Процесс смешивания применяется в различных областях производства, для изготовления разных видов смесей, таких как сельскохозяйственные смеси, суспензии, костные цементы и другие. Данный процесс представляет из себя перемещение частиц компонентов сыпучего материала в пространстве смешиваемого объема. Для приведения компонентов смеси в движение применяются смесители различных типов. Одним из самых распространенных типов смесителей являются барабанные смесители. Основной задачей, с которой необходимо справится при разработке конструкции смесителя, является уменьшении сегрегации, возникающей при смешивании двух и более компонентов смеси. Сегрегация связана с различными значениями размеров и плотности частиц различных смесей. Объектом исследования являются конструкции барабанных смесителей, разработанные в последнее десятилетие. Все рассмотренные конструкции разбиты на три группы различающимися по методу подавления сегрегации. Предметом исследования являются конструктивные особенности данных смесителей, среди которых выявляются недостатки их использования. Результатами работы стало определение более подходящего метода подавление сегрегации, которым является использование дополнительных перемешивающих элементов в центре сегрегации смеси, и на основе данного метода разработка двух новых конструкций барабанных смесителей. Первый смеситель с использованием секционных радиальных разделителей, которые позволяют подвергать смесь многократному разделению и смешению, что и снижает сегрегацию смеси. Второй разработанный смеситель с применением центрального барабана, который по мимо того, что продлевает время нахождения смеси в барабане, позволяет создавать скрещивающиеся и рециркуляционные потоки материала, что подавляет появление сегрегации.

1. Макаров Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М.: Машиностроение, 1973. 216 с.

2. Пат. № 2478420, RU, B01F13/18. Способ непрерывного приготовления многокомпонентных смесей и устройство для его реализации / Селиванов Ю.Т., Першин В.Ф., Дурнев А.С.; заявитель и патентообладатель Тамбовский государственный технический университет. № 2011131090/05; Заявл. 25.07.2011; Опубл. 10.04.13, Бюл. № 32.

3. Пат. № 2546180, RU, A23N 17/00. Смеситель сыпучих материалов / Марченко А.Ю., Серга Г.В.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет". № 2013147253/13; Заявл. 22.10.2013; Опубл. 10.04.15, Бюл. № 10.

4. Пат. № 2643962, RU, B01F 9/06. Барабанный смеситель / Бородулин Д.М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности". № 2016149974; Заявл. 2016.12.19; Опубл. 2018.02.06.

5. Пат. № 2508937, RU, B01F 9/02. Барабанный смеситель / Бородулин Д.М., Иванец В.Н., Комаров С.С.; заявитель и патентообладатель Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. № 2012128003/05; Заявл. 03.07.2012; Опубл. 10.03.2014, Бюл. № 7.

6. Пат. № 118565, RU, F23D 1/02. Барабанный смеситель сыпучих материалов / Мизонов В.Е., Крупин С.В., Шелатонова К.А.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина". № 2012105233/05; Заявл. 14.04.2012; Опубл. 27.07.2012, Бюл. № 2012105233/05.

7. Пат. № 2725232, RU, B01F 9/02. Барабанный смеситель / Светлов С.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова". № 2019108120; Заявл. 21.03.2019; Опубл. 30.06.2020.

8. Пат. № 2755685, RU, B28C 5/18. Смеситель сыпучих материалов / Мудров А.П.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО "Казанский государственный аграрный университет". № 2020127628; Заявл. 2020.08.18; Опубл. 2021.09.20.

9. Пат. № 2626203, RU, B01F 9/02, 3/18. Смеситель / Таршис М.Ю., Черпицкий С.Н., Королев Л.В., Зайцев А.И. № 2016126747; Заявл. 04.07.2016; Опубл.: 24.07.2017. Бюл. № 21.

10. Borodulin D.M., Bakin I.A., Sukhorukov D.V., Ratnikov S.A. Simulation of mixing process in drum mixer with different topology of material flows // International scientific and practical conference "Agro-SMART – Smart solutions for agriculture" (Agro-SMART 2018). 2018. P. 685–689.

11. Ivanets V.N., Borodulin D.M., Shushpannikov A.B., Sukhorukov D.V. Intensification of bulk material mixing in new designs of drum, vibratory and centrifugal mixers // Foods and Raw Materials. 2015. V. 3. № 1. P. 62–69.

12. Ivanets V.N., Borodulin D.M., Shushpannikov A.B., Sukhorukov D.V. Intensification of bulk material mixing in new designs of drum, vibratory and centrifugal mixers // Foods and raw materials. 2015. V. 3. №. 1. P. 62-69.

13. Soni R.K., Mohanty R., Mohanty S., Mishra B.K. Numerical analysis of mixing of particles in drum mixers using DEM // Advanced Powder Technology. 2016. V. 27. №. 2. P. 531-540. doi: 10.1016/j.apt.2016.01.016

14. Bhattacharya T., Hajra S.K., McCarthy J.J. A design heuristic for optimizing segregation avoidance practices in horizontal drum mixers // Powder technology. 2014. V. 253. P. 107-115. doi: 10.1016/j.powtec.2013.10.035

15. Huang A.N., Kuo H.P. Developments in the tools for the investigation of mixing in particulate systems–A review // Advanced Powder Technology. 2014. V. 25. №. 1. P. 163-173. doi: 10.1016/j.apt.2013.10.007

16. Qi F., Heindel T.J., Wright M.M. Numerical study of particle mixing in a lab-scale screw mixer using the discrete element method // Powder technology. 2017. V. 308. P. 334-345. doi: 10.1016/j.powtec.2016.12.043

17. Halidan M. et al. Mixing performance of ribbon mixers: Effects of operational parameters // Powder Technology. 2018. V. 325. P. 92-106. doi: 10.1016/j.powtec.2017.11.009

18. Shao H., Sun L., Liu L., You Z. et al. A novel double-drum mixing technique for plant hot mix asphalt recycling with high reclaimed asphalt pavement content and rejuvenator // Construction and Building Materials. 2017. V. 134. P. 236-244. doi:10.1016/j.conbuildmat.2016.12.077

19. Ji S., Wang S., Zhou Z. Influence of particle shape on mixing rate in rotating drums based on super-quadric DEM simulations // Advanced Powder Technology. 2020. V. 31. №. 8. P. 3540-3550. doi: 10.1016/j.apt.2020.06.040

20. Hemalatha T. et al. Influence of mixing protocol on fresh and hardened properties of self-compacting concrete // Construction and Building Materials. 2015. V. 98. P. 119-127. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2015.08.072