تطبيق وهيكل آلة التشتت والطحن المتكاملة

وتجمع آلة التشتيت والطحن المتكاملة بين وظيفتين أساسيتين، وهما التشتت والطحن، في عملية واحدة. ويمكن أن تعمل كآلة تشتيت وآلة طحن على حد سواء، مما يتيح التشتت المتسلسل وطحن المواد. بالمقارنة مع المعدات التقليدية لإنتاج الطلاء، والتي تتضمن عادة ماكينات تفريق وطحن منفصلة، توفر آلة التشتت والطحن المتكاملة العديد من المزايا، بما في ذلك العمليات المبسطة، وسهولة التشغيل، والكفاءة العالية، والتنظيف المريح، وتغيير اللون، والحد الأدنى من المخلفات في الحاويات، والفعالية من حيث التكلفة، والصيانة المباشرة. تناقش هذه المقالة في المقام الأول جدوى تحقيق وظائف التشتت والطحن المتكاملة ضمن تصميمها الهيكلي.

وفي إنتاج الطلاءات، وخاصة بالنسبة للمواد السائلة التي تحتوي على مجمّعات جسيمات صلبة، غالباً ما تستخدم آلة نشر لنشر المواد مسبقاً داخل الحاوية قبل نقلها إلى طاحونة رملية لطحنها إلى الرقة المطلوبة. ومع ذلك، فإن عملية الإنتاج هذه تنطوي على إعداد خطوط الأنابيب والمضخات وتبادل الحاويات، مما يجعلها معقدة وتستغرق وقتا طويلا. وعلاوة على ذلك، فإن التغييرات المتكررة في الحاويات تؤدي إلى مخلفات المواد، مما يؤدي إلى هدر المواد الخام وزيادة التكاليف. وفي الوقت الحاضر، تمتلك آلات الطحن الموجودة من نوع السلال بعض قدرات التشتت، ولكن يتم التشتيت والطحن بشكل منفصل على آلتين مختلفتين. وهذا يمنع التشغيل الآلي الكامل في الإنتاج وينتج عنه نتائج طحن دون المستوى، ولا سيما بالنسبة للمواد ذات المحتوى الصلب العالي أو اللزوجة. في مثل هذه الحالات، فإن استخدام آلة التشتت لما قبل التشتت أمر ضروري.

وفي الوقت الراهن، لا ينتشر على نطاق واسع استخدام المعدات التي يمكن استخدامها قبل نشر المواد وطحنها في إنتاج الطلاء. تهدف هذه الدراسة إلى مقارنة معدات إنتاج الطلاء التقليدية مع آلة التشتت والطحن المتكاملة وتقديم نظرة ثاقبة في جدوى تطبيقها.

1. التحليل المبدئي

1-1 معدات إنتاج الطلاء التقليدية

وفي عملية إنتاج الطلاء التقليدي، كما هو موضح في الشكل 1، تستخدم آلة نشر منفصلة لنثر ومزج مواد الملاط قبل انتشاره. وبعد المزج والتشتت الكاملين، تُضخ المادة في طاحونة رملية لطحن الجسيمات الصلبة الى المستوى المطلوب. وإذا لم تتحقق النقية المطلوبة بعد الطحن، يعاد تدوير المادة من خلال طاحونة الرمال حتى يتم الحصول على النقية المطلوبة.

ويبين الشكل 1 أن وحدة التشتت 1 تنشر المواد داخل الوعاء 2، وبعد الخلط والتشتت الكافيين، يتم نقل الوعاء 2 إلى ساند ميل 4 عبر المضخة 3. وبعد الطحن في طاحونة الرمال 4، تخزن المادة في الوعاء 5. وإذا كانت درجة النقاء غير مرضية، تعاد الوعاء 5 إلى الوعاء 2 لإعادة طحنه. وبمجرد استيفاء المادة في الوعاء 5 لمتطلبات العملية، تتوقف عملية الطحن. تصبح المادة في الوعاء 5 طبقة شبه مكتملة. هذه العملية بسيطة ولكنها تتطلب عمالة كثيفة بسبب التبادل المتكرر للحاويات، مما يؤدي إلى هدر المواد.

1-2 آلة التشتت والطحن المتكاملة

وتُحدث آلة التشتيت والطحن المتكاملة، كما هو موضح في الشكل 2، ثورة في عملية إنتاج الطلاء التقليدية من خلال دمج التشتت والطحن في آلة واحدة. فهو يوفر بساطة التشغيل، والحد الأدنى من النفايات، ومراقبة دقيقة للجودة، وجدوى التشغيل الآلي.

تم تصميم هذه الآلة لطحن المواد في الطور السائل، بما في ذلك المكونات الصلبة المتناثرة بدقة. وتتكون عملية الطحن من أربع خطوات:

(1) في إطار عمل قرص التشتت الدوّاري العالي السرعة، تُقسَّم تجمعات الجسيمات الأكبر حجماً (كتل المساحيق) إلى تجمعات جسيمات أصغر حجماً.

(2) استقرار الجسيمات الأولية، القطع، والكتل لإعادة تكوينها.

(٣) تنزل سلة الطحن الى وضع التشغيل، وتُسحب المادة المراد طحنها الى سلة الطحن. وتدور الذراعان على عجلة الدفّاعة بسرعة، محرِّكة الخرز المطحَّن لصقل المادة.

(٤) تُفرَّغ المواد من اسفل سلة الطحن عبر لوح شبكي كثيف.

كما هو موضح في الشكل 2، أثناء عملية التشتت، يكون قرص التشتت 1 في وضع العمل بينما تكون سلة الطحن في وضع الوقوف. خلال هذه المرحلة، يؤدي Dispersion Disc 1 بكفاءة وسرعة ما قبل التشتت. في عملية الطحن، تكون سلة الطحن وقرص التشتت 1 في وضع العمل، ويتم سحب المادة المراد طحنها إلى سلة الطحن. تدور ذراع الرافعة 3 بسرعة عالية، وتحرك خرز الطحن 4 لتنقية المادة. وبعد ذلك، يتم طرد المادة من قاع سلة الطحن عبر الصفيحة الشبكية 5. تدمج آلة التشتيت والطحن المتكاملة كلا من عمليات التشتيت والطحن في آلة واحدة أو يمكن استخدامها بشكل مستقل كآلة تشتيت. فهو يقدم نتائج طحن ممتازة، حتى بالنسبة للمواد ذات المحتوى الصلب العالي أو اللزوجة. ومن مزاياه البساطة، وتقليل وقت المعالجة، والكفاءة العالية، والحد الأدنى من البقايا، والتنظيف المريح وتغييرات اللون.

2. هيكل آلة التشتت والطحن المتكاملة

2-1 الهيكل

يتكون هيكل آلة التشتيت والطحن المتكاملة، كما هو موضح في الشكل 3، من المكونات الرئيسية التالية:

هيكل القاعدة (إطار الرفع الهيدروليكي 1): يتألف الهيكل الأساسي من القاعدة والأعمدة وأسطوانات الرفع الهيدروليكية والعارضة والمكونات الأخرى. يتم تركيب جميع الأجزاء الأخرى على هذا الهيكل.

مكونات التشتت (المكون 7): ويشمل هذا عناصر رئيسية مثل بكرة التشغيل 15، والمغزل الرئيسي 16، وإطار آلة التشتت 17، والقابض السفلي 20، وقرص التشتت 25. داخل إطار آلة التشتت، يدعم زوج من المحامل المغزل الرئيسي. عندما تكون مكونات التجليخ في وضع الوقوف، تعمل مكونات التشتيت لنشر المادة.

مكونات الطحن (المكون 8): يشمل القابض العلوي 18، وإطار آلة الطحن 19، وسلة الطحن 21، ودافعة ذراع الرافعة 22، وخرز الزركونيا 23، وصفيحة الشبكة 24. عندما تكون مكونات الطحن في وضع العمل، فإنها تقوم بعمليات طحن على المادة.

نظام التشغيل (النظام 13): يوفر هذا النظام الطاقة لمكونات التشتت أو الطحن. وهو ينقل الطاقة الحركية من المحرك الرئيسي إلى مكونات التشتت باستخدام زوج من البكرات. واعتمادًا على متطلبات عملية الإنتاج، عندما يتم تشغيل أسطوانتى الهواء من هذه المعدات، فإنها تدفع لأسفل، مما يتسبب في التعشيق الدقيق بين القوابض العلوية والسفلية. ويسمح هذا بنقل الطاقة الحركية من المحرك الرئيسي من مكونات التشتت إلى مكونات الطحن.

نظام التحكم الكهربائي (النظام 14): يستخدم نظام التحكم جهاز تحكم PLC وواجهة شاشة تعمل باللمس، مما يضمن التحكم الدقيق وسهولة التشغيل.

2-2 العملية التشغيلية

كما هو موضح في الشكل 3، تكون مكونات التجليخ في وضع الوقوف (الشكل 3-2)، لضمان عدم ملامستها للمواد التي يتم تفريقها. خلال فترة ما قبل التشتت، يدور قرص التشتت، ويمكن تعديل ارتفاعه لضمان ظروف المعالجة المثلى. الانتشار المثالي للأثر الحلقي يتحقق خلال مرحلة ما قبل التشتت. تظل مكونات الطحن غير نشطة، مما يسمح لقرص التشتيت بأداء ما قبل التشتيت بسرعة وفعالية.

كما هو موضح في الشكل 3-3، عندما يتم تشغيل كل من أسطوانات الهواء، فإنها تدفع القابض العلوي 18 والقابض السفلي 20 في التعشيق الدقيق، وبالتالي تسبب مكونات التشتت في إدارة دوران مكونات التجليخ. وعند هذه النقطة، تكون سلة الطحن 21 مغمورة بالكامل في المادة المراد توزيعها. يتسبب إطار آلة الطحن 19 في دوران دافعة ذراع الرافعة 22 بالنسبة لسلة الطحن 21. تقوم دافعة ذراع الرافعة 22 بضبط خرز الزركونيا 23 في الحركة، مما يؤدي إلى طحن المادة بشكل فعال داخل سلة الطحن. وتثبت اللوحة الشبكية 24 في قاع سلة الطحن. عندما يدور قرص التشتت 25 بسرعة عالية، فإن قوة الطرد المركزي تخلق ضغطًا سلبيًا في مركز قرص التشتت، حيث تقوم بشفط المادة المتناثرة بدقة من خلال لوحة الشبكة. ومن خلال هذه العملية المائعة، تحقق المادة تشتتًا دقيقًا وطحنًا.

3. خاتمة

وتجمع آلة التشتيت والطحن المتكاملة بين نقاط قوة آلة التشتيت وآلة الطحن من نوع السلال، مما يوفر حلاً مدمجًا، وشديدًا التشغيل الآلي، وسهل الاستخدام مع تحكم دقيق وصديق للبيئة. وهو مناسب تماما للإنتاج على نطاق صناعي. وفي السنوات الأخيرة، حظي تطبيق هذه المادة في تشتت الجسيمات الصلبة وطحنها في مرحلة سائلة، ولا سيما في إنتاج الطلاءات، باهتمام وأدّى إلى فوائد اقتصادية واجتماعية. ونتوقع أن يتسع نطاق استخدامه ليتجاوز صناعة الطلاءات إلى قطاعات أخرى.