Development of a 60 L Mixer/Vacuum Coater.

Abstract

The development of a 60-litre mixer/vacuum coater was the main objective of this thesis. The mixer/vacuum coaters design is based on a 1-litre prototype created by Didrik Heidal Dolva and Eirik Madland Størdal at IMT/NMBU as well as existing products from Forberg International AS, a manufacturer of mixers and rotating vacuum coaters. The working principle for this machine originates from Fôrtek, the international centre for feed technology owned by NMBU, who in collaboration with IMT/NMBU have created the different inventive steps for the patent. The purpose of this work was to design a ready to build 60-litre version of the 1-litre prototype. The mixer/vacuum coater consists of one main housing with two different lids: one de-agglomeration lid and one vacuum lid. The lids can be changed to perform either vacuum coating or mixing operations. Chain driven components are used to rotate the main housing for it to be able to execute filling, emptying, mixing/vacuum coating and cleaning. The mixer/vacuum coater consists of 77 self-made unique parts, countless standard parts and solutions provided by Forberg. Structural analysis were executed on the components that was seen as critical for the machine to function safely and properly. The calculations were mainly performed for the parts that were subjected to the highest stress. Required start torque and power for every motor/gearmotor and stress evaluation for the mixer rotor and the main housing is examples of calculations that were performed. A list of possible production methods were executed to form the basis of the cost analysis. The cost of standard parts were obtained by contacting the different manufacturers while the manufacturing costs of the designed components were estimated based on communication with workshops and suppliers.

Hovedmålet for denne mastergradsoppgaven var å utvikle en maskin som skulle kunne både mikse og vakuum «coate» en batch på opptil 60 liter. Oppgaven er basert på utviklingen av en 1 liter mixer/vacuum coater som er ble gjort i forbindelse med masteroppgaven til Didrik Heidal Dolva og Eirik Madland ved IMT/NMBU våren 2015. Maskinen som er blitt utviklet i denne masteroppgaven er blitt utviklet gjennom samarbeid med Forberg International AS, produsent av miksere og vacuum coatere og eier av den originale «twin-shaft»-mikseren, samt Fôrtek, senter for fôr-teknologi ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet. Sistnevnte utarbeidet arbeidsprinsippet og de forskjellige utviklingspunktene til mikser/vakuum coateren i samarbeid med IMT/NMBU. Den nye 60 liter mikser/vakuum coateren skulle være en oppskalering av fjorårets 1 liter maskin. Mikser/vacuum coateren består av et hoved-hus som kan benyttes med to forskjellige lokk: ett med en de-agglomerator og ett vakuum-lokk. Lokkene kan byttes ut for å enten kunne utføre miksing eller vacuum coating. Kjededrevene komponenter er benyttet for å kunne rotere hoved-huset for at det skulle kunne bli utført påfylling, tømming, miksing/vacuum coating og rengjøring. Maskinen består av 77 egendesignede deler og en stor mengde standardkomponenter i tillegg til løsninger hentet fra Forberg. Strukturanalyse har blitt utført på de komponentene som ble ansett som avgjørende for at maskinen skulle kunne utføre oppgavene den var ment til å uføre på et trygt og forsvarlig vis. Kalkulasjonene ble i all hovedsak utført på de delene som var sett på utsatt for høyest spenning. Nødvendig startmoment og effekt for hver motor/gir-motor og spenningsberegninger på mikser-rotoren og hoved-huset er eksempler på beregninger som ble utført. En liste med mulige produksjonsmetoder ble utformer for å danne grunnlaget til kostnadsanalysen. Kostnadene til standardkomponentene ble innhentet gjennom korrespondanse med leverandører, mens produksjonskostnadene av de selvdesignede delene ble estimert ved å ta utgangspunkt i kommunikasjon med verksted og leverandører.