Пластинчатые и трубчатые охладители.

Насосы объемного действия.

Виды, устройство, принцип действия и применение

В пищевой промышленности

По принципу действия насосы подразделяются на две основные группы: динамические и объемные. К первой относятся насосные агрегаты, где жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере постоянно сообщающихся с входом и выходом насоса.

В объемных насосах – перемещение рабочей среды осуществляется под воздействием поверхностного давления при периодическом изменении объема насосной камеры попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса.

В группу динамических насосов относят: лопастные (центробежные и осевые насосы), насосы трения (вихревые, дисковые, червячные гидроструйные), инерционные (вибрационные).

К объемным относятся насосы возвратно-поступательного действия (поршневые, плунжерные), ротационные (шестеренчатые и винтовые), мембранные, поршневые насосы и насосы-дозаторы, импеллерные насосы.

Насосы объемного действия применяют для продуктов вязких однородных (сгущенное молоко, сливки и смеси для мороженого и молочно-белковые), высоковязких однородных (высокожирные сливки), пластинчатых однородных мягких разрушающихся (кисломолочные продукты) и легко изменяющиеся при механическом воздействии (творог, сырное зерно в сыворотке). Также данные типы насосов применяют в мясной (мясные экстракты, жир), масложировой (растительные жиры) и других сферах пищевой промышленности.

Общие свойства объёмных насосов:

1. Цикличность рабочего процесса и связанные с ней порционность и пульсации подачи и давления. Подача объёмного насоса осуществляется не равномерным потоком, а порциями.

2. Герметичность, то есть постоянное отделение напорной гидролинии от всасывающей (лопастные насосы герметичностью не обладают, а являются проточными).

3. Самовсасывание, то есть способность объёмных насосов создавать во всасывающей гидролинии вакуум, достаточный для подъёма жидкости вверх во всасывающей гидролинии до уровня расположения насоса(лопастные насосы не являются самовсасывающими).

4. Независимость давления, создаваемого в напорной гидролинии, от подачи жидкости насосом.

Импеллерные насосы – обеспечивают ламинарный поток перекачиваемого продукта на выходе из насоса, и могут использоваться в качестве дозаторов

Роторные насосы для молочных продуктов бывают шестеренные, винтовые, шиберные и кулачковые.

Шестеренные насосы могут быть с внутренним и внешним зацеплением шестерен (рис. 1). У шестеренных насосов с внутренним зацеплением (рис. 1а) ведущим органом является зубчатый диск или внутренняя зубчатка. Вращаясь, он приводит к в движение зубчатый диск. При этом жидкость из всасывающего патрубка поступает в пространство между двумя зубьями шестерен и перемещается ими по периферии к нагнетательному патрубку. В результате зацепления шестерен жидкость вытесняется в нагнетательный патрубок. Серповидный вкладыш (съемный или вмонтированный в крышку насоса) предотвращает обратное движение жидкости и смещение шестерен, а также облегчает сборку насоса. При нарушении гладкой поверхности зубьев при неточном изготовлении их происходит зажим жидкости, что может привести к аварии. Чтобы избежать зажима жидкости, в некоторых насосах во впадинах между зубьями шестерен имеются специальные каналы для ее отвода. Частота вращения шестерен от 3 – 6 до 20 – 23 с^-1. КПД 0,6 – 0,75.

Рис. 1. Роторные шестеренные насосы.

На рис. 1б показан насос с внешним зацеплением для нагнетания молока после осаждения белков. Шестерни насоса имеют по восемь зубьев. Сгусток, поступающий через всасывающий патрубок, заполняет объемы, образованные впадинами зубьев и торцевыми сторонами крышки, и перемещается в противоположной стороне. Здесь зубья шестерен проходят в зацепление и жидкость вытесняется в линию нагнетания.

Винтовые насосы являются разновидностью роторно-зубчатых насосов и легко получаются из шестерённых путём уменьшения числа зубьев шестерён и увеличения угла наклона зубьев. Одновинтовой насос (рис. 2) по сравнению с шестерным в меньшей степени воздействует на продукт. При этом не происходит существенного изменения структур или качественных изменений.

Рис. 2. Роторный одновинтовой насос.

Насос снабжен приводом с дисковым вариатором. В корпусе насоса установлены обойма и фланец, с помощью которого осуществляется уплотнение между корпусом и фланцем, а также предотвращается поворачиванием обоймы во время работы. Рабочим органом насоса является винтовая пара – винт с обоймой. Дисковый вариатор позволяет изменять частоту вращения от 16 до 9 с^-1.

При работе насоса продукт перемещается винтом по спирали образуемой свободными полостями обоймы. Производительность насоса до 5 м³/ч творожного сгустка, давление нагнетания до 2*10⁵ Па и потребляемая мощность 1,5 кВт.

Шиберные насосы (рис. 3) обычно небольшой производительности (до 1000 л/ч) относительно тихоходные (0,6 с^-1), создающие напор до 2*10⁵ Па.

 

 

Рис. 3. Роторный шиберный насос.

В этих насосах при вращении ротора шиберы, выходящие из пазов, прижимаются к стенкам корпуса под действием центробежной силы. В тех случаях, когда центробежная сила недостаточна (при малой частоте вращения или высокой вязкости продукта) устанавливаются пружины, которыми шиберы выталкиваются. При вращении ротора объем камер постепенно уменьшается и продукт выходит в нагнетательный патрубок. Таким образом, при подаче продукта из полости всасывания в полость нагнетания уменьшается объем между шиберами, вследствие чего и создается давление нагнетания.

Кулачковые насосы (рис. 4) бывают низкого давления – до 6*10⁴ Па – и высокого – от 6*10⁴ до 20*10⁵ Па. Частота вращения 0,25 – 7 с^-1. Производительность до 40 м³/ч. Рабочими органами этих насосов являются два ротора, приводимые в движение от электродвигателя через передаточный механизм.

В результате обработки продукта такими насосами структура или консистенция изменяются незначительно.

Рис. 4. Роторный кулачковый насос.

Мембранные насосы (рис. 5) предназначены для перекачивания сливок повышенной жирности, молочно-белковых смесей и закваски. При движении поршня с мембраной попеременно создается пониженное и повышенное давление. В первом случае открывается всасывающий клапан и продукт поступает в насос, во втором случае при избыточном давлении, достаточном для подачи продукта в нагревательный патрубок, всасывающий клапан закрывается. Производительность до 1000 л/ч, рабочее давление до 1,5*10⁵ Па. Высота всасывания до 0,3*10⁵ Па.

Рис. 5. Мембранный насос.

Поршневые насосы применяют для подачи жидкости в форсунки распыляющих устройств сушильных установок, при транспортировке молока на дальние расстояния, при закачивании молока в систему и когда требуется преодолеть значительные противодавления (10-100) 10⁵ Па. Обычно эти насосы трехцилиндровые, состоящие из станины, блока цилиндров с клапанами кривошипно-шатунного механизма с плунжерами. Электродвигатель сообщает движение шкиву, посаженному на коленчатый вал насоса, колено которого смещено на 120 ^о по окружности.

Несколько плунжеров обеспечивают равномерную подачу продукта в трубопровод. Вследствие смещения хода плунжеров нагнетание и всасывание молока происходит поочередно. Для этой же цели в нагнетательном трубопроводе устанавливается воздушный колпак.

Плунжер совершает 75 – 100 возвратно-поступательных движений в минуту. Насос работает и на всасывание. Допустимая высота всасывания не должна превышать 6 – 7 м. Объемный КПД насоса 0,70 – 0,75.

Насос – дозатор (рис. 6), состоящий из поршневого насоса и дозирующего устройства, осуществляет перемещение продукта (высокожирных сливок) и синхронную подачу бактериальной закваски. При производительности насоса до 1200 л/ч и напоре 4*10⁵ Па производительность дозирующего устройства 0 – 50 кг/ч.

Рис. 6. Насос – дозатор.

Основные узлы насоса – электродвигатель, конусный фрикционный вариатор скорости и цилиндрический редуктор. Дозирующее устройство представляет собой плунжерный насос, размещенный на крышке корпуса редуктора. Плунжерный насос состоит из рабочего цилиндра, плунжера, всасывающего и нагнетательного патрубков с резиновыми клапанами.

Плунжер приводится в действие от общего электродвигателя через вариатор скорости и редуктор. Возвратно-поступательное движение плунжеру сообщается кулачком, установленным на верхнем валу редуктора. Кулачок имеет переменный профиль, что позволяет изменять длину хода плунжера и производительность дозирующего устройства при его перемещении в горизонтальной плоскости специальными направляющими и регулировочным винтом, которые размещены на корпусе редуктора. При вращении регулировочного винта в одном направлении (пот часовой стрелке) дозирующее устройство перемещается вправо и ход плунжера увеличивается, в результате чего увеличивается количество подаваемой бактериальной закваски и наоборот. При перемещении дозирующего устройства в крайнее левое положение плунжер не совершает возвратно-поступательного движения и подача бактериальной закваски прекращается. Т. о., насос-дозатор может работать и как обыкновенный насос (при выпуске сладко сливочного масла и т.п.).

Пластинчатые и трубчатые охладители.