Эксплуатация сепараторов и гидравлических машин на предприятиях АПК (стр. 4 )

Поток обезжиренного молока или смеси стремится вниз по поверхности тарелок барабана, а жировые шарики, преодолевая сопротивление среды, стремятся к оси вращения барабана. Постоянно поступающее из приемника молоко создает непрерывный поток, разделенный на два встречных потока: жировые шарики и смесь обезжиренного молока с шариками. Жировые шарики, увлекаемые потоком вниз барабана, стремятся всплыть (по закону Стокса). Относительная толщина этих потоков определяется отношением количества снимаемых жировых шариков к количеству всего молока.

Пакет тарелок собран так, что отверстия в каждой из них формируют общий канал, по которому молоко поступает в межтарелочное пространство. Разумеется, жировые шарики в местах ввода будут подниматься через вводные отверстия вверх.

Как отмечалось ранее, для формирования более равномерных скоростей потоков в межтарелочном пространстве, тарелки делают с выпукло-вогнутыми шипиками (выдавки), которые несколько изменяют направление движения молока в межтарелочном пространстве. Это приводит к образованию незначительной кавитации и возможным изменениям ламинарности потока, но отказаться от них нельзя, они формируют гарантированный зазор между тарелками. Кроме того, для получения ламинарного потока между тарелками необходимо, чтобы количество молока, проходящего через межтарелочное пространство, было меньше критического, при котором появляется турбулентный поток.

На формирование потока большое значение оказывает правильность сборки барабана. Она начинается с тарелки, имеющей выпуклые и вогнутые пукли (шипики). Следующая тарелка – гладкая и так далее, чередуясь через одну. Последняя тарелка в пакете должна быть с выпуклостями (шипиками).

Добиться равномерности потока во всех промежутках тарелок очень сложно. Верхние тарелки при свободном поступлении молока могут быть недогруженными. Барабан бытовых сепараторов заполняется под давлением столба молока в приемной чаше (молокоприемнике).

Заполненный молоком барабан при вращении подобен волчку. Из теории волчка известно, что вращающийся предмет стремится сблизить свою ось вращения с осью наибольшего момента инерции. При вращении тела не вокруг своей оси возникает момент, поворачивающий тело в пространстве так, чтобы компенсировать это несовпадение. Поэтому барабан сепаратора изготавливается как можно тщательнее, чтобы он не испытывал опрокидывающих его усилий. Это учитывается и при проектировании конструкции барабана. Используются решения, при которых момент инерции относительно оси вращения становится больше, чем момент инерции относительно горизонтальной оси. Барабан с широким утяжеленным основанием низкой формы устанавливается выше центра тяжести. Это позволяет барабану, даже если он установлен не вертикально, при вращении автоматически сблизить центр тяжести с осью вращения.

Для более точного совпадения центра тяжести с осью вращения собранный барабан в заводских условиях тщательно балансируется. Однако в процессе сепарирования, как отмечалось, потоки фракций внутри барабана не постоянны. Возможность попадания примесей, слизи и др. меняют количество смеси в различных частях барабана, что приводит к неизбежному смещению центра тяжести от оси вращения на некоторое расстояние. Поэтому опора вертикального вала сепаратора выполнена из эластичного материала, что обеспечивает веретену в опоре-амортизаторе возможность перемещения в горизонтальном направлении для обеспечения автоматической установки оси вращения. Опирается веретено через промежуточную шайбу на винт-подпятник, которым можно поднять или опустить его, регулируя положение выходного отверстия барабана по высоте.

Однако большой угол отклонения центра тяжести от конструктивной оси вращения приводит к перемещению центра тяжести по конической поверхности и, соответственно, к деформации амортизатора. Для снижения деформаций следует более тщательно устанавливать (по уровню) сепаратор и своевременно устранять причины, приводящие к неравномерности потоков фракций в барабане.

Ниже приводится описание конструкции наиболее распространенных бытовых сепараторов.

Сепаратор-сливкоотделитель «Новочеркассец» состоит из следующих основных узлов: приемно-выпускного устройства, барабана и редуктора (рис. 1.11).

Рисунок 1.11 - Сепаратор-сливкоотделитель «Новочеркассец»:

1 – редуктор; 2 – барабан; 3 – кран; 4 – молокоприемник; 5 – поплавок; 6 – камера поплавковая; 7 – приемник сливок; 8 – приемник обрата; 9 – винт; 10 – амортизатор; 11 – шарик; 12, 14 – винты; 13, 15 – гайки; 16 – шайба; 17 – шестерня; 18 – рукоятка; 19 – болт; 20 – веретено

Приемно-выпускное устройство (посуда) обеспечивает равномерную подачу молока в барабан, вывод сливок и обезжиренного молока. Оно содержит молокоприемник 4 с краном 3, поплавковую камеру 6 с поплавком 5, приемник сливок 7 и приемник обезжиренного молока 8.

Молоко через кран 3 молокоприемника 4 и поплавковую камеру 6 подается в барабан, где по центральному каналу и отверстия тарелкодержателя заполняется межтарелочное пространство.

Поплавок регулирует количество поступающего молока в поплавковую камеру и обеспечивает его постоянную величину. При избыточном притоке он, поднимаясь, уменьшает его приток. Это способствует получению сливок одинаковой жирности.

В процессе вращения барабана под действием центробежных сил жировые шарики поднимаются вверх и через отверстие в верхней части разделительной тарелки, оснащенной регулятором 7 (рис. 1.9) поступают в приемник сливок 7 (рис. 1.11), а обезжиренное молоко собирается в приемнике обрата 8.

При переработке молока на сепараторе с ручным приводом необходимо раскрутку барабана производить плавно, без рывков, постепенно увеличивая частоту вращения рукоятки, но не более 60...70 оборотов в минуту, что соответствует скорости вращения барабана 10000...11000 об/мин. Для исключения вибрации сепаратор должен быть надежно закреплен в строго вертикальном положении на ровной поверхности стола.

Перед началом сепарирования целесообразно молоко подогреть до температуры 30...40 °С, процедить через фильтр из нескольких слоев марли, так как загрязненное молоко оставляет в барабане осадок, затрудняющий движение фракций по поверхностям тарелок. Затем залить его в приемное устройство, раскрутить барабан до рабочих оборотов и открыть кран. В процессе сепарирования необходимо поддерживать обороты, равномерно вращая рукоятку. Уменьшение скорости вращения барабана приводит к неполному обезжириванию обрата, а увеличение – к быстрому утомлению рабочего и дополнительному износу деталей редуктора.

При одной и той же производительности жирность сливок можно изменять полым регулировочным винтом 7 (рис. 1.9) с помощью специального регулировочного ключа. Для получения более жирных сливок полый регулировочный винт необходимо ввернуть при этом он приближается к оси барабана и попадает в слой более жирных сливок, а при несколько вывернутом винте получаются мене жирные сливки. При регулировке жирности сливок соответственно изменяется количество выходящего обезжиренного молока. Проверка объемного соотношения выхода сливок и обрата проводится во время сепарирования.

Для прекращения работы сепаратора необходимо закрыть кран и прекратить вращение рукоятки. После окончания сепарирования посуду и барабан разбирают, промывают и сушат. Температура водного раствора и сушки не должны превышать 60 °С. Более подробно с правилами эксплуатации разработчики знакомят пользователей в инструкциях и паспорте на сепаратор.

Техническая характеристика сепаратора «Новочеркассец»

Производительность, дм3/ч не менее 50

Емкость молокоприемника, дм3 не менее 5,0

Жирность обезжиренного молока, % не более 0,05

Рабочее число оборотов барабана, об/мин

(частота вращения рукоятки 60...65 об/мин) 10500...11500

Количество тарелок в барабане, шт 11

Вес барабана с молоком, г 600

Угол наклона поверхностей тарелки, град. 45

Диаметр нижней части тарелки, мм 80

Регулировка объемных отношений

сливок к обезжиренному молоку от 1:4 до 1:10.

Сепаратор-сливкоотделитель РЗ-ОПС с ручным приводом, выпускаемый ОАО «Пензмаш», в условиях личных подсобных и фермерских хозяйствах также позволяет разделять цельное молоко на сливки и обрат с одновременной очисткой фракций молока от примесей.

В комплект сепаратора входит механизм привода, барабан, посуда и крышка. Схема сепаратора представлена на рисунке 1.12. В корпусе привода размещается шестеренчатый механизм, собранный на отдельном кронштейне, который крепится к станине тремя винтами М6х12.

Рисунок 1.12 - Общий вид сепаратора-сливкоотделителя РЗ-ОПС:

1 – кран молочный; 2 – приемник молока; 3 – поплавок; 4 – поплавковая камера; 5 – приемник сливок; 6 – приемник обрата; 7 – механизм; 8 – барабан

Вращение барабану передается от приводной рукоятки через шестерни и веретено (вертикальный вал). Регулировка веретена по высоте производится посредством шайб 1 и 2 на заводе-изготовителе.

Смазка шестерен осуществляется за счет захвата червячным колесом 9 масла из стакана 10.

Порядок работы на сепараторе марки РЗ-ОПС не отличается от описанного ранее при рассмотрении работы сепаратора «Новочеркассец». Завод изготовитель рекомендует для сепарирования использовать парное или подогретое до 30...40 °С процеженное молоко жирностью 3...5%.

Раскрутку барабана до рабочих оборотов также следует проводить плавно, без рывков, постоянно повышая частоту вращения рукоятки до 65...75 об/мин. Индикатором номинальной частоты вращения рукоятки является появление масла в кармане маслоуказателя.

Рисунок 1.13 - Механизм передачи

сепаратора-сливкоотделителя:

1, 2 – регулировочные шайбы; 3, 8 – винты; 4 – крышка корпуса; 5 – кронштейн веретена; 6 – опора горизонтального вала; 7 – стопор; 9 – червячное колесо; 10 – стакан для смазки

Долговечность и безотказность сепаратора зависит от правильного ухода за ним. Завод рекомендует в новом сепараторе через 40...50 часов работы производить замену масла в картере на свежее для удаления продуктов приработки деталей. Последующая замена масла проводится один раз в полгода.