CC BY
22
PROSPECTS FOR THE OPERATION OF WELLS WITH HIGH VISCOSITY OIL ROD WELL PUMPING UNIT
G.I. Bikbulatova, M.Z. Valitov, A.A. Isaev, Yu.A Boltneva.
This article addresses the problem of finding the most effective technologies that can be used to reduce operating and energy costs during operation of wells with high-viscosity oil with rod-type well pump units. The design developed by the authors of the long-stroke emergency pump equipped with a plunger pump with a spool valve allows to increase the filling factor of the pump and, accordingly, the capacity of the unit as a whole. The design of the plant is protected by patents for the invention of the Russian Federation No. 124929 "Long-stroke downhole pumping unit" and No. 2677772 "Downhole sucker rod pump".
Key words: implicated conditions, long-stroke downhole pumping unit, rod pump, spool valve.
Bikbulatova Goliya Ildusovna, candidate of technical sciences, docent, agni-ngo@mail. ru, Russia, Almetyevsk, State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Almetyevsk State Oil Institute,
Valitov Mukhtar Zufarovich, candidate of technical sciences, docent, mvalitov56@mail.ru, Russia, Almetyevsk, State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Almetyevsk State Petroleum Institute,
Anatoly Andreevich Isaev, candidate of technical sciences, Leading Engineer, isaeff-oil@yandex.ru, Russia, Almetyevsk, "Sheshmaoil"MC Ltd,
Boltneva Julia Anatolievna, senior teacher, boltneva1julia@mail.ru, Russia, Almetyevsk, State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Almetyevsk State Oil Institute
УДК 621
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-3-152-163
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СМЕСЕЙ
СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
Т.А. Сухорукова, Г.В. Божко, В.Я. Борщев
Рассмотрены самые простые, но надежные и широко используемые в реальном производстве смесители: спирально-ленточные; лопастные; барабанные; гравитационные. В результате анализа способов и устройств для смешивания установлено, что сложно решается вопрос смешивания компонентов, отличающихся размерами частиц и/или плотностью материала, т.е. склонных к сегрегации. Недостаточно внимания уделяется влиянию точности дозирования на качество смеси. Рассмотрен один из вариантов использования эффекта сегрегации для управления процессом смешивания.
Ключевые слова: смешивание сыпучего материала; сегрегация; точность дозирования; качество смеси.
Процесс приготовления смеси из компонентов, которые представляют собой сыпучие материалы используется во многих отраслях промышленности. Разработано много способов и устройств для приготовления смесей. В работе [1] предложена следующая классификация смесителей:
- по характеру протекания процесса во времени (смесители периодического и непрерывного действия);
- по природе силового воздействия на частицы (смесители гравитационные, центробежные, пневматические, электромагнитные и т.д.);
- по механизму смешивания частиц: циркуляционные; объемного смешивания; диффузионного смешивания; прямоточные;
- по конструктивным особенностям: барабанные; шнековые; ленточные; лопастные и т.д.;
- по способу управления: с ручным управлением; с автоматическим или программным управлением.
Рассмотрим самые простые, но надежные и широко используемые в реальном производстве смесители.
В смесителях периодического действия используются спирально-ленточные, лопастные или комбинированные рабочие органы, которые обеспечивают многократное перемещение сыпучего материала [2]. В смесителях горизонтального типа СГК рабочий орган комбинированный, где сочетаются и спиральные ленты и лопасти (рис. 1).
Рис. 1. Смеситель СГК-1М: 1 — корпус; 2 — спиральная лопасть; 3,5 — фланцы; 4 — лопатка; 6 — пневмоцилиндр; 7 — поворотная крышка; 8 — разгрузочный бункер; 9 — блок воздухоподготовки; 10 — станина; 11 — электродвигатель; 12 — редуктор; 13 — муфта
Смеситель состоит из корпуса, внутри которого вращается вал, представляющий собой трубу, на которой закреплены четыре спиральные лопасти 2. Две лопасти — наружные, перемещающие продукт в сторону разгрузочного бункера 8, две — внутренние, имеющие противоположную навивку, перемещают продукт в сторону загрузочного патрубка с фланцем 3. Таким образом, обеспечивается многократное перемещение продукта внутри корпуса смесителя. Радиальные лопатки 4 предназначены для интенсификации процесса смешивания, наклон которых по отношению
к валу можно регулировать в значительных пределах. От угла наклона лопаток зависит продолжительность цикла смешивания и качество смеси. Фланец 5 с патрубком служит для присоединения смесителя к аспирационной сети. Лопастной вал смонтирован в вынесенных за пределы корпуса подшипниковых опорах, что обеспечивает их благоприятные условия работы (без запыления). В нижней части корпуса перед разгрузочным бункером установлена поворотная крышка 7, которая открывается или закрывается в соответствии с режимом работы смесителя. Управление крышкой осуществляется пневмоцилиндром 6 через систему рычагов. Блок воздухоподготовки 9 включает влагоотделитель, регулятор давления и маслоотделитель. Вал смесителя приводится во вращение от электродвигателя 11 через клиноременную передачу на двухступенчатый цилиндрический редуктор 12 и муфту 13, соединяющую выходной вал редуктора с лопастным валом. Система автоматического управления предусматривает работу двух смесителей от одной группы весовых дозаторов периодического действия. В период смешивания и разгрузки одного смесителя загружается второй смеситель. Общий цикл работы каждого смесителя одинаков, но цикл одного из них смещен на время загрузки другого.
Одна из модификаций — смеситель А9-ДСГ-0.5 схема которого представлена на рис. 2.
Рис. 2. Горизонтальный смеситель А9-ДСГ-0,5:1 — вал; 2, 8 — корпуса подшипников; 3 — корпус; 4, 7 — патрубки;5,6 — спиральные лопасти; 9,11 — стойки; 10 — подсмесительный бункер; 12 — пневмоцилиндр; 13 — рама; 14 — электродвигатель; 15 — воздухораспределитель; 16 — ограждение; 17 — редуктор; 18 — клиноременная передача; 19 — муфта
Вал 1 опирается на подшипники качения 2 и 8, корпуса которых установлены на торцевых стенках смесителя. В верхней части корпуса установлены загрузочный 4 и аспирационный 7 патрубки, в нижней — подсмесительный бункер 10 с задвижкой. На валу закреплена мешалка — рабочий орган,
представляющий собой двухзаходную спиральную лопасть 5 и концентричную с ней наружную спиральную лопасть 6 правой и левой навивки. Привод мешалки осуществляется от электродвигателя 14 через клиноременную передачу 18, редуктор 17 и муфту 19. Наружные лопасти мешалки перемещают продукт вдоль камеры смешивания в сторону подсмесительного разгрузочного бункера, а внутренние лопасти — в обратном направлении. При разгрузке рабочий орган продолжает вращаться, и готовая смесь при открытой пневмоцилиндром 12 задвижке выводится из смесителя. Другие смесители из этого ряда типоразмеров в основном отличаются от вышеописанного габаритами и компоновкой.
Лопастной двухвалковый смеситель 2СМ-1 (рис. 3) предназначен для смешивания сыпучих компонентов, в частности комбикормов.
Радиальные лопасти 3 смонтированы таким образом, что две лопасти, расположенные под углом а = 50° и перемещающие продукт в сторону разгрузки, чередуются с одной лопастью, установленной под углом а = 20° и перемещающей продукт в противоположном направлении. Интенсивное перемешивание сыпучих компонентов может быть организовано и в одновальном смесителе [ 3, 4, 5].
На рис.4 представлена схема лопастного одновального смесителя [4]. Смеситель содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого расположен центральный вал 2, имеющий привод 3. На валу 2 радиально по винтовой линии установлены поочередно рабочие органы - лопатки 4 и 5, выполненные в виде плоских пластин.
Рис. 3. Смеситель 2СМ-1:1 — корпус; 2 — приемный патрубок; 3 — лопасти; 4 — выпускной патрубок; 5 — зубчатое колесо; 6 — шкив; 7 — подшипниковый узел
Лопатки 5 расположены ближе к валу 2, а лопатки 4 - ближе к корпусу 1 смесителя. В каждом ряду рабочих органов расположены четыре лопатки: две лопатки 4 и две лопатки 5. Лопатки 4 и 5 жестко соединены с осями 6 и 7 соответственно, установленными на валу 2, посредством резьбового соединения. Фиксация угла поворота лопаток осуществляется гайками 8. Направление лопаток 4 и 5 противоположное. Оси 6 и 7 лопаток 4 и 5 установлены друг к другу под углом у=45°. Оси 6 лопаток 4 установлены в одном ряду рабочих органов под углом 90°. Оси 7 лопаток 5 установлены в одном ряду рабочих органов по углом 90°. Лопатки 4 на периферии выполнены скруглеными. Лопатки 5 на периферии выполнены прямыми. Установка имеет узлы загрузки компонентов 9 и узел выгрузки смеси 10. Смешивание в смесителях данного типа обеспечивается за счет циркуляции материала по двум направлениям: осевом и радиальном. Способ реализуется следующим образом. Лопатки 4 устанавливаются на угол аопт=45°, лопатки 5 - на угол а=(180°-45°=135°). Производится одновременная загрузка нескольких компонентов через различные узлы 9, расположенные вдоль смесителя, при вращении вала 2 с лопатками 4 и 5 для снижения пусковых нагрузок на привод 3 (фиг.1). После загрузки вдоль оси смесителя концентрация исходных компонентов крайне неравномерная. Образуется быстрое выравнивание концентрации компонентов в рядах рабочих органов вдоль смесителя, интенсификация конвективного и диффузионного периодов смешивания за счет сдвигового осевого перемещения частиц двумя противоположными потоками А и В и активного обмена частиц в радиальном направлении между соседними рядами рабочих органов (потоки С и D).
Пример перемещения частиц сыпучего материала: вал 2 поворачивается на угол 45°. Лопатки 4 третьего ряда рабочих органов перемещают частицы материала вправо в четвертый ряд, образуется поток А вблизи корпуса 1 смесителя. Происходит активный обмен частиц между вторым, четвертым и тре-
тьим рядами в радиальном направлении, образуются потоки D. Вал 2 поворачивается еще на угол 45°. Лопатки 5, расположенные в четвертом ряду, перемещают частицы влево в третий ряд, образуется поток В вблизи вала 2. Активный обмен частиц происходит между четвертым и третьим рядами в радиальном направлении, образуется поток С. Вал 2 поворачивается еще на угол 45. Лопатки 4 четвертого ряда рабочих органов перемещают частицы материала вправо в пятый ряд, продолжая поток А вблизи корпуса 1 смесителя. Наблюдается активный обмен частиц между третьим, пятым и четвертым рядами в радиальном направлении, образуются потоки D. Вал 2 поворачивается еще на угол 45°. Лопатки 5 третьего ряда рабочих органов перемещают частицы влево во второй ряд, продолжается поток В вблизи вала 2. Активный обмен частиц осуществляется между третьим и вторым рядами в радиальном направлении, образуется поток С. Вал 2 поворачивается еще на угол 45°. Лопатки 4 третьего ряда рабочих органов перемещают частицы материала вправо в четвертый ряд, продолжается поток А вблизи корпуса 1 смесителя. Происходит активный обмен частиц между вторым, четвертым и третьим рядами в радиальном направлении, образуются потоки D. Вал 2 поворачивается еще на угол 45°. Лопатки 5, расположенные в четвертом, ряду перемещают частицы влево в третий ряд, продолжается поток В вблизи вала 2. Наблюдается активный обмен частиц между четвертым и третьим рядами в радиальном направлении, образуется поток С. Вал 2 поворачивается еще на угол 45°. Лопатки 4 четвертого ряда рабочих органов перемещают частицы материала вправо в пятый ряд, продолжая поток А вблизи корпуса 1 смесителя. Осуществляется активный обмен частиц между третьим, пятым и четвертым рядами в радиальном направлении, образуются потоки D. Вал 2 поворачивается еще на угол 45°. Лопатки 5 третьего ряда рабочих органов перемещают частицы влево во второй ряд, продолжается поток В вблизи вала 2. Происходит активный обмен частиц между третьим и вторым рядами в радиальном направлении, образуется поток С. Произошел один полный оборот вала (360°), и процесс перемещения частиц повторяется. Аналогичный процесс происходит во всех соседних рядах рабочих органов. Выгрузка готовой смеси происходит ее направленным перемещением большим потоком А (фиг.1) к узлу выгрузки 10 в осевом направлении. Противоположный осевой поток В с радиальными потоками С и D обеспечивает контролируемый обмен частиц в радиальном направлении при выгрузке и стабильное качество готовой смеси.
ю
А-А
Рис. 4 Схема одновального лопастного смесителя 155
Более подробно процесс смешивания в лопастных смесителях описан в работах [6, 7]. Естественно, что интенсивное перемешивание смеси снижает негативное влияние сегрегации на качество смеси, но данный подход основан на вероятностном характере процесса. В большинстве работ не учитывается влияние точности дозирования на качество готовой смеси.
В разных отраслях промышленности широко используются барабанные смесители. Схемы основных вариантов барабанных смесителей показаны на рис. 5.
Рис. 5. Схемы основных вариантов барабанных смесителей: а - горизонтальный барабан; б - наклонный барабан («пьяная бочка»); в - вертикальный биконический барабан; г - У-образный смеситель; д - тарельчатый смеситель; е - горизонтальный биконический барабан; смеситель
с шестигранным барабаном
Внутри барабана часто устанавливаются разные насадки для интенсифицирования процесса смешивания. Насадки могут быть, как неподвижные, так и подвижные относительно барабана. Данный тип смесителей достаточно подробно рассмотрены в работе [8]. Наибольший интерес представляют барабанные смесители для приготовления смесей из компонентов склонных к сегрегации, в которых используется упорядоченная загрузка компонентов [9, 10]. Рассмотрена схема загрузки компонентов в барабанный смеситель непрерывного принципа действия (рис. 6). Размер частиц уменьшается от компонента А к компоненту С, т.е DA>DB>DC. В первую очередь во вращающийся барабан загружают компонент А, а затем компонент В (рис. 6с). При вращении барабана более мелкие частицы компонента В начинают целеноправленное движение к центру циркуляции сыпучего материала в поперечном сечении гладкого вращающегося барабана. После частичного смешивания компонентов А и В, загружают компонент С (рис. 6d).Поскольку частицы компонента С имеют самый малый размер, они начинают более интенсивное движение к центру циркуляции, чем частицы компонента В. В конечном итоге, в результате такого регламента загрузки компонентов образуется смесь хорошего качества. Это один из примеров использования эффекта сегрегации для управления процессом смешивания компонентов, склонных к сегрегации.
Описанный выше способ загрузки компонентов может быть использован в смесителях, где наблюдается направленное движение компонентов, которое вызвано разницей в физико-механических характеристиках компонентов (размер частиц, плотность материалов, коэффициентов трения и т.д.).
В химической и смежных отраслях промышленности широко применяется гравитационное смешивание сыпучих материалов, реализующееся в установках, в которых исходный материал движется под действием сил гравитации, многократно циркулирует и перераспределяется в объеме всей смеси. В гравитационных смесителях, для интенсификации процесса смешивания могут также использоваться такие динамические процессы как распыление, наслоение слоев смешиваемых частиц, неравномерность движения, удар и т. д. В настоящее время наиболее распространенными являются лотковый, бункерный и ударно-распылительный смесители гравитационного типа.
Ниже рассмотрены некоторые конструкции гравитационных смесителей.
На рис. 7 представлена конструкция гравитационного бункерного смесителя [11]. Смешиваемые компоненты подаются в смеситель дозатором через штуцера 2 и 3. По высоте цилиндрического корпуса 1 смонтированы друг над другом пять или шесть конических днищ 4 с отверстиями 5. При этом каждое коническое днище и часть цилиндрического корпуса образуют бункер. Размер выпускных отверстий 5 в днищах должен выбираться из условия обеспечения определенного запаса материала в бункерах.
А-А
6-В
с-с
с] (1) е)
Рис. 6 Схема загрузки компонентов в барабанный смеситель
Рис. 7. Гравитационный бункерный смеситель: 1 - корпус; 2, 3 - штуцера для загрузки;
4 - коническое днище; 5 - выпускное отверстие
Компоненты смешиваются в результате неравномерного движения частиц по бункерам. Для достижения необходимой однородности смеси материал, загруженный в бункер, необходимо заставить многократно пройти зону нижней части бункера, поэтому обычно в смесителе монтируют 3 и более конических днищ.
Применение данного смесителя ограничено приготовлением смесей из хорошо сыпучих материалов. Кроме того, смешиваемые материалы не должны образовывать своды над выпускными отверстиями.
В гравитационном ударно-распылительном смесителе (рис. 8) [12] поступающие из дозаторов через штуцера 1 компоненты последовательно проходят тонкими слоями по наклонным лоткам 2. Смешиваемые компоненты наслаиваются на нижнем лотке один на другой. Вследствие этого смешиваемые компоненты не скапливаются в одном месте верхнего бункера первой секции смесителя. Перемещение частиц материала вниз по секциям происходит под действием сил тяжести. Каждая секция смесителя состоит из цилиндрической обечайки 3, конического днища 4 с центральным отверстием, шибера 5 и ударно-распылительного наконечника 6. Выходящая из нижнего отверстия бункера струя свободно падающего материала ударяется о наконечник 6 и распыляется. Получающийся факел из твердых частиц имеет форму пологого параболоида вращения. Частицы факела падают на слой материала, находящийся в бункере последующей секции. Процесс движения частиц в бункере, истечения их из отверстия и последующего распыливания и оседания повторяется на каждой секции смесителя. Перераспределение частиц отдельных компонентов происходит как во время их движения по бункерам, так и в факелах.
лоток; 3 - корпус; 4 - коническое днище; 5 - шибер; 6 - ударно-распылительный наконечник
Для обеспечения устойчивой струи материала, вытекающей из отверстия конического днища, необходимо иметь в бункере каждой секции определенный его запас. Этого можно добиться изменением размера выпускного отверстия с помощью шибера 5. При пуске в работу смесителя шибера, начиная с верхнего, открываются последовательно с некоторым интервалом времени, необходимым для создания определенного запаса материала в вышележащем бункере.
Основными преимуществами гравитационных смесителей являются: простота устройства и эксплуатации; отсутствие движущихся рабочих органов; малые удельные энергетические затраты.
В качестве их недостатков следует отметить: низкое качество смешения; необходимость точного дозирования; возможность зависания смеси над выходным отверстием; относительно большие габаритные размеры; возможность смешения только хорошо сыпучих материалов.
Для интенсификации процесса смешивания сыпучих материалов и повышения качество смеси в гравитационных смесителях дополнительно применяют конструктивные элементы, осуществляющие разрыхление плотного потока, повышение подвижности частиц и их перераспределение в корпусе смесителя.
В частности, отличительной конструктивной особенностью центробежного прямоточного смесителя A.M. Ластовцева (рис. 9) [11] является наличие вращающегося вала 3 с закрепленными на нем перевернутыми усеченными конусами 2. При этом нижнее основание конусов имеет сплошное днище.
Исходные компоненты загружаются через штуцера 1 внутрь первого вращающегося конуса 2. Под действием центробежных сил материал поднимаются по внутренней поверхности конуса, а затем сбрасываются с его края в виде пылевидного факела. После удара о стенку корпуса 5 частицы материала
оседают на неподвижную пересыпную воронку 4 и по ней ссыпаются в нижележащий вращающийся конус. Здесь процесс повторяется на каждой паре: конус-воронка. Разгрузка готовой смеси происходит через штуцер 6 с помощью вращающей лопасти 7, закрепленной на валу 3.
Рассмотренные конструкции смесителей целесообразно использовать для смешения только хорошо сыпучих материалов.
Данный недостаток устранен в виброгравитационном смесителе, в котором благодаря применению вибраций имеется возможность смешивать среднесыпучие вещества (сухие тальк, мел, углегра-фитовые порошки, цемент и т.д.).
для загрузки; 2 - вращающийся конус, 3 - вал; 4 - коническая пересыпная воронка; 5 - корпус цилиндрической формы; 6 - штуцер для выгрузки; 7 - радиальная лопасть; 8 - электродвигатель;
9 - клиноременная передача
Виброгравитационный смеситель (рис. 10) состоит из нескольких секций прямоугольного сечения, расположенных друг над другом. На верхней секции имеется дозатор 1 непрерывного действия, способный принимать до шести разных компонентов одновременно. В каждой секции смесителя на различной высоте установлены ударно-распылительные отражатели, а также имеется днище 3 с четырьмя отверстиями 4.
1 й ТЖ
■А*
г1 ^
Рис. 10. Схема виброгравитационного смесителя: 1 - дозатор; 2 - ударно-распылительный отражатель; 3 - днище; 4 - отверстие; 5 - эксцентриковый вибратор; 6 - амортизатор;
7 - станина 159
Принцип перемещения материала по секциям аналогичен движению частиц в ударно - распылительном смесителе. Отличие заключается в том, что в ходе пересыпания материала в виброгравитационном смесителе происходит образование нескольких факелов распыла, в остальном процесс аналогичен.
Из нижней секции готовая смесь поступает в тару через выходное отверстие. Процесс перемешивания материалов, в основном, происходит при образовании нескольких факелов распыла частиц, перекрещивании их траектории полета и перемещении по стенкам днища. Для исключения задерживания частиц на стенках днищ в секциях служат пневматический или механический эксцентриковый вибратор 5. Корпус смесителя установлен на резинометаллическом амортизаторе 6, который смонтирован на станине 7.
Смешивание сыпучих материалов в режиме активного взаимодействия частиц в процессе их движения вдоль корпуса происходит в следующем аппарате. Усреднитель (рис. 10) [13] состоит из цилиндрического корпуса 1, конического днища 2, закрепленных осесимметрично корпусу пересыпных воронок 3 в виде усеченных конусов, патрубков 4 и 5 для загрузки неусредненного и выгрузки усредненного материала соответственно. При этом пересыпные воронки 3 закреплены с зазором относительно цилиндрического корпуса 1 и с зазором относительно друг друга в проекции на вертикальную плоскость с помощью кронштейнов 6 в виде наклонных пластин, имеющих противоположный наклон на смежных воронках. Под каждой пересыпной воронкой установлены разрыхлители потока материала, выполненные в виде лопастей 7. Лопасти закреплены на вертикальном валу 8, установленном осесимметрично корпусу 1 и вращающемся от привода 9.
В зазорах между пересыпными воронками 3 и разрыхлителями 7 с зазором относительно них в проекции на вертикальную плоскость на корпусе усреднителя закреплены направляющие воронки 10 в виде перевернутых усеченных конусов. На их внутренней поверхности смонтированы изогнутые лопасти 11, имеющие противоположный наклон на смежных воронках. Под нижней направляющей воронкой в корпусе неподвижно закреплена тарель 12.
Усреднитель сыпучих материалов (рис. 11) работает следующим образом. Сначала сыпучий материал подают через загрузочный штуцер 4 и пересыпные воронки 3 на тарель 12 до полного заполнения внутреннего пространства каскада пересыпных воронок. При этом под каждой из пересыпных воронок образуются насыпки материала с углами естественного откоса. После заполнения пересыпных воронок подачу материала продолжают и приводят в действие лопасти 7, расположенные в насыпках материала под воронками. Под действием лопастей 7 часть материала параллельными разрыхленными потоками падающих частиц перемещается в пространстве между пересыпными воронками и корпусом. Падающие частицы параллельных потоков контактируют с кронштейнами 6, выполненными в виде наклонных пластин. При контакте с кронштейнами падающие частицы изменяют траекторию движения и перемешиваются.
Далее частицы, падающие в пространстве между пересыпными воронками 3 и корпусом усреднителя 1, попадают в направляющие воронки 10. В них с помощью изогнутых лопаток 11 сыпучий материал, падающий в пространстве между пересыпными воронками и корпусом, дополнительно перемешивается и затем через нижнее основание направляющих воронок вновь подается в пересыпные воронки 3. Дополнительный эффект перемешивания частиц сыпучего материала организуется при самотечном движении материала в пересыпной воронке вдоль корпуса усреднителя 1. Вследствие неравномерного движения вдоль корпуса усреднителя в конических пересыпных воронках частицы материала подвергаются продольному перемешиванию, а также вовлекаются в радиальные перемещения. Это приводит к определенному продольному и поперечному перемешиванию частиц, что способствует дополнительному усреднению сыпучих материалов. Далее сыпучий материал подается в следующую пересыпную воронку, где процесс усреднения повторяется в последовательности, аналогичной рассмотренной. В результате многократного повторения процесса перемешивания на последующих воронках достигается достаточно высокое качество усреднения сыпучих материалов. Готовая смесь выгружается из усреднителя через патрубок 5 в коническом днище 2.
Следует отметить, что гравитационные смесители наиболее просты в изготовлении и при эксплуатации, но не очень эффективны при смешивании компонентов склонных к сегрегации.
В результате анализа способов и устройств для смешивания установлено, что наиболее сложно решается вопрос смешивания компонентов, отличающихся размерами частиц и/или плотностью материала, т.е. склонных к сегрегации. Недостаточно внимания уделяется влиянию точности дозирования на качество смеси.
Список литературы
1. Процессы и аппараты химической технологии. Т. 2 Механические и гидромеханические процессы / Баранов Д.А., Блиничев В.Н., Вязьмин А.В. и др.; Под ред. А.М.Кутепова. М.: Логос, 2001. 600 с.
2. Технологическое оборудование и поточные линии предприятий по переработке зерна: учебник / Л.А. Глебов, А.Б. Демский, В.Ф. Веденьев, А.Е. Яблоков, I и III части под ред. Л.А. Глебова, II часть под ред. А.Б. Демского. М.: ДеЛи принт, 2010. 696 с.
3. Першин В.Ф., Демин О.В. Способ приготовления смеси сыпучих материалов и установка для его осуществления // Патент на изобретение RU 2233197, 27.07.2004. Заявка № 2002100969/15 от 08.01.2002.
4. Дёмин О. В., Смолин Д. О., Першин В. Ф., Однолько В. Г. Способ приготовления смеси сыпучих материалов и смеситель для его осуществления // Патент на изобретение RU 2483790, 10.06.2013. Заявка № 2011129496/05 от 15.07.2011.
5. Дёмин О. В., Смолин Д. О., Першин В. Ф., Однолько В. Г. Способ смешивания и устройство для его осуществления // Патент на изобретение RU 2505348, 27.01.2014. Заявка № 2012130359/05 от 17.07.2012.
6. Дёмин О.В., Першин В.Ф., Смолин Д.О. Интенсификация смешивания сыпучих материалов в лопастном смесителе // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология 2012, Т. 55, вып. 8, С.108-111.
7. Демин О. В., Свиридов М. М., Першин В. Ф. Пути повышения эффективности смешивания сыпучих материалов // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2010. Т. 53, вып: вып. 1. С. 9799.
8. Першин В.Ф., Однолько В.Г., Першина С.В. Переработка сыпучих материалов в машинах барабанного типа. М.: Машиностроение, 2009. 220 с.
9. Першин В.Ф., Селиванов Ю.Т. Моделирование процесса смешивания сыпучих материалов в циркуляционных смесителях непрерывного действия // Теоретические основы химической технологии. 2003. Т. 37, № 6. С. 629-635.
10. Wasem Mansour, Denis Melekhin and Alexander Pasko Continuous production of multicompo-nent powder mixtures // January 2020MATEC Web of Conferences 315(1):04003 DOI: 10.1051/matecconf/202031504003.
11. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973.
216 с.
12. Беляев А.В., Загидуллин С.Х., Беляев В.М. Оборудование для физико-химической обработки материалов: учебное пособие / Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 2011. 80 с.
13. Борщев В.Я., Сухорукова Т.А., Феоклистов Ю.А., Матюкин В.В. Усреднитель сыпучих материалов // Патент РФ на полезную модель RU 195175, 16.01.2020. Заявка № 2019135016 от 31.10.2019.
Сухорукова Татьяна Александровна, аспирант, t.suhorukova2015@yandex.ru, Россия, Тамбов, Тамбовский государственный техническый университет,
Божко Григорий Вячеславович, д-р техн. наук, профессор, hitema@npp-htm.ru, Россия, Москва, Московский политехнический университет,
Борщев Вячеслав Яковлевич, д-р техн. наук, профессор, borschov@yandex.ru, Россия, Тамбов, Тамбовский государственный техническый университет
MODERN TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT FOR THE PREPARATION OF BULK MATERIALS
MIXTURES
T.A. Sukhorukova, G.V. Bozhko, V.Ya. Borshchev
The most simple, but reliable and widely used in real production mixers are considered: spiral-ribbon; bladed; drum; gravitational. As a result of the analysis of methods and devices for mixing, it was found that it is difficult to solve the issue of mixing components that differ in particle size and/or material density, i.e. prone to segregation. Not enough attention is paid to the influence of dosing accuracy on the quality of the mixture. One of the options for using the segregation effect to control the mixing process is considered.
Key words: mixing of bulk material; segregation; feeding accuracy; mixture quality.
Sukhorukova Tatiana Alexandrovna, postgraduate, t.suhorukova2015@yandex.ru, Russia, Tambov, Tambov State Technical University,
Bozhko Grigory Vyacheslavovich, doctor of technical sciences, professor, hitema@npp-htm.ru, Russia, Moscow, Moscow Polytechnic University,
Borshchev Vyacheslav Yakovlevich, doctor of technical sciences, professor, borschov@yandex. ru, Russia, Tambov, Tambov State Technical University
