Пневматический смеситель
В связи с разработкой новых технологий по использованию вторичного сырья и отходов производства появилась необходимость смешивания больших объёмов сухих сыпучих материалов, в том числе для получения усреднения химического состава этих материалов. Например, предприятие «Монолит» в г. Пермь занимается приготовлением сухих тампонажных смесей для цементирования нефтяных и газовых скважин. Основным сырьем является магнезитовый порошок – пылеунос, собираемый при обжиге магнезитовой руды. Этот порошок поступает на предприятие вагонами (по 60 т). Для приготовления качественных тампонажных смесей требуется усреднение химического состава этого порошка. В декабре 2019 года было получено подтверждение о заинтересованности директора предприятия в оборудовании для смешивания и усреднения больших объемов сыпучих материалов.
До недавнего времени я считала, что пневматический смеситель целесообразно будет использовать для усреднения порошков урана при изготовлении ядерного топлива. После переписки с технологом Новосибирского завода химконцентратов выяснилось, что проблема по смешиванию порошков урана уже решена.
Получение качественных смесей является одной из актуальнейших задач современных производств. Сегодня смешивание сыпучих материалов превратилось в особую отрасль технологических знаний, обеспечивающую максимально высокую степень совмещения отдельных компонентов в смеси.
Цель проекта – разработать к марту 2020 года прототип пневматического смесителя для усреднения и смешивания больших объемов сухих сыпучих материалов.
Задачи:
- Экспериментально оценить возможность смешивания сухих сыпучих материалов с помощью воздуха.
- Разработать принципиальную схему прототипа пневматического смесителя для усреднения и смешивания больших объемов сухих сыпучих материалов.
- Выполнить работы по созданию прототипа пневматического смесителя.
- Разработать полуавтоматическую систему управления данным пневматическим смесителем.
- Провести испытания оборудования.
- Сделать независимую экспертизу оборудования и получить заключение.
Ход работы. Проект осуществлялся на производственной базе организации ООО «Промдеталь», так как для реализации проекта нужен был сжатый воздух.
В ходе работы я выявила, что в России на сегодняшний день пневматические смесители не производят, а использование механических смесителей не позволяет смешивать сыпучие материалы в больших объемах из – за сильного износа рабочей части и затруднительного ремонта.
Смеситель обычно подбирают исходя из смешиваемого объема. Так для смешивания материалов объемом 20 кубических метров нужен смеситель весом примерно 7 тонн, размер которого соответствует двухэтажному дому. А у производителей есть потребность смешивать материалы объемом 60 кубических метров и более. У пневматического смесителя нет рабочей части, это сильно облегчает его вес.
Чтобы избежать износа корпуса и налипание материала предлагаю стенки смесителя с внутренней стороны покрывать антиадгезионным покрытием, которое на сегодняшний день хорошо себя зарекомендовало на рынке. Покрытие устойчиво к воздействию масел, микроорганизмов, сохраняет свойства в диапазоне температур от – 50 до + 80 о С. Это покрытие защищает поверхность и от коррозии.
К пневмосмесителям предъявляют более жесткие требования по аспирации, затраты на которую оправдывают себя при смешивании большой партии материалов.
В процессе осуществления проекта я выполнила ряд работ:
1) провела теоретический анализ процесса движения сжатого воздуха по воздухопроводу;
2) создала программу для расчета расхода воздуха в пневмосистемах на основе программы Microsoft Office Excel;
3) подобрала комплектующие и изготовила экспериментальную модель пневмосмесителя №1, благодаря которой были проведены эксперименты, подтверждающие возможность смешивания материалов с помощью воздуха;
4) разработала и изготовила прототип пневматического смесителя для смешивания и усреднения больших объемов сыпучих материалов, не затрагивая узел аспирации и узлы загрузки и выгрузки сыпучих материалов;
5) была разработана полуавтоматическая система управления на основе реле времени и проведены испытания.
Достигнутые результаты. Был создан и успешно испытан прототип пневматического смесителя для усреднения и смешивания больших объемов сыпучих материалов. Однородность смешивания была достигнута путем подбора режима смешивания, путем изменения интервалов подачи воздуха и пауз.
Моя установка была опробована одним из производителей сухих тампонажных смесей, и было выдало заключение об однородности полученной смеси. Мне было предложено принять участие в технологической подготовке производства новой смеси. Теперь у меня появилась возможность отработать мою технологию на смесителе большего размера, чем мой прототип.
Автор: Энс Алина
ученица 8 класса
ОГБОУ «Томский физико-технический лицей»
Научный руководитель:
Ефременков Егор Алексеевич
доцент ОМ ИШНПТ ТПУ