CC BY
30
МОДЕРНИЗАЦИЯ СЕПАРАТОРА МОЛОКА
А.В. Майоров, канд. техн. наук, доцент Н.М. Шабдаров, студент Р.А. Милютин, студент Марийский государственный университет (Россия, г. Йошкар-Ола)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-10-1-123-125
Аннотация. В статье рассматривается модернизация сепаратора с периодической выгрузкой осадка. Недостатками этого сепаратора являются нечеткая работа механизма, обеспечивающего центробежную частичную выгрузку осадка (вместе с осадком происходит частичное удаление сепарированных сливок - производительность сепаратора падает) и повышенный расход буферной жидкости (воды), идущей на подпитку, компенсирующую частичный выход ее из буферной камеры через канал в основании. Модернизированный сепаратор позволяет обеспечить четкую и надежную работу механизма управления центробежными выгрузками осадка и, при сравнительной простоте конструкции, резко сократить расход жидкости (воды) на управление циклом работы сепаратора. Отличительной особенностью разработки является то, что она имеет простую безопасную для обслуживания конструкцию, обладает надежностью, технологичностью изготовления и малой энергоемкостью.
Ключевые слова: сепаратор, молоко, осадок, расход, жидкость.
Сепарирование цельного молока представляет собой технологический процесс заключения дисперсной фазы при взаимодействии с центробежными гравитационными силами. Такой процесс разделения цельного молока приводит к образованию двух фракций с разными показателями плотности, то есть к получению сливок и обезжиренного молока [1-3]. Сейчас в молочной промышленности активно применяются различные сепараторы, которые подразделяются на сепараторы-сливкоотделители (с очисткой состава от механических примесей), сепараторы образования сливок с высокой жирностью на базе обычных сливок, а также на сепарато-ры-молокоочистители и универсальные модели, выполняющие одновременно несколько производственных задач [4, 5].
На современных молокоперерабатыва-ющих предприятиях в маслодельном цехе при выработке сливочного масла используются сепараторы с периодической выгрузкой осадка. Барабан сепаратора является основным рабочим узлом, в межтарелочных зазорах которого под действием центробежной силы происходит процесс разделения молока на сливки и обрат и
очистка молока от слизи и механических примесей, находящихся в молоке. В основании барабана вмонтированы два клапана. Они служат для выброса воды из-под поршня и обеспечивает раскрытие разгрузочных щелей. Все детали барабана для сохранения балансировки собираются и фиксируются только в одном положении. Положение большого затяжного кольца относительно основания барабана определяется по нанесенным на них рискам. Затяжное кольцо имеет левую резьбу, что исключает возможность самоотвинчивания при вращении барабана. Все детали барабана замаркированы заводским номером. Клапаны барабана маркированы соответственно гнездам. Замена вышедших из строя деталей барабана, вне заводских условий, без последующей перебалансировки категорически запрещается.
После набора барабаном полной скорости вращения, открывают кран на линии подвода воды. Затем, установив в вертикальном положение широкую риску на торце штока крана, открывают кран, и вода подается к гидроузлу сепаратора на подъем поршня. По двум каналам распределителя гидроузла вода поднимается в
напорный диск и через его восемь отверстий поступает в кольцевую камеру, как только уровень жидкости в камере достигнет отверстия в форсунке, вода заполнит пространство под поршнем. Поршень поднимается вверх и перекрывает разгрузочные щели в основании барабана. Избыточная жидкость, достигнув отверстия, двигается по каналам и, попадает в сигнальный краник. Вытекание воды из краника свидетельствует о закрытии барабана. После этого поворачивают кран так, чтобы вертикальное положение приняла узкая риска на торце штока. Поступающая в этом случае вода проходит через отверстие диаметром 2 мм, просверленное в пробке крана под углом 60° к основному отверстию, и предназначена для компенсации случайных утечек в полости под поршнем и подпитки после разгрузок.
После этого исходный продукт из мо-локопровода подается в барабан и заполняет межтарелочные зазоры, где происходит разделение молока на сливки и обрат. Под действие центробежной силы механические примеси и слизь, как более тяжелые, перемещаются к периферии и оседают в грязевом пространстве.
Сливки по наружным каналам поступают в нижнюю напорную камеру, из которой выводятся по закрытым трубопроводам в производственные коммуникации.
В существующем сепараторе после полного набора оборотов барабаном в приемную камеру подается буферная жидкость (вода) через каналы в основании барабана, которая по каналам заполняет буферную камеру. Под гидростатическим усилием поршень поднимается, надежно герметизируя рабочую полость барабана, после чего подача буферной жидкости прекращается, а ее излишки, выводятся через штуцер отвода.
Недостатками этого сепаратора являются:
- нечеткая работа механизма, обеспечивающего центробежную частичную выгрузку осадка;
- повышенный расход буферной жидкости (воды), идущей на подпитку, компен-
сирующую частичный выход ее из буферной камеры через канал в основании.
Нечеткая работа механизма определяется меняющимся во времени моментом начала движения поршня вниз, зависящим от ряда факторов: падением скорости истечения буферной жидкости при приближении ее свободной поверхности к каналу в основании, колебаниями давления на выходе сепарируемого продукта в разные периоды центробежных разгрузок осадка и другими.
Для обеспечения четкой и надежной работы механизма, предлагается барабан с подпружиненным подвижным днищем. Пружины устанавливаются над подвижным днищем (поршнем).
Под давлением пружин поршень надежно герметизирует рабочую полость.
Модернизированный сепаратор может работать в автоматическом режиме, как с буферной жидкостью, так и без нее.
Рассмотрим принцип работы модернизированного сепаратора без буферной жидкости.
После включения сепаратора барабан разгоняется до рабочих оборотов. Затем жидкость подается в барабан, в котором подвижное днище под действием давления этой жидкости давит на пружины. Сепарируемая жидкость заполняет межтарелочное пространство. Вывод жидкости фракций осуществляется с помощью напорных дисков.
По мере накопления в шламовом пространстве осадка создается перепад давления над и под подвижным днищем. В результате этого сила, действующая на поршень, уменьшается и под действием гидростатического давления поршень опускается, открывая разгрузочные щели.
Осадок под действием центробежной силы выбрасывается в приемник и вымывается. Модернизированная конструкция сепаратора позволяет обеспечить четкую и надежную работу механизма управления центробежными выгрузками осадка и, резко сократить расход воды на управление циклом работы.
Библиографический список
1. Ковалевский, В.И. Проектирование технологического оборудования и линий: Учебник для вузов / В. И. Ковалевский. - СПб. : Гиорд, 2007. - 320 с.
2. Машины и аппараты пищевых производств: Учебник для вузов. В трех книгах. Кн.
1 / С. Т. Антипов [и др.] ; Под ред. В. А. Панфилова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: "КолосС", 2009. - 610 с.
3. Машины и аппараты пищевых производств: Учебник для вузов. В трех книгах. Кн.
2 / С. Т. Антипов [и др.] ; Под ред. В.А. Панфилова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: "КолосС", 2009. - 847 с.
4. Машины и аппараты пищевых производств: Учебник для вузов. В трех книгах. Кн.
3 / С. Т. Антипов [и др.] ; Под ред. В.А. Панфилова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: "КолосС", 2009. - 551 с.
5. Плаксин, Ю.М. Процессы и аппараты пищевых производств : Учебник для вузов / Ю. М. Плаксин, Н. Н. Малахов, В. А. Ларин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: КолосС, 2006. - 760 с.
MODERNIZATION OF MILK SEPARATOR
A.V. Mayorov, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor
N.M. Shabdarov, Student
R.A. Milyutin, Student
Mari State University
(Russia, Yoshkar-Ola)
Abstract. The article discusses the modernization of a separator with periodic sludge discharge. The disadvantages of this separator are the fuzzy operation of the mechanism that provides centrifugal partial discharge of the sediment (together with the sediment, the separated cream is partially removed - the performance of the separator decreases) and the increased consumption of the buffer liquid (water) going to make-up, which compensates for its partial exit from the buffer chamber through the channel to basis. The modernized separator allows to ensure accurate and reliable operation of the control mechanism for centrifugal sludge discharges and, with a comparatively simple design, to drastically reduce the liquid (water) consumption for controlling the separator's operation cycle. A distinctive feature of the development is that it has a simple design, safe for maintenance, has reliability, manufacturability and low energy consumption.
Keywords: separator, milk, sediment, consumption, liquid.
