Насосы для перекачивания молока и молочных продуктов

Насосы для молока должны быть легко доступны для промывки и не оказывать существенного механического воздействия на перекачиваемый продукт. Этим и объясняется тот факт, что наибольшее распространение получили различные типы объемных насосов, а из группы лопастных чаще всего используют центробежные (рис. 2.2).

Шланговый насос — наиболее простое устройство для перекачивания и одновременного дозирования жидких молочных продуктов.

Рабочий орган его представляет собой эластичный шланг из неопрена, силоксана или натурального каучука. Устройство для нагнетания жидкости включает трек, ролики, закрепленные на диске ротора с равномерным интервалом, и зажимы для крепления шланга (рис. 2.3). Приводной механизм вала ротора состоит из электродвигателя, редуктора и регулятора частоты вращения. Подача насоса зависит от частоты вращения роликов и диаметра шланга.

Классификация молочных насосов

Рис. 2.2. Классификация молочных насосов

Устройство для нагнетания жидкости шлангового насоса

Рис. 2.3. Устройство для нагнетания жидкости шлангового насоса:

1 — трек; 2 — ролик; 3 — диск; 4 — зажим; 5 — шланг

Работает шланговый насос следующим образом. При вращении ротора ролики поочередно набегают на шланг, сжимают его и выдавливают жидкий продукт, которым он заполнен. При восстановлении формы шланга позади ролика образуется разрежение, благодаря которому поступает новая порция перекачиваемой жидкости. Насос работает надежно только тогда, когда на диске ротора установлено не менее трех роликов.

Чтобы уменьшить износ, шланг смазывают специальным составом, а ролики изготовляют из нейлона, пропитанного молибденом. Для предотвращения перемещения шланга по треку предусмотрены специальные зажимы.

Насосы, выпускаемые промышленностью, укомплектованы шлангом диаметром 12,7...44,8 мм (девять типоразмеров); подача 0,45...9 м3/ч. Точность дозирования молока 0,1%.

Мембранные насосы широко применяются для откачивания молока из вакуумированных емкостей, а также для транспортирования по трубопроводам молочных продуктов с повышенной вязкостью. Основным рабочим органом таких насосов служит мембрана из эластичных листовых материалов: резины или тканей, покрытых полимерами. В качестве клапанов используют резиновые шарики или пластины.

В зависимости от конструкции привода мембранные насосы подразделяются на насосы с механическим, пневматическим или гидравлическим приводом. Чаще используют насосы двух первых типов.

Механический привод включает в себя редуктор, клиноременную передачу и электродвигатель. Редуктор смонтирован в корпусе (рис. 2.4) и состоит из червяка и червячного колеса с эксцентриком. На эксцентрик насажен шатун, второй конец которого шарниром соединен с поршнем. На конце поршня сделано отверстие с резьбой, в которое ввернута шпилька, соединяющая кривошипно-шатунный механизм с мембраной. Между тарелками мембрана зажимается специальной гайкой, а между корпусом насоса и крышкой — гайками-барашками. Вместе с крышкой отлит тройник, в вертикальных патрубках которого размещаются впускной и выпускной шариковые клапаны.

Мембранный насос с механическим приводом

Рис. 2.4. Мембранный насос с механическим приводом:

1 — шариковый клапан; 2 — ограничитель; 3 — гайка; 4 — уплотнительное кольцо; 5 — патрубок; б — шпилька; 7 — крышка; 8 — мембрана; 9 — тарелка; 10 — поршень; 11 — шатун; 12 — корпус насоса; 13 — эксцентрик; 14 — червячное колесо; 15 — пробка; 16 — гильза поршня

В процессе работы вращение от привода передается на червячное колесо с эксцентриком. Шатун получает возвратно-поступательное движение и передает его поршню, который перемещается в гильзе и приводит в движение мембрану. При движении последней вместе с поршнем вправо в рабочей камере создается разрежение. Нагнетательный клапан прижимается к гнезду тройника и препятствует поступлению в камеру воздуха; всасывающий клапан открывается и молоко поступает в камеру. При обратном движении мембраны объем камеры уменьшается и молоко, отжимая нагнетательный клапан, поступает в трубопровод. Всасывающий клапан при этом закрывается и препятствует вытеканию молока.

Такие насосы подают молоко неравномерным, пульсирующим потоком. Этот недостаток снижается в насосах с двойной камерой. Высота всасывания диафрагменных насосов достигает 5 м, а создаваемое давление — 250 кПа.

В насосах с пневмоприводом всасывание и нагнетание осуществляются при избыточном давлении воздуха или при вакууме.

В первом случае насос состоит из корпуса, мембраны, крышки, клапанов и устройства распределения потоков воздуха и управления работой насоса.

Насос с вакуумным приводом отличается только тем, что вместо устройства распределения потоков воздуха он оснащен блоком пульсаторов, предназначенным для чередования вакуума и атмосферного давления между кольцевыми полостями.

Благодаря простоте приводного устройства и равномерному воздействию воздуха на мембрану при незначительном механическом воздействии на молоко и продукты его переработки мембранные насосы с пневматическим приводом находят широкое распространение в молочной промышленности.

В некоторых технологических процессах переработки молока, например при сушке и гомогенизации, применяют плунжерные насосы высокого давления.

Насос высокого давления К5-ОНВ с механическим приводом состоит из электродвигателя, корпуса с кривошипно-шатунным механизмом, трех плунжерных пар, гидравлического блока и вспомогательного оборудования. Давление нагнетания достигает 16 МПа при ходе плунжера 40 мм, подача — 0,25 м3/ч.

Роторные, или ротационные, насосы относятся к насосам объемного типа. Они объединяют шестеренные насосы с внешним и внутренним зацеплением, жестким и гибким ротором, насосы винтовые и специальные, для перекачки вязких молочных продуктов (сливки, сгущенное молоко, смесь мороженого, творожный сгусток и т.д.).

У шестеренного насоса с внутренним зацеплением основными рабочими органами являются зубчатый ротор (рис. 2.5) и ведомая шестерня, расположенная эксцентрично относительно продольной оси насоса.

Часть ее зубьев входит в зацепление с зубьями ротора. Шестерня свободно посажена на палец, снабженный втулкой.

Шестеренный насос НРМ-2 с внутренним зацеплением

Рис. 2.5. Шестеренный насос НРМ-2 с внутренним зацеплением:

  • 1 — прокладка; 2 — шестерня; 3 — палец; 4 — втулка; 5 — крышка; 6 — уплотнительное кольцо; 7 — гайка крепления корпуса насоса; 8 — кронштейн;
  • 9 — гайка сальникового уплотнения; 10 — электродвигатель; 11 — нажимная втулка; 12 — сальниковое уплотнение; 13 — наконечник вала; 14 — ротор; 15 — корпус насоса; 16 — гайка крепления крышки; 17 — серповидный выступ

Корпус насоса с одной стороны закреплен на кронштейне гайкой, с другой закрыт крышкой, которая крепится к корпусу четырьмя шпильками. На внутренней стороне крышки имеется серповидный выступ для предупреждения обратного просачивания жидкости с нагнетательной стороны на всасывающую, являющийся замыкающей поверхностью переноса порций продукта. В крышке сделаны пазы, в которых расположены шпильки. Пазы позволяют поворачивать крышку на некоторый угол вокруг своей оси и, следовательно, изменять положение зубьев шестерни, находящихся в зацеплении с зубьями ротора, относительно входного отверстия. На крышке нанесены риски, соответствующие определенной часовой подаче насоса. Таким образом, поворот крышки позволяет регулировать подачу насоса в пределах 0,25...2 м3/ч. Между крышкой и корпусом помещены уплотнительные прокладки из картона толщиной 0,2 мм, при помощи которых регулируется необходимый зазор между торцом ротора и крышкой.

Отверстие для ввода жидкости расположено сбоку, для вывода — сверху, оба заканчиваются патрубками с муфтами для крепления молочных трубопроводов. В случае необходимости корпус с патрубками разворачивают в нужном положении. Длина вала электродвигателя увеличена с помощью наконечника, который через сальниковое уплотнение входит в корпус насоса. Сальниковая набивка уплотнена гайкой и нажимной втулкой.

В качестве сальниковой набивки используют хлопчатобумажный шнур диаметром 5 мм, пропитанный животным жиром.

Насос работает следующим образом. Перекачиваемый продукт самотеком поступает в рабочую камеру и заполняет впадины между зубьями ротора и шестерни. Вращаясь, зубья переносят перекачиваемый продукт вдоль серповидного выступа, а затем начинают входить в зацепление. При этом продукт вытесняется из впадин и поступает в нагнетательный патрубок.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением в качестве рабочих органов используют две шестерни (рис. 2.6) с зубьями специального профиля. Особенность их устройства заключается в необходимости синхронизации вращения рабочих шестерен, для чего служат две другие зубчатые шестерни, которые и передают крутящий момент с вала электродвигателя. Подачу роторных насосов этого типа (ВЗ-ОРА-2 и ВЗ-ОРА-ЮМ) можно регулировать в довольно широких пределах при помощи перепускного клапана.

Шестеренный насос с внешним зацеплением

Рис. 2.6. Шестеренный насос с внешним зацеплением:

I, 7 — синхронизирующие зубчатые шестерни; 2 — корпус; 3,6 — валы; 4, 5, 9,

II, 15 — крышки; 8 — промежуточный корпус; 10 — уплотнительное кольцо; 12,

16 — патрубки; 13 — ротор; 14 — корпус насоса

Шестеренные насосы с внешним зацеплением по сравнению с насосом, описанным выше (НРМ-2), обладают некоторыми преимуществами: меньше воздействуют на структуру и консистенцию перекачиваемого продукта, роторы могут вращаться в обоих направлениях. В табл. 2.3 приведены основные технические данные шестеренных насосов.

Таблица 2.3

Основные технические данные шестеренных молочных насосов

Показатель

НРМ-2

ВЗ-ОРА-2

ВЗ-ОРА-ЮМ

Подача, м3

0,25...2

0,5...2

До 10

Давление, МПа

0,2

0,2

0,2

Диаметр всасывающего и нагне тательного патрубков, мм

36

25

45

Частота вращения ротора, сг1

15,5

34

39

Мощность электродвигателя, кВт

1,0

0,55

1,5

Габаритные размеры, мм

475 х 295 х х 285

480 х 330 х х 255

630 х 400 х х 340

Масса, кг

38

39

91

Насос с гибким ротором по сравнению с другими насосами имеет небольшие габаритные размеры и массу. Он состоит из корпуса, отлитого вместе с патрубками, крышки и вала (рис. 2.7). На одном конце вала установлен гибкий ротор, другой конец соединен с электродвигателем привода. Материал рабочего колеса зависит от перекачиваемого продукта (натуральный каучук, неопрен и т.д.).

Насос с гибким ротором

Рис. 2.7. Насос с гибким ротором:

а — общий вид; б — схема работы; 1 — корпус; 2 — всасывающий патрубок;

  • 3 — вал; 4 — нагнетательный патрубок; 5 — крышка; 6 — отражатель;
  • 7 — рабочее колесо

Принцип работы насоса заключается в следующем. Молоко через патрубок под действием образующегося разрежения поочередно заполняет полости между лопастями рабочего колеса и корпуса. Вращающийся против часовой стрелки ротор переносит продукт к нагнетательному патрубку. Упругая лопасть рабочего колеса при набегании на эксцентрично расположенный отражатель деформируется и вытесняет содержимое полости через нагнетательный патрубок.

Промышленность выпускает пять типов насосов с подачей от 0,65 до 16,5 м3/ч и давлением 120 кПа.

Винтовые электронасосные агрегаты, включающие в себя винтовой насос, станину, привод и электродвигатель (рис. 2.8), нашли широкое применение для перекачивания молочных продуктов с повышенной вязкостью, а также продуктов, не допускающих жесткого механического воздействия на них (сливки, сгущенное молоко, творожный сгусток и т.д.). В большинстве конструкций таких агрегатов вал электродвигателя соединен непосредственно или при помощи муфты с винтом, который обычно выполнен из нержавеющей стали, а статор (обойма) — из пищевой резины. У насоса нет подшипниковых узлов; винтовая пара и уплотнение вала смазываются перекачиваемым продуктом, поэтому винтовые электронасосные агрегаты запрещено включать без перекачиваемой жидкости в рабочей камере.

Общий вид одновинтового электронасосного агрегата П8-ОНВ

Рис 2.8. Общий вид одновинтового электронасосного агрегата П8-ОНВ:

  • 1 — крышка; 2 — винт; 3 — статор (обойма); 4 — корпус насоса; 5 — фланец;
  • 6 — основание; 7 — электродвигатель

Подачу винтовых электронасосных агрегатов можно регулировать путем изменения частоты вращения винтового рабочего органа. Регулировку осуществляют при помощи сменных шкивов, клиноременных вариаторов или изменением частоты вращения вала электродвигателя с тиристорным приводом.

Основные технические данные винтовых электронасосных агрегатов приведены в табл. 2.4.

При производстве сливочного масла высокожирные сливки можно подавать одновременно с внесением бактериальной закваски, ароматизаторов или других компонентов. Для этой цели служит насос-дозатор НРДМ, в котором совмещены ротационный насос с регулируемой бесступенчатой (с помощью вариатора) подачей и дозирующее плун-

зо жерное устройство, производительность которого также регулируется изменением числа рабочих ходов плунжера. Подачу насоса можно изменять от 0,5 до 1 м3/ч, дозирующего устройства — от 0,005 до 0,05 м3/ч. Мощность электродвигателя этого насоса-дозатора 0,75 кВт; масса насоса 100 кг.

Таблица 2.4

Основные технические данные винтовых электронасосных агрегатов

Показатель

П8-ОНА

П8-ОНБ

П8-ОНВ

П8-ОНД

П8-ОН2Т

Подача, м3

1,42...2,95

5,3

0,42

0,8...1,2

0.. .1,5

Давление, МПа

0,2

0,2

0,15

0,2

0,2

Частота вращения рабочего винта, сг1

26,4...33

11,7...19,2

23,4

11,7...19,2

0,025...16,7

Диаметр всасывающего и нагнетательного патрубков, мм

50

50

24

50

50

Регулировка

подачи

Ступенчатая,

сменными

шкивами

Сменными шкивами и клиноременным вариатором

Не регулируется

Сменными шкивами и клиноременным вариатором

Плавное регулирование от 0 до шах

Мощность электродвигателя, кВт

0,37

0,87

Габаритные размеры, мм

625 х х 590 х х 340

765 х х 200 х х 340

400 х х160 х х 205

765 х х 700 х х 435

1000 х х 300 х х 400

Масса, кг

67

105

15

105

90

Большинство насосов объемного типа целесообразно использовать в поточных технологических линиях, так как их промывка достаточно трудоемка и приводит к значительным потерям перекачиваемой продукции. К тому же для нормальной работы большинство таких насосов необходимо устанавливать ниже уровня питающего патрубка бака или какого-либо технологического оборудования, что осложняет монтаж последнего.

Центробежные насосы, относящиеся к лопастным, в определенной степени лишены этих недостатков. Они просты по устройству, их легко разбирать для промывки и чистки. Рабочие органы таких насосов (лопатки или колеса) непосредственно соединены с валами быстроходных электродвигателей, что обусловливает их компактность, небольшую массу и сравнительно небольшую стоимость.

Подачу центробежных насосов регулируют изменением сопротивления аппаратов, через которые прокачивается молоко, или дросселированием запорной арматуры (кранов, вентилей). При этом устройство для регулирования подачи нельзя устанавливать на магистрали всасывающего патрубка, так как это может привести к разрывам потока перекачиваемой жидкости и нарушениям работы насосов.

Корпус (рис. 2.9) центробежного насоса выполнен в виде цилиндра, закрываемого крышкой. Во внутренней полости корпуса через отверстие проходит вал, на который насажена лопасть. Крышка уплотнена резиновым кольцом и зажимными винтами. На ней расположен по оси вала всасывающий патрубок. По касательной к цилиндру корпуса установлен нагнетательный патрубок.

1

Центробежный насос НМУ-б

Рис. 2.9. Центробежный насос НМУ-б:

  • 1 — защитный кожух; 2 — фланец; 3 — шпонка; 4 — зажимное устройство;
  • 5 — гайка крепления кожуха; 6 — обойма; 7 — корпус насоса; 8 — лопасть;
  • 9 — резиновое кольцо; 10 — крышка; 11 — торцевое уплотнение; 12 — торцевая шайба; 13 — наконечник вала; 14 — обратный клапан; 15 — патрубок;
  • 16 — гайка крепления напорного патрубка

При вращении вала в камере насоса молоко отбрасывается лопастью к периферии камеры и под действием центробежных сил создается давление для вывода продукта в нагнетательный патрубок и транспортирования по молокопроводу. При этом в центральной части камеры насоса образуется разрежение и туда поступает новая порция молока. Поток молока не прерывается. Возврат молока из полости нагнетания в полость всасывания между корпусом и лопастью предотвращается благодаря минимально возможным зазорам между ними.

Подводимая от электродвигателя к рабочему колесу насоса энергия затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений внутри самого насоса и на приращение энергии потока молока. Гидравлические сопротивления внутри насоса зависят от формы и расположения всасывающего и нагнетательного патрубков, формы лопастей, зазоров между ними и корпусом, профиля клапанов и чистоты обработки их поверхностей. Приращение энергии потока молока в насосе зависит от частоты вращения рабочего колеса, размеров и формы камеры и рабочего колеса.

Рабочая характеристика центробежного насоса отражает взаимосвязь подачи, напора, мощности и КПД. Основные технические данные центробежных молочных насосов, устанавливаемых в технологических линиях по переработке молока, приведены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Основные технические данные центробежных молочных насосов

Показатель

НМУ-6

  • 36-1Ц1,
  • 8-12Г2-

ОПА

  • 36-1Ц2,
  • 8-20Г2-

ОПБ

Е8-36-

зцз,

5-10

  • 50-ЗЦ7,
  • 1-20Г2-

опд

  • 75-1Ц
  • 14,0-31
  • (75М

ЦН-50/31)

Подача, м3

6

6,3

10

13

25

50

Напор, м

8

12,5

20

10

20

31

Высота всасывания (для самовсасывающих), м

5

5

4

Диаметр патрубка, мм:

всасывание

40

36

36

36

50

75

нагнетания

21; 29

36

36

36

50

75

Частота вращения рабочего органа, с-1

47

50

50

47,3

50

48,5

Мощность электродвигателя, кВт

0,75

1,5

5,5

11

Габаритные размеры, мм

390 х х 275 х х 200

480 х х 250 х х 390

480 х х 250 х х 390

520 х х 225 х х 503

780 х х 290 х х 690

725 х х 350 х х 425

Масса, кг

14,8

21

30

21

73

140

Обычный центробежный насос не может работать как самовсасывающий. Это свойство он приобретает в результате применения воздухоотделителя, сопла и изогнутого вверх всасывающего патрубка. Допустимое отклонение от вертикали всасывающего патрубка при работе насоса как самовсасывающего не должно превышать 20 град (рис. 2.10).

Центробежный самовсасывающий насос

Рис. 2.10. Центробежный самовсасывающий насос:

  • 1 — электродвигатель; 2 — сопло; 3 — воздухоотделитель; 4 — крышка;
  • 5 — всасывающий патрубок; 6 — рабочее колесо; 7 — зажимное устройство;
  • 8 — корпус с опорами

Работает такой насос следующим образом. Рабочее колесо насоса, заполненного до верхнего уровня всасывающего патрубка жидкостью (молоком), образует в рабочей камере воздушно-жидкостную смесь и выталкивает ее через сопло в воздухоотделитель. Жидкость, освободившаяся в воздухоотделителе от воздуха, возвращается в рабочую камеру. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет создано необходимое разрежение для подъема жидкости через всасывающий патрубок и заполнения рабочей камеры, после чего насос работает как центробежный. При следующих повторных включениях процесс возобновляется благодаря оставшейся в его рабочей камере жидкости.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >