بسم اهللا الرمحن الرحيم األجهزة املستخدمة خللط اجلسيمات

Solids-Mixing Machines املقدمة-1

ة بالنسب املطلوب - التغذية –جتهيز اللقيم : تستخدم أجهزة اخللط لعدة أغراض منها واملـواد األوليـة ةلعمليات صناعية حمددة كما يف حالة تصنيع املبيدات واألمسـد

وتستخدم األجهزة أيضاً ألغراض التربيـد والتـسخني . هالصناعة الزجاج وغري اجلسيمات كمـا يف coatingوالتجفيف والتحميص وكذلك عندما يراد تغليف

.صناعة احللويات وبعض املواد الغذائية واألدوية

لكل هذه احلاالت تظهر أمهية اخللط اجليد للحصول يف النهاية على قدر مناسـب . يف املنتجات النهائية uniformityمن التجانس

عند اختيار أجهزة خلط اجلسيمات البد أوالً من النظر خلواص اجلسيمات اليت يراد

: ولعل مـن أمههـا - وقد جاء ذكرها يف األجزاء السابقة من الكتاب -خلطها ، الكثافة الظاهرية particle size distributionاملقاس، التوزيع البعدي للجسيمات

، flowability قيقية، الشكل، خواصها املرتبطة بالـسريان والتـدفق والكثافة احل أثناء عملية friabilityمدى متاسكها، حمتواها الرطويب، قابليتها للتكسري والسحق

، التغيريات يف درجـة agglomerationاخللط أو عكس ذلك من تكتل ومتاسك .احلرارة أثناء عملية اخللط

سيمات أساليب وطرق خللط اجل-2يف البداية لنا البد من التفريق بني نوعني من اجلسيمات الصلبة فهناك اجلـسيمات

وهنـاك noncohesive free flowing solidsاملفككة غري املتماسكة سهلة احلركة متماسـكة أو - الـصلبة تإن خلط اجلسيما . cohesive solidsتلك املتماسكة

السوائل عالية اللزوجة ولذلك فـإن مفككة سهلة احلركة يشابه حلد كبري خلط . السوائل ميكن استخدامها خللط اجلسيمات الصلبة هبعض األجهزة املستخدمة هلذ

.ويف هذا الفصل سوف نركز علي اجلسيمات املفككة غري املتماسكة سهلة احلركة هناك عدة أساليب وطرق خللط اجلسيمات وكلها تعتمد على حركة اجلـسيمات

: من هذه األساليب والطرق. خللطأثناء دورة ا

احلركة العشوائية للجسيمات املنفردة اليت تشابه لدرجة كبرية عمليـة -1 فاحلركة متكن كل جسيم من أن يتحرك وينتقل لينتـشر يف diffusionاالنتشار

الوسط املكون للخليط وهكذا إن مل تكن هناك عوامل مضادة ومعاكـسة هلـذا وهذا يكون عادة عند . اخلليط لدرجة كبرية من التجانس االنتشار فمع الزمن يصل .سرعة اخللط املنخفضة

أما عندما يكون معدل ودرجة اخللط عاليـاً فباإلضـافة إىل خلـط -2 تتحرك اجلـسيمات عـشوائياً يف -كما يف الفقرة السابقة -اجلسيمات باالنتشار

ترب وكأنه عملية نقل يع intermixingجمموعات لتختلط بدورها وهذا اخللط البيينconvection وقصshear.

خلط اجلسيمات املفككة حرة احلركة-3 Mixing of noncohesive free flowing solids

تتم عملية اخللط بتحريك وتفكيك كتل اجلسيمات الصلبة باسـتخدام أجهـزة ك وتبعاً لذل . معينة أو بدحرجتها بعضها فوق بعض أو تعريضها لقوة طرد مركزي

نفهناك أنواع كثرية من ماكينات اخللط يف بعضها يكون خلط املواد حبركة دورا الوعاء الذي حيتوي اجلسيمات ويف بعضها يكون اخللط بواسطة جهاز يدور داخل

. وعاء الثابت ويف البعض اآلخر يكون حبركة الوعاء مع دوران جهـاز بداخلـه أو وشفرات bafflesارض عو– يف كثري من احلاالت -وتكون بداخل الوعاء

.bladesصفائح

: ومن هذه األنواع ميكننا أن نذكر علي سبيل املثال وهـي مناسـبة -: Tumblers) اخلالط القالب ( الرباميل الدوارة -1

لعمليات اخللط البسيطة وتستخدم عادة عندما تكون مقادير اجلسيمات اليت يراد الكثيفـة قها لذلك فكثرياً ما تستعمل خللط املساحي ويسهل تنظيف .خلطها كبرية

dense powders واملواد احلاكة واملصنفرةabrasive materials غـري أنـه الحيبذ استخدامها يف العمليات اليت يراد فيها تكسري وتفكيك كتـل اجلـسيمات

ا أما عندم . وقد تكون مذودة بعوارض داخلية يف بعض العمليات . إضافة خللطها يراد تفكيك وتفتيت كتل اجلسيمات مع خلطها فيمكن أن تزود الرباميل الدوارة مبطارق أو بكريات كما ميكن أن تزود بأجهزة تدور داخلـها لتكـسري كتـل

.اجلسيمات الكبرية

-%50 من فتحة أو باب يف األعلى حلـوايل - باجلسيمات املختلفة -تعبأ املاكينة

لتقليـب - عدة دقائق -ا لفترة زمنية كافية من سعتها وتغلق مث يتم دورا 60%اجلسيمات وخلطها مث تفرغ اجلسيمات من أسفل املاكينة على سري ناقـل أو يف

يالحظ اختالف درجات جتانس خليط اجلسيمات أثناء دورة اخللط فقـد . أوعيةيصل لدرجـة عاليـة مـن التجـانس مث تبـدأ عمليـة معاكـسة لفـصل

هي إحدى مشاكل هذا النوع من أجهزة خلـط وهذه segregationاجلسيمات .اجلسيمات الصلبة

[1]وحدة الربميل الدوار ): 1.1(الشكل

هذا النوع من املاكينات يصنع يف أشكال متعددة ويستهلك طاقة أقل من خالط

horizontal drumsقد تكون الدواليب أفقية . الشريط الذي سيأيت ذكره الحقاً twin-shell blender)الغـالف ( أو ثنائية األسطوانة inclined drumsأو مائلة

double coneكما ميكن أن تكون على هيئة برميل أو أسطوانة خمروطية مزدوجة

drum على هيئة املكعبحىت أو cube.

double cone drum [2] ةاألسطوانة املخروطية املزدوج): 1.2(الشكل

ثابتة ال Trough and Shell Mixers حوض أو أسطوانة طات بشكلخال -2تتحرك وبداخلها جهاز أو جمموعةاألجهزة تدور يتم عن طريقها حتريك وخلـط

: على سـبيل املثـال -من األجهزة ميكن أن توضع داخل خالط . اجلسيمات ، Turbines التوربينـات ، Ribbon Mixersخالطات مزودة بشريط للخلـط

، دوار الـدفع Single Rotor ، دوار الدفع املفردPeddle Mixers دواليب ال Vertical Screw Mixer) الربمية( والدوار اللوليب الرأسي Twin Rotor املزدوج

.......اخل من أهم األنـواع يف هـذا Ribbon Mixerالشريط اللوليب ويعترب خالط

قناة أفقيـة بداخلـها )1.3(الشكلضح القسم وأكثرها استخداماً وهو كما يو وعلى حمورها األفقي عامود يثبت عليه شريط حلزوين لدفع وحتريك اجلـسيمات

يف كثري من احلاالت يـزود عـامود ا خلـالط . الصلبة عرب القناة أو األسطوانة بشريطني حلزونيني يدوران يف اجتاهني متعاكسني حبيث حيرك أحدمها اجلسيمات

بـسرعة عاليـة يف االجتـاه ا اجتاه يف حني أن اآلخر حيركه بسرعة منخفضة يف ميكن أن تعمل هذه املاكينات على نظام الدفعات أو بطريقة مـستمرة . املعاكس

حيث يكون إمدادها باجلسيمات من طرف ويتم إخراج اخلليط املتجـانس مـن .الطرف اآلخر

Ribbon Mixer [2] خالط الشريط اللوليب): 1.3(الشكل

ون القناة مفتوحة أو مغطاة جزئياً غري أا جيب أن تكون مغطاة متاماً ومسيكة تك

اجلدار للعمليات اليت تتم حتت ضغط عال أو عندما تكون مفرغة عنـد ضـغط . منخفض

يـستخدم خللـط Vertical Screw Mixer) الربمية(والدوار اللوليب الرأسي

اخللط من صهريج أو خزان اجلسيمات املفككة كاحلبوب حيث تتكون ماكينة

يقوم خبلط اجلسيمات ونقلها من املدخل) لوليب(يقف رأسياً بداخله ناقل حلزوين

Vertical Screw Mixer [2]) الربمية(الدوار اللوليب الرأسي ):1.4(الشكل

وهو خالط بسيط يستهلك . عند أسفل األسطوانة إىل املخرج يف أعلى الصهريج . من الطاقة مقارنة خبالط الشريط اللوليبقدراً قليالً

تعمل حبيـث تـدور . خالطات أسطوانية مع جهاز خلط بداخلها -3. األسطوانة ويدور اجلهاز الذي بداخلها وهو غالباً يكون علي حمور األسـطوانة

. Muller Mixerومن هذا النوع ما يعرف خبالط الرحى

Muller Mixer [2]خالط الرحى): 1.5(الشكل

حيث تدور األسطوانة يف اجتاه عقارب الساعة مـع دوران املطرقـة أو الرحـى plowيف بعض احلاالت يربط مع املطرقـة جمـراف . بالداخل يف االجتاه املعاكس

وهذا النوع من اخلالطات يصلح خللط اجلسيمات املفككـة . لتعزيز عملية اخللط . سهلة احلركة

مـع توهنا يتم خلط اجلسيما impact mixers اخلالطات اهلزازة- 4

للهز واالرتطام والصدم والدحرجـة كمـا يف طـواحني ةتصغري مقاسها نتيج و الطـواحني املـزودة ball mills وطواحني الكريات hammer millsاملطارق

........ وقد تعرضنا هلذه النوع من األجهزة يفrod millsبقضبان صلبة وتـستخدم خللـط impact wheels عجالت الدمج والتـصادم -5

تتكون ماكينة اخللط من غالف خارجي بداخله قرص يـدور . املساحيق اخلفيفة بسرعات عالية ويستفاد من قوة الطرد املركزي للقرص الدوار لتحقيـق درجـة

يصب خليط اجلسيمات علي مركز القرص الدوار الـذي يقـوم .اخللط املطلوبة تتعرض اجلسيمات لقوة قص عالية . املاكينة) فعال(بنثرها للخارج حنو جدار

عند حتركها على سطح القرص حنو اجلدار وهكذا يتم خلط اجلسيمات املختلفـة يصل قطـر القـرص . بفعل قوة القص عليها عند حتركها فوق سطح القرص

دورة يف 1500 وتتراوح سرعات دورانـه بـني m 0.50 إىل m 0.30حلوايل دورة يف الدقيقة للجسيمات صـعبة 4000للعمليات السهلة و )rpm(الدقيقة

وتعمل مبعدالت خلط يف حدود واسعة من طن واحد إىل ما يزيد عـن . اخللط .عشرين طناً يف الساعة

)امللتصقة( خالطات اجلسيمات املتماسكة -4 Cohesive solids mixers

. الستيك وغريها تكون لزوجتها عاليـة املواد امللتصقة و املتماسكة كالعجني والب

ويصعب خلطها حيث أا ليست كالسوائل وال كاجلسيمات الصلبة املفككة فهي وتنثين وتتزجل وتتحرك طبقاا فوق بعض بقوة القص الناجتة من دأثناء خلطها تتمد

انتقال الطاقة امليكانيكية مباشرة من عمود اخلالط للمواد اليت يراد خلطهـا مـع ولشدة القوي داخل املاكينة فينبغـي . وحتتاج العملية لقدر كبري من الطاقة . ضبع

وهي أنـواع كـثرية . أن تكون متينة ومصنوعة من مواد مناسبة لظروف التشغيل :ختتلف بأنواع العجينة اليت يراد خلطها ومنها على سبيل املثال

double motion paste mixer خالطات العجني مزدوجة احلركة - beater mixer خالط املضراب- mixing rolls اخلالطات الدلفينية - muller mixers خالط الرحى أو املسحنة- pug mills خالط املالط -

. رسومات توضيحية لبعضها)1.7(و) 1.6(واألشكال

beater mixer [1]خالط املضراب ):1.6(لشكل

Pony mixer [1]" بوين"خالط ):1.7(الشكل

أجهزة اخللط املستمر-5 batchتعمل أغلب أجهزة خلط اجلسيمات الصلبة بطريقـة الـدفعات املتقطعـة

operation مداد مستمر مـن خلـيط غري أن بعض العمليات الصناعية حتتاج إلمتجانس من اجلسيمات وهلذه تدخل اجلسيمات باستمرار ألوعية كـبرية مـزودة

. conveying والتحريك مث النقل agitationبأجهزة للخضخضة

يف مثل هذه املاكينات البد من مراعاة أن يكون تركيب املنتج الذي خيـرج مـن وميكـن . ا اجلسيمات للوعاء اخلالط مساوياً ومطابقاً لنفس النسب اليت تدخل

التحكم يف ذلك بزيادة فترة مكوث اجلسيمات وزيادة تردد حركة اهتزازها داخل .الوعاء

للعمليات املستمرة ماكينات خلط صغرية من تلك األنـواع - أيضاً –وتستعمل

اليت تستخدم أساليب الرج والصدم يف عملها كطـواحني احلـصى والكريـات جلسيمات للماكينة بنسب حمسوبة وثابتة لضمان احلصول علـى تدخل ا . واملطارق

. منتج متجانس يف كل األوقات