборотов по команде. Если придётся мешать максимально вязкую жидкость, целесообразно выбирать мешалку с небольшой длиной лопастей. Но важно понимать, что сам перфоратор — дорогое и высокочувствительное устройство, оно легко выходит из строя.

Достоинства и недостатки

Основным достоинством дрели-миксера является возможность её многофункционального использования. С одной стороны, инструмент относят к дрелям, потому помимо замеса строительных растворов его можно использовать для формирования отверстий в поверхностях разного типа, даже самых твёрдых и плотных. С другой стороны, дрель такого типа относится к категории низкооборотных, поэтому не может заменить дрель на все 100%, но при этом именно низкие обороты и дают возможность замешивать даже самые плотные составы.

Острый вопрос

Итак, по техническим характеристикам вполне можно мешать раствор самим перфоратором. Но это дорого и непрактично. Однако всё же отказываться от идеи вовсе не следует, в ней есть своё рациональное зерно. Выполнение поставленной задачи при помощи перфоратора вполне возможно, и даже с минимальными негативными последствиями. Надо только использовать правильную насадку.

Выбор подходящего изделия

Миксеры для перфораторов имеют две основные части: хвостовик и рабочий венчик. Величина наконечника варьируется в зависимости от типа перемешиваемых веществ и от целевого объёма работ. Производители всегда расписывают в сопроводительных материалах, какие смеси можно замешивать. Как и при выборе других товаров, полезно отдавать предпочтение продукции именитых фирм. Даже многократная разница в сравнении с никому не известными марками вполне оправдана высоким качеством изделий.

Большое внимание стоит уделить отбору венчиков по формату хвостовика. Традиционно они имеют цилиндрическую либо шестигранную конфигурацию. Также в некоторых случаях используются разъёмы M14 и SDL-Плюс. Выбор определяется тем, какой разъём предусмотрен изготовителями перфоратора. Корпорация Бош, к примеру, оснащает свои изделия разъёмами SDL-Плюс.

Чаще всего можно просто сообщить продавцам, на какое устройство приобретается миксер. Они сумеют предложить оптимальную насадку. Корзина обычного венчика составляет от 10 до 11 см при диаметре 8—15 см. Если перфоратор отличается большой мощностью либо придётся замешивать много растворов, лучше выбирать более крупную корзину. Что касается длины миксера, выбор несложен — надо ориентироваться на высоту ёмкости, где будут замешивать раствор.

Венчики длиной от 50 до 60 см позволяют спокойно размешать шпаклёвку в пластиковом ведре. Либо взболтать штукатурку в дополнительном ящике. При скорости 600 оборотов за минуту миксер уверенно справится даже с обработкой тяжёлых и вязких сред. Когда запланирован ремонт, подойдёт и насадка бытового уровня. А вот для строительства дома желательно выбирать что-то посерьёзнее.

Перемешивающие устройства на основе звуковых и ультразвуковых колебаний

Для генерирования звуковых и ультразвуковых колебаний среды в основном применяются пьезоэлектрические, магнитострикционные, аэро- и гидродинамические излучатели, отличающиеся друг от друга принципом действия и спектром излучаемых частот. Первые два вида излучателей, как правило, работают в узком ультразвуковом диапазоне частот и имеют высокую стоимость. Поэтому их использование в промышленности ограничено.

Гидродинамические излучатели нашли более широкое применение. В излучателях данного типа звуковые колебания генерируются с помощью роторно–пульсационных устройств (РПУ). Основными частями РПУ (рисунок 12) являются: статор и ротор, вращающийся относительно статора.

Рисунок 12 — Роторно – пульсационное устройство

Конструктивно они выполнены в виде набора коаксиально расположенных цилиндров, в стенках которых имеются прорези (щели). Прорези ротора перекрываются промежутками между щелями статора. Обрабатываемые жидкости при вращении РПУ поступают внутрь полости ротора, так как в центральной его части образуется зона разрежения. Затем, под влиянием центробежной силы, они проходят через прорези ротора и ударяются о промежутки между щелями статора, происходит гидравлический удар. Поэтому поток жидкости в полости ротора и камере аппарата имеет пульсирующий характер. В аппарате с РПУ сочетается принцип работы дисмембраторов, дезинтеграторов, центробежных насосов и коллоидных мельниц. Простота конструкции, надежность работы и невысокая стоимость таких аппаратов является их несомненным преимуществом перед другими. РПУ имеет широкий диапазон генерируемых частот, возможность плавной их регулировки путем изменения скорости вращения ротора. К недостаткам РПУ можно отнести невысокую частоту излучения упругих колебаний, что является одной из причин небольшого акустического к.п.д.

Как замешивать раствор перфоратором подольше

Когда устройство выбрано, может возникнуть проблема из-за преждевременных отключений. Причина проста:

• электромоторы перфораторов работают при воздушном охлаждении;
• скорость кручения вентилятора совпадает с темпом работы вала;
• если замешивается вязкая жидкость, обороты невелики, а усилие значительное;
• потому мотор быстро перегревается.

Электроника не даёт вновь запустить перфоратор до тех пор, пока он полностью не остынет. Попытки изъять датчик из системы, обойти его или отключить приведут только к преждевременной поломке устройства. Кардинальным решением проблемы оказывается применение внешних охладителей. Но всё равно, если объём работ очень велик, и их приходится проводить часто, лучше купить автономный строительный миксер. Конечно, речь идёт не о ремонте одной комнаты, а о постоянных крупномасштабных работах.

Дополнительные рекомендации

При помощи перфоратора можно перемешать самые разные вещества:

• штукатурку всех видов;
• цемент;
• шпаклёвку;
• плиточный клей.

При выполнении такой работы недопустимо использовать ударный режим. Неприемлемо и попадание замешиваемой жидкости на технику. Как сам перфоратор, так и мешалка после окончания работ подлежат тщательному мытью и сушке при комнатной температуре. Это помогает продлить срок работы устройства.

Внимание: если смешиваются пылящие составы, лучше при работе надеть респиратор.

При засорении рабочей части аппарата клеем необходимо остановить его, отключить от сети и смыть загрязнение. Если не сделать это своевременно, можно опасаться выхода из строя. Крайне важно следить за правильным расположением проводов. Намотка их на венчик может окончиться серьёзными ранениями. Перфоратор надо держать в руках покрепче, не отвлекаться на посторонние раздражители.

Количество оборотов регулируют сообразно тому, как глубоко погружается венчик. Если мешать на полной скорости в самом верху ведра, неизбежно возникают брызги. Как только замес завершён, понижают обороты и извлекают венчик. Немедленно погружают его в ведро с чистой водой, и запускают снова на 2—3 секунды для полного очищения. Этот приём позволяет вновь приготовить инструмент к работе.

О том, как выбрать миксер, смотрите в следующем видео.

Как сделать своими руками?

При желании можно сделать строительный миксер своими руками. В качестве привода для этого нужно использовать самую обычную дрель, а в качестве насадки подходит любое изделие с хвостовиком, выполненным в форме шестигранника. Такое приспособление довольно легко фиксируется в патроне дрели, главное, чтобы габариты этого шестигранника соответствовали минимальному размеру камеры, который можно поместить в патрон.

Однако имейте в виду, что двигатели и редуктор стандартной мешалки рассчитаны исключительно на продольную поверхность, поэтому при помощи такого самодельного инструмента можно замешивать только очень небольшие порции строительной смеси.

В следующем видео вас ждут основные возможности дрелей-миксеров.

Время от времени, даже самая сильная и независимая женщина, которая не любит готовить, хочет почувствовать себя настоящим кулинаром.

Вдохновение на кулинарные подвиги может настигнуть женщину когда угодно, отсутствие миксера не должно ей препятствовать в их свершении

Как правило, такое желание не ограничивается простой яичницей, хочется непременно что-нибудь эдакое. Например, сделать умопомрачительное бизе, но, как на зло, под рукой не оказалось миксера, без которого взбить белок как следует просто невозможно. Внезапный творческий порыв не должен быть подавлен только лишь отсутствием миксера. Самодельные могут быть миксеры для кухни, детские или строительные.

Если есть венчик, то ситуацию спасти может обычная дрель

Электрический миксер против бетоносмесителя: реальный опыт использования

Строительный сезон в самом разгаре. Многие самостройщики озадачиваются, а можно ли замесить бетон с помощью электрического миксера? Из этой статьи вы узнаете ответ на этот вопрос и сделаете осознанный выбор, что купить — дрель-миксер или бетоносмеситель.

• Как приготовить бетонную смесь с помощью электрического миксера
• Чем отличается замес бетона миксером и в бетономешалке
• Видео, где детально показан процесс замеса бетона миксером
• Плюсы и минусы замеса бетона дрелью-миксером

Перемешивание в статических смесителях

Перемешивание в статических смесителях основными элементами которых являются небольшие металлические спиральные ленты («винтовые элементы»). Их изготавливают путем скручивания плоской пластины на некоторый угол вдоль оси. Собранные элементы вставляют в цилиндрическую трубу (корпус смесителя) таким образом, чтобы лево- и правоизогнутые спирали чередовались по всей длине, а зазор между стенкой и боковыми гранями спирали отсутствовал (рисунок 14).

Рисунок 14 — Статический смеситель

Для осуществления процесса гомогенизации смешиваемые компоненты достаточно один раз пропустить через трубу с винтовыми элементами. Нужная степень гомогенизации смеси регулируется числом элементов. Статические смесители успешно используются в непрерывных линиях производства мармелада, безалкогольных напитков, пива.

Замес бетона электрическим миксером: особенности и техника работы

Каждый, кто самостоятельно возводит дом, без наёмных рабочих, хочет упростить себе задачу. Например, использовать бетоносмеситель для замешивания бетона. Качественная бетономешалка — удовольствие не и дешёвых. Многие скажут, что её цена отобьётся за строительный сезон. Но хочется и сэкономить и спину не сорвать, мешая бетон лопатой. Тут-то и приходит идея — использовать для замеса раствора песка, цемента и щебня электрический миксер.

Я видел на Ютубе ролик — мужик, в одиночку, с помощью двухшпиндельного миксера, замесил бетон и за два дня залил ленточный фундамент. Я подумал, может быть это — реклама инструмента? Строитель утверждает, что миксером месить удобнее, чем бетоносмесителем. Вопрос для меня актуальный. Я месил бетон в бетономешалке. Одному тяжело. Приходится поднимать ведра. Загружать грушу. Бетономешалку я брал на прокат. Свою хранить негде. А миксером можно месить бетон прямо на месте заливки. Весит он немного. Подскажите — это реально, если месить небольшие объёмы? Может быть, кто-то уже пользовался миксером? Инструмент не сломается?

Я думаю, что инструменты следует использовать строго по назначению. Миксер нужен, чтобы мешать штукатурные и клеевые смеси, а бетономешалка бетон. Слабое место миксера — насадки. У венчика, на тяжелом бетоне со щебнем, могут оторваться лопасти, или он согнётся.

Сравните цену нормального миксера и бетономешалки. Разница небольшая. Мне кажется, здоровье дороже! Используя бетоносмеситель, вы сможете работать вдвоём. Один носит песок и щебень, второй следит за замесом. Миксером вы работаете в одиночку. На это, ой какие силы нужны. Быстро устанете. Моей бетономешалке уже 10 лет, и она давно окупила себя.

Теперь выслушаем мнение тех участников FORUMHOUSE, кто реально месил бетон миксером.

Я залил с помощью миксера ленточный фундамент для забора. Длина ленты 25 м. Сечение – 200х300 мм. Еще забетонировал перемычку в 5 м под ворота и калитку. По своему опыту скажу, больше устаёшь не от работы с миксером, а от закидывания песка, цемента и щебня, и вытаскивания бетона. Но в бетономешалку тоже нужно закидывать ингредиенты. Её ещё потом мыть надо, а миксер крутанул в воде и поехал домой. Залить миксером фундамент под дом я бы конечно не решился, но, на небольших объёмах, вполне годный вариант.

Смесь Bath1 готовил так:

1. Сначала он мешал на сухую песок с цементом.
2. Потом добавил воду. Консистенция смеси, как сметана.
3. Затем закинул 3 ведра щебня. Промешал смесь. Потом добавил еще 1.5 ведра щебня.

Я мешал двухшпиндельным миксером бетон в чугунной ванне. Два шпинделя лучше, чем один. Крутящий момент гасится и, в случае клина, не намотает на инструмент. Закидывал цемент, песок, щебень фракции 5-20. Мешал десять минут и 200 литров смеси готово. Не скажу, что легко, но и не тяжело. Щебень между шнеками не заклинил. Инструмент не сломался.

Короче. Послушал я всех, и тоже решил месить бетон миксером. Отчитываюсь. Замесил около 1.5 куба бетона под столбчатый фундамент. Смесь жесткая. Пропорции: 1 часть цемента, 3 части песка, 4 части щебня и 0.75 л воды. Мешал в корыте на 100 литров. За день делал 5-7 замесов. Больше не смог. Сильно устают руки, особенно кисти. Не сказать, что я слабый, но выворачивающая нагрузка на суставы приличная. Щебень фракции 5-20 между венчиками не застрял. Инструмент тоже выдержал. Вердикт: способ годится на небольшие объёмы для разовых работ.

Интересно, а можно ли залить с помощью миксера объёмы побольше? Строительный опыт пользователей FORUMHOUSE говорит: «Да».

Я с помощниками залил миксером 4 куба бетона. Работали 4 человека – двое мужчин и две женщины. Женщины накладывали в ведра цемент и обогащённую песчано-гравийную смесь. Один мужчина месит. Второй таскает вёдра, а потом мы вдвоём вываливаем смесь в опалубку. Пропорции смеси: 1 ведро цемента, 1 ведро песка, 3 ведра ОПГС, 0.7 ведра воды. Всего сделали 115 замесов с перекурами. Ещё дождь был. Старая бадья тоже прохудилась. Чинили её. В итоге: начали в 10 утра, закончили в одиннадцатом часу вечера. Потом ещё и с утра домесили немного. Спина устаёт, но, если привыкнуть держать миксер без наклона, с широко расставленными ногами, усталости нет. Если бы начали мешать в 7 утра, было 3 мужика, а не женщины, не пошел дождь, и бадья не прохудилась, то, думаю, управились бы до 6 вечера. Миксер месит смесь быстро. Основная усталость — от перетаскивания ведер с ОПГС через опалубку и поднятия бадьи на уровень опалубки для вываливания бетона.

Советы Veter753 по работе с миксером при замесе бетона:

• Сначала загрузите воду, цемент и песок.
• Месите смесь до состояния сметаны.
• Добавьте 2 ведра ОПГС.
• Размесите смесь до серого однородного цвета.
• Добавьте еще ведро ОПГС.
• Ещё раз равномерно размесите.

Мы вдвоём, за 4 дня, залили миксером 17 кубов бетона. Монолитили плиту. Бетон месили в ванне. Ставили её на арматуру внутрь опалубки и переворачивали после каждого замеса. Устали конечно, но и с бетономешалкой устали бы тоже. Работать миксером мне понравилось. Мешает быстро. Руки не выворачивает, спина не болит, хотя месили одношпиндельным инструментом. Больше устаёшь от подноса песка, цемента и щебня.

Замес бетона бетономешалкой и миксером: сходства и отличия

Мне интересно: груша бетономешалки крутится на 30 об/мин, а миксер выдаёт до 600 об/мин. Это как-то влияет на качество смеси?

Несмотря на разницу в количестве оборотов агрегатов, на выходе вы получите бетон = высокого качества. Главное отличие в том, что у гравитационного бетоносмесителя вращается груша со смесью, а при работе миксером, наоборот, ёмкость неподвижна, а перемешивание осуществляется вращающимся венцом. Почему количество оборотов бетономешалки и миксера отличаются? Если увеличить обороты груши, то под действием центробежной силы, ингредиенты просто прилипнут к стенкам барабана, и процесса перемешивания не будет. Если, наоборот, уменьшить обороты, то ингредиенты будут скользить по самой нижней плоскости груши, практически не поднимаясь вверх. Процесса перемешивания не будет. Поэтому 25-30 об/мин оптимальны для бетономешалки. Если в миксере увеличить количество оборотов, то смесь будет выплёскиваться из ёмкости. Если обороты понизить, то мешать смесь придётся очень долго.

Ещё один момент. В бетономешалке сложно мешать т. н. жесткий бетон, с низким водоцементным соотношением. Такой бетон мешают в смесителях принудительно действия, а они дорогие, или как вариант — миксером.

Я мешаю тяжелый бетон миксером. Работаю один, поэтому уже выработал оптимальную технику. Инструмент — миксер, мощностью 1.4 кВт. Два шпинделя. Мешаю бетон в круглой пластиковой бадье на 80 литров. Это оптимальный объём. Если взять больше – непромес. За большим объёмом за раз не гонитесь! Мешаю 1-2-4 10 литровых ведра на замес. По сравнению с бетономешалкой, скорость укладки выросла почти вдвое. И ещё: венцы мешалки, в зависимости от конфигурации, могут грести раствор либо вверх, либо вниз. Для бетона купите такой венчик, чтобы он грёб вверх, а вас тянуло вниз. Так работать удобнее, чем пытаться продавить миксер через бетон. Кстати, спина не болит, руки не выворачивает.

Циркуляционное перемешивание жидкостей

Перемешивание жидкофазных систем струёй жидкости вытекающей из сопла

При истечении из сопла струя жидкости принимает форму конуса, расширяющегося по мере удаления от устья сопла. Это объясняется следующими причинами:

1. Поток, вытекающий из сопла вытесняет объем жидкости, находящийся перед соплом.
2. Струя вытекающей жидкости приводит в движение (параллельное струе) близлежащие слои, за счет передачи части своей энергии окружающей среде. Передача количества движения обуславливается тангенциальным напряжением между движущимся и неподвижным слоями жидкости, а также турбулентным проникновением частиц жидкости из струи в окружающую среду. При этом произведение массы и скорости движущейся жидкости остается постоянным (без учета потерь от внутреннего трения).

Каждый пришедший в движение слой, окружающий струю жидкости, приводит на своем пути в движение соседние слои. Поэтому по мере удаления от сопла струя жидкости имеет все большее сечение и меньшую скорость. В любом сечении, нормальном к направлению струи, её скорость уменьшается по мере удаления от оси.

1. После того, как близлежащие слои жидкости захватываются струёй и приводятся в движение, в пространстве, которое они до этого занимали, создается разрежение. Это приводит к подсасыванию соседних (неподвижных) слоев жидкости, которые тем самым также приводятся в движение. Такой цикл повторяется непрерывно.

Перемешивание жидкостей газом

При циркуляционном пневматическом перемешивании жидкостей (рисунок 9) в аппарате устанавливается центральная направляющая труба, которая ограничивает подсос жидкости из окружающего объема. Газ проникает в жидкость в виде пузырьков.

Рисунок 9 — Схема циркуляционного пневматического перемешивания

При подъеме пузырьков окружающая их жидкость под действием тангенциального напряжения приводится в движение в направлении поверхности жидкости. За поднимающимися пузырьками образуется разрежение, обуславливающее подсасывание жидкости из окружающего пространства. На пузырек действует гидростатическое давление столба жидкости над ним. По мере движения пузырька величина этого давления непрерывно уменьшается и соответственно возрастает диаметр пузырька. При этом интенсивность перемешивания также увеличивается, потому что при расширении пузырьков постепенно освобождается энергия, которая вызывает течение жидкости. Это является принципиальным отличием пневматического перемешивания от перемешивания погруженным соплом. После выхода газа на поверхность жидкость, вынесенная газом, оттекает к стенкам аппарата и опускается на дно, где снова подсасывается в направляющую трубу.

Импеллерная мешалка

Импеллерная мешалка применяется для обеспечения хорошего контакта газа с жидкостью при одновременном интенсивном перемешивании (рисунок 10). Вал мешалки помещен внутри трубы 1, по которой подается воздух под небольшим избыточным давлением (в некоторых конструкциях воздух всасывается при вращении мешалки). На мешалке имеется ряд лопастей, а на конце трубы установлен статор с лопастями 2. Наличие двух рядов лопастей, подвижного 2 и неподвижного 3 обеспечивает хорошее перемешивание жидкости и газа.

1 — центральная труба; 2 — лопасти статора; 3 — лопасти мешалки (ротора). Рисунок 10 — Импеллерная мешалка

Пульсационное перемешивание

Оно заключается в перемешивании обрабатываемой среды пульсирующими струями.

По своей конструкции пульсирующие устройства просты и удобны. Возвратно – поступательное движение жидкостей в них осуществляется с помощью пульсатора (обычно бесклапанного поршневого насоса), который присоединяется одним из двух способов:

1. К днищу аппарата (рисунок 11, а);
2. К линии подачи легкой жидкости (рисунок 11, б).

Рисунок 11 — Пульсационные аппараты
Для предохранения механизма пульсатора от воздействия обрабатываемых жидкостей применяют мембрану, сильфон или пневматическое устройство, в котором между пульсатором и средой находится буферный слой воздуха. Расширение или сжатие этого слоя воздуха вызывает колебания жидкости в аппарате.

Следовательно, интенсификация процессов, проводимых в пульсационных аппаратах, достигается наложением низкочастотных колебаний на реагенты с возможным дополнением колебательного движения жидкости струйным.

В рабочей зоне пульсационного аппарата отсутствуют движущиеся части, а источник энергии – пульсатор вынесен из аппарата. Преобразователи колебательного движения жидкости в другие его виды неподвижны и являются неотъемлемой частью аппарата.

Плюсы и минусы замеса бетона дрелью-миксером

Подведём итоги. Плюсы замеса бетона миксером:

• Миксер мощностью 1 – 1.5 кВт стоит 4500 – 6000 тыс. рублей. Цена на качественную бетономешалкуобъёмом 160 – 180 литров стартует от 10 тыс. руб.
• Вместо миксера вы можете купить дрель-миксер, и получить инструмент «два в одном», которым можно месить растворы и бетон, а также сверлить отверстия в металле и дереве.

• В отличие от бетономешалки, миксер лёгкий и не занимает много места. По окончании работы его можно закинуть в багажник автомобиля или убрать в бытовку.
• Миксер мешает «жесткий» бетон.
• Высокая скорость замеса бетона на 1.5-2 куба.

Недостатки приготовления бетона миксером:

• Трудоёмкость приготовления раствора объёмом более 3-х кубов. Вам потребуются помощники-подносчики песка и щебня.
• Двойная работа по ручному закладыванию и вываливанию из бадьи ингредиентов и готовой смеси, в то время как из бетономешалки смесь вываливается поворотом штурвала груши.
• С бетономешалкой физически проще работать. Миксер придётся держать руками.

Самодельщикам на заметку! Попробуйте модифицировать миксер, превратите его мини-бетоносмеситель принудительного действия, взяв за основу инструмент для смешивания смесей и клеев на фото ниже. Например, сделайте раму для крепления металлической бочки на 200 л. Приварите к ней ось со штурвалом, а миксер закрепите на поворотной опоре и опустите венцы насадки в ёмкость. Причем, ось вала миксера должна проходить не строго посередине бочки, а ближе к её краю. Закиньте в ёмкость ингредиенты для бетонного раствора. После размешивания смеси бетон из бочки вываливается в опалубку или в тачку. Затем цикл повторяется. Как вы думаете, рабочая идея?

• Что выгоднее: купить бетоносмеситель принудительного действия, или сделать принудительный бетоносмеситель самостоятельно.
• Как сделать просеиватели для сыпучих строительных материалов из заводского смесителя и дешевую бетономешалку с двигателем от стиральной машины.
• Как сделать качественный самомесный бетон: часть первая – Выгодно ли делать бетон-самомес самостоятельно и часть вторая – Делаем прочный бетон на строительной площадке своими руками: пропорции, расчёт ингредиентов и водоцементного соотношения.

Основные инструменты для замеса бетона вручную

Замес бетона, как и каждый рабочий процесс, начинается из приготовления материалов – воды, цемента, песка. Нужна и емкость – большая посудина, чтобы все это смешать.

Рассмотрим подробно наиболее важные элементы в подготовке ручного замеса материала:

1. Емкость

Если лопатой вручную можно мешать непосредственно на земле или на металлическом листе, то для миксера нужна посуда. Емкость для замеса бетона должна иметь корытообразную форму. Самая удобная — металлическая ванна, таз. В бочке тоже можно, если она неглубокая. Габариты корыта зависят напрямую от вашей потребности в готовом продукте. Для небольшого количества бетона лучше брать маленькие емкости. При необходимости подъема готового раствора на высоту используют емкости со специальными гачками для крепления веревки. Для продления времени службы таких посудин стоит соблюдать несколько простых правил. Первым из них, обязательным к выполнению, является постоянная очистка внутренней поверхности от остатков бетона после каждого использования.

2. Строительный миксер

Приготовление бетона в малых количествах подразумевает применение строительного миксера. Только этот агрегат позволяет создать равномерную смесь, которую потом легко распределять по рабочей поверхности. Миксер — залог качественной бетонной заливки. Для замеса бетона стоит выбирать мощное устройство, которое сможет выдержать всю силу рабочей нагрузки. Качество насадки, материал ее исполнения и форма тоже играют важную роль. Ее вы выбираете самостоятельно, так как реки случаи, когда венчик идет в комплекте. Для бетона наиболее часто используют винтовые насадки, которые предотвращают попадание воздуха внутрь смеси. Ручной строительный миксер легко и быстро справится с равномерным замесом.