Prúdové sitovanie sypkých materiálov

Analýza veľkosti častíc a distribúcia veľkosti častíc sú dôležitými kritériami kontroly kvality sypkých materiálov. V prebiehajúcom výrobnom procese musia byť výsledky kontroly kvality rýchlo k dispozícii, aby bolo možné okamžite upraviť výrobné parametre. V závislosti od očakávanej veľkosti častíc a objemu vzorky sú na analýzu vhodné rôzne sitovacie metódy a analytické sitovacie stroje. Metóda použitá na analýzu veľkosti častíc je určená predovšetkým jemnosťou sítovaného materiálu. Konvenčné metódy sítovania sypkých materiálov pomocou vibračných, horizontálnych alebo TAP sítovacích strojov sú obmedzené na veľkosti nad 40 mikrónov. Pri použití analytických mokrých sitovacích strojov je možné posunúť hranicu až na 20 mikrónov. Táto metóda však zahŕňa rozptýlenie vzorky v kvapaline, filtrovanie po sítovanie, sušenie a nakoniec váženie získaných frakcií.

Princíp sitovania prúdového sitovacieho stroja

Na suché sitovanie vzoriek s veľkosťou častíc pod 40 mikrónov sa uprednostňuje metóda sitovania vzduchový prúd. Môže byť tiež rýchlejšou alternatívou k vibračnému sitoniu pre častice s veľkosťou do 200 mikrónov. Všetky tu uvedené metódy sú vhodné na stanovenie veľkosti častíc (frakcia sita) a distribúcie veľkosti častíc vzorky. Na rozdiel od ostatných metód sa sitovanie prúdom vzduchu zvyčajne vykonáva len s jedným sitom. Spolu s materiálom vzorky sa sito umiestni na prístroj a zakryje sa vekom. Výkonný priemyselný vysávač vytvára silný prúd vzduchu, ktorý rozptyľuje častice na sitách cez štrbinovú dýzu rotujúcu pod okami sita. Častice sa tak pri každej otáčke rozptýlia a rozložia po celom povrchu sita. Dochádza k dvom efektom:

1. Prúd vzduchu spôsobuje neustálu zmenu orientácie častíc na povrchu sita. Častice s veľkosťou menšou ako otvory sita sú nasávané vysávačom.
   
   
2. Pri použití sít s priemerom 25 mm spôsobuje prúdenie vzduchu nárazy častíc na veko, čo pomáha ničiť aglomeráty.

Rýchlosť dýzy, ktorá sa otáča pod sitom, je zvyčajne pevne stanovená. Veľmi užitočná však môže byť zmena rýchlosti, ktorú ponúka tryska AS 200 od spoločnosti RETSCH. Napríklad citlivé materiály vzoriek by sa mali sítovať s nízkou rýchlosťou, aby sa minimalizovalo namáhanie materiálu. To sa dá ďalej znížiť použitím sita s výškou 50 mm, pretože náraz vzorky o veko je menej silný. V prípade vzoriek, ktoré majú tendenciu aglomerovať, je účinnejšie sítovanie s vysokou rýchlosťou. Frekvencia nárazu častíc na veko sa podstatne zvýši a aj silné aglomeráty sa po krátkom čase sitovania rozpustia.

Reprodukovateľnosť a výkonnosť

Sitá s jemnými okami sú obzvlášť náchylné na tzv. častice s blízkymi okami, ktoré blokujú oká sita. To má nielen negatívny vplyv na výsledky sitovania, ale vedie aj k predčasnému opotrebovaniu sita. Funkcia otvorených ôk prúdového sitovanie AS 200 sa ukázala ako veľmi užitočná vlastnosť na zachovanie výkonnosti sitovacieho stroje a následne reprodukovateľnosti výsledkov a na minimalizáciu času a námahy pri čistení. Táto funkcia umožňuje, aby sa tryska pohybovala spôsobom "dva kroky dopredu, jeden krok dozadu", čo znamená, že namiesto rovnomerného otáčania sa tryska pohybuje najprv 20° dopredu a potom 10° dozadu. Častice v blízkosti sita sú tak veľmi účinne vyfukované zo sita, pretože prúdeniu vzduchu nebráni žiadny materiál ležiaci na povrchu sita.

Na obrázku je znázornené 45 mikrónové sito po sitovanie kremičitého piesku s Open Mesch a bez nej. Je jasne vidieť, že niektoré otvory sita sú upchaté časticami tam, kde sa sitovanie uskutočnilo bez funkcie Open Mesh Function (OMF), zatiaľ čo tam, kde bola aktivovaná funkcia OMF, sú úplne voľné. Táto špeciálna funkcia šetrným čistením sít pomáha zlepšiť reprodukovateľnosť analýzy sít, ako aj životnosť sít v porovnaní s inými prúdovými sitovacími prístrojmi.

Distribúcia veľkosti častíc

Aj keď sa pri sitovaní s prúdovým sitovacím strojom môže použiť len jedno sito, stále je možné pomocou tohto zariadenia určiť distribúciu veľkosti častíc. Na tento účel možno použiť dve rôzne metódy:

1. Štandardná metóda: Celé množstvo materiálu, ktoré sa má preosiať, sa umiestni na sito s najjemnejšou veľkosťou ôk. Po preosiatí a zvážení frakcie sa nadrozmerná časť umiestni na ďalšie väčšie sito a preosieva sa znova. V tomto postupe sa pokračuje, kým sa celá vzorka nerozdelí na frakcie.
   
   
2. "Švajčiarska metóda": Vzorka sa najprv rozdelí na počet veľkostných tried, ktoré sa majú určiť, a potom sa každá časť preosieva jednotlivo príslušným sitom. Táto metóda môže poskytnúť spoľahlivé výsledky len vtedy, ak sa rozdelenie vzorky vykonalo reprezentatívne, aby sa zachovala rovnaká distribúcia veľkosti častíc vo všetkých častiach vzorky. Najlepšie výsledky sa dosahujú pomocou rotačných deliacich prístrojov na vzorky, ako je napríklad PT100 od spoločnosti RETSCH, ktoré rozdeľujú východiskový materiál na 6, 8 alebo 10 identických vzoriek častí.

Pri štandardnej metóde je potrebná menšia vzorka, zatiaľ čo švajčiarska metóda je presnejšia. Softvérové vyhodnotenie nielen uľahčuje a urýchľuje spracovanie údajov, ale aj eliminuje chyby používateľa pri prenose údajov a výpočtoch. Softvér (napr. EasySieve® od spoločnosti RETSCH) vedie používateľa celým procesom sitovania. Kontroluje sitovací stroj a načítava údaje o vážení s cieľom vytvoriť správu v súlade s normami.