Retsch Anwendungstechnik Helmut Pitsch
A modern optikai részecskemérők gyors fejlődése ellenére a klasszikus szitálási elemzés megmaradt az ömlesztett anyagok minőségellenőrzése gyakorlatában. Sőt, a szitálási eredmények más mérési technikákkal való összehasonlítás alpjául szolgálnak. Az ömlesztett anyagok minőségellenőrzésében elsősorban a szemcseméret gyors meghatározására van szükség a gyártási folyamat során. A termelés megfelelő ellenőrzése biztosítása érdekében gyakran elegendő csupán egy trend meghatározása. Szabványos és reprodukálhatóan működő berendezésekre van szükség az eredmények megbízhatósága és a szükséges mérési idő abszolút minimumra csökkentése érdekében. A munkamenet szükséges lépéseit úgy kell kialakítani, hogy a felhasználói és a véletlen hibák lehetőleg kizárhatók legyenek.
Ha rövid szitálási időket választanak a részecskeméret meghatározáshoz, akkor mindig fel kell tételezni, hogy az egyes frakciók nem váltak el egymástól élesen kellő mértékben - különösen a finom mérettartományban. Ha azonban a teljes szitálási eljárást reprodukálhatóan végzik - márpedig egy szitarázó paraméterei mindig reprodukálhatóak - akkor a szitálási eredmények mindig összehasonlíthatóak, még akkor is, ha rendszeres hibával terheltek. Az alábbi szempontokat kell figyelembe venni még a szitálás megkezdése előtt:
Több tényező is döntően befolyásolja a szitálási folymatot és így az eredmények minőségét. A szitarázó műszaki követelményein túl, a rezgés amplitúdója és frekvenciája ill. a szitálás ideje játszik döntő szerepet. Ahhoz, hogy egy részecske átjusson egy szitalyukon a szitaszövetnek, azaz a szitatányérnak és a részecskének mozognia kell egymáshoz képest. Ez a mozgás a szitarázó meghajtása révén közvetett módon valósul meg. Egy részecske átjutása valószínűségét több tényező határozza meg: a részecske és a szitalyuk egymáshoz képesti mérete, a részecske alakja, mozgásának iránya és elhelyezkedése a szabad szitafelülethez képest. Röviden, a szita mozgása és a szitálás ideje döntő jelentőséggel bír az egyes frakciók helyes és éles szétválásában.
Dobó szitálási mozgás gyakran használatos az analitikai szitálásban. Ebben az esetben egy részecske akkor jut át legvalószínűbben egy szitán, ha a részecske repülési ideje a szita rezgése idejének felel meg. Ez azt jelenti, hogy a részecskék és a szitalyukak méretének összehasonlítása mindegyik rezgés során megtörténik. Ez azonban a szitarázónak csak egy bizonyos beállításánál, az ún. “statisztikai rezonancia” esetén érhető el. Ennek bekövetkezéséhez a rezgési amplitúdó és frekvencia összjátékára, azaz a sziták bizonyos gyorsulása biztosítására van szükség. A Retsch AS 200 control és AS 300 control szitarázók teljesítik a reprodukálható, rövid idejű szitálás támasztotta összes követelményt. Ezek a szitarázók elektromágneses meghajtással rendelkeznek, mely rugókkal összekapcsolt tömegekből álló rendszert hoz rezgésbe. A szitálás összes paramétere: a rezgési amplitúdó, a szitálási és szüneteltetési idő digitálisan állítható be. A rezgés amplitúdója mellett digitálisan megadható még a sziták frekvenciától független gyorsulása is. Mikroprocesszor vezérelte mérő- és szabályozóegység garantálja a sziták egyenletes mozgását és így a tökéletesen reprodukálható szitálási folymatot. A szitarázón a szitálás eredményét befolyásolni képes összes fontos paraméter kalibrálható standardokkal szemben.
A szitarázó szitálási mozgásának van legnagyobb befolyása a szitálás minőségére. Az oszcilláció amplitúdója intenzitása teríti szét a mintát a szitatányérokon. Az oszcilláció amplitúdója intenzitásának különböző manuális beállításai következményét mutatja az alábbi példa. Legyen 1.5 mm az amplitúdó értéke egy hagyományos szitarázón. Ennek beállításához vagy inkább "becsléséhez" megfelelő skálát használnak, amely a rázólap oldalához van rögzítve. A skála szubjektív leolvasása felhasználói hibákat okozhat a beállítás során, ami akár 0.3 mm eltéréseket is okozhat. A görbe a mért méreteloszlás ebből származó különbözősége lehetséges mértékét mutatja be. Az átesési százalék Q3(x) van megadva a részecskeméret függvényében. Világosan látszik, hogy az amplitúdó manuális beállítása óriási eltérésekhez vezet, különösen a 200 µm mérettartományban. Akár 20%-os is lehet az átesési értékek eltérése. Ez azt jelenti, hogy különösen rövid szitálási idők esetén az amplitúdó reprodukálható beállítása kritikus jelentőségű. Az AS 200 control és AS 300 control szitarázó megfelel ennek a követelménynek. Az amplitúdó értéke digitálisan választható ki, s a szitálás során értéke állandó marad és folyamatosan kijelződik. Ez azt jelenti, hogy a beállítás és a szitálás tökéletesen reprodukálható.
Ömlesztett anyagok gyártása termelésirányításában a legfőbb cél a rövid szitálási idők elérése, hogy a lehető leggyorsabban közbe tudjanak avatkozni a megfelelő folyamatba. Rövid szitálási idő alatt rendszerint 5 perc értéket és reprodukálhatóságot értenek. Sok hagyományos szitarázóban még megtalálható mechanikus órák beállítási pontossága +/- 10% is lehet. Ez a hiba gyakran az analóg skála használatából és nem magának az órának a pontatlanságából ered. 5 perc szitálási idő 10%-os bizonytalansága azt jelenti, hogy a szitálás 30 s-cel hosszabb vagy rövidebb; ennek hatása van az eredményre. A digitális beállítású, kvarcpontosságú óráknál lehetetlen az ilyen beállítási hiba. Mindegyik Retsch “control” szitarázó ilyen elektronikus órával van ellátva.
A szitálás és a súlymérés befejeztével a részecskék méreteloszlása matematikai kiértékelése és grafikus megjelenítése következhet. Az esetek többségében nagyon időigényes a manuális eljárás és nem lehet kizárni a felhasználói hibákat még akkor sem, ha nagyon gondosan járnak el. Más a helyzet a PC-támogatású kiértékelő programmal. A Windows alatt futó és DIN ISO IEC 12 119 szabvány szerint validált EasySieve®2.0 szoftver átveszi a felhasználó feladatait és útmutatást ad az éppen végrehajtandó lépésről a teljes szitálási folyamat alatt. A program kommunikál a mérleggel és a szitarázóval, kiszámítja az eredményeket összesített és frakcionált eloszlás formájában. Ráadásul még fontos jellemző szitálási paraméterek értékét is képes kiszámolni. Áttekinthető, szabványos mérési jegyzőkönyvben rögzítődnek a szitálási feladat általános adatai és az eredmények táblázatos és grafikus alakban. Trendelemzés, szitálások összehasonlítása, átlagszámítás, adatok exportálása szintén végrehajtható.
Az EasySieve® 2.0 kiértékelő program használatával kb. 60 – 70%-kal csökken a szitaelemzés végrehajtására fordítandó teljes idő a manuális módszerhez képest.“A gyorsaság nem boszorkányság, még szitálás esetén sem.” A rövid szitálási idők és a mégis releváns eredmények közötti optimum megtalálható, ha a rázás amplitúdója vagy a rázótányér gyorsulása és a szitálás ideje reprodukálhatóan beállítható és ezek az értékek a szitálás alatt végig szabályozottak. Ha a szitálási idők rövidsége a cél - ahogy az ömlesztett anyagok gyártásánál - akkor különös súlyt kell fektetni a szitarázó működése reprodukálhatóságára. A Retsch AS 200 és AS 300 control szitarázóban minden műszaki képesség megvan ehhez. E megbízható készülékek használatával és definiált működési módjukkal reprodukálható és világszerte összehasonlítható szitálási eredmények kaphatók rövid idő alatt.
[1] Höffl, Karl: Zerkleinerungs- und Klassiermaschinen; Springer Verlag Berlin 1986, S. 291-293 [2] Schmidt, Paul: Gut getrennt – Stand der technischen Entwicklung bei Maschinen und Anlagen zum Siebklassieren; Maschinenmarkt (1993) 24, S 48 – 53 [3] Thieme, Christian: Untersuchungen der Reproduzierbarkeit von Siebergebnissen bei Labor-Wurfsiebmaschinen unter Berücksichtigung der Beschleunigung; Thesis, FH Düsseldorf 1994 [4] Meyer, Hans –Jürgen: Untersuchung der Reproduzierbarkeit von Wurfsiebmaschinen: Schüttgut (4 / 1998 Nr.1)