2.3 Конструкции гомогенизаторов

Для оснащения заводов и цехов плавленых сыров отечествен­ной машиностроительной промышленностью начат серийный вы­пуск специализированных гомогенизаторов А1- ОГС (рисунок 2.3) для высоковязких продуктов, предназначенных для обработки рас­плавленной и не потерявшей текучести сырной массы с темпера­турой 70-90°С при изготовлении плавленых сыров «Янтарь» и «Дружба», а также сливочных сыров. Гомогенизация этих про­дуктов необходима для улучшения консистенции, придания массе однородности и повышения вкусовых качеств.

До гомогенизации сырная масса имеет грубо зернистую струк­туру с большим количеством микропустот и грубой жировой эмульсией (диаметр жировых шариков до 20 мим). При обработке на гомогенизаторе расплавленной сырной массы под давлением 20 МПа достигается тонкая, однородная структура сыров с мел­кими включениями жира. Плавленые сыры приобретают пласти­чную консистенцию, значительно уменьшается количество микро- пустот, диаметр жировых шариков уменьшается до 1—2 мкм с равномерным распределением их по всему объему продукта.

Рисунок 2.3 Гомогенизатор А1-ОГС:

1 - станина; 2 — привод; 3 — кривошипно-шатунный механизм; 4 — бункер; 5 — плунжерный блок

Гомогенизатор А1-ОГС для высоковязких молочных продуктов конструк­тивно выполнен на основе горизонтального трехплунжерного на­соса высокого давления, на нагнетательной стороне которого мон­тируется гомогенизирующая головка. Для этого типа машин при­меняется гомогенизирующая головка одноступенчатого действия.

Основу машины А1-ОГС составляет чугунная литая станина, на которой монтируют привод, кривошипно-шатунный механизм, плунжерный блок с гомогенизирующей головкой, манометриче­ское устройство.

Станина выполнена в виде закрытой емкости — картера для масла с двумя отверстиями в боковинах под подшипники качения коленчатого вала кривошипно-шатунного механизма и тремя на­правляющими ползунов с осями, перпендикулярными к ним. На станине имеются места для крепления привода и плунжерного блока, а также углубление для подачи продукта с площадкой для загрузочного бункера.

Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя, расположенного горизонтально на поворотной плите сверху ста­нины. От электродвигателя движение к коленчатому валу пере­дается клиноременной и цепной передачами посредством проме­жуточной оси, на которой укреплен шкив и звездочка, вращаю­щиеся на двух радиальных шарикоподшипниках. Натяжение клиновых рем­ней первой быстроходной ступени передачи производится переме­щением с помощью винта одного конца поворотной плиты, а це­пи— перемещением промежуточной оси.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение коленчатого вала в возвратно-поступательное движение плунжеров и состоит из коленчатого вала, трех шатунов и ползу­нов, к которым крепят плунжеры. Кривошипные головки шатунов выполнены разъемными для соединения с коленчатым валом и укладки бронзовых вкладышей. Чтобы обеспечить нормальный зазор между вкладышем и шейкой вала, в разъеме шатунов уста­новлены компенсирующие прокладки. В неразъемные головки ша­тунов запрессованы втулки. В целях компенсации возможных пе­рекосов ползун и плунжер соединены самоустанавливающимися шарнирами.

Плунжерный блок гомогенизатора для высоковязких продук­тов имеет конструктивные отличия от плунжерных блоков машин для обработки молока: отсутствуют всасывающие клапаны и уплотнения, в рабочие камеры плунжерного блока продукт подают через специальные полые цилиндрические стаканы с отверстиями в их стенках. Уплотнение плунжеров учитывает малую текучесть расплавленной сырной массы и достигается путем точного изготовления с небольшими допусками сопряженных поверхностей плунжеров и отверстий стаканов.

Гомогенизирующая головка установлена на плунжерном блоке и включает в себя гомогенизирующий клапан с седлом и нажим­ную гайку, выполненную в виде штурвала с пружиной. В отличие от гомогенизирующих клапанов для молока, в целях лучшей об­работки массы плавленых сыров и уменьшения сопротивления ее движению, рабочая притертая поверхность клапана увеличена в несколько раз, и угол конуса ее составляет 30°.

Манометрическое устройство состоит из манометра с мембран­ным разделителем и фланца, в котором заключена дросселирую­щая игла для сглаживания пульсации путем перекрытия отвер­стия, подводящего продукт к мембране разделителя.

Верхняя часть гомогенизатора, включающая привод, клиноре­менная и цепная передачи закрыты кожухом. Шейки коленчатого вала, пальцы и подшипники смазывают разбрызгиванием масла в картере машины. Плунжеры охлаждают водопроводной водой.

Гомогенизатор для высоковязких молочных жидкостей рабо­тает следующим образом. Сырную массу загружают вручную или подают насосом при 70—90° С в загрузочный бункер емкостью около 100 л. Затем масса поступает самотеком в углубление со стаканами плунжеров. Через четыре отверстия в стенках стака­нов при всасывающем ходе плунжеров, которые работают пооче­редно, так как шейки коленчатого вала смещены на 180°, масса засасывается в рабочие камеры стаканов. При нагнетательном хо­де плунжеров они перекрывают входные отверстия в стенках ста­канов и проталкивают массу через нагнетательные клапаны в кол­лектор плунжерного блока. Продукт по мере поступления прохо­дит в зазор между клапаном и седлом, гомогенизируется и выходит из гомогенизатора. Величина зазора, а также давление гомогенизации поддерживаются вращением рукоятки нажимной гайки, которая передает усилие на клапан через пружину.

При работе гомогенизатора А1-ОГС выявлено, что производи­тельность машины в зависимости от давления изменяется (рисунок 2.4) от 520 до 600 кг/ч. По мере возрастания давления расход мощности увеличивался с 2,2 до 4 кВт. Оптимальный расход воды на охлаждение плунжеров составляет 130 л/ч.

Гомогенизатор устанавливают на полу без фундамента. При этом проверяют его горизонтальность в продольном и поперечном направлениях. К его выходному патрубку на гомогенизирующей головке монтируют трубопроводы для отвода сырной массы и охлаждения плунжеров от водопроводной сети, а также отвод охлаждающей воды. В целях предотвращения попадания крупных механических ча­стиц при ручной загрузке в плунжерный блок и гомогенизирую­щую головку, способных повредить их, желательно предусмотреть на линии загрузки фильтр с ячейками 2—3 мм.

Рисунок 2.4. Основные характеристики гомогенизатора А1-ОГС: 1— производительность; 2 — расход мощности.

Пуск машины возможен только после подачи охлаждающей воды на плунжеры и при отпу­щенной до отказа нажимной гай­ке рукоятки гомогенизирующей головки, т. е. при полном снятии давления в плунжерном блоке. После того как машина начала работать без давления и дает полную производительность, не­обходимо вращением рукоятки гомогенизирующей головки дове­сти давление до требуемого.

Во время работы гомогениза­тора уровень гомогенизируемого продукта должен поддерживать­ся примерно постоянным. Нельзя допускать опорожнения бункера во время работы. В противном случае падает давление и во время последующего наполнения возникают гидравлические удары, которые могут привести к по­ломке машины, выходу из строя манометра или мембраны разде­лителя. По окончании работы необходимо сбросить полностью дав­ление, а затем остановить машину.

Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГС

Гомогенизатор К5-ОГА-1,2 предназначен для гомогенизации молока и жидких молочных продуктов при давлении до 20 МПа. Машина может обрабатывать продукты повышенной вязкости (сливки, ,смеси мороженого). При этом она обеспечивает паспортную производительность и рабочее давление с необходимым эффектом гомогенизации при температуре продуктов 60-80°С.

Гомогенизатор К5-ОГА-1,2 (рисунок 2.5) состоит из станины, кор­пуса, привода с клиноременной передачей, кривошипно-шатунного механизма, обеспечивающего работу трех плунжеров, плунжер­ного блока, двухступенчатой гомогенизирующей головки, мано­метрического устройства, предохранительного клапана.

Контроль за работой гомогенизатора осуществляется манометром и ампер­метром. Станина представляет собой сварную конструкцию, рама ко­торой выполнена из швеллеров и облицована листовой сталью. В станине размещен электродвигатель машины. Электродвигатель установлен на поворотной плите, которую одной стороной крепят осями к станине, а другой — натяжным винтом. Плиту можно по­ворачивать винтом относительно осей, осуществляя натяжение ремней клиноременной передачи привода.

Рисунок 2.5 Гомогенизатор К5-ОГАг1,2:

1 — предохранительный клапан; 2 — манометр; 3 — манометрическое устройство; 4 — гомоге­низирующая головка; 5 — амперметр; 6 — станина; 7 — корпус; 8 — привод; 9 — кривошип­но-шатунный механизм; 10 — плунжерный блок.

Внутри станины помещены коробка для подвода электроэнер­гии к гомогенизатору, патрубок подвода охлаждающей воды и па­трубок отвода воды.

Станина опирается на регулируемые по высоте четыре ножки с подкладками. Со стороны обслуживания гомогенизатора на ней расположены кнопки пуска и остановки машины. Сверху станины укреплен болтовым соединением корпус машины.

Корпус гомогенизатора выполнен в виде резервуара, в боко­винах которого изготовлены отверстия для крепления в них ста­канов под подшипники качения коленчатого вала кривошипно-ша­тунного механизма. В передней стенке корпуса размещено окно для входа в него направляющих стаканов под ползуны кривошип­но-шатунного механизма. Сверху корпус закрыт крышкой, которая опирается на его стенки и для исключения излишней вибрации и шума крепится к стенкам корпуса. В задней стенке корпуса имеются Отверстия для подсоединения патрубка с пробкой слива смазочного масла и размещения указателя уровня масла.

Уровень масла в корпусе должен находиться на такой высоте, чтобы кривошипно-шатунный, механизм своей большой головкой мог доставать его при вращении коленчатого вала и разбрызги­вать в направлении ползунной группы. Дно корпуса выполнено с некоторым наклоном в сторону сливной пробки.

Корпус гомогенизатора облицован листовой сталью, которая монтируется специальными стойками на некотором расстоянии от стенок корпуса. Облицовка закрывает ведомый шкив привода и придает гомогенизатору вместе с облицованной станиной внешний вид и форму машины, отвечающей требованиям промышленной санитарии и эстетики. Для удобства обслуживания машины с кривошипно-шатунным механизмом на облицовке корпуса имеется свободно лежащая съемная крышка, а маслосливная пробка и указатель уровня масла выведены сзади на ее наружную поверх­ность.

На передней поверхности облицовки установлен амперметр для контроля нагрузок на электродвигатель гомогенизатора при различных давлениях гомогенизации. В передней части гомогени­затора облицовка образует между корпусом и плунжерным бло­ком желоб для сбора воды, разбрызгиваемой на плунжере для их охлаждения. Для визуального контроля подачи охлаждаемой во­ды сверху желоба расположена прозрачная пластмассовая крышка.

Привод гомогенизатора осуществляется от электродвигателя. Движение от шкива электродвигателя диаметром 140 мм переда­ется посредством семи клиновых ремней типа «Б» на шкив кривошипно-шатунного механизма диаметром 400 мм.

Кривошипно-шатунный механизм преобразует вращательное движение, переданное клиноременной передачей от электродвига­теля, в возвратно-поступательное движение плунжеров, совершающих 338 ходов в минуту. На коленчатом валу кривошипно-шатунного механизма укреплены ведомый шкив и шатуны. Эксцентри­ситет кривошипов коленчатого вала гомогенизатора К5-ОГА-1,2 равен 20 мм. Вал вращается в конических упорных подшипниках, наружные кольца которых поджимаются крышками.

В целях предотвращения попадания охлаждающей воды внутрь корпуса и создания жесткого соединения ползун — плунжер, оно выполнено без промежуточного штока. Это исключает возмож­ность отклонения плунжера от оси из-за малой длины его. Плун­жер крепится непосредственно к ползуну хвостовиком, имеющим специальную кольцевую выточку, в которую входит стопорный винт. Такое соединение обеспечивает сносность ползуна и плун­жера, а вместе с тем улучшает условия работы плунжера в ман­жетных уплотнениях, предотвращая их односторонний износ. Кро­ме того, ползун выполнен удлиненным, и передняя часть его вы­ходит за пределы бронзовой гильзы, которая выполняет роль на­правляющей ползуна, и уплотнений последнего. Такое конструк­тивное решение ползуна кривошипно-шатунного механизма позво­ляет ликвидировать существовавший в машинах раннего произ­водства компрессионный эффект, возникавший при возвратно-по­ступательном движении ползуна в закрытой направляющей гиль­зе. При этом во время всасывающего хода из-за некоторого раз­режения при износе уплотнений в закрытый объем подсасывалась охлаждающая вода.

Изготовление ползуна полым облегчает его конструкцию, а уве­личение длины снижает удельные нагрузки на направляющую гильзу и способствует его меньшему износу.

В целях исключения попаданий воды, разбрызгиваемой для охлаждения плунжеров, внутрь корпуса, где помещается смазоч­ное масло, спереди ползуна крепится отбойное кольцо, а поверх­ность скольжения его уплотняется с помощью манжет и нажим­ной крышки. Плунжеры кривошипно-шатунного механизма имеют диаметр 28 мм и охлаждаются водопроводной водой, которая подводится к ним трубкой с тремя отверстиями против каждого из плунжеров.

Сравнительно небольшие нагрузки на кривошипно-шатунный механизм при работе со стороны плунжера ввиду небольшого его диаметра обеспечивают нормальную работу машины без централизованной системы принудительной смазки. Смазка трущихся пар гомогенизатора К5-ОГЛ-1,2 производится разбрызгиванием смазочного масла в корпусе. При разбрызгива­нии оно попадает в отверстия в большой и малой головках шатуна, смазывая вкладыши коленчатого вала и втулки малой головки. Смазка гильз направляющих ползунов осуществляется разбрызги­ванием масла на трущуюся поверхность при вращении коленча­того вала в их сторону.

Плунжерный блок крепят к корпусу гомогенизатора двумя шпильками и центрируют штифтами. С помощью шпилек к нему присоединены двухступенчатая гомогенизирующая головка, мано­метрическое устройство, предохранительный клапан.

Продукт подводится к гомогенизатору 'через входной патрубок всасывающего коллектора, внутри которого помещен сетчатый ци­линдрический фильтр, а отводится через патрубок на гомогени­зирующей головке.

Охлаждающую водопроводную воду для плунжеров и электро­энергию подводят к машине под станину, в пространство между полом и низом станины. Здесь же имеется болт для подсоединения провода заземления к корпусу.

При монтаже гомогенизатора его устанавливают в цехе без крепления к полу. Правильность установления гомогенизатора, влияющая на работу его механизмов я клапанов, проверяют уров­нем в продольном и поперечном направлениях.

Техническая характеристика гомогенизатора К5-ОГА-1,2

Гомогенизатор А1-ОГМ-15 предназначен для гомогенизации молока при давлении до 25 МПа и температуре 60—80° С в ли­ниях обработки молока с применением пастеризационно-охлади­тельных установок А1-ОПУ-15.

Высокая производительность и значительная мощность гомо­генизатора накладывают на его конструкцию ряд особенностей. По существу гомогенизатор представляет собой установку, в кото­рую входят гомогенизатор, пусковой реостат, шкаф электропуско- вой аппаратуры и центробежный насос.

Ввиду большой мощности электродвигателя реостат необходим для снижения тока при пуске гомогенизатора в работу, а центро­бежный насос облегчает условия всасывания клапанами пяти­плунжерного блока и улучшает их работу при сравнительно боль­ших числах оборотов коленчатого вала.

Гомогенизатор А1-ОГМ-15 (рисунок 2.6) состоит из станины, кор­пуса, кривошипно-шатунного механизма, привода, плунжерного блока, двухступенчатой гомогенизирующей головки, манометриче­ского устройства, предохранительного клапана, систем смазки и охлаждения, центробежного насоса подачи молока и электрообо­рудования.

Станина гомогенизатора А1-ОГМ-15 выполнена в виде

сварной конструкции из швеллеров и листовой стали. Из листовой стали изготовлены и различные косынки, и ребра жесткости, позволяющие воспринимать станине большие нагрузки при работе машины. Сварная конструкция станины установлена на плиту, которая не­сет на себе плиту электродвигателя с устройством для натяжения ремней и имеет шеею опор с резьбой, подкладками и контргай­ками. Внутри станины помещают электродвигатель с клиноременной передачей, патрубки для подвода и отвода охлаждающей плунжера воды, патрубок с краном для спуска масла.

Корпус машины выполнен сварным в виде резервуара и вклю­чает в себя кривошипно-шатунный механизм, направляющие для ползунов кривошипно-шатунного механизма, змеевики системы охлаждения, сетчатый фильтр грубой очистки масла. К нему кре­пится плунжерный блок.

Стенки корпуса изготовлены из листовой стали и упрочнены ребрами жесткости. На них смонтированы корпуса подшипников коленчатого вала, направляющие ползунов кривошипно-шатунного механизма с бронзовыми гильзами и уплотнениями ползунов, система смазки. Дно корпуса выполнено наклонным для стока смазочного масла при его замене.

Уровень смазочного масла должен быть таким, чтобы его ка­салась большая головка шатуна и оно разбрызгивалось на детали внутри корпуса. Контроль за уровнем масла осуществляется с по­мощью показателя уровня.

Конструкция кривошипно-шатунного механизма с пятью плун­жерами диаметром 45 мм каждый и коленчатым валом с эксцен­триситетом шатунных шеек, равным 35 мм, пятиплунжерного бло­ка, двухступенчатой гомогенизирующей головки, манометрическо­го устройства, предохранительного клапана подобна выполнению этих же узлов на гомогенизаторе К5-ОГА. Плунжеры кривошипно-шатунного механизма выполняются из сталей 4X13, 3X18 с тер­мообработкой, Х18Н9Т с хромированием и полированной рабочей поверхностью твердостью не ниже 50 HR_C. Пятиколенный вал кривошипно-шатунного механизма опирается своими коренными шейками на два двухрядных упорных роликоподшипника. Всасы­вающий коллектор плунжерного блока снабжен сетчатым цилин­дрическим фильтром с величиной ячейки до 2 мм, и к нему подведен трубопровод диаметром 75 мм от центробежного насоса 5ОМЦ'25-31 для подачи молока к всасывающим клапанам, произ­водительность которого регулируется краном на нагнетательной стороне насоса. Центробежный насос 50МЦ25-31 должен обеспе­чивать производительность гомогенизатора и создавать напор не менее 0,15 МПа на входе во всасывающий коллектор плунжерно­го блока для обеспечения стабильности работы клапанной систе­мы и условий безударной работы клапанов.

Привод гомогенизатора А1-ОГМ-15 решен клиноременной пе­редачей и десятью ремнями типа «Г» длиной 3550 мм, получаю­щей движение от электродвигателя АК-103-8М мощностью 125 кВт с частотой вращения 735 мин^-1. Ведущий шкив диаметром 500 мм, минимальным для электродвигателя такой мощности, передает движение ведомому шкиву диаметром 730 мм, закрепленному кон сольно на пятиколенном валу кривошипно-шатунного механизма.

При эксплуатации гомогенизатора А1-ОГМ-15 наибольшее вни­мание необходимо уделять состоянию и работе систем смазки и охлаждения, поскольку детали кривошипно-шатунного механизма воспринимают значительные нагрузки. Достаточно сказать, что каждый из плунжеров через систему кривошипно-шатунного ме­ханизма передает на шейку коленчатого вала нагрузку, равную 4500 кг. Поэтому удельные нагрузки на площади шатунных шеек близки к предельным для пары сталь — бронза, и в этих условиях обеспечение достаточной смазки и отвод тепла — одна из основ­ных задач при эксплуатации машины.

Смазка деталей кривошипно-шатунного механизма и отвод от них тепла, выделяющегося при работе, производятся принудитель­ной системой смазки и непосредственным разбрызгиванием масла вращающимся кривошипно-шатунным механизмом внутри корпу­са гомогенизатора. Принудительная система смазки работает от масляного насоса БГ-11-11, установленного на одном из швелле­ров станины.

Масло из емкости корпуса гомогенизатора засасывается ло­пастным насосом через приемный сетчатый фильтр грубой очистки типа СЧ1-11 и подается к местам смазки через предохранитель­ный клапан и фильтр тонкой очистки 0,08 СЧ2-14. Местами смаз­ки являются двухрядные конические подшипники качения корен­ных шеек коленчатого вала, трущиеся поверхности бронзовых вкладышей подшипников скольжения шатунов и шатунных шеек коленчатого вала, ползуны кривошипно-шатунного механизма. К вкладышам большой шатунной шейки масло подводят по свер­лению вдоль оси коленчатого вала с выводами к поверхностям шатунных шеек.

Система охлаждения смазочного масла и плунжеров включает трубопроводы для подвода и отвода водопроводной воды, реле протока, два змеевика, трубку с отверстиями для охлаждения плунжеров гомогенизатора непосредственным орошением. Воду из водопроводной сети подводят к входному патрубку, расположен­ному под станиной машины. Она проходит реле протока, попадает в первый змеевик, затем во второй, охлаждает плунжера, сливает­ся в сборник, размещенный между корпусом и плунжерным бло­ком, и удаляется через патрубок с трубной резьбой 3/4 внизу станины. Реле протока РП-20 контролирует подачу охлаждающей воды путем отключения электродвигателя в случае отсутствия движения ее по системе.

Техническая характеристика гомогенизатора А1-ОГМ-15