Глава 3

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ

ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ГИДРОБИОНТОВ

Современные предприятия для переработки гидробионтов ос­нащены разнообразным производственным оборудованием, предназначенным для механизации ручного труда и автоматиза­ции его управления. В зависимости от назначения производствен­ное оборудование делится на энергетическое, санитарно -техни­ческое, оборудование для производства тары и технологическое оборудование для переработки гидробионтов. В настоящем учеб­нике рассмотрено только оборудование для переработки гидро­бионтов, а остальное, применяемое на предприятиях отрасли, описано в учебниках по соответствующим дисциплинам.

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Игассификация оборудования в общем случае представляет собой научно-обоснованное распределение и объединение в группы ма­шин, аппаратов, агрегатов и комплексов на их основе по наиболее существенным для определенной цели признакам. Оборудование для переработки гидробионтов различают по устройству, принци­пу работы, функциональному назначению, видовому и размерно­му составу перерабатываемого сырья, выполняемым операциям и способам их осуществления.

В зависимости от принципа работы технологическое оборудо­вание бывает периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. В оборудовании периодического действия продукт пос­ле загрузки подвергается воздействию в течение определенного времени, после чего он выгружается. В оборудовании полунепре­рывного действия загрузка продукта и воздействие на него осуще­ствляются непрерывно в течение всего рабочего цикла, а выгруз­ка—через определенные промежутки времени. В оборудовании непрерывного действия загрузка, обработка и выгрузка продукта происходят непрерывно в течение всего рабочего цикла.

Степень механизации и автоматизации оборудования зависит от соотношения выполняемых им основных и вспомогательных операций. В зависимости от этого соотношения оборудование подразделяют на неавтоматическое, полуавтоматическое и авто­матическое. В неавтоматическом оборудовании вспомогательные и частично основные операции выполняют с применением ручно­го труда. В полуавтоматах основные операции выполняет обору­дование, а вспомогательные — человек. В автоматах все операции выполняются оборудованием.

В зависимости от сочетания оборудования в производственном потоке различают отдельные единицы (выполняют одну опера­цию), агрегаты (выполняют последовательно различные опера­ции), комплексы (выполняют законченный цикл операций) и по-iочные линии (выполняют все операции в непрерывном потоке).

Функциональное назначение оборудования определяет спосо­бы и принципы воздействия на гидробионты. Классификация по функциональному признаку согласуется с классификацией про-лессов, для технической реализации которых предназначено дан­ное оборудование, а также позволяет теснее связать принципы ра­боты оборудования с законами механики, гидромеханики, тепло­физики, физической химии, биохимии, энзимологии и микробиологии. Схема классификации оборудования для перера­ботки гидробионтов по функциональному назначению приведена -:л рис. 3.1.

По функциональному признаку оборудование можно разделить :-:д три основные группы: оборудование для выполнения подгото­вительных операций, биотехнологическое оборудование и оборудование для выполнения финишных операций. Эти три группы разделены на подгруппы, которые различаются по функциональ­ным особенностям. При рассмотрении этого оборудования в соот­ветствующих разделах учебника подгруппы разделены в свою оче­редь по принципу действия, видовому и размерному составу обра­батываемого сырья, конструктивным особенностям и другим общим признакам.

В первую группу входит оборудование, обеспечивающее подго­товку гидробионтов для переработки (мойки и сортирования), а также транспортное.

Оборудование, предназначенное для энергетического (механи­ческого, теплового, электрического и т. п.) и микробиологическо­го воздействия на сырье биологического происхождения с целью его переработки в пищевые, кормовые и технические продукты называется биотехнологическим. Обработка на этом оборудова­нии приводит к необратимым изменениям в сырье (гидробион-тах).

Во вторую группу входит биотехнологическое оборудование, которое составляет основную и главную часть технологического оборудования. Оно включает машины и аппараты для разделки, измельчения, перемешивания, формования, механического разде­ления, охлаждения, замораживания, размораживания, варки и бланширования, обжаривания, запекания, пастеризации и стери­лизации, сушки, копчения, посола и др.

Третью группу составляет оборудование, которое применяют на заключительных (финишных) стадиях переработки гидроби­онтов. Основное назначение оборудования этой группы — герме­тизация тары с продуктом для его дальнейшего хранения, реали­зации и весового контроля. Весы и весоконтрольное оборудова­ние применяют также и на других операциях переработки гидробионтов.

В зависимости от назначения, устройства, энергетического воз­действия на продукт оборудование разделяют на машины, при­способления, аппараты. Конструктивная особенность машины — движущиеся рабочие органы, которые, механически воздействуя на обрабатываемый продукт, изменяют его форму, размеры. Кон­структивная особенность аппарата — наличие определенного ре­акционного пространства (объема) или рабочей камеры (резервуа­ра), в которых в результате энергетического воздействия на про­дукт изменяются его физико-механические, биохимические свойства или агрегатное состояние. Кроме того, для работы аппа­рата применяют различные рабочие жидкости (горячую, холодную воду, водно-ледяную смесь), газ, пар, паро- и дымовоздушную смесь и другие, которые называются тепло- и хладоносителями. Взаимодействие рабочей жидкости и обрабатываемого продукта в аппарате может происходить при прямом и непрямом контакте через разделяющую поверхность (металлическую стенку). Приспособления не оказывают энергетического воздействия на сырье или продукт и различны по конструкции. Основное назна­чение приспособления — обеспечение или повышение эффектив­ности работы машины или аппарата.

Современное оборудование для переработки гидробионтов представляет собой в основном одно- и многооперационные, комбинированные и агрегатированные машины и аппараты. Су­ществуют поточные линии переработки гидробионтов. Важная задача — дальнейшая механизация и автоматизация процессов переработки гидробионтов с целью создания автоматических производств.

3.2. СТРУКТУРА ОБОРУДОВАНИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ ЕГО ЧАСТЕЙ

Структура определяет устройство оборудования и характери­зуется взаиморасположением и определенной функциональной связью между его составными частями.

Структурная форма оборудования для переработки гидробион-тов включает в себя рабочий механизм; механизм подачи сырья в продуктовую зону; механизм выгрузки готовой продукции; при­водной механизм; исполнительный (передаточный) механизм; ус­тройства для управления, регулирования, зашиты (блокировки) и контроля за работой всех механизмов и синхронизации их работы с работой другого оборудования данной поточной линии; устрой­ства для выполнения отдельных операций (например, водоотдели­тели в сортировочных машинах, охладителях и др.); корпус (раму) или станину, предназначенную для монтажа, крепления и уста­новки всех механизмов, составляющих данную машину. В зависи­мости от конструкции и выполняемых операций оборудование может и не иметь всех перечисленных механизмов, приборов и приспособлений.

Основные части, определяющие конструкцию и техническую характеристику оборудования, — это приводной механизм и ис­полнительный (передаточный) механизм с рабочими органами.

Приводной механизм служит для передачи -движения через ис­полнительный механизм рабочим органам оборудования. В каче­стве привода применяют электрические, гидравлические и пнев­матические механизмы.

Исполнительный (передаточный) механизм обеспечивает переда­чу движения от привода к рабочим органам оборудования и харак­теризуется условиями работы рабочих органов.

Рабочие органы предназначены для непосредственного оказа­ния на обрабатываемый продукт энергетического (механическо­го, теплового, микроволнового и др.) воздействия или создания условий, обеспечивающих взаимодействие продукта с рабочими средами или энергетическими полями в продуктовой зоне обо­рудования. Эти органы (устройства) разнообразны по конст­рукции, что обусловлено различием свойств, физического со­стояния сырья, а также способов, технологических режимов и направления воздействия на него. Основные функции и конст­руктивные формы рабочих органов оборудования рассмотрим подробнее.

3.3. ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ И КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ОБОРУДОВАНИЯ

По конструкции рабочие органы бывают: с гибкой тяговой свя­зью, в виде пары цилиндр-поршень, лопастные, винтовые и шне-ковые, гибкие, мембранные и шланговые, вальцовые, барабанные, фрикционные и др.

В зависимости от способа воздействия на продукт различают рабочие органы: очищающие, режущие, ударные, истирающие, перемешивающие, оросительные и распылительные, струйные и вихревые, теплоперелающие, использующие действие электромаг­нитных волн и радиального ускорения (центробежные).

Рабочие органы с гибкой тяговой связью применяют в транспорт­ном оборудовании для межцехового, межоперационного переме­щения сырья и продукта между отдельными машинами и аппара­тами или рабочими местами, а также внутри оборудования, на­пример перемещение сырья в сортировочных, рыборазделочных машинах др. В качестве гибких тяговых связей используют ленты, пластины, цепи, тросы, канаты, ремни, сетки и т. п. Конструк­цию, материал и размеры рабочих органов выбирают по каталож­ным и заводским данным в зависимости от их исполнения, разру­шающей нагрузки, шага (для цепей), ширины (для лент, пластин, ремней, сеток), вида перемещаемого продукта и его физико-меха­нических свойств.

Рабочие органы в виде пары цилиндр—поршень применяют в обо­рудовании для наполнения рыбой тары, прессования, формова­ния, дозирования, шприцевания, перекачивания продукта, фор­мования и укладывания пергамента в консервные банки и пр. Эти механизмы бывают горизонтальными, наклонными и вертикаль­ными (по расположению цилиндра); с одним или несколькими стационарными или подвижными цилиндрами, перемещающими­ся возвратно-поступательно или по окружности, либо по иной замкнутой кривой; по числу рабочих полостей могут быть одинар­ного или двойного действия и пр.

Схема неподвижного вертикального цилиндра показана на рис. 3.2, а. Цилиндр имеет откидную крышку с отводной трубой; внутри цилиндра установлен поршень с рейкой, получающей воз­врат но-поступательное движение от шестерни. Если скорость

Рис. 3.2. Схемы рабочих органов с цилиндровой парой:

а — неподвижный вертикальный цилиндр: 1 — рейка; 2— цилиндр; 3 — поршень; 4 — крышка; 5 — отводная труба; б —шестерня; б — дозатор для жидкостей: / — цилиндр; 2—кран; _? — скалка; в — механизм формования пергаментного стаканчика: 1 — винтовая течка; 2 — ленточ­ный конвейер; J— карусель: 4— патрон; 5 — подвижная планка; 6— неподвижная планка; 7 —

ролик; 8 — каретка

поршня v₀, его диаметр D, то скорость истечения массы через

тру­бу диаметром d

Дозатор для жидкостей (рис. 3.2, б) выполнен в виде горизон­тального неподвижного цилиндра диаметром D со скалкой, полу­чающей от привода возвратно-поступательное движение на рас­стояние Я. С работой скалки согласован поворот пробки крана, сообщающего при заполнении цилиндра бак с рабочей полостью дозатора, а при обратном ходе скалки — цилиндр со сливным от­верстием. В сдвоенных наполнителях одновременно работают два цилиндра.

Механизм формования пергаментного стаканчика в машине для пергаментации банок с крабовыми консервами показан на рис. 3.2, в. Заготовка пергамента переносится по операциям ка­руселью, состоящей из восьмигранного корпуса, в каждую грань которого вмонтирован конический патрон. Внутри патро­на перемещается толкатель для снятия банки вместе с перга­ментом.

Формование цилиндра и его дна осуществляется подвижной и неподвижной направляющими при движении карусели. Образо­ванное в виде конверта дно пергаментного цилиндрического ста­канчика при дальнейшем движении карусели приглаживается обрезиненным роликом. Далее карусель подает пергаментный ста­канчик для надевания на него банки.

После того как патрон со сформированным на нем стаканчи­ком встанет против каретки, последняя продвигает банку и наде­вает ее на пергаментный стаканчик. Затем карусель переносит банку в позицию, в которой она снимается с патрона и передается в винтовую течку. Далее банка поступает на ленточный конвейер, который подает ее для заполнения крабовым мясом.

Производительность цилиндровых механизмов, м³/с,

Во всех случаях использования рабочих органов цилиндрового типа объем цилиндра и давление вытеснения устанавливают по техническим условиям. Если в цилиндры подается кусковое или вязко-пластичное сырье, то боковое давление р_б заметно ниже осевого ро и их соотношение определяют по формуле

Лопастные рабочие органы находят применение в машинах для перемещения, смешивания, перемешивания, прессования, фор­мования продукции и других подобных операций при производ­стве рыбных кулинарных изделий. По исполнению они бывают эксцентриковыми, с перекрывающими стаканами, с косопостав-ленными лопастями и пр., по расположению оси приводного вала — горизонтальными или вертикальными; по числу лопас­тей— двух- и многолопастными, по форме лопастей— винтовы­ми, Z-образными, эллипсоидными и др.

Эксцентриково-лопастной рабочий механизм (рис. 3.3, а) при­меняют как вытеснитель при подаче густых и вязких жидкостей и однородных материалов. Он состоит из корпуса, внутри которого смонтирован ротор, в пазах последнего установлены лопасти. Под действием центробежной силы или пружин, закладываемых меж­ду парой радиально расположенных лопастей, они прижимаются к внутренним стенкам корпуса. Применяют также ведущие роли­ки, катящиеся по эквидистантным пазам, выбранным в торцевых крышках. В некоторых конструкциях лопасти прижимаются жид­костью, подавляемой под них из зоны нагнетания. Выбор способа прижима лопастей зависит в основном от рода перекачиваемой массы.

Устройства с косопоставленными лопастями (рис. 3.3, б) состо­ят из желоба, внутри которого установлен вал с косопоставленны­ми лопастями, смещающими при вращении продукцию от загру­зочного бункера к выпускному рукаву. Для интенсификации про­цесса смешивания вдоль желоба устанавливают круглые стержни, разбивающие поток и способствующие более равномерному сме­шиванию продукции.

Для замедления продвижения продукции вдоль оси вала в ниж­ней части желоба устанавливают перегородки, препятствующие свободному продвижению ее вдоль оси желоба, либо последнему придают наклон, что увеличивает обратный поток продукции и, следовательно, уменьшает производительность машины. Для ус­корения отвода продукции от загрузочного бункера в начале жело­ба на валу монтируют винтовую лопасть.

Винтовые лопасти (рис. 3.3, в) изготовляют цельностальными литыми с цапфами, которые ведущими рычагами соединены с изогнутыми по винтовой линии лопастями. Составные косопо-ставленные литые лопасти (рис. 3.3, г) снабжены разрезной втулкой, монтируемой на валу, а составные Z-образные лопасти (рис. 3.3, д) имеют вставной вал.

Устройства с эллипсообразными лопастями состоят из пово­ротного корыта (рис. 3.3, е), в котором смонтированы встречно-вращающиеся лопасти. Лопасть 2 больше лопасти 3, которая вра­щается внутри нее. Их встречное движение обеспечивает резкий срез массы и быстрое смешивание компонентов.

С целью экономии площади производственных помещений желоба перемешивающих устройств в вертикальной плоскости ус­танавливают один над другим (рис. 3.3, ж). В некоторых случаях при периодической работе используют лопастные машины с вер­тикальным цилиндрическим желобом (3.3, з).

Винтовые и шнековые механизмы применяют при транспортиро­вании, разделывании, прессовании, шприцевании, дозировании, формовании, перемешивании, смешивании и пр. Рабочими орга­нами в таких механизмах служат устройства с одним, двумя, тремя и четырьмя винтами или шнеками; последние бывают цилиндри­ческими и коническими.

Устройства с одним цилиндрическим винтом (рис. 3.4, а) используют при транспортировании и подаче продукции в до­заторах, наполнителях и других механизмах. Внутри корпуса смонтирован винт, корпус снабжен загрузочным и отводным патрубками.

Через последний продукция нагнетается к месту последующей обработки.

Поступательное движение продукции вдоль оси корпуса созда­ется непрерывным вращением винта и трением, возникающим между внутренними стенками корпуса и продукцией. При подаче крупнокусковой массы она расклинивается между винтом и стенками корпуса и перемещается вдоль оси винта со скоростью v как гайка, движущаяся по направляющим. Во всех остальных случаях истинная скорость м₀ перемещения мелкокускового, пластичного и сыпучего продуктов вдоль оси винта заметно меньше v и состав­ляет (0,2...0,3)v. Кроме того, при подаче пластичной массы вслед­ствие перепада давления между витками и наличия щелей между винтом и стенками корпуса происходит обратное ее движение (переток), что также снижает скорость потока.

Для повышения скорости движения продукта вдоль оси винта внутреннюю поверхность корпуса делают ребристой, устанавли­вают направляющую звездочку (рис. 3.4, б), зубья которой пооче­редно западают в канавки винта, или направляющие гребенки (рис. 3.4, в) с зубьями, также входящими в канавки винта.

Рис. 3.4. Схемы винтовых и шнековых рабочих органов:

о — с одним цилиндрическим винтом: / — отводной патрубок; 2 — винт; 3— корпус; 4— загру­зочный патрубок; б— с направляющей звездочкой: 1 — звездочка; 2 — винт; в— с направляю­щими гребенками: / — гребенки. 2—вал; 3 — винт; 4— конус; г —с двумя цилиндрическими винтами: 1,2 — винты; 3— корп\с; 4— отводной патрубок; д — с двумя коническими винтами: /; 2— винты; 3 — корпус; е — с двумя параллельными шнеками: 1, 7— шнеки; 2— корпус; 3 — груз; 4 — угловой рычаг; 5—конус; 6 —выходной патрубок

В устройстве (рис. 3.4, г) с двумя цилиндрическими винтами / и 2, установленными в корпусе, плотное прилегание нарезки од­ного винта к стержню другого способствует прямому перемеще­нию продукции вдоль оси винта.

Устройства с двумя коническими винтами (рис. 3.4, д), смонти­рованными в корпусе соответствующей конструкции, применяют в тех случаях, когда на стороне выхода преодолевается значитель­ное давление.

В корпусе устройства, показанного на рис. 3.4, е, установлены два параллельных, синхронно вращающихся шнека, перемещающих продукцию от места загрузки к выходному патрубку, который снаб­жен конусом, создающим дополнительное сопротивление на выходе.

В гидравлических подпрессовывающих устройствах винтового типа конус установлен на штоке поршня гидравлического цилин­дра. В винтовых подпрессовывателях (см. рис. 3.4, в) конус пере­мещается вдоль вала шнека по нарезке на выступе этого вала.

Производительность винтовых и шнековых механизмов, а так­же мощность, необходимую для приведения их в действие, опре­деляют в зависимости от типа и назначения устройства и вида транспортируемого или обрабатываемого продукта.

Гибкие рабочие органы применяют в разделочном оборудовании для зачистки брюшной полости при разделке рыбы, а также при мойке и санитарной обработке консервной тары, инструмента и др. Их изготовляют в виде щеток, которые используют самостоя­тельно, либо они являются составной частью операционного ро­тора разделочной головки в рыборазделочной машине; щеточных барабанов для одно- и двусторонней обработки.

Гибкие рабочие органы выполняют обработку, проходя по об­рабатываемой поверхности (по прямой или по окружности), при­чем прижим их к извлекаемым объектам вызывает силу трения, достаточную для преодоления всех сопротивлений (удерживае-мость, инерция, трение скольжения извлекаемого объекта и рабо­чих органов по обрабатываемой поверхности).

Операционный ротор машины для разделки окуня (рис. 3.5, а) состоит из вспарывающего ножа и щеток, расположенных по вин­товой линии. Рыба с подрезанной со стороны брюшка до хребто­вой кости головой поступает в операционный ротор. В открытый подрез брюшка входит вспарывающий нож, закрепленный на опе­рационном роторе. Взаимодействие операционного ротора с раз­делываемой рыбой происходит по типу червячного зацепления, в котором роль червяка выполняет ротор. Воду, облегчающую зачи­стку брюшной полости щетками и вымывающую часть внутренно­стей, подают через отверстия в роторе.

Операционный ротор является частью разделочной головки машины для разделки дальневосточной скумбрии (рис. 3.5, б). После отрезания головы рыбы дисковым ножом тушка перемеща­ется в зону действия операционного ротора, который включает

вспарывающий нож. распластыватель. подрезней нож и обойму со щетками. Дисковый нож вскрывает брюшко от анального отвер­стия до головного среза. Распластыватель раскрывает брюшную полость для зачистки щетками. Между первой и третьей щетками установлен дисковый нож большого диаметра, вращающийся в направлении от приголовного среза к анальному отверстию, кото­рый дорезает брюшную полость и вскрывает кровяную почку. Од­новременно в полость между щетками подается вода для лучшей зачистки и вымывания внутренностей.

В моечно-сушильном агрегате (рис. 3.5, в) круглые и фигурные банки, проходящие через туннель, обрабатываются моечным ра­створом и вращающимися щетками, а затем сушатся воздухом.

На рис. 3.5, г приведена схема цилиндрической щетки, состав­ленной из двух половин, а на рис. 3.5, д — щеточного барабана, набранного из отдельных прямы;; вставных щеток. Спаренные щеточные барабаны (рис. 3.5, е) предназначены для двусторонней обработки, одиночные (рис. 3.5, ж)— для односторонней обра­ботки лотков, тары, инструмента и пр.

Мембранные и шланговые рабочие органы находят применение в устройствах и машинах, обрабатывающих стерильную продукцию, а также при необходимости избежать загрязнения обрабатываемой или подаваемой продукции смазочным маслом с движущихся ра­бочих деталей машины. К таким устройствам и машинам относят­ся: компрессоры специального типа для получения сжатого возду­ха, используемого в производствах стерильной продукции, в пнев-моприборах контроля, регулирования и управления процессами, и вытеснители, предназначенные для подачи тузлука при инъекци­онном посоле рыбы, перекачивания агрессивных сред, экстрак­тов, вытяжек и пр. Мембраны применяют в скороморозильных аппаратах, где они заменяют жесткие теплопередающие стенки. Благодаря этому исключается деформация последних в результа­те расширения продукта при замораживании и обеспечивается разделение теплообменивающихся сред по произвольной повер­хности.

Конструктивно мембранные рабочие органы представляют со­бой одиночные или спаренные сферические резервуары (первые работают с периодической, а вторые — с непрерывной выдачей продукта) с постоянно качающейся эластичной перегородкой, служащей поршнем в воздушных компрессорах, мембранных на­сосах, насосах с промежуточной жидкостью, которая давит на мембрану, изготовляемую из резины или стали.

Устройства для принудительной подачи тузлука в продукт (рис. 3.6, а) состоят из полусфер, между фланцами которых зажата мембрана. На верхней полусфере закреплен тройник с двумя вен­тилями. Через вентиль 4 в резервуар поступает тузлук и отжимает мембрану в крайнее нижнее положение. Когда резервуар запол­нится тузлуком, вентиль 4 закрывают. Далее открывают вентиль 2

Рис. 3.5. Схемы гибких рабочих органов: операционный ротор машин для

разделки:

а— окуня: / — фиксатор; .2—вспарывающий нож; 3—распластыватель; 4— щетки; б —дальневосточной скумбрии: /—дисковый нож для подрезания брюшка; 2 — щетки предваритель­ной зачистки; 3 — щетки окончательной зачистки; 4 — нож для дорезания брюшной полости; в — агрегат для мойки и сушки банок: 1 — зона мойки; 2 — зона ополаскивания; 3 — зона суш­ки; г — цилиндрическая щетка; д — щеточный барабан: е — спаренные щеточные барабаны; ж — одиночные щеточные барабаны

Рис. 3.6. Схемы мембранных и шланговых рабочих органов:

а — устройство подачи тузлука в продукт: 1 — шланг; 2, 4, 9, 10— вентили; 3 —тройник; 5, 6— полусферы; 7— мембрана; 8 — клапан; 6 — шланговый вытеснитель: 1 — шланг; 2 — же­лоб; 3 —ролики; 4 — стержни; 5—вал

для выхода тузлука, потом вентиль 9 для подачи из водопровода воды, которая и вытесняет тузлук в шланг, заканчивающийся иглой. При выдаче тузлука вентиль 10 должен быть закрыт. Предохранительный клапан всегда находится под напором воды.

По окончании выдачи тузлука вентили 2 и 9 закрывают, откры­вают вентили 4 и 10 я процесс повторяется. Скорость истечения тузлука определяется разностью давления воды и тузлука на выхо­де из иглы.

Шланговый вытеснитель (рис. 3.6, б) представляет собой ре­зиновую трубу-шланг, уложенную в желоб. По шлангу перека­тываются ролики, которые закреплены на стержнях, вращаемых валом. Каждый ролик пережимает шланг и гонит вперед жид­кость, которая за счет разрежения, создаваемого движущимся впереди роликом, заполняет шланг и перемещается следующим роликом. В таких механизмах полностью исключен контакт продукции с какими-либо деталями, кроме резиновых шланга и мембраны, следовательно, исключено ее загрязнение. Производительность, с: шланговых вытеснителей

мембранных жидкостных вытеснителей со сферическими ем­костями

Мощность, необходимая для привода мембранных и шланго­вых вытеснителей, кВт,

Вальцовые рабочие органы применяют при разделке гидробион-тов (отделение от туловища головы кальмара со щупальцами, уда­ление внутренностей и др.) путем одно- и двустороннего контак­та; транспортировании; прессовании; сушке жидких и пастообраз­ных масс; истирании и дроблении хрупких кусковых материалов; подаче, продвижении или поддержании продукта при обработке или перемещении его через продуктовую зону машины; выравни­вании или изгибе листов жести; наложении тонкого слоя масла, краски или лака и пр.

В машинах для переработки гидробионтов применяют валики: сплошные или полые металлические с гладкой, рифленой, перфо­рированной, панцирной или шиповой поверхностью; полые ме­таллические, покрытые твердой резиной с гладкой или рифленой поверхностью; сплошные или полые металлические, покрытые изнутри слоем твердой, а снаружи слоем мягкой резины или кап­рона с гладкой наружной поверхностью; полые резиновые, наде­тые на перфорированную металлическую трубу и заполненные сжатым воздухом или маслом, нагнетаемым отдельными компрес­сорами или насосами.

Двухвальцовые механизмы со значительным углом контакта а (рис. 3.7, а, б) применяют в машине для разделки кальмара на тушку. Устройство и принцип работы машины описаны в главе 7. Существует определенная зависимость между диаметром вали­ка D, диаметром обрабатываемого продукта (мантией кальмара) d и коэффициентом трения jj. между продуктом и рабочей поверхно­стью валика. Валики за счет силы трения, возникающей в поверх­ности контакта мантии с валиками, затягивают ее в межвальцовое пространство и вытесняют внутренности.

Для вытеснения внутренностей из. мантии в ней должны быть созданы удельное давление о и общее осевое усилие Р, достаточ­ные для смещения вытесняемой массы по внутре Рис. 3.7. Схемы вальцовых рабочих органов; машина для выдавливания внутрен­ностей кальмара:

а — общий вид: 1 — валики второй операции; 2—поддерживающий вал; 3 — валики первой операции; 4— пружина; 5 — натяжное устройство; 6— кожух; 7—рабочий стол; 5—рама; б — расчетная схема; в — двухвалыювый пресс: 1, 4— соответственно нижний и верхний валики; 2 — пружина; 3 — подшипники; г — двухвалыювая дробилка: 1,3— валики; 2 — неподвижный подшипник; 4— подвижный подшипник; 5^пружина; д — трехслойный транспортирующий валик: / — труба; 2—слой жесткой резины; 3— слой мягкой резины мантии. Мантия, затягиваемая валиками, деформируется и давит на валики, создавая усилие распора R, Н, направленное по радиу­су валика:

1 шощадь контакта валика с мантией представляет собой пара­болический сегмент, площадь которого, м²,

Валики могут затягивать мантию без предварительного их сжа­тия или с предварительным сжатием R'. В первом случае тянущее усилие создается только силой распора R, а во втором — при со­вместном действии усилий R и R'. Так, при R = 0 тянущая сила F= 2 R cos , где = 0,4a — угол отклонения R от осевой линии валиков, который определяется по положению центра тяжести па­раболического сегмента.

Сила, выталкивающая мантию из межвальцового простран­ства, за счет отклонения R от осевой линии F₀ - 2R sin Для обеспечения требуемых условий необходимо, чтобы F = F0 + P. Откуда 2 Rcos = 2/Rsin + (Пd²/4). Так как D= d/(1 — cosa), а 2 Rcos sin0.5 = sina; 0,75 tg0,5a = tg , то =2tg Эта формула определяет зависимости между D, d и .

К предварительному сжатию валиков прибегают тогда, когда тянущее усилие не обеспечивает преодоления всех сопротивле­ний. В этом случае R' > 0, а тянущее усилие F1= 2 (Rcos + R'). При малых значениях у значение cos = 1. Приняв соотношение R': R = , находим, что 2tg = (l + ). Эта формула описывает соотношение между D, d, и . Видно, что при = 0 она превра­щается в приведенную выше формулу.

В двухвальцовом прессе с гладкими металлическими валиками (рис. 3.7, в) верхний валик сплошной массивный и установлен в подвижных подшипниках, снабженных пружиной, а нижний — полый, гладкий с перфорацией и установлен в неподвижных под­шипниках. Сила давления верхнего валика на нижний, Н,

Производительность двухвальцового пресса, м³/с ,

Если валики изготовлены из различных материалов, то числен­ное значение Е

принимают как приведенный модуль упругости, Н/м²,

В двухвальцовой дробилке с гладкой рабочей поверхностью ва­ликов (рис. 3.7, г) валик / установлен в неподвижных подшипни­ках, а валик 3— в подвижных подшипниках с пружинами, обеспе­чивающими постоянство силы прижима и возможность смещения валиков при попадании кусков больших размеров и прочности. Такие механизмы применяют для измельчения хрупких тел, при­чем твердость материала валиков должна быть значительно выше твердости дробимого материала, подаваемого на барабаны сверху. Затягивание материала в межвальцовое пространство под действи­ем силы трения, возникающей в поверхности контакта, происхо­дит при следующих необходимых условиях:

Трехслойный транспортирующий валик (рис. 3.7, д) состоит из металлической трубы, придающей жесткость слою резины, кото­рый соединяет металлическую трубу с наружным слоем из мягкой резины. Последний образует требуемую поверхность контакта ва­лика с обрабатываемым продуктом, имеет высокий коэффициент трения. Возможность перекусывания и дробления материала элас­тичной поверхностью валика исключается. Толщина слоев резины зависит от условий работы, ее принимают для нижнего слоя рав­ной 5... 10 мм и для верхнего — 10...25 мм.

Барабанные рабочие органы применяются в оборудовании для мойки, сортирования, снятия чешуи, обесшкуривания, измельче­ния, смешивания, механического разделения, размораживания, варки, обжаривания, стерилизации, сушки, посола и др. Они мо­гут быть цилиндрическими, коническими, фасонными или ком­бинированными, с побудителями для смещения продукта вдоль оси барабана или без них; периодического или непрерывного дей­ствия; горизонтальными, вертикальными или наклонными; по­лочными или гладкими; с внутренним или внешним расположе­нием продукции по отношению к стенкам вращающегося бараба­на; с плавным и непрерывным, импульсным и периодическим сдвигом продукции вдоль оси барабана; с частотой вращения ба­рабана, большей или меньшей критической; со сплошным винто­вым или секционным и с лопастным побудителем; с непрерыв­ным или ритмично-пульсирующим вращением барабана и пр. Из­готовляют барабаны со сплошными или перфорированными стенками, из стальных листов, труб или полос и пр.

Барабаны характеризуются диаметром, длиной и критической частотой вращения. Диаметр и длину выбирают в зависимости от назначения, коэффициента заполнения, продолжительности об­работки и производительности. Под критической частотой враще­ния горизонтального или поставленного с небольшим наклоном барабана понимают ту наименьшую частоту, при которой изоли­рованная материальная частица, помещенная внутрь барабана, начнет вращаться вместе с ним, не отрываясь от его стенок за все время оборота.

Если по технологическим условиям требуется, чтобы во время работы происходил отрыв от стенок барабана и свободное паде­ние обрабатываемого продукта, связанное с необходимостью смещения его вдоль оси барабана, орошения со всех сторон, пе­ремешивания или смешивания и пр., то барабан должен вра­щаться с частотой, меньше критической, т. е. n_Д < n_кр, где n_Д — действительная, n_кр — критическая частота вращения бараба­на, с^-1:

где D — внутренний диаметр барабана, м.

Если в процессе работы горизонтального или наклонного бара­бана требуется полностью исключить отрыв продукта от его внут­ренней стенки при любых условиях заполнения рабочего объема, то n_д >> n_кр, причем n_кр определяют в этом случае по наименьшему диаметру, получаемому при максимальной загрузке. При этом принимают nД =(2...4)n_кр. Гладкий наклонный цилиндрический барабан (рис. 3.8, а), опирающийся на ролики снабжен бандажом 4 с ребордами и глад­ким бандажом 5. Реборды исключают возможность осевого сме­щения барабана; гладкий бандаж (один в коротких и два в длин­ных барабанах) компенсирует возможные удлинения барабана по длине, вызываемые нагрузкой или изменением температуры. Бан­даж 4 может не иметь реборд, в этом случае ребордами снабжают ролики, поддерживающие упорный бандаж.

Рис. 3.8. Схемы барабанных рабочих органов:

а, в —на роликах: 1,3 — ролики; 2 — барабан; 4— бандаж с ребордами; 5 — гладкий бандаж; б — на цепях: У —барабан; 2, 6—цепи; 3, 5— звездочки; 4 — вал; г — конический барабан; д — бара­бан с полками; е — барабан с внешним расположением продукции: / — конус; 2— пальцы; 3, 6— гребенки; 4— кожух; 5, 7 — соответственно патрубки подачи и отвода продукции; ж — ба­рабан со спиралью: / — спираль. 2—барабан; з — барабан с винтовой поверхностью: / — бара­бан: 2— вал; 3 — винтовая поверхность

Барабаны приводятся во вращение от поддерживающих роли­ков за счет трения, возникающего в поверхности контакта веду­щих роликов с бандажом, либо при помощи цепной передачи (на барабан устанавливают ведомую звездочку), либо при помощи зубчатой или червячной пары. Если при фрикционном приводе сила трения, возникающая в поверхности контакта, будет недоста­точной для преодоления всех сопротивлений, сопутствующих вра­щению барабана, то устанавливают дополнительный прижимаю­щий ролик 3.

Если требуемая для приведения в действие барабана мощ­ность N₀, кВт, то окружное усилие, необходимое для вращения барабана, Н,

Окружное усилие, вызываемое действием нормальной силы, Н,

Барабан (рис. 3.8. б) подвешен на цепях, надетых на ведущие звездочки, которые смонтированы на приводном валу. Для на­клонных барабанов одну цепь берут на несколько звеньев длиннее другой, что создает заданный угол наклона оси барабана.

В рыбомоечных машинах барабан (рис. 3.8, в) устанавливают на роликах (один из них приводной). Рыбу непрерывно загружают во вращающийся барабан, где она орошается водой и продвига­ется вдоль него по спирали в нижнюю часть к разгрузочному окну. Для исключения осевого сдвига барабана ролики снабжены ребордами.

В горизонтальных конических барабанах (рис. 3.8, г) образую­щая конуса наклонена к горизонту под углом а, обеспечивающим перемещение продукции вдоль оси барабана. Барабаны могут быть гладкими (квадрант /, рис. 3.8, д) или полочными, причем полки располагаются: радиально (квадрант II), с отклонением от радиуса вперед под углом р — так называе­мые полки с запаздывающим скатыванием (квадрант III) и с от­клонением назад от радиуса под углом у — полки с опережающим скатыванием (квадрант IV). Гладкие радиальные полки применя­ют в барабанах, используемых в сушилках, моечных установках, конические полки — в роторных морозильных аппаратах, бара­баны с терочной рабочей поверхностью — в чешуесъемных ма­шинах. Наличие полок увеличивает поверхность контакта про­дукции с рабочими деталями, что значительно ускоряет процесс очистки.

Барабаны с внешним расположением обрабатываемой про­дукции представляют собой горизонтальный вращающийся ко­нус или цилиндр (рис. 3.8, е), смонтированный внутри кожуха, который снабжен патрубком для подачи продукции в рабочую зону и патрубком для отвода ее из машины; первый устанавли­вают на вершине конуса, а второй — у его основания. На рабочей поверхности барабана имеются пальцы, а на кожухе — гре­бенки, которые перемешают тару в моечно-сушильных агрегатах. К стенкам барабана рыбомоечной машины (рис. 3.8, ж) при­варен спиральный побудитель, который при вращении барабана перемещает продукцию вдоль оси барабана с постоянной скоро­стью, м/с,

где V_cp — средняя окружная скорость спирали, м/с; а — угол развертки спирали по ее средней линии.

В установках для размораживания и посола рыбы применяют горизонтальный барабан (рис 3.8, ,з) с полым валом и винтовой поверхностью, проходящей по всей длине барабана. Каждый шаг винтовой поверхности ограничивает полость, представляющую собой рабочий резервуар, который принимает определенную пор­цию сырья и консервирующего раствора. Диаметр и длину барабана определяют продолжительность процесса или продолжительность пребывания обрабатываемой продукции внутри барабана и заданная производительность.

Производительность барабанов определяют по формулам для оборудования периодического и непрерывного действия (см. раз­дел 3.4). Скорость движения продукции вдоль оси барабана, м/с: для гладких и полочных барабанов без побудителей

где к1 — коэффициент, учитывающий снос продукции водой или воздухом, пода­ваемым в зону работы машины; L —смещение продукции за один цикл (подъем и падение рыбы, кусков), м; т — продолжительность одного цикла, с;

для барабанов с побудителями, выполненными в виде сплош­ных винтов

где V_c—окружная скорость по средней линии винта, м/с; а,.—угол развертки винта по средней линии.

Среднее смещение продукта за один цикл, м: для гладких барабанов

где Н— высота подъема продукта, м; р — угол наклона барабана к горизонту, град; для полосных барабанов

где Ni — мощность, необходимая на подъем продукции и сообщение ей скоро­сти; N₂ — мощность, необходимая на преодоление сил трения в опорах ба­рабана.

Фрикционные рабочие органы применяют в подъемниках, безмо­торных устройствах для опускания грузов под действием соб­ственной силы тяжести, в элеваторах для подъема порож­них и заполненных жестяных банок различного сечения, в прес­сах, в устройствах для изменения скорости, в дымогенераторах и пр. Фрикционные рабочие органы состоят из ведущей и ведомой частей (фрикционов); последняя получает вращение от первой путем непосредственного контакта или через промежуточную де­таль. Один из фрикционов изготовляют из материала с повышенным коэффициентом трения. Для уменьшения удельного давле­ния в поверхности контакта увеличивают ширину контактирую­щих деталей или их рабочих поверхностей (если это возможно) или придают им клинчатую форму. Режущие рабочие органы применяют в оборудовании для раз­делки гидробионтов. машинах для измельчения сырья, порциони-рования, нарезания и разделения его на куски, пласты, ломтики, набивочных машинах и др. Рабочими органами служат ножи раз­личной конструкции.

В качестве материала для изготовления ножей рекомендуется сталь марок ШХ15. 95X18. У7А. У8А и У12А. Лезвие ножей из ста­ли ШХ15 долго сохраняется в рабочем состоянии, срок службы их от заточки до заточки в 3...4 раза дольше, а расход энергии на ре­зание на 15...25 % меньше, чем v ножей из стали марок У7А, У8А и У12А. Углы, характеризующие работу, установку и геометрию лезвия. показаны на рис. 3.9: Р— угол заострения; а — задний угол; у — пе­редний угол; а + Р — угол резания. Известно, что при резании во­локнистых и пластичных материалов, прочность которых во мно­го раз меньше прочности материала ножей, стремятся к уменьше­нию Р, так как это ведет к заметному уменьшению нормального усилия вклинивания лезвия и расхода энергии. При резании ме­таллов, когда прочности материала ножей и обрабатываемых изде­лий близки между собой, прибегают к увеличению р с целью по­вышения стойкости резца.

Форма лезвий может быть: прямой, изогнутой и (или) зубча­той, а их заточка односторонней или двусторонней, симметрич­ной или асимметричной. Если режущая кромка ножа образует прямой угол с направлением вектора скорости ножа, то нож назы­вают с нормальной режущей кромкой; если этот угол не пря­мой, — с наклонной режущей кромкой.

Зубья на пильных полотнах могут быть с разводкой или без нее. Первые применяют при распиливании хрупких тел, вто­рые — при резании пластичных материалов, которые при вклинивании в них лезвия не зажимают его. При приварных зубьях, когда их ширина несколько больше толщины полотна, разводка зубьев исключается. Ширина ножа должна быть дос­таточной для осуществления нужного реза. Зубья на пильных полотнах по про­филю могут быть самовклинивающими­ся или требующими принудительного вклинивания. Первые применяют в уст­ройствах с самоподачей, вторые — в ус­тройствах с принудительной и регулируемой подачей продукта или пильного полотна.

рис. 3,9 Схема характеризующая установку, работу и геометрию лезвия.

Изогнутые лезвия могут быть круглыми с замкнутым или ра­зомкнутым контуром, в виде спиралей или развертки окружности. Круглые лезвия применяют для разреза по прямой или цилиндри­ческой поверхностям. В первом случае используют дисковые под­вижные и неподвижные (рис. 3.10, а) с гладким или зубчатым лез­вием или секторные (рис. 3.10, б) качающиеся ножи. При разделе­нии по цилиндрической поверхности применяют конические (рис. 3.10, в) или цилиндрические (рис. 3.10, г) ножи с гладкими или зубчатыми лезвиями.

Дисковые ножи с гладкими и фигурными режущими кромками применяют для отрезания головы, плавников, хвоста, разрезания брюшной полости, порционирования рыбы, разделки на пласт, срезания теши, филейчиков и др. Диаметр дискового ножа, мм, (рис. 3.10, а)

где h — максимальная толщина распиливаемого продукта (рыбы), мм; г— радиус шайбы крепления диска, мм; с — запас на необходимые зазоры для свободного прохода разрезаемой рыбы под ножом (с= 10...20 мм).

Толщину дискового ножа 8 принимают равной (0,007...0,010) Д т. е. она составляет 2...5 мм. Угол заточки ножей 7... 10°.

Режущий узел (рис. 3.10, д) машины для резки сырой морской капусты состоит из режущих фрез и дисковых фрезообразных тон­ких ножей. Фрезы и ножи поочередно набраны на вал на общую шпонку и зажаты гайкой. Ножевой вал вращается с частотой 12,5 с^-'. Дисковые фрезообразные ножи разрезают листы морской капусты продольно на полосы длиной 70 мм, а фрезы — попереч­но на пластины шириной 4 мм.

Серповидный нож (рис. 3.10, е) применяют в разделочных маши­нах для надрезания брюшка рыбы, тонкого измельчения в куттере и др. Наружный радиус и положение оси вращения ножа при вспары­вании брюшка рыбы выбирают так, чтобы нож как можно ближе прилегал к контуру брюшной полости. При работе конец ножа вхо­дит в брюшную полость и выходит из нее в районе анального отвер­стия, затем режет брюшко по направлению от анального отверстия к голове, которая предварительно отрезана или отогнута. Если рыбу разделывают при неподвижном операционном конвейере, то серпо­видный нож плоский. Если конвейер движется, то нож изогнут по винтовой поверхности с шагом, равным шагу лотков конвейера.

Кривая лезвия серповидных ножей может представлять собой архимедову и логарифмическую спирали, эвольвенту. Спираль­ные кривые лезвия серповидных ножей могут быть внешними (рис. 3.10, ж) или внутренними (рис. 3.10, з), гладкими или зубча­тыми. Рыборазделочная головка (рис. 3.10, и) — это комбиниро­ванный режущий рабочий орган, вращающийся со скоростью со у которого по спирали под разными углами расположены: серповидный нож a1 разрезающий брюшко, распластыватель а₂, выб­расыватель внутренностей аз и щетки для зачистки брюшной по­лости рыбы a4.

Рабочую режущую пару, состоящую из плоских призмати­ческих ножей и решеток (рис. 3.10, к), применяют в волчках. Ножи и решетки отличаются простотой конструкции и при низких скоростях полностью перерезают продукт, так как до­вольно плотно прижаты друг к другу. Но если прижим недоста­точно плотный, то это приводит к чрезмерному смятию продук­та, выдавливанию из него текучей фракции через отверстия ре­шетки. В результате ухудшается качество продукта, снижается производительность машины и повышается удельный расход энергии.

Режущая пара (рис. 3.10, л) современных машин для измель­чения состоит из ножевого вращающегося диска с большим числом лезвий и неподвижной решетки (идентичной с диском), расположенной под вращающимся диском. Диск и решетка снабжены наклонными, заточенными под острым углом лезвия­ми. Число лезвий на деталях различное, что обеспечивает рав­номерную нагрузку на двигатель. Острый угол заточки лезвий и значительные размеры отверстий (щелей) для прохода сырья существенно снижают удельный расход энергии на измельче­ние.

В режущей паре из ножевого диска и неподвижной решетки (рис. 3.10, м) вращающиеся ножи расположены в вертикальной плоскости и под углом к неподвижным наружным ножам так, что при вращении первых создаются условия наклонного резания (ножницы). Такое расположение ножей уменьшает удельный рас­ход энергии. Для подачи сырья в режущую пару используется цен­тробежная сила. Число неподвижных и вращающихся ножей раз­лично.

В режущей паре, изображенной на рис. 3.10, н, цилиндрическая решетка неподвижна, а вращаются пластинчатые ножи, установ­ленные на приводном валу, спицы которого выполнены в виде улитки, подающей сырье в зону резания.

В оборудовании для разделки гидробионтов применяют раз­личные пластинчатые ножи с прямыми (рис. 3.10, о), спаренно-наклонными (рис. 3.10, р) и фасонными (рис. 3.10, р) лезвиями.

Рис. ЗЛО. Схема узлов и режущих рабочих органов:

а —дисковые ножи; б — секторные ножи; в — конические ножи; г — цилиндрические ножи; д — режущий узел машины для резки сырой морской капусты: / — фрезы; 2 — вал; 3, 4, 5—цилиндрические шестерни; б—рифленый валик; е, ж, з — серповидные ножи; и — рыборазделочная головка; к — режущая пара из плоских призматических ножей и реше­ток: 1,2— решетки; 3, 4 — ножи; л — режущая пара из ножевого диска и неподвижной ре­шетки: / — диск; 2— решетка; м —режущая пара из подвижных и неподвижных ножей: I — подвижные ножи; 2— неподвижные ножи; н —режущая пара с неподвижной цилиндри­ческой решеткой и вращающимися пластинчатыми ножами: /—решетка; 2 — спицы;

3 — вал; 4— ножи

Применяют также конечные и бесконечные ленточные ножи (пилы) с гладкими (рис. 3.10. с) или зубчатыми лезвиями, при­чем зубья могут быть клинчатой (рис. 3.10, т) или овальной (рис. 3.10, у) формы.

Механизм надрезания брюшка машины для полупотрошения сельди (рис. 3.10, ф) состоит из дискового 1 и пластинчатого 2 но­жей. Дисковый нож установлен на валу 3, который одновременно служит осью поворота пластинчатого ножа. Дисковый нож надре­зает брюшко рыбы 4, а пластинчатый — углубляет рез до хребто­вой кости.

Ударные и истирающие рабочие органы используют для дробле­ния льда, измельчения специй, смешивания материалов и пр. Их выполняют в виде быстровращаюшихся молотков, бичей, штырей, пальцев, прикрепленных к быстроврашающимся дискам, бараба­нам (ударные рабочие органы), в виде быстровращаюшихся риф­леных дисков, спаренных с неподвижными, или в виде крестовин, штырей или лопастей, вращающихся между неподвижными риф­леными дисками (истирающие рабочие органы) и др.

Пластинчатые молотки молотковой дробилки (рис. 3.11, а) шарнирно закреплены на осях, прошивающих диски, которые смонтированы на приводном валу. Молотки устанавливают по 4...6... 12 в ряд, а число рядов зависит от производительности ма­шины и требуемой степени измельчения сырья. Рабочая часть ма­шины ограждена кожухом, в котором предусмотрена решетка (при крупном дроблении — из колосников).

Для уменьшения износа решетки и кожуха установлена отража­тельная плита с гладкой (при крупном дроблении) или рифленой (при мелком дроблении) рабочей поверхностью. Сырье поступает через загрузочный патрубок, а после измельчения, пройдя решетку, отводится по спуску. Второе отверстие в молотках предусмотрено для их поворота при износе и повторного использования.

Механизм дробления фасонными молотками, вращающимися по радиусу Rq, показан на рис. 3.11, б. Энергия молотка, полезно используемая во время удара,

Штырьевая дробилка (рис. 3.11, в) для измельчения блочного льда представляет собой массивный барабан, по периферии кото­рого закреплены штыри. Барабан получает вращение от привода. В стенке корпуса смонтирована гребенка, задерживающая куски льда, размер которых больше зазора между выступами гребенки.

В дробилке или смесителе ударного действия (рис. 3.11, г) пальцы левого диска вращаются в одну, а пальцы составного диска — в другую сторону. Такое расположение и вращение дисков почти удваивает энергию удара пальцев и тем самым интенси­фицирует процессы дробления и смешивания материалов, по­даваемых через бункер. Такие дробилки называются дезинтег­раторами.

В дробилке ударного действия с одним вращающимся диском (рис. 3.11, д) сырье по течке поступает в рабочую зону на пальцы вращающегося диска. Между рядами пальцев вращающегося дис­ка установлены ряды неподвижных пальцев. Пройдя все ряды пальцев, измельченная масса через решетку направляется в отвод­ной рукав.

Мощность, необходимая для приведения в действие ударных и истирающих рабочих органов, кВт,

Рабочие органы, использующие действие радиального ускорения применяют в сепараторах, центрифугах, циклонах, отстойниках, измельчителях и др. Радиальное ускорение создается в результате вращения рабочего органа совместно с массой обрабатываемого сырья или за счет сил инерции массы, подаваемой с большой ско­ростью в неподвижный резервуар касательно к его стенкам (цент-робежно-инерционные механизмы).

Рабочие органы изготовляют в виде быстровращающихся бара­банов или стаканов различной формы и конструкции или в виде стационарных резервуаров цилиндрической или сложной формы, установленных горизонтально или вертикально. Интенсивность разделения в поле радиального ускорения определяется фактором разделения, а интенсивность процессов обработки под давлени­ем — величиной развиваемого при этом удельного радиального давления.

Фактор разделения показывает, во сколько раз радиальное ус­корение больше ускорения земного притяжения:

Давление, создаваемое радиальным ускорением, зависит от формы вращающегося барабана, степени его заполнения, плотно­сти обрабатываемой массы и значения радиального ускорения.

В сепараторах рабочим органом служит вращающейся барабан (рис. 3.12, а)

, в котором установлен пакет тарелок, имеющих фор­му усеченного конуса. В боковой поверхности конуса выполнены отверстия, которые в пакете образуют вертикальные каналы. Рыб­ный бульон, поступающий по центральной трубе в барабан, через каналы тарелкодержателя отбрасывается на периферию барабана и движется, как показано стрелками на рисунке. Под действием центробежной силы жир как легкая фракция перемещается к оси вращения, а тяжелая фракция (жидкость) — к периферии.

Всплывая и скапливаясь, жировая фракция образует потоки, которые движутся по тарелкам к оси барабана и выходят через вертикальные каналы. Под напором поступающего в барабан бульона потоки тяжелой и легкой фракций вытесняются в верхнюю часть и выходят через соответствующие отверстия. В горизонтальной шнековой осадительной центрифуге (рис. 3.12, б) цилиндроконический барабан установлен между двумя коренными подшипниковыми опорами. Внутри барабана расположен шнек, который вращается планетарным редуктором с частотой на 0,33...0,83 с~' больше или меньше частоты вращения барабана. Благодаря этой разнице обеспечивается выгрузка осадка со стороны конической части барабана.

Рыбный бульон, поступающий по питающей трубе внутрь ба­рабана через отверстия в приемно-распределительном устройстве, подается на вращающийся слой жидкости. Жидкость движется вдоль цилиндрической части и винтовому каналу, в котором из нее осаждается твердая фаза с образованием осадка. Осветленная жидкость выводится из торцовой части. Осадок транспортируется шнеком в коническую часть барабана, где из него отделяется часть жидкости, и через разгрузочные окна сбрасывается в приемник. Диаметр барабана в шнековых осадительных центрифугах 150...1400 мм, Fr = 500... 10000.

В шнековой осадительной центрифуге (рис. 3.12, в) барабан и шнек расположены вертикально с одним уплотнением в верхней части в отличие от трех у горизонтальных машин. Центрифуги та­кой конструкции работают при температуре до 350 °С, давлении 3,5IМПа с Fr=2000...5000.

При использовании радиального ускорения в аппаратах для разделения жидких смесей (гидроциклоны) и отделения твердых частичек от газа (циклоны) применяют неподвижные резервуары цилиндрической или иной формы (рис. 3.12, г) с конусом внизу, в которые по трубе, расположенной касательно к стенке резервуара, подают массу со значительной скоростью. Фракция с большой плотностью отбрасывается от центра и, теряя скорость, поступает в отводной патрубок. Фракция с меньшей плотностью, продолжая вращаться внутри корпуса, направляется в центральную трубу, пе­реходящую в отводной рукав, по которому и выводится из резер­вуара.

Благодаря касательному расположению патрубка поступатель­ное движение массы переходит во вращательное, при котором ра­диальное ускорение, м/с²,

Эта формула показывает, что для качественного разделения не­обходимо увеличивать v, площадь осаждения (боковую поверх­ность цилиндра) и уменьшать г. Увеличение v связано с увеличением мощности двигателя и потерь энергии, а уменьшение г по­вышает фактор разделения. Отсюда следует, что для уменьшения г целесообразно применение нескольких резервуаров небольшого размера, комплектуемых в зависимости от производительности в батареи по 2, 3, 6 и 8 аппаратов (циклонов) с общим пылесборни-ком и общими коллекторами для входа и выхода газа. Скорость подачи газа в циклоны принимают в пределах 20...25 м/с.

Конструктивно барабаны машин центробежного действия выполняют по разному в зависимости от их назначения. Для разделения отстаиванием применяют цилиндрические бараба­ны со сплошными стенками (рис. 3.12, д). Схема отстойного ба­рабана с радиальными перегородками, исключающими сдвиг осадка, показана на рис. 3.12, е. Осветленную массу отводят че­рез трубу. На рис. 3.12. ж показан фильтрующий барабан с пер­форированной боковой стенкой, на которой задерживается слой осадка.

Барабан центробежного измельчителя (рис. 3.12, з) состоит из цилиндрического вращающегося резервуара с перфорированной боковой стенкой. Ножи 2 смонтированы неподвижно внутри ба­рабана, или устанавливают снаружи ножи 1, которым сообщают встречное движение. Центробежная сила подает продукт под ножи 2, а после измельчения вытесняет его через отверстия. Ножи /, устанавливаемые снаружи барабана, измельчают продукт при выходе его из барабана. Оросительные и распиливающие рабочие органы применяют в ма­шинах, устройствах для мойки, сортирования, разделки гидроби-онтов, подачи воды и пара в пароварочные камеры, мойки инвен­таря, тары, инструмента, а также в распылительных сушилках и других аппаратах. Их выполняют в виде перфорированных труб или снабженных соплами душирующих устройств, неподвижных или вращающихся форсунок, быстровращающихся дисков и др. Для увеличения энергии удара водяной струи и сокращения рас­хода моющей воды к форсункам вместе с водой подают сжатый воздух. Рыба, находящаяся на наклонном сите, которое совершает воз­вратно-поступательное движение, орошается водой из сопел 3 (рис. 3.13, а). Вода к соплам подается по коллектору. При исполь­зовании оросительных труб их длину определяют по формуле

В устройствах периодического действия L определяется раз­мерами обрабатываемой продукции или приспособлений, на ко­торых она подается; длина оросительных труб в моечных маши­нах или аппаратах непрерывного действия — габаритами рабочей части этого оборудования. Скорость истечения воды через

отвер­стия, м/с,

Для направления струи воды или моющего раствора внутрь тары применяют специальные шприцующие устройства, состоя­щие из определенного числа труб (рис. 3.13, б), установленных стационарно или на качающемся механизме. В каждую трубу ввинчено необходимое число сопел. Диаметр отверстия сопла 1,5...2,5 мм, напор воды 15...30 м.

Для распыления воды при мойке применяют небольшие души-рующие воронки с многочисленными отверстиями. Такая воронка (рис. 3.13, в) состоит из конического корпуса, решетки и муфты, при помощи которой она навинчивается на патрубок водоподво-дящей трубы.

Для мойки оборотной или производственной тары применяют форсунки (рис. 3.13, г), в которые вместе с водой можно подавать сжатый воздух. Форсунка состоит из центральной трубы, через ко­торую подают сжатый воздух, и внешнего корпуса, снабженного патрубком для подвода воды и сопла.

Расход воды форсункой, в которую подают сжатый воздух, за­висит от диаметра отверстия сопла, а также избыточного давления воды и давления воздуха. С увеличением давления подаваемого воздуха расход воды уменьшается. Повышение давления воздуха, снижая расход воды, приводит к заметному уменьшению силы удара водяной струи, вырывающейся из форсунки, хотя энергия вылета капель и возрастает. По данным А, И. Пелеева, эффектив­ность форсунок обеспечивается при напоре воды 20 м и давлении воздуха 20...30 кПа. Расход воды и воздуха зависит также от конст­рукции самой форсунки.

Для распыления воды и растворов, отличающихся по вязкости от воды, применяют различные форсунки с одним выходным от­верстием, в которое жидкость подается под избыточным давлени­ем. Диаметр выходного отверстия сопла и давление жидкости в таких форсунках зависят от требуемой степени ее распыления. При грубом распылении применяют сопла с отверстиями диамет­ром 5... 10 мм и более, при тонком распылении 0,6... 1,8 мм.

В форсунке для грубого распыления воды в градирнях, скруб­берах и других устройствах (рис. 3.13, д) ее круглое входное отвер­стие А переходит в квадратное Б. В центре улиткообразной части форсунки предусмотрено сопло с круглым отверстием В. Улитка сообщает воде вращательное движение, способствующее лучшему распылению. Производительность такой форсунки при ее диамет­ре d= 20...22 мм равна 5...6м³/ч; при d= 28...32 мм — 8...11 м³/ч.

Форсунка для тонкого распыления (рис. 3.13, е) состоит из кор­пуса, гайки, шайбы и конуса, боковая поверхность которого снаб­жена винтовыми канавками А. Нагнетаемая жидкость заполняет надконусное кольцевое пространство Б, плотно прижимает конус к седлу шайбы и проходит в канавки А, разбивающие поток на от­дельные струи, которым сообщается поступательное и вращатель­ное движение, способствующее хорошему распылению. При пере-

Так, для форсунок, применяемых в распылительных сушилках, при d= 0,8...1.5 мм расход составляет 0,4 • Ю^-3 м³/с при давлении 5 МПа.

Форсунки для грубого и особенно хтя тонкого распыления до­вольно часто засоряются. Это указывает на необходимость очист­ки жидкости, подаваемой на распыление, или изыскания других способов диспергирования.

Форсунки с пневматическим распылением могут быть с внутренним или внешним подводом сжатого воздуха. Форсунка с внутренним подводом сжатого воздуха (рис. 3.13, ж) состоит из корпуса, к которому через патрубок подводится распыливае-мая жидкость, и сопла для ввода сжатого воздуха. Патрубок для подвода жидкости расположен касательно к корпусу, благодаря чему она получает вращательное движение, а поток воздуха рас­секает ее.

В форсунках с внешним подводом сжатого воздуха жидкость поступает во внутренний канал, а воздух — во внешний. В некото­рых сушилках для распыления жидкости используют пар.

Для тонкого распыления густых и вязких жидкостей, которые при прохождении тонких каналов форсунок могут сгущаться или коагулироваться, что приводит к засорению последних, применя­ют быстровращаюшиеся диски, распыливающие жидкость под действием радиального и тангенциального ускорений. Конструк­ция дисков зависит от многих факторов и в особенности от вязко­сти распыливаемой жидкости и требуемой ее дисперсности.

Диск с радиальными каналами (рис. 3.13, з) состоит из двух ча­стей: нижней — несущей и верхней — крышки с приемной ворон­кой, в которую поступает распыливаемая жидкость. Вращением диска жидкость отбрасывается к периферии и вдавливается в ще-левидные радиальные каналы. Под действием радиального уско­рения она перемещается по каналу, а под действием касательного ускорения прижимается к боковой стенке канала. В момент выхо­да из щели струи жидкости на нее действуют два ускорения, в ре­зультате чего и происходит распыление.

Производительность распылительных дисков, кг/с, зависит от многих параметров; в зависимости от частоты вращения ее опре­деляют из соотношения

Для повышения эффективности распыления дисками рацио­нально увеличивать п и уменьшать диаметр диска. В существующих распылительных сушилках п повышают до 83,5...250 с^-1. Мини­мальная скорость распыления (окружная скорость диска) 60 м/с. рабочая— 150... 180 м/с^-1.

Струйные и вихревые рабочие органы применяют в устройствах для отрезания головы рыбы, гидровымыва внутренностей в рыбо­разделочном оборудовании, в машинах и аппаратах смешивания, нагревания, стерилизации, выпаривания, инъекционного посола, а также для подъема и транспортирования жидких систем, созда­ния и поддержания вакуума. Их действие основано на принципе непрерывного откачивания среды путем использования импульса рабочей массы, вырывающейся из сопла, для подсоса, подъема, нагнетания, разрезания по заданному контуру и пр.

Струйные нагнетающие устройства называются инжекторами, отсасывающие — эжекторами, устройства для подъема жидко­стей — гидроэлеваторами, для подачи воды — водоструйными на­сосами, для подачи направленной струи воды с целью разруше­ния — гидромониторами, то же для разделения по заданному кон­туру — гидрорезаками, для подсоса воздуха при сжигании газа — инжекционными горелками, для отсоса воздуха и газа (при очень больших скоростях) — вихревыми насосами. При инъекци­онном посоле используют полые иглы и сопловые насадки цилин­дрической, конической или коноидальной формы.

В каждом струйном и вихревом устройстве должны быть: рабо­чая среда, перемещаемая масса и выбрасываемая смесь. В зависи­мости от назначения устройства в качестве рабочей среды приме­няют воду, пар, сжатый воздух и пр. Перемешаемая масса может быть в жидком, газо- или парообразном состоянии либо в виде смеси газообразных, жидких и твердых компонентов.

При помощи струйных рабочих органов транспортируют: воду — при отсасывании, нагревании или смешивании; тузлук, эк­стракты—при их инъекции, стерилизации, пастеризации; воду, несущую твердые включения при перемещении измельченных от­ходов рыбы и пр.; воздух, пар, газы — при создании и поддержа­нии вакуума, отсасывании паро- и газовыделений. В вихревых на­сосах в качестве рабочей среды для принудительного откачивания или перемещения воздуха, газа, пара используют сжатый воздух или газ.

Широкое применение струйных рабочих органов в оборудова­нии объясняется простотой их конструкции, надежностью и от­сутствием движущихся деталей. Основной недостаток их при ис­пользовании в качестве насосов — низкий КПД, не превышаю­щий 25 %.

В паровом инжекторе (рис. 3.14, а) пар подается через патрубок и заполняет пространство, соединенное с соплом. В нем установ­лена игла, положение которой регулируется. Из сопла пар вырывается в диффузор, создавая разрежение в смесительной камере, в которую подводится вода через патрубок 7. В диффузоре воде со­общается скорость. Одновременно, смешиваясь с паром, она по­догревается. Из диффузора вода проходит в конфузор, а из него по трубе отводится по назначению.

В водоструйном устройстве (рис. 3.14, б) вода через сопло на­гнетается в диффузор, причем в камере смешения возникает раз­режение. Через патрубок транспортируемая жидкость подсасыва­ется в камеру и смешивается здесь с водой, подаваемой через со­пло. Смесь проходит в диффузор и далее через конфузор в нагнетательную трубу. Такие устройства часто используют для от­соса воздуха или пара из технологических установок. В этих случа­ях они заменяют вакуум-насосы.

Пароструйный эжектор (рис. 3.14, в) включает расширительное сопло, всасывающий патрубок, камеру всасывания, диффузор и конфузор. В сопло подают пар, а к всасывающему патрубку — паровоздушную смесь. При прохождении сопла давление р_х напор­ной среды падает до р₂, причем она приобретает скорость, доста­точную для подсоса откачиваемой массы. В камере сжатия паро­воздушная смесь теряет скорость, вследствие чего давление увели­чивается, и при выходе из конфузора оно равно р_ъ.

Рассмотренные устройства дают возможность получить разре­жение до 133,3 и даже до 13,3 Па. Одна ступень пароструйного эжектора создает разрежение, при котором отношение давления нагнетания к давлению всасывания составляет 7...7,5. а для водо­струйного устройства 4...5.

Пароструйные эжекторы целесообразно применять в тех случа­ях, когда откачиваемые из технологических установок пары не представляют ценности или их требуется передать в пароулавлива-ющие или конденсационные установки. Для получения требуемо­го разрежения необходимо соответствующее давление пара. Эта зависимость показана на рис. 3.14, г.

Для получения горячей воды, используемой в технологических погружных аппаратах, применяют паровые струйные смесители (рис. 3.14, д), которые состоят из патрубка заканчивающегося со­плом для подвода острого пара и корпуса смесителя с отверстия­ми, через которые в него всасывается вода (разрежение создается вырывающейся из сопла струей пара). В корпусе происходит ин­тенсивное смешивание воды и пара; пар конденсируясь, отдает теплоту воде, и она в нагретом виде выходит из смесителя.

Инжекционный смеситель (рис. 3.14, е) состоит из патрубка для подвода продукта, собственно смесителя со щелями для пода­чи пара и отводной трубки.

Теплопередающиерабочие органы применяют в аппаратах для на­гревания, охлаждения, выпаривания, сушки, замораживания и проведения других теплообменных процессов. По конструкции теплопередающая поверхность в оборудовании бывает рубашеч­ной, трубчатой, пластинчатой, смешанной. Во всех случаях ис­пользования теплопередающих устройств их характеризуют пло­щадью поверхности теплообмена F, м², и мощностью теплового потока, Вт, передаваемого через нее

Для интенсификации процессов теплообмена необходимо стремиться к повышению к и Д?. если это допустимо по техноло­гическим соображениям. Повышение к во многих случаях дости­гается путем увеличения скорости движения тепловоспринимаюшей среды, уменьшения толщины слоя и, если это возможно, при помощи турбулизируюших устройств.

Определяющим при установлении к в большинстве случаев является численное значение коэффициента теплоотдачи а от греющей стенки к тепловоспринимаюшей среде. При ламинар­ном движении жидкости по трубе а определяют по критерию Нуссельта

Рубашечные те пл'о пере дающие устройства по­лучили применение в основном в аппаратах периодического дей­ствия: котлах, реакторах, варильниках и др. Рубашечные аппара­ты могут быть со сплошной (рис. 3.15, а — в) или секционной (рис. 3.15, г) рубашкой; по расположению резервуара — верти­кальными (см. рис. 3.15, а), горизонтальными (см. рис. 3.15, б) или наклонными (см. рис. 3.15, в).

Аппараты со сплошной рубашкой применяют в тех случаях, когда за время процесса объем продукции не меняется и теплопередающая поверхность не отопляется и используется почти полностью. В процессах с резким изменением объема обрабатываемого материа­ла, когда его часть после тепловой обработки составляет 1:10 и 1:30 первоначального объема, рациональны многосекционные рубашки, секции которых по мере упаривания массы можно выключать.

Для уменьшения потерь теплоты и улучшения условий труда все наружные поверхности рубашек и резервуаров, нагреваемых или охлаждаемых до температуры большей (меньшей) температу­ры окружающего воздуха, покрывают слоем теплоизоляции.

Трубчатые теплопередающие поверхности получили широкое распространение в аппаратах периодического и непрерыв­ного действия. В исполнении, монтаже и эксплуатации они более сложны, чем рубашечные. По исполнению их разделяют на змеевиковые, трубчатые с прямыми или изогнутыми одинарными трубка­ми, трубчатые с прямыми или изогнутыми сдвоенными трубками.

Змеевик по расположению бывает внутри рабочего резервуара, зштит в стенку и приварен к наружной поверхности резервуара. При расположении внутри рабочего резервуара (у самого дниша рис. 3.15, д) вся его греющая поверхность участвует в отдаче тепло­ты продукту, находящемуся в резервуаре, но вместе с тем услож­няется очистка резервуара. С увеличением длины пути движения пара по змеевику стаби­лизация процесса теплообмена и увеличение объема конденсата

а—в — аппараты со сплошной рубашкой: 1,5 — соответственно патрубки слива ко1шенсата и подвода пара; 2 — рубашка; .?— резервуар; 4— рассекатель; г — аппарате двухсекционной рубашкой: /, 2, 5, 7— соответственно патрубки подвода пара и слива конденсата; 3 — резервуар; 4, 6 — соот­ветственно верхняя и нижняя секция рубашки; 8 — днище аппарата; в — с прямыми трубками: д — змеевиковое устройство внутри резервуара: 1 — змеевик; 2—резервуар; е — с прямыми трубками: 1,4— соответственно патрубки слива конденсата и подвода пара; 2— циркуляцион­ная труба; 3, 7— решетки; 5 —теплообменные трубки; 6— корпус; 8— откидная крышка; ж — аппарат с изогнутыми трубками. /— перегородка; 2— несущая перегородка; 3 — крышка; 4 — трубная решетка; 5—резервуар: з —аппарат с компенсирующим устройством: / — сливной патрубок; 2—плавающая головка; 3— резервуар; и — двухтрубное устройство: / — решетка; 2, 5— откидные крышки; 3— открытые трубки: 4, 10— соответственно патрубки выхода и входа продукта; 6—рубашка; 7—корпус; 8— внешние трубки; У—наклонная решетка; к — плас­тинчатый аппарат: /, 2— стойки: 3, 5— штанги; 4 — винт; 6— пластины; л—1 — винтовая по­верхность; 2 — труба

приводят к снижению коэффициента теплоотдачи от греющей среды к стенке змеевика. Исходя из этого применяют составные или многоходовые змеевики с отдельными коллекторами для под­вода пара и отвода конденсата. Максимальная длина хода в много­ходовых змеевиках может быть равна одному витку или его поло­вине.

Для ориентировочного определения толщины стенки резервуа­ра 5, м, находящегося под избыточным внутренним давлением, пользуются формулой Лапласа:

где р — избыточное давление, Па; D — диаметр резервуара, м; ф — коэффициент, учитывающий ослабление стенок сваркой или отверстиями заклепок; а — допус­тимое напряжение на растяжение, Па.

В трубчатом устройстве с короткими прямыми трубками (рис. 3.15, е) корпус снабжен решетками, в которых закреплены концы теплообменных трубок. В центре решеток установлена тру­ба для циркуляции обрабатываемой массы. Снизу корпус закрыт откидной крышкой. Пары, образующиеся при обработке, отводят­ся в конденсатор. Для подвода греющего пара служит патрубок 4, для отвода конденсата — патрубок /.

Трубчатые устройства непрерывного действия бывают с есте­ственной или искусственной циркуляцией теплоносителя. В пер­вом случае для увеличения поверхности теплопередачи применя­ют вертикальные трубки большой длины, во втором — многоходо­вые устройства с повышенной скоростью циркуляции, что позволяет также делать теплообменники более компактными. Со­единения длинных трубок с решетками под воздействием разно­стей температур часто нарушаются. Чтобы избежать этого, приме­няют компенсирующие устройства или используют изогнутые трубки, для которых компенсаторы не требуются.

При выборе траектории движения теплообменивающихся сред следует иметь в виду, что по прямым трубкам целесообразно на­правлять среду, несущую в себе примеси, отложение которых мо­жет снизить мощность теплового потока (прямые трубки легко дос­тупны для очистки). В межтрубное пространство следует направ­лять конденсирующийся пар, как правило, свободный от примесей.

Теплообменник с изогнутыми трубками (рис. 3.15, ж) состоит из резервуара, трубной решетки и крышки, несущей перегородку 2. Межтрубное пространство разделено на две секции перегород­кой 1, обеспечивающей встречное движение теплообмениваю­щихся сред в обеих секциях аппарата.

Аппарат с компенсирующим устройством (рис. 3.15, з) выпол­нен в виде открытой плавающей головки, расположенной в резер­вуаре со сливным патрубком. Компенсирующие устройства тепло­обменников могут быть выполнены также с линзовым приспособлением на кожухе, с плавающей нижней головкой, с сальниковым и другими приспособлениями.

Двухтрубный аппарат (рис. 3.15, и) состоит из корпуса с двумя одинаковыми откидными крышками и рубашкой. Внутри корпуса смонтирована наклонная решетка с внешними трубками, надеты­ми на прямые открытые трубки, которые закреплены в решетке. Нагреваемая масса поступает через патрубок 10 и выходит из ап­парата через патрубок 4. Наличие рубашки увеличивает величину теплопередающей поверхности.

Преимущества двухтрубных устройств заключаются в том, что при одностороннем подводе теплоносителя в греющей части воз­никает встречное движение теплообменивающихся сред и при значительной длине труб нет необходимости в компенсирующих приспособлениях.

Пластинчатые теплопередающие устройства при­меняют в случаях теплообмена между текучими средами. Эти сре­ды разделены тонкими металлическими пластинами, на которых сделаны гофры и короткие канавки с резкими изгибами и поворо­тами, обеспечивающими турбулизацию жидкой среды, движущей­ся тонким слоем между пластинами. Такая конструкция обеспечи­вает рациональное использование теплопередающей поверхности, наименьший удельный расход металла, компактность установки и условия для содержания рабочих поверхностей в хорошем сани­тарном состоянии.

Пластинчатые теплообменники представляют собой набор че­редующихся пластин, в зазоры между которыми поочередно вво­дятся как теплоотдающая, так и тепловоспринимающая среды. Недостатки этих устройств — сложность компоновки пластин при различных вариантах работы теплообменника (нагрев, охлажде­ние) и необходимость замены выходящих из строя прокладок между плитами.

В пластинчатом теплообменнике (рис. 3.15, к) между двумя стойками на штангах надеты пластины, собранные в герметичные пакеты, которые образуют секции аппарата, предназначенные для нагрева или охлаждения. По данным Н. В. Барановского, в плас­тинчатых аппаратах при скорости движения жидкости 1,5...2,5 м/с коэффициент теплоотдачи а = 5,8... 10,5 Вт/(м² ■ К). Смешанные теплопередающие поверхности ис­пользуют, когда численные значения а теплообменивающихся сред, разделенных перегородкой, резко различаются. Так, если воздух нагревается конденсирующимся паром, то а теплоотдающей среды будет во много раз больше а тепловоспринимающей среды. Для выравнивания потоков теплоты увеличивают площади теплопередающей поверхности со стороны обтекания тепловос­принимающей среды. В этих случаях применяют оребренные тру­бы, причем по трубе транспортируют пар или горячую воду, а сна­ружи ее обдувают воздухом (рис. 3.15, л).

3.4. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ

Основные требования к оборудованию для переработки гидро-бионтов можно разделить на следующие группы: общие требова­ния к конструкции оборудования и зон его обслуживания в целом, требования безопасности, требования к средствам герметизации, аспирации, взрыво-пожаробезопасности и экологические требо­вания; специальные — санитарные требования к конструкции продуктовой зоны оборудования, определяемые особенностями перерабатываемого сырья и условиями эксплуатации и требова­ния к оборудованию, работающему под избыточным давлением.

К общим требованиям относятся: необходимая производитель­ность, минимальные материале- и энергоемкость, низкая трудо­емкость и безопасность в обслуживании, сохранение качества сы­рья и вырабатываемой продукции, ремонтопригодность, надеж­ность, долговечность, экологическая безопасность. Оборудование должно быть безопасным при монтаже, эксплуатации, ремонте, транспортировании и хранении, не загрязнять выбросами вред­ных веществ окружающую среду (воздух, почву, водоемы) выше установленных норм, пожаро- и взрывобезопасным, устойчивым к повышенной влажности, колебаниям давления и температуры, действию агрессивных веществ, ветровых нагрузок, обледенению.

Общие требования безопасности при проектировании, изго­товлении, транспортировании, монтаже, эксплуатации оборудова­ния перерабатывающих отраслей определяются соответствующи­ми ГОСТами, санитарными правилами и нормами (СанПиН 2.3.4.050 «Производство и реализация рыбной продукции»); нор­мами экологии; утвержденными отраслевыми правилами и норма­тивами безопасности, производственной санитарии и экологии; условиями транспортирования оборудования к месту установки; требованиями безопасности к производству такелажных и мон­тажных работ с учетом использования подъемно-транспортного оборудования и приспособлений для монтажа.

Общие требования к конструкции оборудования предусматривают обеспечение защиты продукта от внешних загрязнений, исключе­ние выбросов продуктов или вспомогательных материалов в окру­жающую среду, обеспечение полного опорожнения и хорошей очи­щаемое™ продуктовой зоны, предотвращение застоя остатков про­дукта и образования очагов гниения. Все поверхности должны быть доступны для санитарной обработки и контроля ее качества.

Для изготовления металлоконструкций (рам, станин, связей и т. д.) следует применять профили замкнутого сечения. Полости труб в металлоконструкциях должны быть закрыты сваркой или состыкованы с плоскими поверхностями.

Конструкция загрузочных устройств должна исключать выброс сырья наружу. Загрузка, выгрузка, перемещение продукта к обо­рудованию и от него должны быть механизированы. Конструкция оборудования должна исключать самопроизволь­ное ослабление креплений сборочных единиц и узлов, а также пе­ремещение подвижных элементов за пределы, предусмотренные конструкцией. Наружные выступающие части оборудования дол­жны быть закруглены по радиусу не менее 5 мм и не иметь заусен­цев, наплывов металла после сварки.

Для приведения в действие оборудования, на котором обслужи­вающий персонал соприкасается с продуктом руками (например, шприцы, глазировочный аппарат и др.), следует применять органы управления, приводимые в действие не рукой например, ножной педалью, коленным переключателем, а в соответствии с ГОСТом.

Смазочная система сборочных единиц и механизмов, располо­женных в местах, опасных для обслуживающего персонала, долж­на быть автоматической или дистанционной. Конструкция систем должна исключать возможность попадания смазочных масел на продукт, на части оборудования, не требующие смазки, и на пло­щадки обслуживания.

Конструкция оборудования должна учитывать требования бе­зопасности при эксплуатации в различных климатических усло­виях. Оборудование для обработки гидробионтов эксплуатируют на добывающих, перерабатывающих судах и береговых предпри­ятиях.

Размещение оборудования, обвязка его трубопроводами, со­единение с системой канализации не должны препятствовать санитарной обработке и контролю. Расположение арматуры и мест присоединения трубопроводов, подающих среду, отлич­ную от пищевого продукта (например, гидравлическое масло, охлаждающая среда), должно исключать загрязнение продукта в результате утечек в процессе работы и не препятствовать сани­тарной обработке оборудования. Сливные и переливные трубы оборудования должны соединяться с канализацией закрытым способом с устройством сифонов или через воронки с разрывом струи.

Устройство, содержание и эксплуатация паропроводов с давле­нием выше 0,1 МПа и трубопроводов горячей воды температурой выше 20 °С должны соответствовать требованиям правил устрой­ства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды Ростехнадзора.

Особенности эксплуатации оборудования в мор­ских условиях учитывают: применением специальных лако­красочных материалов для покрытия металлоконструкций (рам, станин, связей и т.д.). кожухов и пр.; комплектованием конт­рольно-измерительными приборами в герметичном исполнении; размещением электрооборудования в специальных шкафах для технологических и сухих помещений судов и др. Например, ма­шина ИКФ для приготовления крабового фарша работает на мор­ских судах при крене до ± 10° и дифференте ± 10°, а также качке, с периодом 10...12 с на 15...18° и подвергается воздействию заборт­ной морской воды.

Требования безопасности оборудования обеспечива­ют выбором принципа его действия, конструктивной схемы, безо­пасных элементов конструкции и т. п., применением средств ме­ханизации, автоматизации, дистанционного управления и защи­ты; выполнением эргономических требований; включением требований безопасности в техническую документацию по монта­жу, эксплуатации, ремонту, транспортированию, хранению и т. п.

Движущиеся части оборудования — дисковые, серповидные, пластинчатые ножи, гребенки, выступающие концы валов и эле­менты их частей (винты, шпонки), питательные и накатные вали­ки, ролики, передаточные механизмы, торцы барабанов (роликов) в местах набегания конвейерной ленты (пластин), в местах термо-и ультразвуковой сварки, питательные воронки (бункеры) — дол­жны иметь ограждения.

Бункеры и воронки для подачи сырья и устройства для выхода готовой продукции должны иметь конструкцию, обеспечиваю­щую при загрузке и выгрузке безопасность обслуживающего пер­сонала.

Машины с индивидуальными приводами для включения от­дельных узлов должны иметь устройства, отключающие их от об­щего привода. В многоприводных машинах должна быть предус­мотрена электрическая блокировка отключения двигателей при­водов в случае возникновения опасных ситуаций при внезапной остановке одного из них. Оборудование должно быть оснащено предохранительными устройствами (клапанами, муфтами и т. п.), предотвращающими перегрузки элементов конструкции, приво­дящие к их разрушению и созданию аварийных ситуаций.

Конструкция оборудования должна предусматривать меры по ограничению выделения конвекционного и лучистого тепла (теп­лоизоляцию). Изоляция поверхностей оборудования должна быть выполнена из теплоизолирующих материалов, не загрязняющих окружающую среду и продукт. В частности, для теплоизоляции любых поверхностей нельзя использовать материалы, содержащие стекловолокно или шлаковату. Температура нагретых поверхнос­тей оборудования, ограждений и трубопроводов на рабочих местах не должна превышать 45 °С. В машинах с местным охлаждением должно быть устройство, блокирующее их пуск при отсутствии хладоносителя.

Узлы оборудования, опасные для обслуживания, поверхности ограждений и защитных устройств должны быть окрашены в опознавательные цвета и иметь знаки безопасности в соответ­ствии с ГОСТом.

Все кнопки, рукоятки, маховики и другие органы управления должны иметь обозначения или надписи, поясняющие их функ­циональное назначение, соответствовать ГОСТам и быть окрашены в соответствующие цвета: красный — остановка; ахроматичес­кий (черный, серый или белый), допускается зеленый — пуск и попеременные остановка или пуск, синий — специальное включе­ние отдельных узлов или частей оборудования; желтый — аварий­ное включение.

Пусковые педали ножного управления оборудованием должны иметь ограждения или предохранительные устройства, исключаю­щие случайное включение оборудования (падение предмета, слу­чайное нажатие).

Задвижки, вентили и краны, расположенные выше 2 м от уров­ня пола (рабочей площадки) или заглубленные, должны иметь приспособления (рычажные, штанговые и др.), позволяющие от­крывать и закрывать их с рабочего места. Стационарная конт­рольно-измерительная аппаратура должна быть установлена на рабочих местах на высоте, не превышающей 2 м от уровня пола (рабочей площадки).

Конструкция оборудования, в котором используют газообраз­ное топливо, должна соответствовать требованиям правил безо­пасности в газовом хозяйстве Ростехнадзора РФ.

Токоведущие части оборудования должны быть надежно элек-троизолированы, ограждены или находиться в недоступных для людей местах. Электрическая аппаратура, установленная на обо­рудовании, а также его заземление должны отвечать требованиям ГОСТов и межотраслевым правилам по охране труда при эксплуа­тации электроустановок ПОТРМ-016-2001.

Требования к средствам герметизации, аспира­ции, взрыво-пожаробезопасности предусматривают раз­личные способы предотвращения попадания в воздух вредных веществ и пыли. В зависимости от особенностей выполняемых процессов оборудование должно иметь локальные (индивиду­альные) отсосы или элементы подключения к стационарным системам вентиляции для отсоса, улавливания и удаления вред­ных или опасных веществ с очисткой воздуха до требований са­нитарных норм перед его выбросом в атмосферу. Для отсоса пыли, воспламеняющихся или взрывоопасных сред должна быть предусмотрена самостоятельная вентиляционная система. Подключение к общей вентиляционной системе при этом не допускается.

Оборудование, в котором используются взрывопожарные ве­щества, должно быть оснащено средствами контроля за парамет­рами, значение которых определяют взрыво-пожароопасность процесса, а также противоаварийными устройствами: клапанами, автоматическими системами подавления взрывов и иметь устрой­ства для подключения коммуникаций воды, пара и (или) инертно­го газа.

Конструкция оборудования должна соответствовать требованиям электростатической искробезопасности в соответствии с ГОСТом.

Экологические требования предусматривают макси­мальную герметизацию оборудования, выделяющего влагу, газы, дым, пыль и посторонние запахи. При недостаточной герметиза­ции необходимо иметь местные отсосы или устройства, улавлива­ющие и удаляющие вредные вещества, а также устройства очистки выбрасываемого в атмосферу воздуха. Содержание вредных ве­ществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимых концентраций (ПДК).

Если в воздух рабочей зоны попадает несколько вредных ве­ществ разнонаправленного действия, то их ПДК остаются такими же, как и при изолированном воздействии. Для оценки одновре­менного содержания в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия используют соотношение, согласно которому сумма отношения их фактической концентра­ции в воздухе (с₁ с₂, ..., с„) к их ПДК (ПДК₁ ПДК₂, ..., ПДК„) не должна превышать единицы

Отработавшие газы, дым, вентиляционные выбросы очищают от неприятно пахнущих веществ независимо от результатов расче­та ПДК.

Сливать в канализацию из оборудования отработанные жидкие среды необходимо закрытым способом с возможностью наблюде­ния. Спуск сточных вод на пол производственного помещения, а также устройство открытых желобов для их стока в канализацию не допускается. Отвод и очистку отработанных жидких сред следу­ет предусматривать в соответствии с действующими документами, определяющими условия спуска, способ (механический, биологи­ческий и физико-химический) и степень их очистки.

Санитарные требования к конструкции продуктовой зоны определяются особенностями перерабатываемого сырья и условиями эксплуатации оборудования. Рабочие органы оборудо­вания конструктивно выполняют таким образом, чтобы при самых неблагоприятных условиях эксплуатации исключить возможность проникновения в продуктовую зону посторонних предметов, сма­зочных масел, ржавчины или металлической пыли, образующейся от износа деталей.

Конструкционные материалы оборудования при контактирова­нии с гидробионтами в процессе их обработки не должны образо­вывать примесей, загрязняющих пищевую продукцию и снижаю­щих ее качество. Цвет конструкционных материалов в продуктовой зоне не должен влиять на оценку качества пищевой продукции и затруднять выявление загрязнений. Материалы, применяемые для изготовления рабочих органов, а также деталей и узлов, контакти­рующих с продуктом, должны иметь разрешение Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации на возможность контакта с пищевыми продуктами.

Применяемые материалы должны быть стойкими к химичес­ким, тепловым и механическим воздействиям при систематичес­кой мойке, чистке и дезинфекции оборудования.

В конструкции продуктовой зоны оборудования не должно быть непромываемых мест, глухих карманов, щелей, а также пере­городок, ступенек, кромок, резких сужений поперечного сечения, необходимость в которых не обусловлена требованиями техноло­гического процесса. В частности, поверхности ванн, чанов, лот­ков, желобов, технологических емкостей и деталей, соприкасаю­щихся с продуктами, должны быть легкоочищаемыми, гладкими, без щелей, зазоров, выступающих частей и других элементов, зат­рудняющих их чистку и санитарную обработку.

Конструкция продуктовой зоны оборудования должна обеспе­чивать возможность периодической разборки для ручной чистки и контроля. Съемные и разборные детали и узлы должны быть снаб­жены легкоразборными соединениями.

В продуктовой зоне оборудования не допускается применять заклепки, болты, точечную сварку, соединения внахлест. Стыки поверхностей и вершины углов должны быть скруглены радиусом не менее 6 мм, а при применении механизированной мойки обо­рудования — радиусом не менее 50 мм.

Детали, соприкасающиеся с продуктом переработки, изготов­ленные из алюминия, бронзы, чугуна, для обеспечения качествен­ной санитарной обработки должны иметь шероховатость поверх­ности Ra<2,5MKM. Уплотнительные устройства валов, отделяю­щие зоны, должны исключать попадание сырья, моющих средств и т. д. в механизм привода, а смазочных материалов — в продукто­вую зону. Прокладки, уплотнения, а также детали из резиновых пластин, контактирующие с продуктом, должны изготовляться из материалов, имеющих разрешение Министерства здравоохране­ния и социального развития РФ, на возможность контакта с пи­щевыми продуктами. В продуктовой зоне в качестве смазочного материала допускается применение только пищевых масел.

Все поверхности продуктовой зоны должны быть доступны для санитарной обработки и контроля. Оборудование, разборка кото­рого для санитарной обработки связана с большим объемом работ, неудобствами разборки, возможностью нарушения точности при сборке, конструктивно необходимо выполнять с учетом возмож­ности санитарной обработки без разборки оборудования, с после­дующим полным удалением моющих растворов.

Требования к оборудованию, работающему под избыточным давлением (котлы, автоклавы, стерилизаторы и др.), проектируют, изготовляют, эксплуатируют и ремонтируют в соответствии с Правилами устройства и безопасной эксплуата­ции сосудов, работающих под давлением. Эти правила распространяются на работу металлических сосудов, эксплуатируемых под избыточным давлением свыше 0,07 МПа. Безопасность при эксп­луатации оборудования, работающего под избыточным давлени­ем, контролируют органы Ростехнадзора.

Конструкция сосудов должна быть надежной, обеспечивать бе­зопасность при эксплуатации, предусматривать возможность их осмотра, санитарной обработки и ремонта. Все, что мешает внут­реннему осмотру, должно быть съемным. Сосуды с внутренним диаметром более 800 мм должны иметь достаточное число лазов для осмотра и ремонта, которые располагают в местах, доступных для обслуживания. Лазы могут быть круглыми и овальными. Диа­метр круглых лазов должен быть не мен е 400 мм, овальных — ма­лая ось не менее 325 мм, большая — не менее 400 мм. Сосуды в виде трубчатых теплообменников разрешается изготовлять без люков и лазов.

Опрокидывающиеся сосуды должны иметь приспособления, предотвращающие самоопрокидывание. Днища сосудов обычно имеют эллиптическую форму, но могут быть выполнены в виде полушара или шарового сегмента. Сварные швы сосудов должны быть только стыковыми. В стыковых соединениях элементов сосу­дов с различной толщиной стенок переход от одного элемента к другому должен быть плавным, а толщина кромки более толстого элемента должна уменьшаться постепенно. Угол наклона поверх­ностей перехода не должен превышать 15°. Если разница в толщи­не соединяемых элементов составляет не более 30 % толщины тонкого элемента и не превышает 5 мм, то допускается примене­ние сварных швов без предварительного уменьшения толщины толстого элемента.

В горизонтальных сосудах, нижняя часть которых малодоступ­на для осмотра, продольные швы не должны находиться в преде­лах центрального угла, равного 140° нижней части корпуса. Отвер­стия для лазов и люков следует располагать вне сварных швов. Расстояние между центрами двух соседних отверстий определяют путем расчета на прочность. Расстояние от кромки отверстия на выпуклом днище до внутренней поверхности отбортовки должно быть не менее 0,1 внутреннего диаметра днища.