Statischer Mischer aus Polyethylen (PE)

In großen Größen verwenden wir für allgemeine Anwendungen in der Regel statische Mischer aus Polyethylen PE. Dieses Material hat einen niedrigeren Preis als PVC, was bei großen Abmessungen von Bedeutung sein wird.

Einführung

Statische Mischer sind wichtige Werkzeuge in verschiedenen industriellen Prozessen, die zum Mischen von Flüssigkeiten, Gasen und Feststoffpartikeln eingesetzt werden. Aufgrund ihres einfachen und effizienten Designs werden diese Mischer in vielen Branchen eingesetzt. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften ist Polyethylen (PE) eines der am häufigsten verwendeten Materialien beim Bau statischer Mischer. In diesem Artikel haben wir die Funktionsprinzipien, Merkmale und statischen Anwendungen des Mischers mit Polyethylenmaterial besprochen.

Funktionsprinzip des statischen Mischers

Definition des statischen Mischers

Ein statischer Mischer ist ein Mischgerät, das Materialien mischt, ohne dass bewegliche Teile erforderlich sind. Diese Geräte bestehen aus einer Reihe fester Mischelemente, die sich in einem Rohr oder einer Kammer befinden. Wenn Materialien diese Elemente passieren, werden sie aufgrund mehrfacher Verzweigungen und Richtungsänderungen homogen vermischt.

Statischer Mischerbetrieb

Die statische Leistung des Mischers basiert auf den Prinzipien der Hydrodynamik und des Flüssigkeitsflusses. Die Mischelemente im Inneren des Mischers dienen dazu, den Materialstrom geordnet in mehrere kleinere Ströme aufzuteilen und diese dann zusammenzuführen. Dieser Prozess bewirkt eine homogene Vermischung der Materialien. Statische Mischer benötigen in der Regel keine externe Stromversorgung und nutzen ausschließlich die Energie des Materialflusses.

Material Polyethylen (PE).

Was ist Polyethylen?

Polyethylen ist ein thermoplastisches Polymer, das aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften in vielen industriellen Anwendungen eingesetzt wird. Polyethylen gilt als Kunststoff mit hoher Beständigkeit gegen Chemikalien, Hitze und Stöße. Dieses Material verfügt über hervorragende mechanische und chemische Eigenschaften, die es zu einer der wichtigsten Optionen für den Bau statischer Mischer machen.

Eigenschaften von Polyethylen (PE)

• Hohe chemische Beständigkeit : Polyethylen weist eine hohe Beständigkeit gegenüber vielen Chemikalien und Lösungsmitteln auf, was zur Verbesserung der Nutzungsdauer von Mischern beiträgt.
• Hitzebeständigkeit : Polyethylen hat eine gute Hitzebeständigkeit und die Fähigkeit, bei verschiedenen Temperaturen zu arbeiten.
• Geringes Gewicht : Durch sein geringes Gewicht trägt Polyethylen dazu bei, das Gesamtgewicht von Mischern zu reduzieren und sie einfacher zu transportieren und zu installieren.
• Mechanische Beständigkeit : Polyethylen verfügt über eine gute mechanische Festigkeit und Schlagfestigkeit, was dazu beiträgt, die Haltbarkeit und Effizienz von Mischern zu erhöhen.
• Nicht feuchtigkeitsabsorbierend : Polyethylen hat wasserdichte Eigenschaften und nimmt keine Feuchtigkeit auf, was zur Verbesserung der Leistung und Nutzungsdauer von Mischern beiträgt.

Statische Eigenschaften des Mischers mit Polyethylen (PE)-Material

1. Korrosionsbeständigkeit

Eines der herausragenden Merkmale des Statikmischers aus Polyethylen ist seine hohe Korrosionsbeständigkeit. Diese Mischer widerstehen den chemischen Einwirkungen verschiedener Materialien und verhindern Zerstörung und Schäden durch Korrosion.

2. Hohe Genauigkeit

Statische Mischer mit Polyethylenmaterial zeichnen sich durch eine hohe Genauigkeit beim Mischen von Materialien aus. Diese Mischer können Materialien homogen und gleichmäßig mischen, was zur Verbesserung der Effizienz und Genauigkeit von Prozessen beiträgt.

3. Lange Lebensdauer

Aufgrund der hervorragenden mechanischen und chemischen Eigenschaften von Polyethylen haben statische Mischer aus diesem Material eine lange Lebensdauer. Diese Funktion trägt dazu bei, den Bedarf an Mischerreparaturen und -austausch zu reduzieren und die Wartungskosten zu senken.

4. Stabile Leistung

Der statische Mischer aus Polyethylenmaterial bietet eine stabile und zuverlässige Leistung. Diese Mischer können unter harten Arbeitsbedingungen und unterschiedlichen Temperaturen gut funktionieren und sorgen für einen gleichmäßigen Materialfluss.

5. Kompatibilität mit verschiedenen Chemikalien

Polyethylen ist mit verschiedenen Chemikalien sehr gut verträglich. Diese Funktion ermöglicht statischen Mischern eine gute Leistung beim Mischen verschiedener Chemikalien und sogar korrosiver und empfindlicher Materialien.

Anwendungen von statischen Mischern mit Polyethylen (PE)-Material

1. Chemische Industrie

In der chemischen Industrie werden statische Mischer mit Polyethylenmaterial zum Mischen verschiedener Chemikalien, einschließlich Säuren, Basen und Lösungsmittel, verwendet. Die hohe Chemikalienbeständigkeit und Mischgenauigkeit dieser Mischer trägt dazu bei, die Effizienz und Qualität chemischer Prozesse zu verbessern.

2. Petrochemische Industrie

In der petrochemischen Industrie werden statische Mischer mit Polyethylenmaterial zum Mischen von Chemikalien und Zusatzstoffen in Produktions- und Raffinierungsprozessen verwendet. Aufgrund ihrer hohen Beständigkeit gegenüber Chemikalien und ihrer Fähigkeit, unter rauen Bedingungen zu arbeiten, werden diese Mischer in dieser Branche häufig eingesetzt.

3. Pharmaindustrie

In der Pharmaindustrie wird ein Statikmischer mit Polyethylenmaterial zum Mischen von Arzneimitteln und empfindlichen Lösungen eingesetzt. Die hohe Genauigkeit und chemische Kompatibilität dieser Mischer tragen dazu bei, die Qualität und Sicherheit pharmazeutischer Produkte zu verbessern.

4. Lebensmittel- und Getränkeindustrie

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden statische Mischer mit Polyethylenmaterial zum Mischen von Zusatzstoffen und Konservierungsmitteln in Produktionsprozessen verwendet. Diese Mischer sind in dieser Branche aufgrund ihrer hohen Chemikalienbeständigkeit und der Fähigkeit, bei unterschiedlichen Temperaturen zu arbeiten, sehr nützlich.

5. Wasser- und Abwasseraufbereitung

In Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen werden statische Mischer mit Polyethylenmaterial zum Mischen von Chemikalien wie Chlor, Antiscalants und Antifouling-Mitteln eingesetzt. Diese Mischer tragen dazu bei, die Wasserqualität zu verbessern und Probleme durch Sedimentation und Korrosion zu reduzieren.

Vorteile der Verwendung eines statischen Mischers mit Polyethylen (PE)-Material

1. Verbessern Sie Effizienz und Genauigkeit

Der Einsatz eines statischen Mischers mit Polyethylenmaterial trägt dazu bei, die Effizienz und Genauigkeit von Materialmischprozessen zu verbessern. Diese Mischer können Materialien homogen und gleichmäßig mischen , was zu einer verbesserten Leistung und einer geringeren Materialverschwendung führt.

2. Reduzierung der Wartungs- und Reparaturkosten

Aufgrund der hohen Widerstandsfähigkeit und langen Lebensdauer des Statikmischers mit Polyethylenmaterial wird der Bedarf an Reparaturen und Austausch von Mischern reduziert. Diese Funktion trägt dazu bei, Wartungs- und Reparaturkosten zu senken und die wirtschaftliche Produktivität zu steigern.

3. Erhöhte Sicherheit und Zuverlässigkeit

Statische Mischer aus Polyethylenmaterial bieten aufgrund der hohen Korrosionsbeständigkeit und chemischen Kompatibilität eine hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit. Diese Funktion trägt dazu bei, das Risiko von verschütteten Chemikalien und Mischerausfällen zu reduzieren und sorgt für eine stabile und zuverlässige Leistung.

4. Kompatibilität mit der Umgebung

Polyethylen als langlebiger und widerstandsfähiger Kunststoff weist eine hohe Umweltverträglichkeit auf. Der Einsatz eines statischen Mischers mit Polyethylenmaterial trägt dazu bei, den Verbrauch schädlicher Chemikalien zu reduzieren und die Umweltverschmutzung zu verringern.

Polyethylen (PE)

Polyethylenmaterialien werden aus Erdgasrohstoffen durch zwei primäre Polymerisationsprozesse hergestellt.

Der Niederdruckpolymerisationsprozess führt zu linearen Polymerketten mit kurzen Seitenzweigen. Dichteänderungen im resultierenden Polymer werden durch Änderung der Menge an Comonomer erreicht, die während des Polymerisationsprozesses mit Ethylen verwendet wird.

Durch den Hochdruckpolymerisationsprozess entstehen Polymerketten mit hochentwickelten Seitenzweigen. Dichteänderungen im resultierenden Polymer werden durch Änderung der Temperatur und des Drucks während des Polymerisationsprozesses bewirkt.

Die physikalischen Eigenschaften von Polyethylenmaterialien sind für jede Sorte oder jeden Typ spezifisch und können durch Änderungen der Dichte und der Molekulargewichtsverteilung verändert werden. Allgemeine physikalische Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

In Rohr- und Formstücksystemen werden zahlreiche Polyethylen-Materialqualitäten verwendet, deren spezifische Eigenschaften auf eine bestimmte Anwendung zugeschnitten sind. Hinweise zur effektivsten Wahl für jede Installation erhalten Sie bei Windex. Die allgemeinsten Arten von Polyethylenmaterialien sind wie folgt:

Polyethylen niedriger Dichte (LDPE)

LDPE hat eine stark verzweigte Kettenstruktur mit einer Mischung aus kleinen und großen Seitenketten. Die Dichte von LDPE liegt zwischen 910 und 940 kg/m3 und LDPE weist eine hohe Flexibilität und Beibehaltung der Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen auf.

Die Hauptanwendung von LDPE in Rohrleitungen sind Mikrobewässerungs- oder Tropfrohre mit Größen bis zu 32 mm Durchmesser.

LDPE-Materialien können mit Elastomeren (modifiziertem Gummi) modifiziert werden, um bei Mikrobewässerungsanwendungen, bei denen die Rohre in offenen Umgebungen betrieben werden und gleichzeitig Agrarchemikalien transportieren, ESCR-Werte (Environmental Stress Crack Resistance) zu erreichen.

Lineares PE niedriger Dichte (LLDPE)

LLDPE hat eine Kettenstruktur mit geringer Seitenverzweigung und einer engeren Molekulargewichtsverteilung, was im Vergleich zu LDPE-Materialien zu verbesserten ESCR- und Zugeigenschaften führt. LLDPE-Material kann als einzelnes Polymer oder als Mischung mit LDPE in Mikrobewässerungsanwendungen verwendet werden, um die Flexibilität des Materials zu nutzen.

PE80 und PE100

Das erste in technischen Anwendungen eingesetzte Polyethylen-Rohrmaterial war hochdichtes Polyethylen Typ 50 (HDPE) mit einer Langzeitbeanspruchung von 50 MPa. Anschließend wurden Materialien aus Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE) mit verbesserten Rohreigenschaften im Vergleich zu früheren Materialien hoher Dichte aufgrund ihrer Flexibilität, Duktilität, Beständigkeit gegen langsames Risswachstum und Widerstandsfähigkeit gegen Rissausbreitung in Rohren verwendet.

Die derzeit verwendeten Polyethylenrohrmaterialien der zweiten und dritten Generation können Materialien mittlerer oder hoher Dichte sein und werden jetzt als minimal erforderliche Festigkeit (MRS) bezeichnet. PE80-Rohrmaterial hat einen MRS von 8,0 MPa und PE100-Material hat einen MRS von 10,0 MPa. Polyethylenrohre werden häufig in unter Druck stehenden und nicht unter Druck stehenden Anwendungen wie Wasserversorgung, Abwasser, Gasnetzen, Rohrschlangen mit kleinem Durchmesser, mobilen Bewässerungsschlangen, Elektro- und Kommunikationsrohren sowie Bergbau- und Industrieanwendungen eingesetzt.

Materialklassifizierung und Spannungsregression

Hydrostatische Beanspruchung

Die zulässige hydrostatische Auslegungsspannung basiert auf dem minimal erforderlichen Widerstand (MRS), der wiederum aus den Spannungsregressionskurven ermittelt wird.

Spannungsregressionskurven werden aus Kurz- und Langzeitdruckprüfungen von Rohrproben erstellt. Da ein linearer Zusammenhang zwischen dem Logarithmus der aufgebrachten Spannung und dem Logarithmus der Zeit bis zum Versagen besteht, werden die Testpunkte aufgezeichnet und auf einen willkürlich ausgewählten 50-Jahres-Punkt extrapoliert.

In einigen Fällen, insbesondere bei höheren Temperaturen, kommt es zu einer plötzlichen Änderung der Steigung der Regressionskurve, einem sogenannten „Knie“. Das Knie weist, wie in der Abbildung unten dargestellt, einen Übergang von einem duktilen zu einem spröden Versagensmodus auf.

Die Beziehung zwischen den Kurven für verschiedene Testtemperaturen ermöglicht die Vorhersage der Knieposition bei 20 °C basierend auf der bekannten Position bei erhöhter Temperatur. Dies wiederum ermöglicht eine Vorhersage der Lebensdauer der Form bei 20 °C.

Der vorhergesagte Ringspannungswert (97,5 % untere Vorhersagegrenze) wird zum 50-Jahres-Punkt ermittelt. Dementsprechend wird das PE-Compound entsprechend der minimal erforderlichen Festigkeit (MRS) des Materials, also 8,0 oder 10,0 MPa, als PE 80 oder PE 100 klassifiziert.

Die hydrostatische Bemessungsspannung wird durch Anwendung eines Faktors von mindestens 1,25 auf den MRS-Wert ermittelt. Es wird betont, dass die Spannungsregressionskurven lediglich eine Entwurfsgrundlage darstellen und keine Vorhersage der Lebensdauer des Systems zulassen.

Spannungsregressionskurven

Um beispielsweise ein Rohr mit der erforderlichen Dicke für einen bestimmten Druck und Durchmesser zu entwerfen, wird die folgende Formel angewendet:

σ = MRS/C

σ = P(De)/2e

Leistungsaspekte von Polyethylenmaterialien

Abriebfestigkeit

Die Übertragung von Feststoffen in flüssigen oder gasförmigen Trägern in Polyethylenrohrleitungen führt zu einem Verschleiß der Rohrinnenwände, insbesondere an turbulenten Stellen wie Bögen oder Verbindungen. Die hohe Verschleißfestigkeit, Flexibilität, das geringe Gewicht und die Festigkeit von Vinidex-Polyethylenrohren haben zu ihrer breiten Verwendung in Anwendungen wie dem Transport von Gülle und Grubenabfällen geführt. Abrieb entsteht durch Reibung zwischen der Rohrwand und den transportierten Partikeln. Das tatsächliche Ausmaß und die Geschwindigkeit des Rohrwandverschleißes werden durch eine Kombination der folgenden Faktoren bestimmt:

• Spezifisches Gewicht von Feststoffen
• Feststoffanteil in der Gülle
• Form, Härte und Größe fester Partikel
• Flüssigkeitsgeschwindigkeit
• Materialqualität für Polyethylenrohre

Das Zusammenspiel dieser Parameter bedeutet, dass eine Vorhersage der Verschleißrate nur durchgeführt werden kann, wenn Verschleißratentests an der spezifischen Aufschlämmung unter den vorgeschlagenen Betriebsbedingungen durchgeführt wurden. Unter verschiedenen Testbedingungen kann sich die relative Bewertung verschiedener Rohrmaterialien ändern und sollte nach Möglichkeit getestet werden.

Im Allgemeinen weisen Polyethylenrohre eine höhere Abriebfestigkeit auf als Stahlrohre, Rohre aus Sphäroguss, FRP, Asbest und faserverstärkten Zementrohren und bieten so eine kostengünstigere Lösung für die Installation von abrasivem Schlamm. In Großbritannien, Deutschland und den USA wurden Labortestprogramme durchgeführt, um relative Verschleißvergleiche für verschiedene Materialien unter Verwendung gleitender und rotierender Rohroberflächen zu erhalten. Die von Meldt (Hoechst AG) berichteten Ergebnisse von Testprogrammen nach der Darmstädter Kirschmer-Methode werden für eine Quarzsand-Wasseraufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von 46 Vol.-% und einer Fließgeschwindigkeit von 0,36 m/s dargestellt. In Abbildung 2.2.

 

Diese wurden in einer Vielzahl von Materialien durchgeführt und demonstrieren die hervorragende Abriebfestigkeit von Polyethylen-Rohrmaterialien. In ähnlicher Weise führten Boothroyde und Jacobs (BHRA PR 1448) 1 Closed-Loop-Tests mit Eisenerzschlamm im Konzentrationsbereich von 5–10 % durch und stellten fest, dass PE hinsichtlich der Verschleißfestigkeit Weichstahl und Asbestzement überlegen ist. Bei den meisten Sorten ist der Unterschied in der Abriebfestigkeit zwischen MDPE und HDPE nicht signifikant.

Die Gestaltung von Fugen einschließlich der Änderung der Fließrichtung in Fugenleitungen ist sehr wichtig. Je geringer die Geschwindigkeit der Richtungsänderung ist, desto geringer ist der Verschleiß. Bei Kurven sollte ein großer Mittellinienradius verwendet werden. Nach Möglichkeit sollte ein Radius von mindestens dem 20-fachen Rohrdurchmesser sowie ein langes, gerades Stück ohne Nähte verwendet werden.

In der Praxis kann die effektive Lebensdauer der Polyethylenrohrleitung erhöht werden, indem lösbare Verbindungen verwendet werden, um die Polyethylenrohrabschnitte regelmäßig zu drehen, um den Verschleiß gleichmäßig über den Rohrumfang zu verteilen.

Verwitterung

Die Verwitterung von Kunststoffen erfolgt durch den Prozess der Oberflächenzerstörung oder -oxidation aufgrund der kombinierten Wirkung von UV-Strahlen, erhöhter Temperatur und Luftfeuchtigkeit, wenn Rohre an exponierten Lagerorten gelagert werden.

Alle Polyethylenrohrsysteme von Vinidex enthalten Antioxidantien, Stabilisatoren und Pigmente zum Schutz vor australischen Baubedingungen. Schwarze Polyethylentuben enthalten Ruß, der sowohl als Pigment als auch als UV-Stabilisator fungiert, und diese Tuben erfordern keinen zusätzlichen Schutz für die Lagerung und den Einsatz im Freien.

Andere Farben wie Weiß, Blau, Gelb oder Lila haben nicht die gleiche Stabilität wie schwarze Pigmentsysteme und die Einwirkzeit sollte auf zwei Jahre begrenzt werden, um optimale Eigenschaften zu erhalten. Bei diesen Farbsystemen bilden sich äußere Oxidationsschichten schneller als bei rußstabilisierten PE-Rohren. Bei Expositionsdauern von mehr als zwei Jahren sollte ein zusätzlicher Schutz, z. B. eine Beschichtung, erfolgen.

In Fällen, in denen nicht schwarze Rohre für längere Zeiträume im freiliegenden Betrieb erforderlich sind, wenden Sie sich an Windex. Weitere Informationen zur Bewitterung von PE-Rohren finden Sie im technischen Hinweis VX-TN-6C, Bewitterung von PE-Rohren.

beeinflussen

Wenn die umliegenden Böden stark kontaminiert sind, kann es zu einer Infiltration von Polyethylen-Rohrsystemen aus externen Quellen kommen. Die Versickerung ist komplex und hängt von Faktoren wie Bodenart, Schadstoffkonzentration, Temperatur, Diffusion, Rohrdurchmesser und -wandstärke sowie Strömungsgeschwindigkeit im Rohr ab. Unpolare und niedermolekulare organische Verbindungen dringen schneller durch die Wände des Polyethylenrohrs ein. Wenn dementsprechend Stoffe wie aliphatische Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlenwasserstoffe und alkylierte Benzole in ausreichend hohen Konzentrationen auftreten, sollte eine undurchlässige Leitung in Betracht gezogen werden. Wenn eine Kontamination vermutet wird, sollten Bodenproben entnommen werden, und im Fall von Trinkwasserübertragungsleitungen sollten Polyethylenrohre geschützt werden, wenn Kontaminationen in erheblichen Konzentrationen festgestellt werden.

Biologische Resistenz

Polyethylenrohre können durch biologische Quellen wie Ameisen oder Nagetiere beschädigt werden. Die Angriffsbeständigkeit wird durch die Härte des verwendeten Polyethylens, die Geometrie der Polyethylenoberflächen und die Einbaubedingungen bestimmt. Bewässerungsanwendungen mit kleinem Durchmesser unter Verwendung von LDPE-Materialien können aufgrund der relativ dünnen Wandabschnitte und der Steifheit von LDPE von Ameisen oder Termiten angegriffen werden. In diesen Fällen sollte die Quelle der Ameisen mit herkömmlichen Insektizidtechniken behandelt werden. Sowohl MDPE- als auch HDPE-Materialien haben einen höheren Steifigkeitswert als LDPE und bieten zusammen mit den dickeren Rohrwandabschnitten, die in PE63-, PE80- und PE100-Anwendungen verwendet werden, eine insgesamt robuste Lösung. Bei Rohren mit kleinem Durchmesser können dünne Wandabschnitte im Extremfall durch Termiten beschädigt werden. PE ist jedoch keine Nahrungsquelle, und die Schäden, die häufig einem Termitenbefall in PE zugeschrieben werden, sind anschließend auf andere mechanische Schadensquellen zurückzuführen. Polyethylen-Rohrsysteme werden bei Land- und Meeresanwendungen im Allgemeinen nicht durch biologische Organismen beeinträchtigt, und die paraffinische Beschaffenheit der Polyethylen-Rohroberflächen verzögert das Wachstum von Meeresbewuchs im Betrieb.

Elektrische Leitfähigkeit

Vinidex-Polyethylenschläuche sind nicht leitend und können nicht zur elektrischen Erdung oder zur statischen Entladung verwendet werden.

Wenn Polyethylenrohre verwendet werden, um bestehende Wasserrohre aus Metall zu ersetzen, muss der Planer bestehende Systeme in Betracht ziehen, die für Erdungs- oder Korrosionsschutzzwecke verwendet werden. In diesen Fällen sollte die zuständige Energieversorgungsbehörde konsultiert werden, um deren Anforderungen zu ermitteln.

statische Elektrizität

Aufgrund der Reibung während der Handhabung, des Gasflusses, der Komprimierung und der Reinigung kann sich auf der Oberfläche von Polyethylenrohren statische Elektrizität entwickeln.

In trockenen, staubigen oder explosiven Atmosphären muss die Erzeugung potenzieller Elektrizität bewertet und sichere Maßnahmen zur statischen Ableitung ergriffen werden, um jede Möglichkeit einer Explosion zu verhindern.

Brandschutzklasse

Rohrsysteme aus Polyethylen unterstützen die Verbrennung und sind daher nicht für den Einsatz in Brandschutzbereichen in Gebäuden geeignet, die nicht über ausreichenden Schutz verfügen. Individuelle Brandschutzindizes für Polyethylenmaterialien können durch Tests gemäß den Anforderungen von AS1530 ermittelt werden.

In mehrstöckigen Gebäuden müssen durchdringende Polyethylensysteme in Bodenhohlräumen in der Gebäudeklasse entsprechende Brandschutzkanäle umschlossen werden oder es müssen Vorrichtungen wie Brandschutzkappen gemäß den Anweisungen des Herstellers installiert werden.