CC BY
14
УДК 621.922; 621.921.34
ВОЗМОЖНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА СМЕСЕЙ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
В. А. Лапина
В работе рассмотрена возможная классификация устройств для получения смесей сыпучих материалов. За основу классификации взята классификация технологических процессов В. Ф. Прейса - Л.Н. Кошкина. При этом учитываются не только особенности конструкции каждого из смесителей в отдельности, но и принципы функционирования, способы смесеобразования и формирования однородности получаемых на них смесей, а также технико-экономические показатели работы.
Ключевые слова: смесь, смесители сыпучих материалов, классификация, критерии классифицирования, технико-экономические показатели работы.
Миксеры. Первый и наиболее простой класс технологических машин [1, 2] и соответственно технологических операций 1-го класса [3, 4], так как каждая частица перемещается в одном или двух направлениях и совершает многократные перемещения. Подразделяются на смесители непрерывного и периодического действия.
Смесители непрерывного действия. Качество получаемых на них смесей низкое из-за вероятностного формирования однородности. Этим обусловлена высокая длительность процесса смешения, так как частицы (предметы обработки) одного компонента необходимо внедрять в массы частиц других компонентов. Процессы подразумевают значительные энергозатраты на внедрение частиц и на их многократное перемещение.
Классификация устройств для производства смесей сыпучих материалов
Смесители периодического действия - типичный представитель машин 1-го класса. При смешении продукт перемещается линейно, т. е. имеется противоречие технологического и транспортного движения. Эти перемещения взаимозависимы и выполняются последовательно. Также последовательно выполняются операции загрузки компонентов, смешения и выгрузки готовой смеси, что делает невозможным совмещение этих операций в данных машинах.
На примере конвейерной компоновки машин [5] - они являются машинами реализующими операции 11-го класса. В них технологические и транспортные движения совмещены, взаимозависимы, то есть Утрансп = Утехн
(что соответствует волочению, прокатке и т.п.). Также в них необходимо обеспечивать жесткую ориентацию потоков
компонентов.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2020. Вып. 10
В целом операции загрузки, смешения и выгрузки выполняются в машине в различных зонах и одновременно, но со смещением по фазе, т.е. операции совмещены по времени. Энергозатраты на данном классе смесителей незначительны, так как не надо внедрять частицы одного компонента в другой, то есть осуществляется простое наслоение. При этом требуется большая точность питателей: по образцу с резанием: для 1-го класса точность резца не играет роли, так как предмет обработки обработан «точкой», а для 11-го класса, при обработке широким резцом точность режущей кромки необходима, так как любая выемка скажется (скопируется) на детали - предмете обработки. В данном случае качество в наибольшей степени зависит от точности питающих или дозирующих устройств, поэтому к ним предъявляются наиболее высокие требования.
Относительные нонмиксеры [6, 7]. В реализуемых на них технологических процессах в той или иной степени присутствует элемент вероятностного формирования однородности смеси, но в целом принцип смесеобразования в них, такой же, как в любой из конструкций нонмиксеров. Поэтому их можно выделить в принципиально отдельный класс из-за того, что частично стохастическое формирование качества смесей все же присутствует, и это обусловлено реальными особенностями процессов их синтеза, специфичностью операций до или после основного нонмиксинга. Это различие важно прежде всего на техническом, аппаратном уровне. В данном случае эту группу следует рассматривать, не как часть 1-го или Ш-го классов, а как симбиоз между более простыми и более сложными классами процессов и реализующих их машин, обладающий свойства и того и другого. Этот класс процессов можно позиционировать как второй класс (ветвь) предлагаемой классификации, который в среднесрочной перспективе должен заменить морально устаревшее оборудование первого класса по наиболее перспективным и востребованным направлениям.
Следует отметить, что первый класс несомненно останется в некоторых отраслях промышленности по критериям конструктивной простоты и дешевизны. Также и с третьим классом, который, только в более долгосрочной перспективе сменит второй, и на тех же самых условиях, что и его предшественник. Уже сейчас намечены тенденции и перспективы разработки и использования отдельных «идеальных» технологических процессов для некоторых направлений промышленного производства.
Абсолютные нонмиксеры [8, 9]. Способы направленной диффузии - методы жидкого орошения, напыления, и т.п. - рассматриваются как подобие Ш-го класса операций. Можно проследить близость данных операций к лакированию, окрашиванию и некоторым нанотехнологиям. Здесь также возможно большое разнообразие конструкционных и технологических реализаций процессов смешения (нонмиксинга), но следует отметить их главную направленность и достоинство по сравнению с предыдущими классами - это получение реальных соотношений компонентов в смеси до уровня порядка 106. В данном классе возможно использование компонентов не только сыпучих фракций, но и увлажненных и жидких состояний (растворов, суспензий). А это уже качественный переход не только в получении новых продуктов (изделий), но и в использовании совершенно различных по природе технологий, например интеграторов штучных фракций, (что свойственно классификации В.Ф. Прейса - Л.Н. Кошкина). Еще более важно - наличие эволюции создания новых прогрессивных технологических процессов приготовления смесей на практике. Разнообразие технологических процессов конечно же не бесконечно, но обусловлено только потребностями общества в тех или иных смесевых продуктах.
Таким образом, предлагаемая классификация соответствует современным запросам потребителя и нацелена на среднесрочную перспективу.
Список литературы
1. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. 216 с.
2. Евсеев А.В., Лукаш А.Н. Технологические процессы и аппараты для производства смесевых изделий // Известия Тульского государственного университета, спецвыпуск «Творческое наследие В.Ф. Прейса», 2006. С. 113-117.
3. Кошкин Л.Н. К вопросу о классификации технологических процессов и рабочих машин. «Литейное производство», 1953. № 4.
4. Прейс В.Ф.. К вопросу о классификации автоматических поточных линий рабочих машин // Автоматизация в машиностроении. Машгиз. Киев - Москва, 1955. С. 33-36.
5. Evseev A.V. Development of a universal algorithm for designing linear conveyor nonmixers for producing mixes of piece tubular Components J. of Phys // Conf. Series 1546 (2020) 012010. DOI:10.1088/1742-6596/1546/1/012009.
6. Евсеев А.В. Классификация нонмиксинговых смесевых продуктов и устройств // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2014. Вып. 3. С.82-88.
7. Evseev A.V., Preis V.V., Kasatkin G.V. Algorithm to optimize the accuracy of the metering devices for obtaining loose material mixture of a given quality // IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series1260, 2019. 032016. DOI: 10.1088/ 1742-6596/ 1260/ 3/ 032016.
8. Патент 2707998 РФ. Способ получения смеси из сыпучих компонентов и устройство для его осуществления / А.В. Евсеев. Опубл. 03.12.19. Бюл. №34.
9. Сокольчик П.Ю., Сташков С.И., Малимон М.В. Прогноз и управление качеством гетерогенных сыпучих смесей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология, Пермь, 2013. С.64-83.
Лапина Виктория Александровна, студент, ews19 72@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
POSSIBLE CLASSIFICA TION OF DEVICES FOR THE PRODUCTION OF MIXTURES OF BULK MATERIALS
V.A. Lapina
The paper considers a possible classification of devices for producing mixtures of bulk materials. The classification is based on the classification of technological processes by V.F. Preys and L.N. Koshkin. This takes into account not only the design features of each of the mixers separately, but also the principles of operation, methods of mixing andforming the uniformity of the mixtures produced on them, as well as technical and economic performance indicators.
Key words: mix, mixers of bulk materials, classification, classification criteria, technical and economic performance indicators.
Lapina Victoria Alexandrovna, student, ews1972@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
