Bản tóm tắt
Khi hệ thống xử lý bột phải cung cấp vật liệu đến nhiều điểm đến, các kỹ sư phải lựa chọn giữa việc sử dụng
van quaycho mỗi điểm xả hoặc một van chuyển hướng duy nhất để định tuyến dòng chảy. Hai thiết bị này phục vụ các mục đích cơ bản khác nhau. Van quay bột kiểm soát tốc độ cấp liệu và duy trì cách ly áp suất, trong khi van chuyển hướng chuyển hướng vật liệu từ đường truyền này sang đường truyền khác. Hiểu khi nào nên sử dụng từng công nghệ và khi nào nên kết hợp chúng là điều cần thiết để thiết kế hệ thống phân phối bột đa điểm hiệu quả.
Van quay và van chuyển hướng là gì
Van quay bột là một thiết bị quay có rôto nhiều cánh giúp quét vật liệu từ đầu vào đến đầu ra. Nó cung cấp khả năng đo thể tích liên tục và hoạt động như một chốt khí để giảm thiểu rò rỉ không khí giữa các vùng có áp suất khác nhau. Tốc độ rôto xác định tốc độ tiến dao. Nó là một thiết bị điều chỉnh dòng chảy với đường dẫn vào và ra cố định.
Van chuyển hướng là một thiết bị chuyển mạch được sử dụng để chuyển hướng dòng bột từ một đầu vào đến một trong hai hoặc nhiều đầu ra. Các thiết kế phổ biến nhất bao gồm một máng xoay xoay giữa các vòi xả, một lưỡi trượt chặn một ổ cắm trong khi mở một ổ cắm khác và một phích cắm xoay để căn chỉnh các lối đi bên trong với ổ cắm đã chọn. Van chuyển hướng được sử dụng trong cả ứng dụng vận chuyển bằng khí nén và giảm trọng lực. Họ không đo bột. Họ chỉ cần định tuyến bất kỳ dòng chảy nào đi vào cửa vào đến đích đã chọn.
Về mặt vật lý, van chuyển hướng tạo ra sự thay đổi đường dẫn cơ học. Cơ chế bên trong di chuyển để chặn một ổ cắm và mở một ổ cắm khác. Trong vận chuyển bằng khí nén, van chuyển hướng phải duy trì tính toàn vẹn áp suất ở đầu ra đóng để ngăn không khí và bột rò rỉ vào đường dây không sử dụng. Điều này đòi hỏi bề mặt bịt kín trên lưỡi hoặc nút chuyển hướng, thường có bộ lọc không khí hoặc vòng đệm bơm hơi để làm việc ở áp suất cao.
Tại sao sự khác biệt lại quan trọng trong định tuyến bột
Sự nhầm lẫn giữa các chức năng của van quay và van chuyển hướng dẫn đến thiết kế hệ thống kém hiệu quả, gây lãng phí năng lượng, tạo ra các vấn đề về bảo trì và không đáp ứng được yêu cầu của quy trình.
Đo sáng so với định tuyến
Lỗi thiết kế phổ biến nhất là mong muốn van chuyển hướng kiểm soát tốc độ cấp liệu. Van chuyển hướng không có khả năng điều chỉnh lượng bột chảy qua nó. Nếu nguồn cung cấp ngược dòng thay đổi thì luồng tới đích cũng thay đổi theo tỷ lệ. Ngược lại, một bộ cấp liệu khóa khí quay mang lại lưu lượng khối lượng ổn định bất kể những thay đổi nhỏ về mức phễu hoặc áp suất ngược dòng. Khi quy trình này yêu cầu một kg cụ thể mỗi giờ cho mỗi điểm đến, thì bắt buộc phải có van quay tại điểm xả.
Cách ly áp suất và Airlock
Trong vận chuyển bằng khí nén, áp suất tại điểm chuyển hướng có thể rất đáng kể. Van chuyển hướng phải bịt kín chống lại áp suất này để ngăn vật liệu đi sai đường. Bộ chuyển hướng trọng lực tiêu chuẩn không thể chịu được áp suất vận chuyển và sẽ rò rỉ bột qua ổ cắm kín. Chỉ các van chuyển hướng điều áp được thiết kế đặc biệt có vòng đệm chắc chắn mới có thể thực hiện được nhiệm vụ này. Van quay vốn cung cấp khả năng cách ly áp suất và có thể được đặt ở thượng nguồn hoặc hạ lưu của bộ chuyển hướng để kiểm soát vùng áp suất.
Mòn và mài mòn ở điểm chuyển mạch
Cơ chế bên trong của van chuyển hướng nằm ngay trong đường dẫn dòng chảy. Các loại bột mài mòn như tro bay, xi măng hoặc viên nhựa sẽ ăn mòn máng xoay hoặc lưỡi trượt. Theo thời gian, con dấu bị thoái hóa và van bị rò rỉ. Van quay tập trung sự mài mòn ở đầu rôto, được thiết kế để có thể thay thế được. Trong một hệ thống kết hợp, bộ chuyển hướng xử lý việc định tuyến trong khi van quay hấp thụ lượng đo và độ mòn, kéo dài tuổi thọ của cả hai bộ phận.
Tính linh hoạt và khả năng mở rộng của hệ thống
Một van quay duy nhất chỉ có thể cung cấp cho một điểm đến. Để phục vụ nhiều thùng, nhà máy sẽ cần nhiều van quay, mỗi van có bộ truyền động và khóa khí riêng. Điều này là tốn kém và đòi hỏi khoảng không đáng kể. Một van chuyển hướng duy nhất có thể định tuyến nguyên liệu từ một nguồn tới nhiều điểm đến. Bằng cách kết hợp một van quay với một bộ chuyển hướng, nhà máy đạt được cả việc đo lường chính xác và định tuyến linh hoạt với chi phí chỉ bằng một phần chi phí của nhiều van quay.
Khả năng làm sạch và ô nhiễm chéo
Trong các nhà máy thực phẩm và dược phẩm, việc thay đổi thùng đích thường đòi hỏi phải làm sạch hệ thống phân phối để ngăn ngừa ô nhiễm chéo. Van chuyển hướng với bên trong không có kẽ hở và bề mặt được đánh bóng cho phép làm sạch nhanh chóng giữa các mẻ. Van quay yêu cầu tháo rời nhiều hơn để làm sạch hoàn toàn. Thiết kế hệ thống sao cho bộ chuyển hướng là điểm tiếp xúc cuối cùng trước khi thùng đích đến giúp giảm thiểu diện tích phải làm sạch khi chuyển đổi sản phẩm.
Cách kết hợp Van quay và Bộ chuyển hướng để định tuyến tối ưu
Hệ thống phân phối bột đa điểm hiệu quả nhất sử dụng cả hai công nghệ theo cách sắp xếp bổ sung. Các cấu hình sau đây minh họa các thiết kế thực hành tốt nhất.
Cấu hình 1 Van quay phía thượng lưu của Bộ chuyển hướng
Trong cách sắp xếp này, van quay bột được lắp đặt ở đầu xả phễu, tiếp theo là van chuyển hướng trọng lực hoặc áp suất thấp để định tuyến lưu lượng được đo đến nhiều thùng. Điều này có tác dụng tốt đối với các loại bột chảy tự do được thải vào thùng phuy, túi số lượng lớn hoặc silo lưu trữ bằng trọng lực. Van quay đảm bảo tốc độ cấp liệu ổn định, trong khi bộ chuyển hướng cung cấp khả năng định tuyến linh hoạt. Bởi vì bộ chuyển hướng hoạt động ở áp suất gần khí quyển nên thiết kế trọng lực tiêu chuẩn với vòng đệm mềm là đủ. Đây là cấu hình đơn giản và tiết kiệm chi phí nhất để phân phối hàng loạt đa điểm.
Cấu hình 2 Bộ chuyển hướng thượng nguồn của van quay
Ở đây, một van chuyển hướng sẽ chọn phễu hoặc thùng chứa nào cung cấp cho hệ thống và một van quay duy nhất bên dưới bộ chuyển hướng sẽ đo vật liệu đã chọn vào đường vận chuyển bằng khí nén. Điều này thường xảy ra ở các nhà máy chế biến nhiều thành phần được lưu trữ trong các silo riêng biệt nhưng có chung một hệ thống vận chuyển. Bộ chuyển hướng phải được thiết kế có điều áp nếu hệ thống hoạt động dưới áp suất chân không hoặc áp suất dương. Van quay xuôi dòng cung cấp khóa khí và đo sáng vào đường truyền. Cấu hình này giảm thiểu số lượng van quay cần thiết, giảm chi phí vốn và bảo trì.
Cấu hình 3 Nhiều bộ chuyển hướng với một van quay đơn
Đối với các mạng phân phối phức tạp, nhiều van chuyển hướng có thể được bố trí nối tiếp hoặc song song sau một bộ cấp liệu khóa khí quay duy nhất. Van quay đo lưu lượng tổng của hệ thống và các bộ chuyển hướng kế tiếp sẽ định tuyến các phần của lưu lượng đó đến các điểm đến riêng lẻ. Điều này được sử dụng trong các hoạt động trộn quy mô lớn trong đó bột nền được chuyển đến các dây chuyền trộn khác nhau. Mỗi bộ chuyển hướng phải được sắp xếp theo trình tự với hệ thống kiểm soát quy trình để đảm bảo nguyên liệu đi đúng dây chuyền vào đúng thời điểm.
Cấu hình 4 Bộ chuyển hướng điều áp trong truyền tải pha dày đặc
Băng tải khí nén pha dày đặc hoạt động ở áp suất cao, thường từ 4 đến 10 bar. Định tuyến dòng pha dày đặc đòi hỏi một van chuyển hướng chịu tải nặng với thiết kế phích cắm quay và bề mặt bên trong được làm cứng. Van quay cấp liệu cho hệ thống phải là loại khóa khí áp suất cao được định mức phù hợp với áp suất vận chuyển. Trong ứng dụng này, bộ chuyển hướng được đặt trong đường truyền sau van quay. Van quay duy trì áp suất bịt kín ở phễu, trong khi bộ chuyển hướng chuyển dòng áp suất cao giữa các máy thu đích. Cả hai van phải được đánh giá cho áp suất toàn hệ thống.
Cấu hình 5 Bộ chuyển hướng vệ sinh sạch sẽ tại chỗ
Các nhà máy thực phẩm và dược phẩm thường sử dụng van chuyển hướng vệ sinh có bộ phận bên trong được đánh bóng và có khả năng làm sạch tại chỗ. Được đặt sau van quay vệ sinh, sự kết hợp này cho phép làm sạch toàn bộ hệ thống mà không cần tháo rời. Nút hoặc lưỡi chuyển hướng được thiết kế để thoát nước hoàn toàn, không để lại cặn sản phẩm. Sau khi chạy sản xuất, hệ thống được xả bằng dung dịch tẩy rửa, khử trùng và rửa sạch trước khi chuyển sang sản phẩm tiếp theo. Điều này làm giảm thời gian chuyển đổi từ vài giờ xuống còn vài phút.
Ví dụ ứng dụng
Một nhà máy trộn gia vị ở Ấn Độ cần phân phối bảy nguyên liệu dạng bột khác nhau từ các kho chứa riêng lẻ đến bốn dây chuyền trộn. Ban đầu, họ lắp đặt một van quay riêng cho từng silo cho mỗi máy trộn, cần 28 van quay. Chi phí rất cao và gánh nặng bảo trì là rất lớn. Doebritz đã thiết kế lại hệ thống bằng cách sử dụng bảy van quay đầu ra của silo, mỗi van cấp vào một mạng lưới gồm ba van chuyển hướng điều áp được bố trí để định tuyến bất kỳ thành phần nào đến bất kỳ máy trộn nào. Tổng số van quay giảm xuống còn bảy, với bộ chuyển hướng xử lý việc định tuyến. Chi phí vốn giảm 65%. Việc chuyển đổi giữa các công thức nấu ăn trở nên hoàn toàn tự động và thời gian xác nhận làm sạch đã giảm đi một nửa do bộ chuyển hướng được thiết kế với các bộ phận bên trong được đánh bóng không có kẽ hở.
Câu hỏi thường gặp
Van chuyển hướng có thể thay thế hoàn toàn van quay không
Không. Van chuyển hướng chỉ định tuyến dòng chảy. Nó không thể đo bột hoặc duy trì khóa gió. Cố gắng sử dụng bộ chuyển hướng làm bộ cấp liệu sẽ dẫn đến tốc độ dòng chảy thay đổi, không được kiểm soát.
Loại van chuyển hướng nào tốt nhất cho bột mài mòn
Bộ chuyển hướng phích cắm quay có bề mặt cứng là loại bền nhất cho dịch vụ mài mòn. Phích cắm quay ra khỏi đường dẫn dòng chảy khi không chuyển mạch, giảm thiểu hao mòn. Thiết kế lưỡi trượt mòn nhanh hơn vì lưỡi dao liên tục tiếp xúc với bột đang chảy.
Van chuyển hướng có thể có bao nhiêu đầu ra
Bộ chuyển hướng tiêu chuẩn chuyển đổi giữa hai ổ cắm. Hiện đã có sẵn các bộ chuyển hướng nhiều cổng với ba đến sáu ổ cắm nhưng trở nên phức tạp và đắt tiền. Đối với nhiều hơn ba điểm đến, nhiều bộ chuyển hướng hai chiều được sắp xếp nối tiếp thường đáng tin cậy hơn.
Van chuyển hướng có cần được chứng nhận ATEX không
Nếu bộ chuyển hướng hoạt động trong môi trường bụi dễ cháy thì nó phải được chứng nhận ATEX. Cơ cấu bên trong không được tạo ra nguồn lửa, thân van phải chịu được áp suất nổ tối đa hoặc có lỗ thông hơi.
Doebritz có cung cấp van chuyển hướng cũng như van quay không
Đúng. Doebritz sản xuất cả máy cấp liệu khóa gió quay dạng bột và đầy đủ các loại van chuyển hướng cho các ứng dụng vận chuyển bằng trọng lực và khí nén. Chúng tôi thiết kế các hệ thống tích hợp kết hợp cả hai công nghệ để có hiệu suất tối ưu.
Phần kết luận
Van quayvà van chuyển hướng phục vụ các vai trò riêng biệt nhưng bổ sung cho nhau trong việc định tuyến bột. Van quay cung cấp độ chính xác đo lường và cách ly áp suất mà bộ chuyển hướng không thể cung cấp. Van chuyển hướng cung cấp khả năng định tuyến linh hoạt mà nếu không sẽ yêu cầu số lượng van quay không thực tế. Bằng cách kết hợp các công nghệ này một cách chiến lược, các nhà máy đạt được khả năng phân phối đa điểm chính xác với mức đầu tư vốn tối thiểu và bảo trì đơn giản. Hiểu thời điểm và cách tích hợp cả hai thiết bị là đặc điểm nổi bật của hệ thống xử lý chất rắn số lượng lớn hiệu quả.
Tự tin thiết kế hệ thống phân phối bột tiếp theo của bạn. Hãy liên hệ với Doebritz Shanghai Co., Ltd. ngay hôm nay để thảo luận về các yêu cầu định tuyến của bạn, yêu cầu bản vẽ cấu hình hệ thống hoặc nhận báo giá cho gói bộ cấp liệu khóa khí quay và bộ van chuyển hướng được thiết kế cho ứng dụng cụ thể của bạn.
