CC BY
45
Стенд для испытания молочного насоса
Л. П. Карташов, д.т.н, профессор, Ю. А. Ушаков, к.т.н, доцент, А. В. Колпаков, аспирант, Оренбургский ГАУ
Принципиальная особенность фермерских молочных линий — постоянный подсос воздуха в молочные коммуникации, что связано с обеспечением работы доильных аппаратов [1]. В связи с этим при транспортировании молока по технологическим коммуникациям образуется молоковоздушная смесь со сравнительно большим объемом газосодержания. Движение смеси носит ярко выраженный неустановившийся характер со сравнительно большими мгновенными значениями скоростей и ускорений при наличии значительных удельных поверхностей раздела фаз. В процессе транспортировки молоковоздушная смесь подвергается интенсивным гидромеханическим ударам, перемешиванию, сопровождается пено-образованием. Совокупное воздействие перечисленных факторов приводит к отрицательному изменению одного из важнейших технологических показателей молока — дисперсного состояния жировой фазы, что проявляется образованием в молоке масляных зерен и комков жира. Последние оседают на внутренних поверхностях коммуникаций, задерживаются фильтрами и при промывке безвозвратно теряются. Воздух, засасываемый в молочные коммуникации, является также источником бактериального обсеменения молока.
Молочные насосы для доильных установок, выпускаемые промышленностью, имеют такие формы лопастей, которые в процессе перекачивания молока отрицательно воздействуют на жировые частицы [2].
Выбор оптимальных форм лопастей можно осуществить с помощью специального стенда для испытания молочного насоса. Стенд позволяет:
• определить объем воздуха, попадающего в рабочую камеру молочного насоса после его остановки [3];
• проводить испытания центробежных рабочих колес различных профилей, т.к. существенное влияние на качественные показатели молока оказывает форма профилей лопастей рабочего колеса. Для этого стенд снабжен пробиркой, в которую отбирают пробы имитатора молока, а затем проводят определение его качественных параметров [4];
• проводить испытания молочного насоса в лабораторных и в производственных условиях. На рис. 1 изображена схема стенда для испытания молочного насоса; на рис. 2 — схема приборов для отбора молока или имитатора молока.
Стенд содержит расходную емкость 4 (рис. 1) с заливной горловиной 5, оснащенной дыхательным клапаном, запорный элемент 2, дроссель давления 7, выполняющий функцию имитации сопротивления перекачиванию молока из моло-косборника, находящегося под вакуумметричес-ким давлением. К торцу электродвигателя 16 крепится молочный насос 12, рабочая камера которого сообщается со всасывающим трубопроводом 6 и нагнетательным трубопроводом 15. К тому же торцу электродвигателя 16 прикреплен штатив 10 с кронштейнами 7 (рис. 2). В зажимах кронштейнов располагаются мензурка 3 объемом 0,5 л, со шкалой деления 1 мл и пробирка 9, объемом 10 мл.
Внутри мензурки 3 располагается поплавок-клапан 4, заполненный на треть объема свинцом, который играет роль грузила. К нижнему концу мензурки 3 подсоединена заборная трубка 2, снабженная запорным элементом 1 и соединяющая рабочую камеру молочного насоса с мензуркой. К верхнему концу мензурки подсоединена воз-
Рис. 1 - Стенд для испытания молочного насоса
I — подвижная рама, 2 — запорный элемент, 3 — ручка, 4 — расходная емкость, 5 — заливная горловина, 6 — всасывающий трубопровод, 7 — дроссель давления, 8,13 — датчик давления, 9,18 — соединительные муфты,10 — приборы для отбора молока,
II — регистрирующее устройство, 12 — молочный насос, 14 — датчик температуры, 15 — нагнетательный трубопровод, 16 — электродвигатель, 17 — датчик расхода,19 — поворотные колеса
душная трубка 8, посредством которой мензурка 3 сообщается с нагнетательным трубопроводом.
Конец воздушной трубки 8 соединяется с трубкой Пито 12, расположенной в трубопроводе по потоку движения молока. Конец трубки Пито снабжен отсекателем 11 для исключения попадания в воздушную трубку 8 молока после остановки молочного насоса. В боковое отверстие мензурки 3 вставлена горизонтальная трубка 6 диаметром 10 мм, конец которой загнут в пробирку 9. Для дозирования необходимой порции молока, поступающей в пробирку, в трубке 6 имеется запорный элемент 5.
4
5
7
Рис. 2 - Схема приборов для отбора имитатора молока
1,5 — запорный элемент, 2 — заборная трубка, 3 — мензурка, 4 — поплавок-клапан, 6 — горизонтальная трубка, 7 — кронштейны, 8 — воздушная трубка, 9 — пробирка, 10 — штатив, 11 — отсекатель, 12 — трубка Пито
Стенд для испытания молочного насоса оборудован датчиками давления 8 и 13 (рис. 1), соответственно во всасывающем и нагнетательном трубопроводах — датчиком температуры 14 и расхода имитатора молока 17, регистрирующим устройством 11.
Всасывающий и нагнетательный трубопроводы снабжены, соответственно, соединительными муфтами 9 и 18, обеспечивающими отсоединение молочного насоса от расходной емкости 4, в результате чего стенд возможно подключить к молочной линии доильных установок на молочнотоварной ферме, проведя производственные испытания. Для обеспечения мобильности стенда его конструкция размещена на подвижной раме 1 с поворотными колесами 19 и ручкой 3.
Стенд работает следующим образом.
В рабочую камеру молочного насоса устанавливают рабочее колесо определенного профиля. Через горловину 5 в расходную емкость 4 заливают молоко. Открывают запорный элемент 2 и дроссель давления 7 для заполнения молоком рабочей камеры молочного насоса. Перекрывают запорный элемент 2 и включают электродвигатель 16. Спустя несколько секунд работы молочного насоса, постепенно открывают запорный элемент 2 и после этого открывают запорный элемент 1 заборной трубки 2 (рис. 2). В результате разрежения во всасывающем трубопроводе 6 (рис. 1) молоко поступает в рабочую камеру молочного насоса, а затем в нагнетательный трубопровод 15 и заборную трубку 2 (рис. 2). Под действием разрежения в воздушной трубке 8 происходит заполнение мензурки 3 молоком, в результате чего поднимается
п о п л а в о к - к л а п а н 4. При достижении уровня молока горизонтальной трубки 6 открывают запорный элемент 5, тем самым производя отбор пробы молока в пробирку 9. После заполнения пробирки 9 молоком закрывают запорный элемент 5. Пробирку 9 извлекают из зажимов кронштейнов 7, устанавливая на ее место новые пробирки, и проводят их наполнение аналогичным образом.
После отбора необходимого количества проб молока закрывают запорный элемент 5. С последующим увеличением уровня молока в мензурке 3 поплавок-клапан 4 отсекает внутреннюю полость мензурки 3 от воздушной трубки 8. После этого перекрывают запорный элемент 1.
В результате порция имитатора молока блокируется в мензурке 3.
Регистрирующее устройство 11 (рис. 1) принимает сигналы отдатчиков давления 8 и 13, датчика температуры 14 и датчика расхода молока 17. В результате производится контроль технологических параметров молока. После проведения всей серии экспериментов электродвигатель 16 выключают. Для полной имитации работы молочного насоса в реальных условиях дроссель давления 7 и запорный элемент 2 оставляют в открытом положении.
Происходит естественный процесс подсоса воздуха через неплотности в соединениях молочного насоса и выделение пузырьков воздуха из молоковоздушной смеси, приводящий к появлению воздуха в рабочей камере молочного насоса. После этого уровень молока в рабочей камере молочного насоса падает ниже оси насоса, что препятствует перемещению молока из нагнетательного во всасывающий трубопровод при запуске насоса.
Для заполнения рабочей камеры молоком открывают запорный элемент 1 (рис. 2). Молоко,
находящееся в мензурке 3, перетекает в рабочую камеру и заполняет ее, тем самым создавая нормальные условия для запуска насоса.
Для исключения попадания молока в мензурку 3 через воздушную трубку 8 конец трубки Пито 12 снабжен отсекателем 11, который после остановки молочного насоса захлопывается, разобщая нагнетательный трубопровод с воздушной трубкой 8. После прекращения перемещения молока и воздуха по шкале, нанесенной на мензурку 3, определяют объем воздуха, попадающего в рабочую камеру молочного насоса. Это необходимо для получения характеристик напора молока, зависящих от объема воздуха, попадающего в рабочую камеру насоса во время его остановки через неплотности в соединениях.
Затем перекрывают запорные элементы 1 (рис. 2) и 2 (рис. 1) и запускают насос, проводя испытания в последовательности, приведенной выше. После проведения серии таких испытаний с рабочим колесом одного определенного профиля его заменяют на рабочее колесо другого профиля и повторяют испытания в описанной выше последовательности.
Таким образом, разработка и создание стенда необходимы для экспериментальных исследований работы молочного насоса с целью выявления оптимальных конструктивных параметров его рабочего колеса и возможностей совершенствования конструкции молочного насоса.
Литература
1 Цой, Ю. А. Молочные линии животноводческих ферм и комплексов. М.: Колос, 1982. 222 с.
2 Урбан, В. А. Разработка и обоснование конструктивно-ре-жимных параметров молочного насоса для доильных установок: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2005.
3 Патент Российской Федерации № 2016248 С1, Кл. Б04 Э 1/00, опублик. 15.07.94.
4 Авторское свидетельство СССР № 455205, кл. Б 04Э 13/00, опублик. 30.12.74.
