Автореферат и диссертация по медицине (14.00.13) на тему:Этапы оказания специализированной помощи при поясничном остеохондрозе работникам крупного предприятия (на примере ВАЗа)

На правах рукописи

МЕЛЬНИК Николай Владимирович

I

ЭТАПЫ ОКАЗАНИЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ПОМОЩИ ПРИ ПОЯСНИЧНОМ ОСТЕОХОНДРОЗЕ РАБОТНИКАМ КРУПНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ (на примере ВАЗа)

14.00.13. Нервные болезни

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Оренбург - 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель доктор медицинских наук, профессор

Повереннова Ирина Евгеньевна

Научный консультант доктор медицинских наук, профессор

Шатохин Владимир Дмитриевич

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Бурдаков Владимир Владимирович

доктор медицинских наук, профессор Иваничев Георгий Александрович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреж-

дение высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Защита состоится «_»_2005 г. в_часов на

заседании диссертационного совета К 208.066.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургская государственная медицинская академия федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» по адресу: 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургской государственной медицинской академии.

Автореферат разослан «_»_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ю.П. Семченко

„ тът

7<3 > Ч Г ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Поражения пояснично-крестцового отдела периферической нервной системы наиболее распространены среди всех неврологических заболеваний. Согласно статистическим наблюдениям, из всех заболеваний периферической нервной системы 80-90 % приходится на пояснично-крестцовый отдел (Попелянский Я.Ю., 2001). По данным С. Бакег (1957), каждый второй человек в течение жизни испытывает боли в пояснице. Распространенность этого синдрома колеблется от 40 до 80% среди населения, а ежегодная заболеваемость составляет 5% (Тороп-цеваН.В., Беневоленская Л.И., 1995).

Упорный болевой синдром является причиной длительного нахождения на больничном листе, инвалидизации и преждевременного ухода из активной производственной деятельности лиц трудоспособного возраста, что причиняет огромный материальный ущерб предприятию и обществу в целом (В1егп^-8огеп8оп Е, 1983). В развитых странах «боли в нижней части спины» занимают второе место по временной утрате трудоспособности (Манвелов Л.С., 1999). Как указывают А.И. Раструсина и Е.И. Шисгал (1967), в структуре заболеваний нервной системы, приводящих к инвалидности, болезни пояснично-крестцового отдела периферической нервной системы составляют 8%. Поэтому остеохондроз позвоночника и вторично обусловленные им неврологические проявления являются не только медицинской, но и серьезной социальной проблемой.

Несмотря на широкое внедрение на предприятиях России лечебно-профилактических мероприятий (предварительные и периодические осмотры рабочих, диспансеризация заболевших, про-тиворецидивное лечение, трудоустройство и др.), частота этих заболеваний у рабочих крупных производств не снижается. Вместе с тем заболевания периферической нервной системы, связанные с воздействием неблагоприятных производственных факторов, остаются недостаточно изученными.

Существуют последовательно используемые методы лечения болевого синдрома при остеохондрозе:| ЭД&жжйВДШШМР}1 тера-

БИБЛПОТЕКА . )

4ЭЖ 3

пия, включающая медикаментозное, физиотерапевтическое и санаторно-курортное лечение, при неэффективности которой применяются так называемые малоинвазивные методики (различные виды блокад, пункционные и эндоскопические манипуляции) или традиционные хирургические вмешательства (Casper G., 1998). Важную роль играет организация специализированной помощи рабочим крупного промышленного предприятия, включающая последовательное использование различных методов терапии поясничного остеохондроза, а также вопросы реабилитации и профилактики этого заболевания.

Цель исследования. Улучшить оказание специализированной помощи больным поясничным остеохондрозом, работающим на производствах ВАЗа, используя систему поэтапного лечения, реабилитации и профилактики этого заболевания.

Задачи исследования:

1. Изучить заболеваемость поясничным остеохондрозом среди рабочих ВАЗа и ее взаимосвязь с производственными факторами.

2. Разработать диагностический комплекс с использованием компьютерной и магнитно-резонансной томографии для осуществления дифференцированного поэтапного лечения.

3. Изучить эффективность и возможности дифференцированных методов терапии при различных клинических формах поясничного остеохондроза.

4. Разработать систему поэтапного оказания специализированной помощи при поясничном остеохондрозе в зависимости от клинической формы и стадии заболевания в условиях крупного промышленного предприятия.

5. На основании результатов проведенных исследований дать экономическую оценку разработанной системе организации специализированной помощи при поясничном остеохондрозе рабочим ВАЗа.

Научная новизна исследования. На основании изучения заболеваемости поясничным остеохондрозом рабочих ВАЗа и связи клинических проявлений с производственными факторами впервые разработана система оказания специализированной поэтапной дифференцированной помощи в зависимости от клинической

формы и стадии болезни, а также разработаны вопросы реабилитации и профилактики заболевания среди рабочих конвейерного производства ВАЗа.

Дано экономическое обоснование целесообразности использования разработанной системы оказания дифференцированной специализированной помощи при поясничном остеохондрозе рабочим крупного промышленного предприятия.

Практическая значимость результатов исследования. Создание системы оказания специализированной дифференцированной поэтапной помощи, включающей аспекты реабилитации и профилактики, позволяет сократить экономические затраты, сроки пребывания на больничном листе, выход на инвалидность при поясничном остеохондрозе.

Результаты исследования способствуют улучшению специализированной помощи при поясничном остеохондрозе рабочим конвейерного производства ВАЗа.

Положения, выносимые на защиту:

1. Помощь больным поясничным остеохондрозом, работающим в условиях конвейерного производства, должна оказываться дифференцированно и включать различные этапы в зависимости от характера, формы, стадии заболевания.

2. Система поэтапного оказания специализированной помощи при поясничном остеохондрозе рабочим крупного промышленного предприятия, включающая этапы лечения, реабилитации и профилактики, позволяет сократить экономические затраты, сроки пребывания на больничном листе, выход на первичную инвалидность.

Апробация работы и внедрение в практику. Результаты исследования внедрены в практику работы Центра медицины труда ВАЗа, используются в лекционном курсе и практических занятиях со студентами и врачами на кафедре неврологии и нейрохирургии Самарского государственного медицинского университета.

Материалы исследования доложены на научно-практической конференции «Остеохондроз позвоночника, методы лечения и профилактика» в г. Тольятти (2004), на конференции, посвящен-

2 Зак 8631 5

ной 30-летию медицинской службы ВАЗа (2005), на VII Юбилейной конференции неврологов и нейрохирургов Самарской области, посвященной 85-летию кафедры неврологии и нейрохирургии СамГМУ (Самара, 2005).

По материалам исследования опубликовано 6 печатных работ, в том числе методические рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 140 страницах машинописи, состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, четырех глав собственных наблюдений, заключения, выводов, практических рекомендаций. Работа иллюстрирована 21 таблицей и 17 рисунками. Указатель литературы содержит 230 источников, из них 136 отечественных и 94 зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материал и методы исследования

В основу настоящей работы положены результаты изучения-клиники заболеваний пояснично-крестцового отдела периферической нервной системы у рабочих автомобильной промышленности, работающих на сборке легковых автомобилей, на главном конвейере Волжского автомобильного завода (ВАЗа).

Обследованные больные в процессе профессиональной деятельности систематически подвергались воздействию комплекса неблагоприятных производственных факторов: выполняли однообразные, часто повторяющиеся движения с наклоном и поворотом туловища, поднимали и перемещали значительные тяжести, работали в условиях колебаний температуры окружающей среды и др. В связи с этим при установлении этиологии заболевания кроме выявления производственных факторов определялась роль изменений костно-суставного аппарата позвоночника (остеохондроза) в развитии патологии периферической нервной системы. Наряду с описанием клиники наиболее распространенных заболеваний пояснично-крестцового отдела периферической нервной

системы у рабочих ВАЗа, в работе уточнены диагностические аспекты этих заболеваний, а также определены пути и этапы медицинской и социально-трудовой реабилитации.

Клинические наблюдения произведены у 150 больных поясничным остеохондрозом из группы диспансерного наблюдения, среди которых было 88 мужчин (58,7%) и 62 женщины (41,3%) в возрасте от 21 до 62 лет. Общие сведения о больных представлены в табл. 1. Все исследованные больные являлись рабочими ВАЗа.

Таблица 1

Распределение больных по полу и возрасту к моменту исследования

Возраст в годах Мужчины % Женщины % Всего %

ДО 20 - - - - - -

21-30 2 1,3 - 2,4 2 1,3

31-40 15 10,0 16 10,7 31 20,7

41-50 37 24,7 15 10,0 52 34,7

51-60 34 22,7 30 20,0 64 42,7

60 и более - - 1 0,6 1 0,6

Итого 88 58,7 62 41,3 150 100,0

Основное внимание в диагностике заболеваний пояснично-крестцовой области уделяли тщательному изучению неврологического статуса больного, сочетающегося с данными дополнительных методов исследования. Клинико-инструментальное обследование проводили согласно общепринятому диагностическому комплексу (Попелянский Я.Ю., 1989, 1997). Осуществляли клиническое обследование больных, где учитывали жалобы и анамнез заболевания, оценивали клинические симптомы остеохондроза и объективную неврологическую симптоматику. Всем больным проводились дополнительные методы исследования: рентгенография пояснично-крестцового отдела позвоночника, компьютерная и магнитно-резонансная томография этой области, электромиография мышц нижних конечностей и др.

2*

7

f

С целью унифицирования данных об исследованных больных, более объективной оценки эффективности проводимой терапии и облегчения статистической обработки материала была разработана кодовая карта пациента, куда заносились сведения о каждом исследованном больном. Таким образом, были составлены кодовые карты на 150 больных, которые далее подвергались анализу и статистической обработке.

Статистическая обработка результатов исследования проводилась на персональном компьютере Pentium-233 с использованием программы «Microsoft Excel Windows-98».

Результаты исследования и их обсуждение

Для рассмотрения вопросов клиники различных форм поясничного остеохондроза, диагностики, лечения и профилактики был проведен клинико-статистический анализ у 150 пациентов диспансерной группы.

Анализировалось течение заболевания и его исходы на протяжении 3 лет (2002-2004). Среди наблюдаемых больных было 88 мужчин (58,7%) и 62 женщины (41,3%) в возрасте от 21 до 62 лет. Все больные - рабочие ВАЗа. Среди них преимущественно умственным трудом были заняты 32 (21,3%) человека, на конвейерном производстве - 113 (75,3%) человек, из которых 5 (3,4%) занимались тяжелым физическим трудом. Длительность профессионального стажа составила от 1,5 до 30 и более лет. Длительность заболевания в группе исследованных больных колебалась от полугода до 15 лет и более. Прямой пропорциональной зависимости длительности заболевания от производственного стажа отмечено не было, в большей степени прослеживалась корреляция с возрастом больного.

Были изучены профессиональные факторы, включавшие длительную работу в положении сидя, у компьютера, в неудобной позе, производство монотонных однообразных движений (наклоны и повороты туловища, конечностей), физическое напряжение (легкое, среднее, тяжелое), длительное пребывание в вынужденном статическом положении, воздействие вибрации, шума, высо-

кой, низкой температуры, резких колебаний температуры окружающей среды, запыленность или загазованность в зоне дыхания. Они рассматривались как факторы риска возникновения обострений и возможного прогрессирования остеохондроза. Преобладали такие факторы, как работа в однообразной позе (34,5%). полъемы тяжестей (23,0%) и сочетание нескольких факторов (26.8%).

За период наблюдения у 150 больных зарегистрировано 537 обострений заболевания, по поводу которых они обращались за медицинской помощью. В среднем на одного больного пришлось 3,6 обострения или 1,2 обострения в год. В клинической картине заболевания ведущим являлся болевой синдром, который беспокоил всех больных. Абсолютное большинство пациентов оценивало болевой синдром как выраженный. Длительность болей до обращения за медицинской помощью варьировала от 1 часа до 4-5 дней.

При исследовании во время обострения у всех больных отмечались «ортопедические» симптомы остеохондроза в виде ограничения подвижности в поясничном отделе позвоночника, симптомов мышечного напряжения, болезненности при пальпации и перкуссии остистых отростков и паравертебральных точек, сколиоза, симптомов натяжения периферических нервов и корешков. У 80% больных неврологические симптомы выпадения отсутствовали. Различной степени выраженности двигательные, чувствительные, рефлекторные нарушения определялись у 30 больных (20%).

Согласно современным представлениям остеохондроз позвоночника представляет собой весьма сложный каскадный процесс, на разных этапах которого ведущую роль в развитии болевого синдрома играют различные факторы. В каждом из этих случаев болевой синдром имеет клиническое своеобразие, различную временную динамику, прогноз и требует особого подхода к лечению. В первую очередь следует исключить заболевания, требующие специфической терапии, в частности, опухоли, инфекционные и воспалительные поражения позвоночника, остеопороз и др.

Дополнительные методы исследования (спондилография, электромиография, компьютерная и магнитно-резонансная томография пояснично-крестцовой области) выявляли признаки остео-

хондроза, корешковый характер поражения, наличие грыжевых выпячиваний от 5 до 7,5 мм и более. Совокупность клинических симптомов и данных дополнительных методов исследования позволяла поставить клинический диагноз и определиться с тактикой лечения больных.

Остеохондроз поясничного отдела позвоночника с вертебро-генным болевым синдромом (люмбаго, люмбалгия, люмбоишиал-гия) был диагностирован у 103 исследованных больных, остеохондроз с корешковым компрессионным синдромом (грыжи Ь4 и Ь5 межпозвонковых дисков) - у 41 больного, остеохондроз с компрессионным корешково-сосудистым синдромом - у 6 больных. Консервативные методы лечения применены в 116 наблюдениях, хи- * рургическое лечение произведено 34 больным группы наблюдения.

Этиотропное лечение остеохондроза позвоночника пока еще не разработано. Поэтому ведущая роль должна отводиться методам патогенетической терапии, в первую очередь - купированию болевого синдрома. Адекватное медикаментозное купирование боли не только облегчает состояние пациента в данный конкретный момент, но также позволяет ему быстрее вернуться к привычному уровню повседневной активности, что в большинстве случаев имеет критическое значение для разрешения обострения.

Аналгезирующие средства обычно назначали коротким курсом. Для облегчения боли применяли аналгетики (от парацетамола до трамадола и других наркотических средств) и/или нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП) внутрь, в виде ректальных свечей или внутримышечно.

Воздействие на мышечно-тонический компонент боли предполагал использование таких методик, как постизометрическая релаксация, массаж и лечебная гимнастика, применение миоре-лаксантов. Воздействие на вертеброгенный компонент боли включал методы мануальной терапии и лечебной гимнастики. Эти методы обычно сочетали с рефлексотерапией, другими физиотерапевтическими процедурами. Если больной лечился в стационаре, то в остром периоде использовали эпидуральные блокады.

Универсальных эффективных методов лечения хронической боли в спине не существует. НПВП, миорелаксанты, лечебные блокады, способствующие купированию острой боли в спине, при

хронической боли малоэффективны и показаны лишь при ее обострениях. При лечении хронической боли подход должен быть максимально индивидуализированным и дифференцированным. Стратегическая цель лечения при хронической боли состоит не столько в купировании боли, сколько в постепенном увеличении двигательных возможностей больного. Важно, чтобы больной понимал суть своего заболевания и принимал активное участие в выборе программы лечения. Решающее значение часто имела коррекция сопутствующих нарушений (избыточный вес, нарушения осанки, соматические заболевания, аффективные нарушения и др.). Низкая эффективность терапии хронической боли во многом объясняется недифференцированным подходом, не учитывающим ее непосредственные причины. В ряде случаев возникала необходимость решения вопроса об использовании так называемых малоинвазивных методик или о хирургическом лечении. Однако достаточная травматичность этих методов и вероятность серьезных осложнений заставляли искать новые возможности консервативной терапии хронической боли в спине, к которым, в частности, относится использование хондропротекторов и других современных групп препаратов.

На амбулаторном лечении находились все больные. Широко использовался дневной стационар, через который прошло большинство больных - 98%. Весьма активно (72%) применялась методика по типу «стационар на дому». Стационарное лечение с круглосуточным наблюдением получило 82 пациента (54,6%). Через отделение восстановительного лечения прошло 144 (96%) больных. Хирургическое лечение грыж межпозвонковых дисков произведено у 34 больных, среди них лазерная вапоризация диска осуществлена в 11 наблюдениях, удаление грыжи диска с помощью стандартного открытого оперативного вмешательства - у 18 больных, удаление грыжи диска с помощью щадящих микронейрохирургических методик (Клиника Св. Петра и Павла, Лимасол, Кипр) - у 5 больных группы наблюдения. Показаниями к операции были грыжи межпозвонковых (L4 и L5) дисков с клиническим компрессионным корешковым и корешково-сосудистым синдромом, подтвержденные данными КТ и МРТ, при отсутствии эффекта от консервативного лечения.

В результате проведенных лечебных мероприятий улучшения состояния (исчезновения или значительного уменьшения болевого синдрома) удалось добиться у подавляющего большинства больных - 98%. Инвалидами III группы за время наблюдения стали 11 человек (7,3%), II группы - 8 пациентов (5,3%).

Таким образом, проведенные исследования показали, что больные поясничным остеохондрозом нуждаются в использовании тех или иных методов лечения в зависимости от клинической формы заболевания, стадии процесса, степени выраженности клинических проявлений, а также в проведении своевременных и адекватных методов восстановительной терапии и профилактики развития обострений заболевания.

Организация помощи больным поясничным остеохондрозом на ВАЗе

Наиболее важная проблема для неврологической службы ВАЗа на сегодняшний день - это вертеброгенно обусловленные заболевания нервной системы, а именно - поясничный остеохондроз и связанные с ним те или иные неврологические проявления, ведущие к развитию нарушений, вызывающих социальную дизадапта-цию как временную, так и стойкую, инвалидизируя больных зачастую в наиболее трудоспособном возрасте, тем самым приводя к колоссальным экономическим потерям. Это сотни невыпущенных автомобилей, это физические, моральные страдания, это, таким образом, и серьезная социальная проблема. По данным годовых отчетов с 1998 г. по 2002 г., поясничный остеохондроз занимал одно из лидирующих мест в заболеваемости с временной утратой трудоспособности и в 2002 году достиг своего пика. Трудопотери вследствие рассматриваемой патологии в 2002 г. составили 261046 человекодней и выразились в сумме 89 млн. 568 тыс. 345 рублевого эквивалента. Данные об удельном весе вертеброгенной патологии в структуре общей заболеваемости рабочих ВАЗа за период с 2001 по 2004 гг. представлены в табл. 2.

Таблица 2

Вертеброгенная патология в структуре общей заболеваемости

Год Удельный вес в% Колич. б-х в абсолютных цифрах Случаев на 100 работающих Средняя продолжит, случая Абсолютные дни пребывания на б/л На 100 работающих

2001 82,2 13484 10,96 19,8 257303 209,20

2002 82,7 14298 11,35 18.26 261046 207.14

2003 71,1 11065 8.95 17.66 195373 158.05

2004 69,6 10288 8,39 17,95 184677 150,57

% роста-снижения -1,5 -24 -23 -9 -28 -28

Основную часть заболевших составляют рабочие. Это водители погрузчиков, слесари механосборочных работ, транспортировщики, грузчики. При организации медицинского обслуживания было обращено внимание на вышеуказанные профессии, проанализировано содержание основных трудовых процессов, выявлены конкретные неблагоприятные производственные факторы. Ими оказались: нагрузка на поясничный отдел позвоночника, тяжести, переохлаждения, почти повсеместное наличие сквозняков и вибрации.

Несмотря на успешное решение ряда теоретических и практических задач, заболеваемость поясничным остеохондрозом и потери трудоспособности продолжают оставаться высокими. Практически не решены вопросы профотбора и профориентации людей с повышенным риском заболевания поясничным остеохондрозом, в частности, с аномалиями развития позвоночника.

В связи с этими обстоятельствами, в начале 2003 года состоялся медсовет ЦМТ, где были разработаны мероприятия по снижению заболеваемости с временной утратой трудоспособности при поясничном остеохондрозе и предпринят ряд мер, которые позволили в кратчайшие сроки улучшить ситуацию. Это работа, которая выполняется вместе с производственниками в инженерно-врачебных комиссиях (ИВК) различных ступеней, организация кабине-

та по купированию острого болевого синдрома и интенсивному амбулаторному лечению, который впоследствии трансформировался в одну из составных частей дневного неврологического стационара, где проводится интенсивное амбулаторное комплексное лечение с применением передовых технологий. Неврологи дневного стационара в течение месяца выписывают не менее 75-80 человек, причем к труду до 45-50%.

Весьма важным решением медсовета стала организация помощи этой и другим категориям больных по типу «стационар на дому» с динамическим наблюдением специалистов, в том числе не- < врологов. Несколько дней покоя в сочетании с медикаментозной терапией у этих пациентов дает возможность сократить сроки ( пребывания на больничном листе.

Важнейшим было принятие концепции об этапности оказания медицинской помощи больным поясничным остеохондрозом. Был выделен этап неспециализированной помощи (здравпункт непосредственно на производстве, заводская скорая помощь, цеховой терапевт, кабинет экстренной помощи в поликлинике) и этап специализированной помощи (кабинет врача-невролога поликлиники, кабинет снятия острой боли или дневной стационар, «стационар на дому», неврологическое или нейрохирургическое отделения стационара с круглосуточным наблюдением, отделение восстановительной терапии, санаторий-профилакторий, санаторий-курорт). Это решение стало одним из основных мероприятий, позволивших улучшить качество помощи данной категории больных.

По мере изменения состояния больные переходят с одного этапа на другой, например, из группы с резко выраженным болевым синдромом («стационар на дому») в группу с менее выраженными 1 болевыми проявлениями и продолжают лечение в дневном стационаре, амбулаторно или в отделении восстановительного лечения. i При отсутствии эффекта от лечения на одном этапе больной переходит на следующий этап оказания помощи, например, из дневного стационара в стационар с круглосуточным наблюдением или в нейрохирургическое отделение. При неэффективности всех методов лечения и наличии признаков инвалидизации КЭК решается вопрос о трудоустройстве или стойкой утрате трудоспособнос-

ти. Отдельными этапами следует выделить отделение восстановительного лечения, профилакторий и этап санаторно-курортного лечения.

Эффективность оказания специализированной помощи

Произведенная реорганизация неврологической службы (структурная схема организации неврологической службы МСЧ (ЦМТ) ОАО «АВТОВАЗ» представлена на рис. 1) и концепция этапности оказания специализированной помощи позволили в

Рис. 1. Структурная схема организации неврологической службы МСЧ (ЦМТ) ОАО «АВТОВАЗ»

кратчайшие сроки улучшить положение в отношении поясничного остеохондроза. Так, удельный вес данной патологии в структуре неврологической заболеваемости на ВАЗе был максимальным в 2002 г. - 82,7%; в 2003 он составил 71,1%; в 2004 - 69,6% (рис. 2). По результатам 6 месяцев 2005 г. можно судить о дальнейшей тенденции к снижению этого показателя.

Показательно снижение абсолютного количества дней нетрудоспособности по данному заболеванию с 261046 человекодней в 2002 г. до 195373 человекодней в 2003 г. и до 184677 человекодней в 2004 г. (рис. 3), также средней продолжительности отдельного случая с 19,8 дня в 2001 г. до 17,95 дня в 2004 г., как это видно на рис 4.

Все это позволило сократить трудопотери по сравнению с 2002 г. на 65673 человекодней в 2003 г. и на 76 369 человекодней в 2004 г., что привело к экономии 22 млн. 525 тыс. 839 рублей в 2003 г. и 26 млн. 194 тыс. 567 рублей в 2004 г. Отрадно отметить тенденцию к продолжению улучшения представленных показателей, выявляемую по результатам 6 месяцев работы в 2005 году.

2001 г ' 2002 г ' 2003 г ' 2004 г

Рис. 2. Удельный вес поясничного остеохондроза в структуре неврологических заболеваний по годам

2001 г ' 2002 г ' 2003 г ' 2004 г

Рис. 3. Абсолютные дни пребывания на больничном листе по поводу поясничного остеохондроза по годам

2001 г ' 2002 г ' 2003 г ' 2004 г

Рис. 4. Средняя продолжительность случая по годам

Весьма важным показателем является выход на первичную инвалидность. В 2002 г. она достигла наивысших показателей - 0,23% всех больных поясничным остеохондрозом. В последующие годы отмечается снижение этого показателя до 0,1%.

Таким образом, правильная организация этапов медицинской помощи больным поясничным остеохондрозом на ВАЗе позволила сократить число обострений и улучшить качество жизни пациентов, уменьшить сроки пребывания на больничном листе этой группы больных, сэкономить денежные ресурсы ВАЗа, увеличить выпуск более качественной продукции, обеспечить работу без авралов, уменьшить выход на первичную инвалидность.

выводы

1. Поясничный остеохондроз занимает на ВАЗе лидирующее место в структуре заболеваемости с временной утратой трудоспособности, достигая 82,7-69,6%. Среди всех пациентов неврологического профиля, находящихся на диспансерном учете, эти больные составляют 24,5%.

2. Неблагоприятные производственные факторы конвейерного производства в автомобилестроительной промышленности, такие как продолжительная работа в неудобной позе, производство монотонных однообразных движений, физическое напряжение, длительное пребывание в вынужденном статическом положении, воздействие вибрации, шума, высокой, низкой температуры, резких колебаний температуры окружающей среды и др., являются факторами риска возникновения обострений и возможного про-грессирования остеохондроза. Преобладает влияние таких моментов, как работа в однообразной позе (34,5%), подъемы тяжестей (23,0%) и сочетание нескольких факторов (26,8%).

Снижению роли неблагоприятных производственных факторов способствует работа инженерно-медицинских комиссий, адекватный профотбор, обучение рабочих эргономическим приемам труда, регулярно проводимые лечебно-профилактические мероприятия.

3. В диагностике заболеваний пояснично-крестцовой области на современном этапе наиболее информативными являются методы нейровизуализации (КТ и МРТ), позволяющие исключить патологию, требующую специфической терапии, а также способствующие выбору оптимальной тактики лечения, при назначении которого должна учитываться форма заболевания, его стадия, длительность и степень выраженности.

4. В условиях крупного промышленного предприятия наиболее эффективной является система поэтапного оказания специализированной помощи, включающая этап неспециализированной (здравпункт непосредственно на производстве, заводская скорая помощь, цеховой терапевт, кабинет экстренной помощи в поликлинике) и специализированной терапии (кабинет врача-невролога поликлиники, кабинет снятия острой боли или дневной ста-

ционар, «стационар на дому», неврологическое или нейрохирургическое отделения стационара с круглосуточным наблюдением, отделение восстановительной терапии), а также реабилитацион-но-профилактический блок (отделение восстановительной терапии, санаторий-профилакторий, санаторий-курорт).

5. Правильная организация этапов медицинской помощи больным поясничным остеохондрозом на ВАЗе позволила сократить число обострений и улучшить качество жизни пациентов, уменьшить сроки пребывания на больничном листе этой группы больных, значительно сэкономить денежные ресурсы ВАЗа, увеличить выпуск более качественной продукции, уменьшить выход на первичную инвалидность.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. В условиях конвейерного производства на крупном промышленном предприятии необходимо учитывать неблагоприятное воздействие производственных факторов, таких как длительная работа в неудобной позе, производство монотонных однообразных движений, физическое напряжение, длительное пребывание в вынужденном статическом положении, воздействие вибрации, шума, высокой, низкой температуры, резких колебаний температуры окружающей среды и др. Уменьшению воздействия неблагоприятных факторов способствуют работа инженерно-врачебных комиссий, контроль охраны труда, лечебно-профилактические мероприятия.

2. В лечении острой боли в спине наиболее целесообразно использовать блокады с кортикостероидами, НПВП, аналгетики различного ряда, физиолечение. Хроническая боль требует назначения НПВП, хондропротекторов, физиопроцедур, витаминов группы В, в ряде случаев - антидепрессантов. При тяжелом длительно текущем болевом синдроме необходимо тщательное обследование и решение вопроса об использовании малоинвазивных методик или методов хирургического лечения.

3. В условиях крупного промышленного предприятия целесообразно использование схемы этапного оказания помощи, которая подразумевает неспециализированный этап (здравпункт непосредственно на производстве, заводская скорая помощь, цеховой терапевт, кабинет экстренной помощи в поликлинике) и этап специализированной помощи, включающей кабинет врача-невролога поликлиники, кабинет снятия острой боли или дневной стационар, «стационар на дому», неврологическое или нейрохирургическое отделения стационара с круглосуточным наблюдением, отделение восстановительной терапии. Меры профилактики поясничного остеохондроза включают формирование потребности здорового образа жизни, повышение физической активности, использование профилактической терапии в условиях санатория-профилактория или курорта.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мельник Н.В. Опыт применения анилокаина при купировании болевых синдромов с вертеброгенной радикулопатией S1, склеротомной болью на данном уровне передуральной нацеленной форамино-сакральной блокадой//Болевые синдромы в неврологии: Сборник трудов IV межобластной конференции неврологов Самарской и Оренбургской областей. Тольятти, 2002. С. 43-45.

2. Мельник Н.В. Профилактика хирургических заболеваний профессиональной этиологии на ВАЗе/Т.П. Епихина, Н.В. Мельник//Использование физиотерапевтических методов в лечении неврологических заболеваний: Сборник статей VI межобластной конференции неврологов Самарской и Оренбургской областей. Серноводск, 2003. С. 50-51.

3. Мельник Н.В. Поликлиника МСЧ (ЦМТ) ОАО «АВТОВАЗ» -30 лет на страже здоровья заводчан /В.Д. Шатохин, H.H. Голев, В.В. Клепаков, Н.В. Мельник //Поликлиника МСЧ (ЦМТ) ОАО «АВТОВАЗ» - 30 лет на страже здоровья заводчан. Материалы

юбилейной межрегиональной конференции. Тольятти, 2005. С. 3-12.

4. Мельник Н.В. Активные методы лечения при вертеброгенных болевых синдромах/A.B. Юдин, Н.В. Фатхуллина, Н.В. Мельник//Поликлиника МСЧ (ЦМТ) ОАО «АВТОВАЗ» - 30 лет на страже здоровья заводчан. Материалы юбилейной межрегиональной конференции. Тольятти, 2005. С. 24-26.

5. Мельник Н.В. Социально-психологическая реабилитация больных и инвалидов/Т.П. Епихина, О.Т. Пронина, Н.В. Мельник // Поликлиника МСЧ (ЦМТ) ОАО «АВТОВАЗ» - 30 лет на страже здоровья заводчан. Материалы юбилейной межрегиональной конференции. Тольятти, 2005. С. 121-123.

6. Мельник Н.В. Клиника и тактика лечения поясничного остеохондроза /К.К.Морозов, P.M. Балаклеец, И.Е. Повереннова, Н.В. Мельник// Методические рекомендации. Тольятти, 2005.24 с.

Подписано в печать 06.10.05 г. Формат 60x84'/i6. Объем 1,5 п.л. Бумага офсетная. Тираж 150. Заказ 8651.

Отпечатано в типографии ДИС ОАО «АВТОВАЗ» 445633 г. Тольятти, Южное шоссе, 36.

№ 21 1 8 4

РНБ Русский фонд

2006-4 18547

Эмульсии широко используются в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Различные виды аппаратов для их приготовления применяются в химической промышленности, например, для эмульсионной полимеризации, в фармацевтической - при производстве некоторых лекарственных форм, в пищевой промышленности применительно к производству маргарина, сливочного масла и других продуктов [1], при приготовлении топливных эмульсий [2]. В металлообрабатывающей промышленности широко используются смазочкоохлаждающие жидкости [3], представляющие собой эмульсии воды в масле (масляные СОЖ) или масла в воде (водосмешиваемые СОЖ). Водомасляные эмульсии "масло в воде" с содержанием нефтяных жидкостей < 20% применяются в гидроприводах, работающих в пожароопасных условиях [4].В дорожном строительстве сейчас широко используются битумные эмульсии [5,6].Несмотря на использующееся в настоящее время значительное количество аппаратуры для получения эмульсий, наиболее распространенными в промышленности остаются аппараты с мешалками.Эти аппараты достаточно энергоемки и не всегда обеспечивают требуемую степень дисперсности эмульсий. Поэтому, в случаях, когда необходимо получить тонкодисперсную эмульсию, применяют гомогенизаторы и коллоидные мельницы, требующие еще больших затрат энергии и достаточно сложные в эксплуатации.Наиболее изученными с точки зрения физики протекающих процессов являются аппараты с мешалками различных типов. Но и применительно к таким аппаратам известные методы инженерного расчета, обеспечивая возможность приближенного расчета конструктивных и режимных параметров, не позволяют осуществить оптимальный выбор указанных характеристик с учетом конкретных особенностей процесса, конкретных видов перерабатываемых сред. В то же время и указанные методы расчета основываются на критериальном подходе.Создание высокопроизводительной аппаратуры непрерывного действия имеет целью, в первую очередь, интенсификацию процесса получения эмульсии для обеспечения повышения ее качества. Этого можно достичь увеличением времени контакта смешиваемых жидкостей и более интенсивной турбулизацией процесса. Предварительными исследованиями установлено, что при достаточно высокой интенсивности пропускания двух несмешивающихся жидкостей через зернистые насадки можно обеспечить получение высокой степени однородности эмульсий. Создание аппаратов, использующих этот принцип, можно считать перспективным направлением в развитии техники получения эмульсий.Целью настоящей работы является теоретическое и экспериментальное исследование процесса образования эмульсий при течении несмешивающихся жидкостей через слой зернистого материала; выявление механизма образования эмульсии; определение основных режимных параметров образования эмульсий и их дисперсных характеристик; создание эффективных конструкций аппаратов для этих целей, использующих принцип пропускания через слой зернистого материала, и разработка методики расчета их конструктивных параметров.Научную новизну работы составляют: математическая модель образования эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей в зернистых насадках; результаты исследования режимов течения двух жидкостей в слое зернистого материала; методика расчета критических параметров начала образования эмульсий в зернистом слое и зависимостей сопротивления зернистого слоя от различных режимов течения жидкостей.Практическая ценность работы состоит в том, что показана возможность эффективного получения эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей пропусканием их через слой зернистого материала. С этой целью сконструированы статический и центробежный (распыливающии) смесители непрерывного действия для получения эмульсий с зернистым слоем и разработана инженерная методика расчета таких аппаратов, позволяюшая определять их конструктивные и режимные характеристики.На защиту выносятся следующие результаты работы: результаты экспериментальных исследований режимов течения двух взаимнонерастворимых жидкостей в зернистом слое; математическая модель образования эмульсий из двух несмешивающихся жидкостей при течении их в слое зернистого материала; новые конструкции статического и распылительного смесителей для получения эмульсий, содержащих слой зернистого материала; инженерные методики расчета критических режимов начала образования эмульсии и определения режима течения жидкостей в зернистом слое; инженерная методика расчета конструктивных и режимных параметров центробежного смесителя - распылителя с зернистым слоем, которая может быть использована и для расчета статических смесителей - эмульгаторов.Автор выражает благодарность д.т.н., профессору Д.О.Бытеву за научное консультирование при работе над диссертацией. I АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ Ы Современные конструкции аппаратов для получения эмульсий Эмульгирование - это диспергирование одной жидкости в другой, причем одна из жидкостей распределяется в другой в виде капель, более или менее устойчивых по отношению к коалесценции [7].Существует множество аппаратов для приготовления эмульсий, которые можно классифицировать по способам получения эмульсий, характерным для любых дисперсных систем [6, 8] (рис. 1.1): - Конденсационный метод заключается в выращивании капель из малых центров каплеобразования- Происходит конденсация пара дисперсной жидкости в сплошной в центрах конденсации, которыми могут служить частицы пыли, примеси, мелкие капли. Этот метод позволяет получать высокодисперсные эмульсии с большой однородностью. Недостатки такого метода: большие затраты энергии на нагрев и испарение дисперсной фазы, циркуляцию и перераспределение пара; процесс идет в течении длительного времени. - Дисперсионный метод состоит в дроблении больших капель. - Метод физико-химического (спонтанного) эмульгирования. Он основан на использовании повышенного количества активного эмульгатора, резко снижающего поверхностное натяжение на границе раздела эмульгируемых жидкостей. Эмульсия в этом случае может образовываться самопроизвольно или для ее получения потребуется простейшая аппаратура.Этот метод требует применения большого количества эмульгатора.Машины, использующие дисперсионный метод получения эмульсий (рис. 1.2) можно разделить на: МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ КОНДЕНСАЦИОННЫЙ ДИСПЕРСИОННЫЙ МЕТОД ФИЗИКОХИМИЧЕСКОГО ЭМУЛЬГИРОВАНИЯ Рисунок 1.1- Классификация методов получения эмульсий МАШИНЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ДИСПЕРСИОННЫЙ МЕТОД МЕХАНИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ МЕХАНИЧЕСКИЕ МЕШАЛКИ ГОМОГЕНИЗАТОРЫ АППАРАТЫ РОТОРНОГО ТИПА ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СМЕСИТЕЛИ / АКУСТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ J ЗВУКОВЫЕ УЛЬТРАЗВУКОВЫЕ \ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ СТАТИЧЕСКИЕ СМЕСИТЕЛИ ' РАСПЫЛИТЕЛЬНЫЕ СМЕСИТЕЛИ Рисунок 1.2- Классификация аппаратов для получения эмульсий - Машины механического действия, в которых приготовление эмульсии осуществляется в результате воздействия на среду воздуха или подвижного рабочего органа. - Акустического действия. Их принцип действия основан на использовании звуковых и ультразвуковых колебаний, создаваемых гидродинамическими и электромеханическими (магнитострикционными и пьезоэлектрическими) излучателями. - Машины, использующие электрический метод получения эмульсий. - Статические смесители- В таких аппаратах отсутствуют движущиеся узлы в зоне контакта фаз, а диспергирование осуществляется за счет кинетической энергии подаваемых жидкостей.Эмульгирование с помощью звуковых и ультразвуковых колебаний и в электрическом поле позволяет получать эмульсии с высокой дисперсностью и однородностью. Однако их использование ограничивает небольшая производительность и сложность изготовления оборудования. Кроме того, если жидкости обладают заметной вязкостью, то эмульгирование затруднительно или вообще невозможно. Воздействие электрическим током часто используется вместе с другими методами диспергирования как дополнительный, облегчающий получение эмульсии метод [9, 10].К машинам механического действия относятся широко распространенные механические мешалки, гомогенизаторы, коллоидные мельницы и аппараты для перемешивания с помощью газа (пневматические смесители). В гомогенизаторах диспергирование жидкости достигается пропусканием ее через малые отверстия [11] под давлением, создаваемым плунжером. Гомогенизаторы широко используются в пищевой промышленности и для получения эмульсий с размерами капель 1мкм и менее. Гомогенизация может проходить с помощью продавливания жидкостей не только через отверстия, но и через щелевое сопло [12] или гомогенизирующий клапан [13]. Пропускание жидкости через малые отверстия под высоким давлением требует больших энергетических затрат.Машины роторного типа часто применяются для получения дорожных эмульсий [5, б]. В таких машинах присутствуют неподвижный статор и вращающийся ротор. Эмульгирование происходит за счет сил инерции, возникающих в жидкости. К аппаратам роторного типа относятся коллоидные мельницы и роторно - пульсационные аппараты. Эмульгирование в коллоидных мельницах происходит при выдавливании жидкости в узкий зазор между вращающимся с большой скоростью ротором и неподвижным статором. Ротор и статор могут быть цилиндрическими [14] или коническими [15]. Сочетание больших касательных напряжений в зазоре и центробежных сил обуславливает разрыв потока на капли. Из-за больших касательных напряжений и потерь на трение, температура в рабочей зоне быстро возрастает, поэтому в мельницах больших размеров требуется охлаждение.Рабочие органы роторно - пульсационных аппаратов (РПА) изготавливают, как правило, в виде набора цилиндров, конусов или дисков с прорезями и выступами различной формы [16-22]. При вращении одного набора цилиндров относительно другого происходит быстрое чередование совмещения и несовмещения прорезей, что ведет к возникновению пульсирующего с большой частотой жидкостного потока. В зазорах между ротором и статором на обрабатываемую среду действует комплекс срезывающих, истирающих, разрывающих усилий, пульсаций давления и скорости, что приводит к диспергированию жидкостей [23].Пневматическое перемешивание осуществляется путем пропускания газа или пара через слой перемешиваемой жидкости. Обычно эмульгирование происходит в открытом баке, на дне которого расположены барботер или распределительная решетка [24, 25]. Пузыри газа, выходящие из отверстий барботера, поднимаются вверх и увлекают за собой капли жидкости.Недостатками барботажного перемешивания является возможность применения его только для перемешивания жидкостей малой вязкости и низкий коэффициент полезного действия. В других аппаратах газ или пар вводится струей, которая вызывает диспергирование жидкости [26, 27], либо дисперсионная среда с помощью газа переводится в пенообразное состояние и в таком виде смешивается с дисперсной фазой [28, 29], либо одна из жидкостей подается в аппарат в виде пара, что улучшает диспергирование за счет действия кавитации [30-33].1.1.1 Статические смесители К статическим смесителям можно отнести большое количество различных аппаратов, которые не имеют движущихся частей. В работе [34] статические смесители разделены на струйные, вихревые, комбинированные, пленочные и распылительные.В струйных смесителях перемешивание осуществляется за счет кинетической энергии струй одного из компонентов, взаимодействующих с потоком другого компонента. В таких смесителях компоненты в зону смешения подаются раздельно, а стенки аппарата почти не влияют на процесс перемешивания [35-37]. Диспергируемый компонент может подаваться в среду через распыливающие сопла, либо два потока жидкости соударяются друг с другом.Струйный смеситель [35] содержит патрубок инжектируемой среды, который установлен внутри нагнетательного патрубка, выполненного с винтовой нарезкой. Участок нагнетательного патрубка внутри напорной камеры выполнен перфорированным, а сопла обоих патрубков установлены с возможностью осевого перемещения. В смесителе происходит смешивание с диспергированием инжектируемой среды и основного компонента.В гидродинамическом смесителе [36] струи смешиваемых компонентов соударяются с большой скоростью, благодаря чему происходит кавитация и смешение компонентов. Камера смешения образуется внутренней и наружной усеченными коническими поверхностями частей корпуса и ее выходное отверстие имеет форму кольцевой щели, поверхность которой снабжена концентрическими выступами и канавками.В устройстве для получения водотопливных эмульсий [37] сопло для подачи воды соединено с камерой смешения посредством цилиндрического канала, длина которого равна 4 * 7 его диаметрам. Вода в канале частично вскипает за счет глубокого вакуума и дробится. После чего инжектируется в камеру смешения, где происходит перемешивание и диспергирование компонентов эмульсии.Для приготовления высоко дисперсных эмульсий струйные смесители недостаточно эффективны, так как распыление жидкости в жидкость не дает достаточно мелких капель.В вихревых смесителях компоненты совместно вводятся в зону эмульгирования, а перемешивание осуществляется либо за счет вихреобразования и резкого изменения направления движения потока смешиваемых фаз в одном узле [38-40] либо за счет турбулизации потока на установленных внутри корпуса смесительных элементах различной формы [41-47].Аппарат для получения дисперсных систем [38] содержит распределительную камеру, на которой установлен конфузор с щелевым соплом и корпус, в котором размещен диффузор с перфорированными стенками. В аппарате сначала готовят грубодисперсную среду путем смешения дисперсионной среды и дисперсной фазы в объеме экспоненциального гидродинамического факела, сформированного из потока дисперсионной среды, а затем в потоке грубодисперсной среды, движущемся под действием избыточного давления, возбуждают гармонические акустические колебания путем резкого расширения поперечного сечения потока.В устройстве для получения эмульсии [39] смешение производится за счет того, что в смесительной камере смесь приводят во вращение вокруг центральной оси, а давление потока смеси снижают до давления, близкого к давлению пара смеси. Смесительный прибор, включенный в замкнутую систему труб, состоит из камеры, которая имеет симметричную форму вращения с несколькими, направленными по касательным впускными отверстиями и конусообразной секции, сужающейся в направлении потока.Недостатком такого устройства является то, что для получения эмульсии необходимо точно отрегулировать скорость потока. Объемная скорость потока должна быть такой, чтобы не имел место фазовый переход (т.е. испарение любого компонента) и тем не менее минимальное давление должно значительно превышать давление пара жидкой смеси.Смеситель [40] содержит насадку 1, в которой выполнены винтовые каналы 2, уменьшающиеся в диаметре от входа к выходу (рис. 1.3а), за счет чего скорость потока возрастает, одновременно поток приобретает вращательное движение. На выходе из каналов установлены лопасти с левой и правой навивкой таким образом, что соседние потоки жидкости при прохождении по каналу и между лопастями получают встречное движение.Завихрение и столкновение потоков обеспечивает перемешивание составляющих потоки жидкостей.В цилиндрическом корпусе статического смесителя [41] установлены смесительные элементы в виде дисков с отверстиями, расположенными под углом к продольной оси смесителя (рис. 1.36). Диски снабжены завихрителями, а угол наклона отверстий в дисках выполнен увеличивающимся в каждом диске по ходу движения материала.В корпусе статического смесителя [42] (рис. 1.3е) установлены две группы усеченных полых перфорированных конусов I. Конусы обращены большими основаниями к патрубкам ввода компонентов 2. По оси и по 1 -bZjM -I-J -L 4 1 | >\r 1 Рисунок 1.3 - Вихревые статические смесители периферии корпуса расположены завихрители 3. Жидкости перемешиваются, проходя через различно ориентированные конусы I и завихрители 3.Существует также способ смешивания жидких сред [44], заключающийся в том, что поперек потока жидкостей размешают насадок с дренажными отверстиями на боковой поверхности- Насадок выполнен в виде плохообтекаемого кругового цилиндра и сориентирован относительно потока так, чтобы дренажные отверстия по обе стороны боковой поверхности располагались в зоне наибольшего разрежения на поверхности насадка при обтекании его потоком.В устройстве для получения эмульсий [45] в смесительной камере 1 установлены диспергирующие элементы 2 в виде стержней, образующих решетку, расположенную перпендикулярно направлению потока смеси (рис. 1.3г).Внутренние элементы статических смесителей могут быть применены для генерирования каверн, которые затем распадаясь образуют кавитационные пузырьки, при схлопывании которых получаются капли. Существует множество конструкций таких кавитационных смесителей для получения эмульсий [48-57].В проточной камере гидродинамического эмульгатора [48] (рис. 1.5а) установлены кавитаторы, выполненные в виде кольца, имеющего в продольном сечении обтекаемую форму. Кавитаторы имеют разный диаметр и могут быть установлены в одном сечении или со смещением по длине камеры.Кавитаторы в смесителе [49] (рис. 1.56) выполнены в форме усеченных конусов с различными углами конусности. Кавитаторы установлены радиально и большими основаниями закреплены на внутренней поверхности корпуса, а меньшими на ступице.Кавитационный смеситель [50] содержит кавитатор в виде диска с отверстиями в форме диффузоров. В кавитационном реакторе [51] кавитаторы выполнены в виде двух полусфер, обращенных основаниями одна к другой и установленных с возможностью взаимного перемещения вдоль оси реактора.В смесителе [52] установлен подвижный в осевом направлении кавитатор в виде усеченного конуса, меньшим основанием направленным навстречу потоку, и полый конический насадок, размещенный за кавитатором большим основанием в его сторону. В смесителе [53] установлен набор полых конусообразных или сферических элементов, каждый отдельный элемент снабжен индивидуальным механизмом осевого перемещения.В корпусе кавитационного смесителя [54] закреплен полый кавитатор в виде конуса. Система отражателей обеспечивает отражение обтекающих конус кавитационных струй жидкости в область между кавитатором и центральным отражателем, который расположен нормально к направлению струи жидкости, вылетающей из сопла.В смесителе [55] кавитаторы выполнены в виде усеченных конусов (завихрителей), направленных меньшими основаниями навстречу потоку и имеющих сквозные отверстия. При прохождении основным потоком среды завихрителей за ними образуются кавитационные каверны, в которых происходит дробление и перемешивание компонентов смеси. Второй компонент подается по трубкам непосредственно в зону кавитации, что способствует более интенсивному перемешиванию. В смесителе [56] между завихрителями с отверстиями установлены с образованием со стенками корпуса канала сверхзвукового профиля завихрители без отверстий. В смесителе [57] расположены такие же смесительные элементы с отверстиями, но жидкости в нем подаются на смешение одновременно.Среди комбинированных смесителей наиболее распространены струйновихревые. Они сочетают перемешивающее воздействие струи вводимого компонента и стенок или турбулизирующих элементов. К таким смесителям относятся аппараты [58, 59]. Устройство для смешения жидкостей [58] содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, на крышке 2 которого установлена форсунка 5 (рис. 1.6а). В сужающейся нижней части 3 закреплен блок ступенчатых диффузоров 7. Жидкости, подаваемые через форсунку 5 и патрубок 8, подвергаются смешению под воздействием выступов 6, диффузоров 7 и соударения струй перемешиваемых жидкостей.К комбинированным смесителям также можно отнести устройство приготовления монодисперсных одинарных и двойных эмульсий воды в масле и масла в воде [60]. Дисперсная фаза вводится в образующую жидкость через мембрану в виде трубки из боросиликатного стекла с порами одного размера при давлении десятикратно превышающем критическое давление с добавлением ионоактивных ПАВ и диспергирующего агента. Дисперсная фаза продавливается через поры мембраны снаружи и образует эмульсию, Рисунок 1.6 - Струйно - вихревые статические смесители Рисунок ] .7 - Распылительный смеситель смешиваясь с непрерывной средой, протекающей внутри. Такая система позволяет также создавать двойные эмульсии типа м-в-м или в-м-в. Для этого приготовленная одинарная эмульсия пропускается через мембрану в качестве сплошной среды.Похожее устройство имеет и смеситель [61]. В его корпусе (рис. 1.66) установлена пористая вставка 1, снабженная установленными по касательной к ее внутренней поверхности набором плоских непроницаемых пластин 2.Один из смешиваемых компонентов, подается через поры пористой вставки 1 в поток дисперсионной среды, где и происходит смешивание компонентов.Использование для приготовления эмульсий пористой вставки либо мембраны не очень эффективно, так как пропускание вязкой жидкости через мелкие поры может привести к залипанию пор из-за влияния капиллярных сил при достаточно большой вязкости дисперсной фазы.Таким образом, эмульгирование жидкостей в статических смесителях происходит либо за счет кинетической энергии соударяющихся струй жидкости (струйные статические смесители), либо за счет турбулизации потока на вставках различной формы (вихревые и комбинированные смесители). Такие вставки резко изменяют направление движения жидкостей, создают в них различные завихрения, резко увеличивают или уменьшают давление в потоке жидкостей за счет расширения или сужения потока, либо генерируют в жидкости каверны, при схлопывании которых образуются капли жидкости.Обычно вставки статических смесителей имеют довольно сложную форму, большое количество отверстий, требуют достаточно точного исполнения для достижения необходимого эффекта. Однако такой интенсивной турбулизации потока можно достичь, установив на пути жидкостей слой зернистого материала или насадки, имеющий довольно простую форму и высокую технологичность. Зернистый слой за счет извилистости каналов и изменения их диаметра, способствует постоянному изменению направления движения жидкостей, созданию в них различных завихрений и, при достаточно высокой скорости течения, диспергированию жидкостей на капли. Кроме того, при совместном течении жидкостей через зернистый слой увеличивается время их контакта друг с другом, что способствует лучшему перемешиванию и более однородному распределению капель в готовой эмульсии.1. J .2 Распылительные смесительные аппараты В качестве аппаратов, реализующих дисперсионный метод получения эмульсий, используются также распылительные смесители. В распылительных смесительных аппаратах смешиваемые жидкости совместно прокачиваются через распылитель. Распылитель может быть механическим, гидравлическим, пневматическим или комбинированным. В зависимости от того, каким образом выполнен распылитель, распылительные смесители можно отнести или к статическим, или к механическим аппаратам (в случае вращающегося распылителя). С помощью распылительных смесителей можно получать эмульсии с достаточно высокой дисперсностью, но однородность таких эмульсий зависит от того, насколько однородный поток поступает на распыливание. Для достижения однородности получаемой эмульсии в некоторых случаях многократно прокачивают весь объем смешиваемых жидкостей через распылитель или применяют дополнительные смесительные устройства до применения распылителя.Примером распылительного аппарата с механическим распылителем может служить перемешивающее устройство [62]. Перемешивающее устройство содержит стаканообразный корпус с отверстиями, установленный на конце напорного трубопровода с возможностью вращения. Отверстия выполнены на цилиндрической части корпуса тангенциально к его внутренней поверхности. При прохождении смеси жидкости через корпус с отверстиями жидкости распыл и ваются и смешиваются.Устройство для приготовления эмульсии [63] (рис. 1.7) можно отнести к статическим распылительным аппаратам. Оно содержит турбулизатор I, выполненный в виде тела вращения с распыливающим соплом 2 на конце. В турбулизаторе соосно размещена цилиндрическая игла 3, торец которой выполнен в виде сферического утолщения и конуса. Смешиваемые жидкости подводятся в турбулизатор через кольцевой коллектор 4 при помощи тангенциальных каналов. Смесь, поступающая в турбулизатор в виде струй, закручивается в сопле. При этом возникает турбулентность с интенсивным кавитационным явлением, что способствует эмульгированию.Дополнительное диспергирование происходит при распыливании смеси соплом 2. Регулирование производительности осуществляется за счет перемещения иглы путем изменения зазора между ней и соплом.В химической промышленности для диспергирования жидкости на капли в некоторых случаях применяются различные перфорированные и пористые вращающиеся оболочки. Они часто используются в массообменных аппаратах. Способность вращающихся перфорированных и пористых распылителей создавать довольно однородные по размерам капли может быть использована и для получения эмульсий, в случае одновременного распыливания двух несмешивающихся жидкостей.Пористые вращающиеся распылители используются для получения монодисперсного потока капель [64, 65]. Их конструкции показаны на рисунке 1.8. Но использование пористых вставок для получения эмульсий невозможно в связи с тем, что более вязкая жидкость (масляная среда эмульсии) быстро забьет мелкие поры пористых вставок из-за влияния капиллярных сил и будет препятствовать дальнейшему движению жидкостей.Другим видом распыливающих вращающихся устройств являются перфорированные центробежные распылители. С их помощью получают Рисунок 1.8 - Пористые вращающиеся распылители.Некоторые свойства пористых и перфорированных вращающихся распылителей сочетает объемный центробежный распылитель [67]. В нем между центральной перфорированной трубкой и корпусом из пористого материала расположен пористый наполнитель из слоев сетки. Если применить такой распылитель для двух жидкостей, то при достаточно большой толщине пористого слоя (сетки) возможно перемешивание уже на стадии прохождения их через слой сетки. Но в связи с малыми размерами ячеек сетки и плотной их упаковкой этот смеситель также будет забиваться вязкой жидкостью, например, маслом, и затруднять движение жидкостей.Для процесса получения эмульсий можно использовать принцип получения капель в перфорированных вращающихся распылителях.Совмещением процессов перемешивания жидкостей при прохождении через пористый слой и диспергирования их при распыливании можно увеличить эффективность перемешивания и эмульгирования жидкостей.Для этих целей в настоящей работе предлагается смесительраспылитель, содержащий вращающуюся перфорированную оболочку, внутри которой расположен пористый слой в виде зернистого материала. Зернистый материал создает достаточно крупные поры, которые не забиваются вязкой жидкостью, и в то же время, создает условия для эмульгирования жидкостей.Такой смеситель-распылитель обеспечивает двухстадийное диспергирование несмешивающихся жидкостей: при прохождении через зернистый слой одна из жидкостей диспергируется в другой, и затем, при попадании жидкостей на наружную перфорированную оболочку обе жидкости диспергируются на капли при распыливании. Кроме того, благодаря зернистому слою, жидкости попадают на распыливание более равномерно распределенными по высоте. что создает благоприятные условия для получения однородных капель в готовой эмульсии.1.2. Анализ математических моделей эмульгирования Эмульгирование - это процесс перемешивания двух нерастворимых жидкостей, в результате которого одна из жидкостей образует сплошную фазу, а другая распределяется в ней в виде мелких капель. В производствах эмульсий различного назначения основное требование - получить эмульсию определенного состава, определенной дисперсности и стойкости. В связи с этим одной из главных задач расчета аппаратов для этих целей является определение размеров капель дисперсной фазы получаемой эмульсии.Большинство теоретико-экспериментальных исследований по получению эмульсий относится к периодическим аппаратам с мешалками [68-71]. Существуют также работы, рассматривающие процесс диспергирования при кавитационном режиме [72, 73]. В них с использованием теории перколяции рассмотрен процесс распада больших частиц (кластеров) на мелкие под действием порции сообщенной им энергии.При анализе явлений диспергирования в аппаратах с разными способами перемешивания наиболее часто используется теория локально изотропной турбулентности Колмогорова - Обухова [25]. Дробление рассматривается как результат действия на каплю разности динамических напоров, деформирующих каплю, и капиллярного давления, препятствующего деформации. Источником возникновения разности динамических напоров в турбулентном потоке являются пульсации скорости масштаба dK.Рисунок 1.10 - Плоские схемы для анализа устойчивости сферической поверхности обтекаемой капли.На схеме а) показан процесс около лобовой или кормовой точки, разрушение капли происходит из-за развития неустойчивости Релея — Тейлора, на схеме б) - процесс вдоль меридионального большого круга на сфере в плоскости, перпендикулярной скорости обтекания, разрушение капли происходит из-за динамических перепадов давления и развития неустойчивости Кельвина - Гельмгольца.В работе [76] уравнение кинетики для среднего размера капель дисперсной фазы в реакторе периодического действия получено на основании теории марковских разрывных процессов. Эмульгирование рассматривается как два взаимно противоположных случайных процесса - диспергирование жидкостей с образованием капель И коалесценция капель.Различные исследования [68, 69, 77-80] показали, что на процесс дробления капель в эмульсии оказывает влияние не только поверхностное натяжение и плотность эмульсии, но и продолжительность перемешивания, а так же вязкости дисперсной и дисперсионной фаз.Влияние времени дробления капель на их величину рассмотрено в работах [68, 80]. В работе [68] приведены результаты диспергирования капель в аппарате с мешалкой в турбулентном режиме при отсутствии коалесценции.Уравнения (].4)-(1.6) характеризуют зависимость диаметра капель от диссипации энергии и времени дробления капель. При T,,p-const они приводят к выражению, аналогичному {1.1), но коэффициент такого уравнения является функцией времени. Опыты, выполненные авторами [68], показали, что размер капель уменьшается во времени (продолжительность опытов до 2,5 часов) и результаты хорошо описываются приведенными зависимостями (1.4)- (1.6).В работе [80] исследовалось влияние продолжительности перемешивания на значение максимально устойчивого диаметра капли.Опыты проводились в аппарате с турбинной мешалкой для системы вода органическая жидкость с долей дисперсной фазы 0,58%. Здесь установлено, что распределение капель по размерам, достигаемое при длительном перемешивании, практически не отличается от наблюдаемого для случая диспергирования порядка 1 часа.Кажущееся различие между результатами работ [68] и [80] объясняется тем, что, по всей видимости, существует некоторое оптимальное время перемешивания для достижения данной дисперсности, дольше которого нецелесообразно проводить диспергирование. Также постоянное уменьшение размеров капель в работе [68] объясняется отсутствием коалисценции в опытах, проведенных авторами этой работы.Влияние вязкостей фаз на процесс диспергирования жидкостей рассматривается во многих работах [69, 78, 79, 81]. В статье [69] проведен анализ выражений, полученных В различных статьях, учитывающих влияние вязкости сплошной и дисперсной фаз на процесс образования эмульсии. (1-6) Указано, что результаты работ носят противоречивый характер и увеличение вязкости любой из фаз может, в зависимости от вязкости второй фазы, приводить как к увеличению, так и к уменьшению размеров капель.В работе [78] исследовано диспергирование частиц в турбулентных полях с высокой плотностью энергии (в частности, в гомогенизаторах высокого давления). Авторы считают, что влияние вязкости проявляется, когда размер капель сопоставим с внутренним масштабом турбулентности (dK = Ь). Указывается, что диспергирование в полях с высокой плотностью энергии является двухстадийным процессом. Первичной причиной разрушения является срез больших частиц, схваченных между двумя крупномасштабными турбулентными вихрями. Более мелкие частицы подвергаются вторичному измельчению благодаря колебаниям под давлением мелкотурбулентного вихря, если диаметр частицы много больше внутреннего масштаба турбулентности (ds>> 1D). Это происходит при производстве частиц в миллиметровой области, например быстроходными мешалками (импеллерами). Диаметр частиц может быть рассчитан по уравнению (1.1), не учитывающему вязкость фаз.В системах с высокой плотностью энергии размеры частиц очень малы.Основываясь на этих рассуждениях, авторы [69] приводят выражение для пульсационной скорости, достаточной для дробления капли диаметра d0 с учетом вязкости фаз U0=;| = J^gW(M/dJ+10<*X)), (1.7) М=|(л/РсК , / д-/. , 'с | . (1-8) где Yd и Ус ' коэффициенты, отражающие различие распределения скоростей вблизи поверхности контакта со стороны сплошной и дисперсной фаз. Используя выражения (1.7), (1.8) в совокупности с уравнениями ().4)-( 1.6) можно рассчитать наибольший устойчивый диаметр капель do.В работе [79] также указывается, что на формирование тонкодисперсной эмульсии при диспергировании двух несмешивагощихся жидкостей в турбулентных потоках большое влияние оказывает соотношение вязкостей фаз. Показано, что при большой вязкости диспергируемого компонента (>250 сП) сферические капли не образуются и дисперсная фаза разрывается на "жгуты".Разрушение капли в турбулентном потоке, создаваемом четырехлопастным импеллером (мешалкой) исследовано в работе [81].Таким образом, анализ литературных источников показывает, что процесс получения эмульсий из взаимно нерастворимых жидкостей рассматривается в основном для аппаратов с мешалками. Дробление капель происходит под действием разности динамических напоров, создаваемых пульсациями скорости в турбулентном потоке. При этом на процесс диспергирования оказывают влияние следующие факторы: 1) поверхностное натяжение на границе жидкостей; 2) плотность жидкостей, составляющих эмульсию; 3) соотношение вязкостен дисперсной и дисперсионной фаз; 4) продолжительность контакта жидкостей; 5) интенсивность перемешивания, которая определяется величиной диссипации энергии в единице массы жидкости.1.3 Обзор исследований по течению жидкостей через слой зернистого материала Как было показано в обзоре конструкций аппаратов для получения эмульсий 1.1, статические смесители с различными турбулизирующими вставками получили большое распространение. В качестве такой, изменяющей направление, создающей завихрения и колебания давления, вставки может использоваться зернистый слой. Чтобы понять поведение двух несмешивающихся жидкостей в зернистом слое и механизм образования эмульсий рассмотрим существующие исследования по течению жидкостей через слой зернистого материала.Течение нескольких жидкостей в зернистой среде встречается наиболее часто в следующих областях: 1. Фильтрация жидкостей через пористые среды (различные процессы добычи нефти, совместное течение нефти и воды в пористой среде). В подземной гидромеханике обычно скорости фильтрации - доли миллиметров в секунду и режим течения ламинарный (в пределах применимости закона Дарси).2. Фильтрование жидкостей (например очистка нефти от примесей, в т. ч. капелек воды). Для фильтрования более благоприятна область линейной зависимости гидравлического сопротивления от скорости жидкости (т. е. также в области применимости закона Дарси).3. Движение потока жидкости через слой насадки в химической технологии (например, химические процессы в неподвижном зернистом слое катализатора, процессы адсорбции). Течение жидкостей в насадочных колоннах часто происходит в области турбулентного течения, т. е. в области, где зависимость сопротивления от скорости течения жидкостей квадратичная.1.3.1 Течение однофазной жидкости в зернистом слое Течению одной жидкости через зернистый слой посвящено большое количество работ [82-86]. Ниже изложены некоторые общепринятые взгляды на течение жидкостей в зернистых и пористых средах.Распределение скоростей жидкости в зернистом слое зависит от физических свойств жидкостей (вязкости и плотности), а также от физических и геометрических свойств зернистого слоя.В выражении (1.9) проницаемость К является опытным коэффициентом.На практике для расчетов используют полуэмпирические уравнения, например уравнение Козени - Кармана [87, 88] ^-.36KJ^Mzil, ( U 0 )

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ t. На основании проведенных экспериментальных и теоретических исследований показана возможность эффективного получения эмульсий из двух взанмонсрастворимых жидкостей при течении их через зернистый слой. Установлено, что при достаточной интенсивности течения жидкостей через такой слой прн различных скоростях течения могут существовать три режима течения: Качаловый, режим скачкообразного перехода от каналового режима к течению эмульсии, развитый режим эмульгирования,

2. Выявлено существование критических значений динамического напора Дрц, и скорости течения Vgp, выше которых развивается неустойчивость межфазных границ и происходит образование эмульсин.

3. Разработана математическая модель процесса образования эмульсий в зернистом слое при протекании через него двух нссмсшнвающихся жидкостей под действием градиента давления. Показано, что существует два механизма разрушения каналовой формы течения жидкостей в зернистом слое: поверхностное разрушение по сценарию Кельвина - Гсльмгольца и объемное разрушение по сценарию Релся - Тейлора,

А. Предложена методика определения критических параметров начала эмульгирования при течении двух нссмсшнвающихся жидкостей в аппаратах с зернистым слоем, выше которых возможен процесс диспергирования жидкостей н образования эмульсий, а также методика оценки режима течения жидкости через зернистый слой.

5, Получены зависимости для определения энергетических потерь во вращающемся зернистом слое и разработана инженерная методика расчета центробежного смесителя - распылителя с зернистым слоем,

6. Получены зависимости для определения размеров капель дисперсной фазы получаемой эмульсии. Показано, что на нх размер оказывают влияние поверхностное натяженне на границе раздела жидкостей, соотношения расходов жидкостей, геометрические характеристики зернистого слоя и динамический напор на входе в зернистый слой.

7. На основании проведенных исследований предложены новые конструкции статического смесителя и вращающегося распылителя -смесителя с зернистым слоем, защищенные патентами на изобретения, которые рекомендованы для промышленного получения эмульсий различного назначения.