Réglage de votre séparateur pour un modèle de matériau optimal

Jeff Dierig, responsable marketing mondial, SWECO | 19 août 2021

Un séparateur vibrant rond standard utilise un tissu de crible vibrant monté enfermé dans des cadres comme support sur lequel se produit la granulométrie ou la séparation liquide/solide. La vibration du séparateur est attribuée à un générateur de mouvement composé d'un moteur à arbre à double extrémité avec des poids excentriques en haut et en bas du moteur monté verticalement. Le moteur tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre vu de dessus. Lorsque le moteur tourne, les poids génèrent une force centrifuge radiale provoquant la vibration de la machine montée sur ressort.

Figure 1

Le poids supérieur a une sortie de force réglable et une position fixe sur l'arbre du moteur. Le poids inférieur a également une sortie de force réglable mais comprend une orientation angulaire variable par rapport au poids supérieur.

Il existe trois variables ou ajustements indépendants pour un séparateur vibrant : la force supérieure, la force inférieure et l'angle d'attaque. Le réglage de ces variables modifiera respectivement l'amplitude horizontale, l'amplitude verticale et l'angle de phase. Les poids supérieur et inférieur s'éloignent et se rapprochent de l'arbre du moteur pour régler les amplitudes horizontale (haut) et verticale (bas) (voir Figure 2). L'ensemble de poids inférieur peut être tourné autour de l'arbre du moteur par rapport aux poids supérieurs statiques pour produire l'angle d'avance. En modifiant ces variables, un utilisateur peut ajuster le modèle de matériau sur l'écran pour optimiser son processus.

Figure 2

Les poids supérieurs du moteur excentrique ont été conçus pour être au centre de gravité (CG) du séparateur. La force agissant au centre de gravité provoquera un mouvement planaire uniforme dans la masse. Dans ce cas, la rotation de la force du poids supérieur au CG créera un mouvement radial horizontal de la machine. Ainsi, l'amplitude horizontale changera lorsque les paramètres de poids supérieurs sont augmentés ou diminués. L'augmentation du réglage de poids supérieur donnera plus d'amplitude horizontale tandis que la diminution du réglage de poids donnera moins d'amplitude horizontale.

Les poids inférieurs du moteur excentrique sont directement sous les poids supérieurs et, par conséquent, sous le centre de gravité du séparateur. Le poids inférieur induira un couple autour du centre de gravité créant un mouvement vertical lorsque la machine s'incline à partir de l'axe vertical. Comme pour les réglages de poids supérieurs, augmenter le réglage de poids inférieur donne plus d'amplitude verticale et diminuer le réglage de poids en donnera moins.

Dans les séparateurs vibrants, l'angle d'attaque est défini comme l'angle dans le sens antihoraire (CCW) entre le poids supérieur et inférieur vu de dessus. Lorsque les poids sont alignés verticalement, il y a un angle d'attaque de zéro degré. Lorsque le poids inférieur est à 120° CCW du poids supérieur et que le moteur tourne dans le sens antihoraire, le poids inférieur précède le poids supérieur. Cela signifie que le mouvement vertical maximal généré par le poids inférieur se produira à 120° de rotation du moteur avant le mouvement horizontal maximal généré par le poids supérieur.

Alors que les poids supérieur et inférieur (amplitudes horizontales et verticales) peuvent influencer le modèle d'écoulement des matériaux sur le crible, l'angle d'attaque est le paramètre de contrôle qui donne à un séparateur vibrant rond une fonctionnalité inégalée en contrôlant le modèle d'écoulement des matériaux dans le séparateur.

Maintenant que nous avons une compréhension de base des paramètres d'entrée de la machine - poids supérieur, poids inférieur et angle d'attaque - nous pouvons discuter de la manière dont les différences de ces paramètres peuvent affecter le flux de matériau dans le séparateur.

figure 3

La plupart des systèmes de poids séparateurs ronds vibrants ont des angles d'attaque disponibles par incréments de cinq degrés entre 0 et 355° (voir Figure 3). Même s'il existe des cas où un angle d'attaque plus élevé serait approprié, presque toutes les applications se situeront dans la plage d'angle d'attaque de 0 et 90°. Si nous devions diviser cette plage en trois sous-gammes (faible = 0-30 ° ; moyen = 30-60 ° ; élevé = 60-90 °), nous pourrions dire que la majorité des applications tomberaient dans la plage de niveau moyen de 30-60°.

Dans un séparateur avec un angle d'attaque de 0°, s'il est alimenté au milieu du tamis, le matériau se déplacera du centre radialement à travers le tamis jusqu'au cadre. Ce réglage sur la plupart des applications fournira une séparation insuffisante et le matériau s'enroulera généralement autour du bord de l'écran sans se décharger complètement. Il existe des applications où ce type de réglage serait approprié, mais elles sont peu nombreuses.

0° d'avance - le matériau est projeté droit et donne une séparation insuffisante

Les angles d'attaque inférieurs déplaceront le matériau du centre de l'écran radialement vers le cadre. Au fur et à mesure que les angles d'avance augmentent, le matériau commence à prendre un motif en spirale sur l'écran, chaque incrément de 5° produisant un effet en spirale plus prononcé. À un angle d'attaque de 15°, le motif en spirale du matériau est suffisamment proéminent pour être visible à l'écran.

15° d'avance - le matériau commence à tourner en spirale

Alors que les angles d'attaque inférieurs déplacent le matériau radialement du centre vers la périphérie de l'écran, les angles d'attaque de niveau intermédiaire déplacent le matériau du centre vers le bord selon un motif en spirale. Ce motif en spirale maximise la durée pendant laquelle le matériau reste sur l'écran. Dans de nombreuses applications, c'est idéal car plus le matériau reste longtemps sur la surface du tamis, plus il y a de chances que la plus petite fraction se fraye un chemin à travers le tamis. Cela peut augmenter l'efficacité du processus. Un angle d'attaque de 30 à 35° offre un mouvement qui fournit un motif de criblage efficace maximum, maximisant la durée pendant laquelle le matériau reste sur le crible.

Pas de 35° - donne au matériau un motif de criblage efficace maximum

Au fur et à mesure que l'angle d'attaque augmente dans la plage de niveau intermédiaire, la spirale du matériau augmente avec la vitesse de décharge du matériau. Cependant, à mesure que les angles d'avance augmentent dans la plage supérieure, le matériau a tendance à se replier sur lui-même, revenant vers le centre de l'écran, créant des difficultés pour le matériau surdimensionné à se décharger. De nombreuses applications nécessitent un angle d'attaque plus élevé. Certaines applications de scalpage où le matériau doit être maintenu sur le tamis plus longtemps pour s'assurer que tout le bon matériau passe à travers et ne soit pas déchargé avec le matériau grossier pourraient utiliser un angle d'attaque dans la plage de 70 à 90°.

Entrée à 90° - empêche le déchargement des matériaux surdimensionnés et aide à recevoir un débit maximal de matériaux négatifs

Différents fabricants peuvent utiliser une terminologie différente pour décrire les processus de séparation. Mais quels que soient les termes utilisés, la plupart des applications relèveront de l'un des quatre processus de séparation principaux : calibrage, scalpage, filtrage par gravité et épuration des eaux usées.

Le dimensionnement est la ségrégation d'une variété de particules solides en groupes séparés contenant des tailles comparables. Selon le type et la taille de la machine, certains séparateurs peuvent produire jusqu'à cinq fractions simultanément.

Divers produits alimentaires et chimiques sont calibrés à l'aide de séparateurs ronds vibrants. La plupart des applications de dimensionnement seront couvertes par des angles d'avance de 30 à 60°. En règle générale, le dimensionnement nécessite que le matériau réside autant que possible sur l'écran. Ainsi, la création d'une spirale efficace et l'augmentation du temps de séjour fourniront des coupes plus propres et efficaces et maximiseront le débit.

Cependant, il existe des applications de dépoussiérage qui nécessitent un angle d'attaque beaucoup plus faible (0-10°). Un produit comme la nourriture pour chiens a un faible pourcentage de fines et un volume élevé d'overs. Le séparateur doit éliminer les fines (poussière) et retirer rapidement le bon matériau (nourriture pour chiens) du tamis pour gérer le volume d'alimentation plus élevé. L'angle d'attaque inférieur est idéal pour une application avec ces exigences.

Le scalpage est l'élimination d'une petite quantité de particules surdimensionnées indésirables dans un processus à haut débit. En règle générale, le matériau doit être maintenu sur le tamis plus longtemps pour s'assurer que tout le bon matériau passe à travers et n'est pas déchargé avec le matériau grossier. Lorsque l'application a un matériau surdimensionné minimal, un angle d'attaque plus élevé (70-90°) peut être utilisé si le surdimensionnement n'a pas besoin d'être déchargé. Mais si le matériau surdimensionné est important, l'angle d'attaque doit être un peu inférieur (40-60°) afin de permettre au matériau de se décharger.

Avec la plupart des applications de scalpage, pour tenir compte du volume élevé de matériaux fins traversant le crible et sortant de la machine, le châssis inférieur est modifié en ce qu'on appelle un "cadre de scalpage" qui fournit une décharge à forte pente pour faciliter la sortie du matériau. séparateur. Ainsi, en plus de l'angle d'attaque plus élevé, des amplitudes horizontales et verticales plus importantes sont nécessaires en raison du poids supplémentaire du cadre de scalpage.

De nombreux aliments et boissons en poudre sont des applications de scalpage typiques qui utiliseront un angle d'attaque plus élevé pour maintenir le matériau sur le tamis plus longtemps que d'autres processus.

La filtration par gravité, ou récupération de produit, est la séparation des solides surdimensionnés de tous les types de boues ou la déshydratation des mélanges solide/liquide. L'objectif est de séparer le liquide des solides pour récupérer tous les solides utilisables ou les liquides de clarification, chacun ayant une valeur économique supplémentaire.

Une application typique qui peut utiliser le filtrage par gravité serait les jus de fruits ou d'autres types de produits alimentaires. Envisagez une installation de traitement de jus d'orange. Le processus nécessiterait l'élimination de divers solides (pelures et pulpe) du produit final (jus) avant les étapes finales de transformation. Les angles d'attaque typiques pour une telle application, ainsi que la plupart des applications humides, seraient compris entre 40 et 60°.

L'épuration des eaux usées, ou le contrôle de la pollution de l'eau, est la récupération efficace des solides utilisables d'un flux de déchets ou le nettoyage d'un flux d'eau à des fins de réutilisation.

La plupart des usines de transformation des aliments, sinon toutes, auront un flux de déchets quelconque qui doit être nettoyé. Les conserveries, par exemple, devront nettoyer les fruits et légumes avant la transformation finale. Cette eau de lavage, qui contiendrait généralement un pourcentage élevé de solides, sera soit jetée, soit réutilisée. Si l'intention est de se débarrasser de l'eau, l'eau ne peut pas simplement être envoyée aux égouts. Il y aurait des préoccupations environnementales et des conséquences gouvernementales. Les solides qui se trouvent dans l'eau devront être éliminés avant d'être jetés. De même, si l'eau doit être réutilisée, elle doit d'abord être nettoyée. C'est pourquoi la plupart des transformateurs alimentaires utilisent des séparateurs vibrants pour nettoyer leurs flux de déchets. Et comme pour la plupart des applications humides, un angle d'attaque typique pour les applications de nettoyage des eaux usées se situera entre 40 et 60°.

Même si deux matériaux sont de nature similaire, cela ne signifie pas que les paramètres exacts du séparateur seront utilisés pour les deux matériaux. Prenez le sucre et le sel par exemple. Les deux peuvent être traités sous forme granulée et avoir des attributs similaires, mais cela ne signifie pas que leurs paramètres de séparateur seront identiques. Même le même matériau provenant de différents processeurs pourrait potentiellement utiliser des paramètres différents car les caractéristiques des matériaux pourraient être légèrement différentes, ce qui pourrait faire réagir le matériau différemment à l'écran. Chaque application aura ses propres paramètres optimaux.

Étant donné que des produits identiques ou similaires peuvent encore être si différents, avant d'acheter un équipement de séparation vibratoire, la meilleure pratique consiste à demander au fabricant d'effectuer des tests sur votre matériau pour s'assurer que l'équipement de séparation est réalisable ainsi que pour déterminer les paramètres optimaux sur le séparateur. Cela vous assurera que vous choisissez le bon équipement et vous présentera les paramètres qui fourniront l'efficacité et le débit maximum pour le matériau.

Toutes les références d'angle d'attaque mentionnées dans cet article supposaient l'utilisation d'un séparateur rond standard fonctionnant à 1 200 tr/min sans aucune fonctionnalité supplémentaire. Si le séparateur devait ajouter un kit autonettoyant, un plateau à billes, une technologie à ultrasons ou toute autre fonctionnalité, cela pourrait modifier le motif du matériau sur l'écran, nécessitant ainsi un ajustement des paramètres pour corriger l'ajout. De même, si le séparateur était une unité à grande vitesse fonctionnant à 1 800 tr/min, cela pourrait modifier considérablement le schéma. Cela pourrait nécessiter un changement d'angle d'attaque de 30° à 90° en raison de la vitesse supplémentaire.

De nombreux facteurs peuvent provoquer des ajustements des paramètres d'un séparateur. Mais trouver les paramètres idéaux est crucial pour qualifier votre séparateur afin qu'il fonctionne à une capacité de débit et à des niveaux d'efficacité optimaux de n'importe quel processus.

Jeff Dierig est responsable marketing mondial, SWECO (Florence, KY). Pour plus d'informations, appelez le 859-727-5116 ou visitez www.sweco.com.

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