Strona Główna 9 Artykuły 9 Mieszadło pneumatyczne czy elektryczne — co wybrać?

Mieszadło pneumatyczne czy elektryczne — co wybrać?

Autor: Dastek Solutions

27 sierpnia 2021

Spotkaliśmy się z wątpliwością ze strony jednego z naszych Klientów:

Poszukujemy możliwości usprawnienia procesów, zaoszczędzenia energii, badając możliwości zastosowania mieszadeł elektrycznych, w porównaniu z pneumatycznymi. Jak możemy określić, co jest najlepsze dla naszych procesów?

Postanowiliśmy przyjrzeć się temu tematowi trochę głębiej. Poniżej wyjaśniamy, co będzie lepszym rozwiązaniem – mieszadło pneumatyczne czy elektryczne.

Mieszadło pneumatyczne Walther Pilot
mieszadło DASTEK solutions

O mieszadłach słów kilka

Mieszadła stanowią często ponad 50% zużywanego powietrza w procesie wykańczania powierzchni i obejmują silniki pneumatyczne typu łopatkowego o niższej wydajności, a także pneumatyczne tłokowe o wyższej wydajności, a także rozwiązania elektryczne.

Próbując określić zapotrzebowanie na mieszadło, lakiernicy muszą brać pod uwagę budżet w stosunku do długoterminowej oszczędności energii. Przy podejmowaniu decyzji należy również zwrócić uwagę na to, czy instalacja systemu mieszadła jest nowa, czy też będzie to wymiana istniejącego silnika, czy mieszadła w zbiorniku ciśnieniowym lub hermetycznym.

Mieszadło elektryczne – lepsze od pneumatycznego?

Mieszadło elektryczne może stanowić wysoce energooszczędne rozwiązanie procesowe. Zacznij jednak od upewnienia się, iż zastosowany został odpowiedni silnik elektryczny z regulacją prędkości. Należy także dobrać niezbędną przekładnię redukcyjną, sprzęgła, wał i łopatki pod mieszanie medium – w niektórych przypadkach np. łopatkowe a w innych kubkowe.

Trudności z mieszadłami elektrycznymi pojawiają się, gdy pojemnik farby wymaga usunięcia mieszadła. Mieszadła te są zazwyczaj ciężkie i wymagają specjalistycznych technik okablowania nieruchomego. Dostarczenie silnika elektrycznego „w beczce” – jest niemożliwe bez jakiegoś rodzaju przeciwwagi lub systemu podnoszenia np. na siłowniku. Zbiorniki ciśnieniowe wymagają zdjęcia pokrywy i bez podnośnika nie można ich łatwo przystosować do napędu elektrycznego.

Koszt zastosowania mieszadeł elektrycznych

Koszt wprowadzenia mieszadeł elektrycznych do istniejącego obszaru mieszania, może być znaczny, ale dodanie silników przystosowanych do pracy w warunkach niebezpiecznych lub przeciwwybuchowych jest droższe. System ten wymaga regulacji prędkości, podobnej do napędu typu inwerterowego, a instalacja musi wykorzystywać odpowiednie wyposażenie spełniające określone standardy.

Mieszadła pneumatyczne z silnikiem łopatkowym

Dotychczasowe systemy mieszania pneumatycznego wykorzystują do mieszania cieczy wydajny silnik pneumatyczny typu łopatkowego, najczęściej z przekładnią redukującą. Silnik łopatkowy wymaga wysokich obrotów, aby wytworzyć odpowiedni moment obrotowy. Zazwyczaj prędkość łopatek mieszających 30-300 obr/min zapewnia mieszanie bez powstawania piany dla większości materiałów. Aby uzyskać niższe wymagane prędkości mieszania, silnik łopatkowy o wysokich obrotach jest redukowany przez przekładnię. Aby uzyskać regulację prędkości obrotowej, stosuje się zawór iglicowy na wlocie silnika łopatkowego – dławimy powietrze zasilające, tym samym redukujemy liczbę obrotów. Jest to bardzo proste i tanie rozwiązanie. 

Silnik pneumatyczny z łopatkami

Konstrukcja silnika pneumatycznego z łopatkami (rys.) wprowadza wiele punktów o wysokim stopniu zużycia. Łopatki są utrzymywane w przesuniętym względem obudowy wirniku, tworząc uszczelnienie powietrzne. Sprężone powietrze jest kierowane przez silnik, zmuszając łopatki o większej powierzchni nacisku do obracania się w kierunku wylotu, tworząc obrót. Obszar łopatek jest mały, co wymaga wysokich obrotów, aby uzyskać odczuwalny moment obrotowy. Wysokie obroty wytwarzają tarcie i ciepło, przez co łopatki szybko się zużywają, co z kolei zmniejsza wydajność. Jednak serwis i ich wymiana jest bardzo prosty i nie wymaga ani specjalistycznej wiedzy, ani wysokich kosztów.

Obrót silników pneumatycznych

Wykres 1: Wykres obrotu silników pneumatycznych

Jak pokazano na wykresie 1, silniki pneumatyczne łopatkowe nie obracają się niezawodnie poniżej 300 obr/min. Szybka utrata sprawności w silniku łopatkowym zmniejsza dostępny moment obrotowy przy niskich ciśnieniach wlotowych. Po kilku godzinach pracy, silniki łopatkowe będą miały większe trudności z uruchomieniem przy niskim ciśnieniu na wlocie. Ze względu na konieczność zwiększenia ciśnienia w celu uruchomienia silnika, obroty silnika będą nadmierne dla większości materiałów. Przekładnia redukująca 10:1 jest często dodawana do silnika łopatkowego w celu przekształcenia wysokich obrotów na bardziej przyjazne dla procesu wyjście. Typowa łopatka mieszająca obraca się z prędkością 100 obr/min, co wymaga, aby silnik łopatkowy obracał się z prędkością 1.000 obr/min przy zastosowaniu reduktora.

Tłokowe silniki pneumatyczne

Najnowsze osiągnięcia w dziedzinie tłokowych silników pneumatycznych oferują użytkownikom sprawność energetyczną zbliżoną do sprawności silnika elektrycznego i znacznie lepsze możliwości montażu. W odróżnieniu od silnika łopatkowego, silnik tłokowy rozwija najwyższy moment obrotowy przy niskich obrotach, co zmniejsza ciepło i zużycie oraz eliminuje potrzebę stosowania reduktora. W konstrukcji zastosowano kilka koncepcji oszczędzania energii, w tym powierzchnie cierne o niskim zużyciu oraz unikalny obrotowy zawór sterujący o wysokiej wydajności.

Praktyczny przykład: silnik pneumatyczny tłokowy

Na przykład, silnik powietrzny typu łopatkowego o mocy 0,42 KM pracuje znacznie szybciej niż silnik powietrzny typu cylindrowego. Przy ciśnieniu 60 psi i prędkości 700 obr/min, silnik łopatkowy zużywa około 9,5 cfm. Porównując typ cylindra przy 50 psi przy 500 obr/min zużywa około 1,9 cfm. Przy średnim koszcie energii równym 0,10 €/kW dla sprężarki powietrza w zakładzie i przy zastosowaniu sprężarki o mocy 150 HP, uzyskane oszczędności mogą wynieść ponad 2 000 € rocznie na jeden silnik. Zastosowanie tłokowego silnika pneumatycznego w układzie mieszania eliminuje potrzebę stosowania reduktora, a usunięcie go z układu, poprawia utratę wydajności i zmniejsza ciężar pokrywy.

Co wybrać – tłokowy czy łopatkowy silnik mieszadła pneumatycznego?

Z ergonomicznego punktu widzenia, tłokowy silnik mieszadła pneumatycznego posiada zalety w porównaniu z silnikiem łopatkowym lub elektrycznym. Przy wadze poniżej 4 kg, tłokowy silnik pneumatyczny jest lżejszy niż większość silników łopatkowych, nie licząc systemu reduktora. Silnik powietrzny typu tłokowego można łatwo dostosować do większości zbiorników ciśnieniowych, zbiorników hermetycznych i systemów beczkowych. Instalacja może być wykonana przez personel konserwacyjny zakładu przy użyciu zwykłych narzędzi ręcznych.

Podobnie jak w przypadku silnika łopatkowego, silnik tłokowy może być kontrolowany przez prosty zawór iglicowy w celu dławienia przepływu. Ze względu na niskie zużycie powietrza przez silnik tłokowy, wieloobrotowy zawór iglicowy może zapewnić dokładniejszą kontrolę.

Przeczytaj także

Masz Pytania?

Wypełnij formularz!

Dastek Solutions
Daniel Stanek

NIP: 6141614078
Tel.: +48 663 921 123
E-mail: biuro@dastek.com.pl

Alior Bank
03 2490 0005 0000 4530 3743 8536

Masz Pytania?

Wypełnij formularz!