2. Анализ технических решений конструкции сепараторов

Молочный сепаратор — аппарат для очистки и/или разделения молока на сливки и обезжиренное молоко. Центрифугирование — это процесс разделения неоднородных систем (напр., жидкость — твердые частицы) на фракции по плотности при помощи центробежных сил. Центрифугирование осуществляется в аппаратах, называемых центрифугами. Центрифугирование применяется для отделения осадка от раствора, для отделения загрязненных жидкостей, производится также центрифугирование эмульсий 

Рассмотрим следующие сепараторы:

• А1-ОЦМ-5 

• ОСМ-5

2.1. Сепаратор А1-ОЦМ-5 

Сепаратор А1-ОЦМ-5 состоит из станины с приводным механизмом, приемно-выводного устройства, крышки с приемником осадка, тахометра, пульта управления, гидросистемы. Вращение от электродвигателя передается барабану через приводной механизм, включающий разгонную фрикционную муфту, горизонтальный и вертикальный валы. Горизонтальный вал вращается в шарикоподшипниковых опорах, установленных в отверстиях станины. От этого вала вращение передается вертикальному валу (веретену) с помощью винтовой пары. Кроме ведущей шестерни, передающей вращение через ведомую шестерню веретену, на горизонтальном валу имеется шестерня, связанная зубчатым зацеплением с механизмами тахометра и пульсатора. Для предотвращения попадания масла из картера станины на центробежную фрикционную муфту предусмотрен лабиринт.

Вертикальный вал вращается в радиально-сферическом и сдвоенном радиально-упорном подшипниках. Горловая опора упругая, что позволяет барабану при разгоне и остановке плавно переходить критическую частоту вращения и сохранять устойчивый спокойный ход во время работы сепаратора. Упругость достигается тем, что обойма с подшипником и валом заключена между шестью радиально расположенными пружинами. Лабиринтное уплотнение предохраняет подшипник горловой опоры и масляную ванну от попадания в них грязи, воды и сепарируемого продукта.

Вертикальная нагрузка от барабана и вала в сборе воспринимается пружиной стакана подпятника. В этом же стакане установлен сдвоенный радиально-упорный подшипник. Для регулирования положения барабана по высоте предусмотрена регулировочная шайба. В стакане имеется отверстие, совпадающее с отверстием в нижнем гнезде станины. Эти отверстия позволяют маслу циркулировать во время работы сепаратора. Нижняя часть станины закрыта крышкой с прокладкой. Крышку крепят к станине четырьмя болтами. В крышке имеется пробка, служащая для слива масла из нижней опоры. Для слива масла из картера станины предусмотрено отверстие, закрываемое пробкой. Уровень масла определяют по маслоуказателю.

Основной исполнительный орган сепаратора — барабан , закрепленный на вертикальном валу, он состоит из основания, тарелкодержателя с пакетом тарелок, крышки, большого и малого затяжных колец и запорного поршня конического типа. Для ускорения остановки барабана сепаратора после выключения электродвигателя предусмотрен тормоз.

Гидросистема предназначена для управления ручной или автоматической выгрузкой осадка из барабана, а также для промывки приемника осадка. Она состоит из фильтра, крана, редуктора для регулирования давления в гидросистеме, манометра, электромагнитных вентилей для управления работой барабана и для подачи воды в приемник шлама, а также вентиля для управления работой сепаратора вручную. Гидросистему устанавливают отдельно от сепаратора и соединяют с ним трубопроводом. Гидроузел гидросистемы, служащий для подачи буферной воды в соответствующие полости барабана, состоит из подводящей коммуникации, клапанного устройства, распределителя буферной жидкости, напорного диска и сигнального крана. В приемнике осадка на верхнем торце станины имеются штуцер и форсуночное устройство для подвода воды при автоматической и ручной мойке.

Принцип действия сепаратора следующий. После набора барабаном необходимой частоты вращения открывают кран (на схеме не показан) на линии подвода воды к гидросистеме, и вода через фильтр поступает в гидросистему. Затем открывают вентиль 6, и вода через гидроузел сепаратора поступает в барабан. После заполнения водой пространства под поршнем он поднимается вверх и перекрывает разгрузочные щели в основании барабана. Вентиль вставят в положение «Подпитка», после этого исходный продукт из молокопровода через тарелкодержа-тель попадает в барабан и заполняет межтарелочное пространство. Под действием центробежной силы тяжелые механические примеси и слизь перемещаются к периферии барабана и оседают в шламовом пространстве. Очищенное молоко по наружным каналам тарелкодержателя поднимается вверх и через отверстие в крышке барабана поступает в напорную камеру, из которой выводится напорным диском в производственные трубопроводы.

Шламовое пространство периодически частично или полностью очищается (разгружается) во время работы. Частичную выгрузку применяют при автоматическом режиме работы, в этом случае удаляется только осадок, а молоко остается в барабане. Автоматическая разгрузка осадка управляется электромагнитными вентилями с помощью трех реле времени, размещенных в щите управления. Электромагнитное реле регламентирует продолжительность открытия электромагнитного вентиля 7, подающего воду через гидроузел в барабан сепаратора. Программное реле времени обеспечивает открытие электромагнитного вентиля 4 и подачу воды для автоматической мойки приемника осадка.

В зависимости от степени загрязненности молока время между разгрузками колеблется от 40 до 95 мин, разгрузка продолжается от 0,3 до 0,7 с. Если система автоматической выгрузки осадка выходит из строя, можно использовать ручное управление. Для этого открывают кран, и вода попадает к гидроузлу, кран может оставаться в открытом положении около 1 с, после чего его опять ставят на подпитку. В это время барабан частично разгружается.

Производительность, л/час - 5000

Давление молока на выходе, мП - 0,25

Частота вращения барабана, об/мин - 6500

Диаметр барабана, мм - 405

Число тарелок в барабане, шт - 53- 61

Межтарелочный зазор, мм - 0,7

Угол наклона образующей тарелки, град - 50

Тип - 4АМ112М4

Мощность, кВт - 5.5

Длина - 975

Ширина - 705

Высота - 1210

Масса сепаратора, кг - 460

Температура сепарирования, °С - 35..40

2.2.Сепаратор ОСМ-5

Э ти сепараторы применяют в поточных линиях производства масла для получения сливок жирностью до 84% из сливок жирностью 30—40%.

Рис. 2. Сепаратор для высокожирных сливок ОСМ-5 1 — барабан; 2 — приемник пахты; 3 — приемник высокожирных сливок; 4 — крышка; 5 — поплавковая камера; 6 — поплавок; 7 —питательный патрубок; 8 — регулировочный кран; 9 — стяжка; /0—выходной патрубок пахты; 11 — тормоз; 12 — верхний подшипник; 13—вертикальный вал (веретено); 14 — станина; 15 — нижний подшипник; 16 — горизонтальный вал; 17 — тахометр; 18 — прижимная планка; 19 — стопорный винт.

На рис. 2 приведен общий вид сепаратора марки ОСМ-5 производительностью 900—1000 кг высокожирных сливок в час. В центре поплавковой камеры этого сепаратора имеется кран, которым регулируется приток сливок из поплавковой камеры в барабан. С уменьшением притока жирность сливок увеличивается.

Приемник сливок у этих сепараторов сделан так, что высокожирные сливки, несмотря на высокую их вязкость, хорошо стекают по наклонной плоскости приемника к выходу.

Г оризонтальный вал 16 и вертикальный вал (веретено; 13 соединены винтовой передачей под углом 90°). Вертикальный вал имеет шарикоподшипники 12 с пружинными амортизаторами в верхней части, а внизу шарикоподшипники 15.

Рис. 3. Горизонтальный вал сепаратора ОСМ-5 и ОСН: 1 — бандаж; 2 — ведущий диск; 3 —подшипники скольжения; 4 — фланец; 5 — полый вал; 6 — винтовое зубчатое колесо; 7 и 15 — шарикоподшипники; 8 — ведомая полумуфта; 9 — резиновый диск; 10 — палец; 11 — ведущая полумуфта; 12 — веретено; 13 — вал сплошной; 14 — зубчатое колесо для тахометра; 16 — ось колодки; 17 —колодка; 18 — накладка; 19 — крышка.

 Корпус верхнего подшипника крепится к станине тремя винтами. Надеваемая на веретено шайба с глубокими концентричными каналами с нижней стороны предотвращает попадание в подшипник жидкости из чаши станины при мойке сепаратора и масляной пыли из картера в чашу во время работы.

Верхний конец веретена конический, на него плотно садится барабан. Конец веретена выходит в барабан. Гайкой, навинчиваемой на конец веретена, барабан прочно закрепляют на веретене. Подпятник веретена смонтирован на массивной спиральной пружине, смягчающей возможные удары при посадке барабана.

Горизонтальный вал сепаратора (рис. 3) состоит из двух частей: полого вала 5, смонтированного на двух шарикоподшипниках 7 и 15, и проходящего внутри его сплошного вала 13, вращающегося в полом валу (в период разгона барабана) на подшипниках скольжения 3. На полом валу 5 закреплено винтовое зубчатое колесо 6 и имеется зубчатое колесо 14 для тахометра. На конце этого вала закреплен бандаж 1 фрикционно-центробежной муфты.

На одном конце сплошного вала 13 закреплена ведомая полумуфта 8, соединенная через резиновый диск 9 с ведущей полу- муфтой 11, находящейся на валу фланцевого электродвигателя,, который прикреплен к станине. На другом конце этого вала закреплен ведущий диск 2, на котором имеются оси с насаженными на них откидными колодками. На колодках прикреплены накладки 18 из фрикционного материала. Во время работы они прижимаются прокладками к бандажу.

При пуске электродвигателя ведущий диск с колодками вращается со скоростью электродвигателя. Колодки центробежной силой прижимаются к бандажу и за счет трения постепенно увлекают его за собой, а вместе с ним полый вал и барабан сепаратора. В конце разгона скорости полого и сплошного валов сравняются, скольжение колодок прекратится, и барабан будет вращаться с постоянной скоростью.

Фрикционно-центробежные муфты конструктивно просты, действуют автоматически, надежны в работе и применяются почти у всех приводных сепараторов.

Аналогична конструкция приводного механизма и у других открытых сепараторов.

Технические характеристики:

Производительность, кг/ч - 1000

Число оборотов барабана в минуту - 5500

Количество тарелок - 115

Объем грязевого пространства, см3 - 10 000

Продолжительность непрерывной работы, ч - 3,5

Количество жира в пахте, % - до 0,3

Число оборотов горизонтального вала в минуту - 1420

Мощность электродвигателя, кВт - 10,0

Габариты, мм

длина - 1500

ширина - 663

высота - 1580

Масса, кг – 850