AUTOMATIKUS ÜLEPÍTŐ HENGER VIBRÁLT PÁLCÁKKAL

A Miskolci Egyetem Eljárástechnikai Tanszékén az első év végére elkészült a vibrációval segített szuszpenziók ülepedését vizsgáló kísérleti berendezés, amelyet automatizált ülepítő hengernek neveztünk el. A berendezéssel végzett kísérletek számos tanulsággal szolgáltak, amely a gép továbbfejlesztését is szükségessé tette, ezért röviden újra ismertetjük a berendezést. Általánosságban a hagyományos laboratóriumi ülepítő hengerben elvégzett “batch” kísérlet szolgál a folyamatos üzemű zagysűrítők méretezésének az alapjául. Azonban, egy ilyen hagyományos kísérlet esetén az ülepítő-henger mérete és a mérési protokoll is továbbfejlesztésre szorul, továbbá a kitűzött cél szerint a vibráció hatását is vizsgálni kell. Az ülepítő-henger átlátszó műanyagból készült, amely átmérője 24 cm és a magassága 100 cm, a hasznos térfogata 45 l. Egy ekkora tartályban lévő zagy kézzel történő kezelése, azaz a töltés és ürítés már nehéz, amelyet megkönnyítendő a tartály rögzítése lehetővé teszi, hogy az egy csapágyazáson keresztül körbeforduljon. A rendszer automatizált, az optikai érzékelő berendezés egy léptető motor által hajtott lineáris mozgató szerkezetre van szerelve, amelyet a számítógép vezérel, miközben az optikai jeleket is rögzíti, így a zagymagasság – idő függvényt pontosan és automatikusan tudjuk mérni. A zagytartály és a lineárisan mozgatott optikai érzékelő látható a képen.

        A megépített kísérleti berendezés másik fő egysége a vibráció, ülepedésre gyakorolt hatásának a vizsgálatához szükséges. Az elmúlt évben erre a célra beszereztük az országban az első lineáris motort. A rendszert megépítettük, - amely során különösen nehéz feladat volt a lineáris motor csapágyazását megoldani-, vezérlő szoftvert írtunk, kiépítettük az elektromos rendszert. A beépített lineáris motor látható a képén. A próbaüzemre az év elején került sor, ahol a gyártó OMRON cég képviselői kapcsolták be a rendszert. A lineáris motort képesek voltunk a saját vezérlőjével ill. a vezérlő számítógépről is mozgatni - vezérelni, azonban nem működött tökéletesen. A motort a csapágyazással együtt ezért visszaküldtük a gyártó céghez javításra. Ezért a vibráció ülepedésre gyakorolt hatásának a vizsgálatára a laboratóriumi és a félüzemi vizsgálatok során vibrációs adagolók elektromechanikus hajtóművét alkalmaztuk. Az üzemi méretű új pálcás-lamellás zagysűrítőbe pedig mechanikus excenter hajtást terveztünk. Ezeknél az amplitúdó és a frekvencia tág határok között szabályozható, a mozgásfüggvény azonban rögzítetten sinusos.

          Az automatizált ülepítő henger beüzemelése és használata során az optikai érzékelő rendszert is fejlesztettük. Mivel jelentősen megnöveltük a tartály átmérőjét, a fényforrás fényerejét is jelentősen meg kellett növelnünk, egy 350 mW-os zöld színű lézer diódát építettünk a rendszerbe. Ez a fényforrás olyan erős, hogy közelről egy vékony papírlapot képes meggyújtani.  

A fényforrással szemben a tartály átellenes oldalára fényérzékelő eszközt építettünk, amely feszültség jele arányos a beeső fény intenzitásával. Az így elkészített eszközt első lépésben kalibrálni kellett, amikor előre bekevert koncentrációjú szuszpenziókat készítünk, amelyek esetén mérjük a fényintenzitást. Sajnos, már a legkisebb bekevert koncentráció (1 térfogat %) is gyakorlatilag teljesen kitakarta a fényt, egy ekkora tartály esetén már nagyon sok szemcse kerül a fénysugár útjába. Ezért egy másik fényérzékelőt a visszavert fénysugár útjába helyeztünk.

             Eredetileg, olyan eszközt akartunk építeni, ahol a tartály adott magasságában a koncentrációt is tudjuk mérni. Az elvégzett mérések alapján azonban le kellett vonni a konklúziót, hogy sűrű zagyokban nem lehet áteső fény alapján koncentrációt mérni. (Ezen konklúzió alapján döntöttünk úgy, hogy az eredetileg tervezett lézer – Doppler sebességmérő berendezés helyett, ultrahang – Doppler sebességmérő eszközt szerzünk be a projekt támogatásával.)

            A zagy koncentráció eloszlását nem tudtuk mérni, a tervezéshez szükséges ülepedő réteg magasság – idő függvényt viszont igen, a visszavert fény útjába helyezett érzékelő segítségével, az „ablakolás”-nak elnevezett jelenség alapján. Amennyiben a lézer kicsivel a leülepedett réteg fölött világít, akkor, mint egy ablak a zagy szétszórja a fényt. Amikor a lézer a leülepedett sűrű anyagba világít, a zagy szinte teljesen elnyeli a fényt. Ez a jelenség jól látható a következő képeken:

            A kísérleteket elvégeztük, a tapasztalatok alapján új zagysűrítőt terveztünk és építettünk. Az automatizált ülepítő henger fejlesztését, azonban a projekt után is folytatni fogjuk, mivel felmerült az ötlet, hogy a megvilágított zagy képének az elemzése információt adhat a koncentrációról, sőt akár a szemszerkezetről is, ami ennek az egyszerűnek látszó de valójában nagyon bonyolult alapjelenségnek – tartályban ülepedő szemcsehalmaz – a jobb megismerését tenné lehetővé.