Литературный обзор

Технологический процесс сепарирования заключается в механическом разделении молока на фракции под действием центробежной силы. Сепарирование используется на розничных этапах переработки молока и производства молочных продуктов. Так, сепа­рирование обеспечивает разделение молока на сливки и обезжиренное молоко (обрат): очисткуего от механическихи естественных (слизь, кровь и т. п.) примесей: выделение белков из сыворотки: получение высокожирныхсливок и др. Классификация сепараторов представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Классификация сепараторов

Признаки классификации: 1 – по технологическому назначению; 2 – по типу ротора; 3 – по способу выгрузки твердой фракции (шлама); 4 – по характеру выгрузки твердой фракции; 5 – по конструкции разгрузочного устройства для твердой фракции; 6 – по способу подачи исходного продукта и отвода полученных жидких фракций.

• сепараторы-осветлители, к ним относятся сепараторы-молокоочистители (для теплого и холодного молока). В машинах этой группы происходит центробежная очистка молока от загрязнений и механических примесей. К этой же группе отно­сятся технологические сепараторы для обезвоживания творожного сгустка при производстве мягкого творога, а также - бактофуги - сепараторы-отделители бак­терий. Характеристика работы сепараторов - плотность дисперсной фазы (pi) больше плотности дисперсионной фазы (р₂). [Дисперсная фаза - фаза фракции меньшего объема - шлама или творога, или бактерий в зависимости от вида сепа­раторов; дисперсионная - фаза фракции большего объема - цельного молока или-сыворотки];

• сепараторы-разделители, к ним относятся сепараторы-сливкоотделители. В ма­шинах этой группы происходит центробежное разделение цельного молока на обезжиренное молоко и сливки. Некоторые сепараторы снабжены устройством нормализации, что обеспечивает получение в потоке нормализованного по жиру молока. К этой же группе относятся сепараторы для обезжиривания сыворотки, а также для получения высокожирных сливок (разделение сливок на высокожирные и пахту). Характеристика работы сепараторов - (р, < р₂) дисперсная фаза - сливки или высокожирные сливки, дисперсионная фаза - обезжиренное молоко, или пах­та, или подсырные сливки;

• комбинированные сепараторы. В машинах этой группы одновременно происходит отделение механических или иных твердых примесей (например, казеиновая пыль) и разделение жидкости на фракции (сыворотки - на обезжиренную сыворотку и подсырные сливки). К ним относится сепаратор Ж5-ОХ2-С для очистки творож­ной и подсырной сыворотки от казеиновой пыли и жира. Условно к этой группе можно отнести сепараторы-сливкоотделители, обеспечивающие одновременно очистку молока;

• сепараторы-кларификсаторы для очистки и гомогенизации молока. Эти сепара­торы в настоящее время не получили широкого развития и применения. Характе­ристика работы сепараторов - (р] > р₂).

Все сепараторы работают на сверхкритических числах оборотов, т. е. действитель­ное число оборотов рабочего органа (барабана) больше его критического числа оборо­тов (в пределах 6000-12000 об/мин при диаметрах барабана 550-150 мм). Соотношение высоты барабана к диаметру 1:1 или близко к нему.

По конструктивным особенностям сепараторы подразделяют на три группы

Открытые сепараторы, в которых ввод молока и вывод его жидких фракций происходит в виде свободной струи (не герметизированы) и имеют контакт с окру­жающей средой (воздухом). К этой группе относятся бытовые разделители и некоторые модели промышленных разделителей.

Полузакрытые (полугерметичные) - ввод молока может быть открытым через по­плавковую камеру с поплавком и неподвижную трубку или закрытым, но без напора, свободной струей, а выход отсепарированных фракций - закрытым (герметизирован), под давлением, создаваемым в сепараторе напорными дисками под действием центро­бежных сил. Создаваемый напор (2-2,5) МПа. К этой группе относятся некоторые модели осветлителей и разделителей.

Закрытые (герметичные) - ввод исходного продукта в сепаратор и отвод отсепа­рированных фракций осуществляются под давлением (герметизированы): в первом случае - за счет насоса подачи, во втором - под действием избыточного давления на выходе из сепаратора или дополнительного напора, создаваемого напорным диском под действием центробежных сил. К этой группе относятся некоторые модели осветли­телей и разделителей.

Вывод твердого осадка может быть:

• периодическим при полной разборке сепарирующего устройства (барабана);

• пульсирующим, обеспечивающим выброс осадка в течение долей секунды на ходу даже без существенного снижения частоты вращения, путем раскрытия барабана;

• непрерывным через сопла в стенках барабана;

• комбинированным: выброс твердого осадка непрерывный через сопла уменьшен­ного размера и путем раскрытия барабана.

Устройство сепаратора:

основными узлами сепаратора являются: сепарирующее устройство (барабан), в котором осуществляется разделение эмуль­сий (суспензий)на фракции;

• приемно-отводящие устройства для продукта, поступающего в барабан, и отсепарированных жидких фракций;

• приводной механизм.

Все части сепаратора размещены на общей станине.

Станина. На ней монтируются все части и узлы сепаратора. В нижней части рас­полагается привод. В чаше станины на вертикальном установлен барабан, укреплены тормоза и стопоры, ускоряющие остановку барабана и удерживающие его от произ­вольного вращения при сборке соответственно. Внутренняя часть станины герметизи­рована и одновременно является картером (масляной ванной).

Сепарирующие устройства. Барабаны, основные рабочие органы сепараторов - молокоочистителей и сепараторов-сливкоотделителей созданы на общей основе. Они бывают с нижним и верхним вводами продукта. При этом продукт, попадающий в нижнюю часть сепарирующего устройства, распределяется между тарелками (конст­рукция должна обеспечивать по возможности равномерное растекание).

Конструкция барабана предусмат­ривает два варианта этого процесса:

Распределение по межтарелочным пространствам поступающего в сепарирующее устройство исход­ного продукта через канал, образованный отверстиями в тарелках (рис.1.2, а) с подачей жидкости в межтарелочные пространства относительно вращения к периферии; поступление исходного продута в межтарелочные пространства из периферийной части барабана (рис. 6.2, б).

Зазор между тарелками фиксиру­ется шипиками, у различных сепарато­ров он неодинаков (0,6-0,8 мм - у сепа­раторов-сливкоотделителей, 2-4 мм - у сепараторов-молокоочистителей).

Принципиальные отличия сепари­рующего устройства сепаратора-моло-коочистителя от сепарирующего уст­ройства сепаратора-сливкоотделителя следующие:

• жидкость в межтарелочные пространства сепаратора-молокоочистителя входит с пе­риферии тарелок, а не через отверстия в тарелках, как у сепаратора-сливкоотделите­ля, так как отверстия в тарелках в первом случае вообще отсутствуют;

• весь поток обрабатываемого в сепараторах-молокоочистителях продукта направ­лен в единственный отводной патрубок, а не в два (для сливок и обезжиренного молока), как у сепараторов-сливкоотделителей;

• периферийное пространство сепараторов-молокоочистителей увеличено, по срав­нению с сепараторами-сливкоотделителями.

Рисунок 1.2 - Конструкция барабана а — сливкоотделителя; б — молокоочистителя; 1 - приемное устройство; 2 - отвод обезжи­ренного молока; 3 — отвод сливок и молока; 4 — пакет тарелок; 5 ~ вал; 6 - нагнетающее уст­ройство

Кроме того, в сепарирующих устройствах, предназначенных для выделения более легкой, чем среда, фракции (сепараторы-разделители), большая часть потока посту­пающей в межтарелочные пространства жидкости перемещается от отверстий в тарел­ках к периферии. При этом жидкость проходит в пространствах между тарелками, где осуществляется тонкослойное разделение, в результате которого выделяются частицы эмульсии жира (жировые шарики).

В сепарирующих устройствах, предназначенных для выделения более тяжелой, чем среда, фракции (сепрараторы-осветлители), жидкость поступает в межтарелочные пространства с периферии. В периферийной части выделяется до 80% от общего коли­чества механических и естественных примесей. Остальная часть примесей выделяется в межтарелочных пространствах. К тому же процесс осложняется еще тем, что посту­пающая из межтарелочных пространств в периферию более тяжелая фракция вновь смешивается с общим потоком.

Таким образом, рабочим органом сепаратора-сливкоотделителя с достаточной точностью можно считать межтарелочные пространства, а рабочим объемом сепарато-ров-молокочистителей - периферийную часть и межтарелочные пространства.

Общий вид барабанов сепаратора-сливкоотделителя и сепаратора-молокоочистителя показан на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Барабаны с приемно-отводящими устройствами полугерметичных сепараторов

а - барабан сливкоотделителя; б - барабан молокоочистителя: 1 - поплавковая камера; 2 - тарелкодержатель; 3 - нижняя камера; 4 - разделительная тарелка; 5 - промежуточ­ная тарелка; 6 - напорный диск для легкой фракции (сливок); 7 - горизонтальная перегород­ка с отверстиями; 8 - напорный диск для тяжелой фракции (обезжиренного молока); 9 - крышка; 10 - патрубок для выхода тяжелой фракции; 11 — патрубок для выхода легкой фракции; 12-гайка; 13-резиновая прокладка; 14 -малая крышка

Молоко из поплавковой камеры 1 поступает в таре л ко держатель 2, затем в ниж­нюю камеру 3 и в пакет тарелок. Пакет закрыт разделительной тарелкой 4, на которую надета тарелка 5 с камерой напорного диска 6. Тарелку 5 надевают после напорного диска 6.

Над камерой диска для сливок расположена перегородка 7 с отверстиями для про­хода обезжиренного молока. Между перегородкой и крышкой 14 расположена камера для обезжиренного молока с напорным диском 8.

Напорные диски 6 и 8 неподвижны. Они последовательно надеты на трубку по­плавковой камеры, причем между трубкой камеры и патрубками дисков расположены каналы для прохода обезжиренного молока и сливок. При работе сепаратора края дис­ков погружены в жидкость (обезжиренное молоко или сливки). Динамический напор жидкости, которая с большой скоростью вращается около края неподвижного диска, в каналах диска преобразуется в статический, необходимый для дальнейшего продвиже­ния этой жидкости.

Из напорных дисков обезжиренное молоко и сливки направляются в трубопрово­ды, присоединяемые к патрубкам 7, 11. Соотношение обезжиренного молока и сливок регулируют специальными кранами, установленными на трубопроводах.

На рисунке 1.4 показаны основные узлы сепарирующего устройства (барабана) и по­следовательность их сборки у герметичного сепаратора с периодической выгрузкой осадка. Барабан насаживают на вертикальный вал колпачковой гайкой 13. Тарелки 10 собирают на тарелкодержателе 11 и подъемным ключом устанавливают в барабан. За­тем в паз укладывают резиновую уплотнительную прокладку 7, надевают крышку 6 и затягивают кольцевую гайку 3 до совпадения отметок на гайке и крышке. Крышку ста­нины опускают и запирают специальным зажимом.

Все детали барабана изготовлены из материалов, разрешенных Минздравом РФ для контакта с пищевыми продуктами (нержавеющая никелесодержащая сталь, пище­вые резина и полимеры). Уплотнения барабана (резиновые и полимерные) должны быть стойкими к 20%-ному раствору азотной кислоты (H₂NO₃) и едкого натра (NaOH), а также к моющим и дезинфицирующим растворам, к их повышенным температурам (до 80 °С); а также нетоксичными и без постороннего запаха и сохранять работоспособ­ность при давлении 20-30 МПа.

Рисунок 1.4. Последовательность сборки барабана (закрытого) герметичного сепаратора:

1,2- гайки; 3 - кольцевая гайка; 4 - патру­бок; 5 - напорная камера; 6 - крышка рото­ра; 7 - резиновое кольцо; 8 - вкладыш; 9 - разделительная тарелка; 10- пакет та­релок; 11- тарелкодержатель; 12 - корпус; 13 - колпачковая гайка

Приемно-отводящие устройства крепятся на крышке сепаратора и обеспечивают подачу исходной жидкости в барабан и отвод из него фракций (например, очищенное молоко в осветлителях или сливки, обезжиренное молоко, высокожирные сливки в ос­ветлителях). Они бывают открытого и полузакрытого типов, а также герметические. В приемно-отводящих устройствах открытого типа исходный продукт вводится в сепа­рирующее устройство открытой струей. Жидкие фракции (сливки и обезжиренное мо­локо) выбрасываются открытыми

струями.

В приемно-отводящих устройствах полузакрытого типа подвод продукта осущест­вляется также открытой струей, а отвод жидких фракций - под давлением по закрытым каналам. В герметических приемно-отводящих устройствах продукт при осуществлении процесса не соприкасается с воздухом. Приемно-отводящее устройство сепаратора полузакрытого типа показано на рисунке 1.5. В камере, образованной разделительной та­релкой 9 и верхней тарелкой 10, располагается напорный диск 7. Верхняя тарелка надевается после того, как напорный диск установлен в камере.

В горловине сепарирующего уст­ройства имеется горизонтальная перего­родка 2 с проходами у стенок для обез­жиренного молока.

Рисунок 1.5. Сепарирующее устройство полузакрытого типа

1 — напорный диск для сливок; 2 - гори­зонтальная перегородка; 3 - крышка; 4 — основание; 5 — гайка; 6 - трубка; 7 -напорный диск для обезжиренного моло­ка; 8 - горизонтальный канал; 9 - разде­лительная тарелка; 10 — верхняя тарелка

По трубке 6 молоко поступает в тарелкодержатель. В собранном виде сред­няя часть этого узла представляет собой три концентрично расположенные между собой трубки: по внутренней подается молоко, по средней отводятся сливки, а по наружной - обезжиренное молоко. Резиновые прокладки в местах соедине­ний сжимаются гайкой 5, что обеспечи­вает герметизацию. Узел крепится на не­подвижном основании 4.

В камерах напорных дисков нахо­дятся радиально расположенные ребра, способствующие вращению жидкости.

Периферийная часть неподвижных дисков во время работы погружена во вращающуюся жидкость (сливки или обезжиренное молоко). Под давлением, которое создается при вращении, жидкие фракции поступают сначала в каналы дисков, а затем в отводные патрубки. Ве­личина давления определяется скоростью вращения жидкости, размером дисков и глубиной их погружения в жидкость. На­клонные каналы в дисках предназначены для выпуска воздуха во время работы се­паратора. По горизонтальному каналу 8 в перегородке отводятся сливки в случае переполнения камеры, а также воздух и газы.

В герметических приемно-отводящих устройствах герметизированы ввод исходного сырья и вывод жидких фракций. Герметизация ввода и вывода достигается манжетами, которые расположены между вращающимися и неподвижными деталями устройства.

В этих устройствах для вывода жидких фракций используются напорные диски, обеспечивающие давление не только для выброса из сепарирующего устройства жид­ких фракций, но и для подачи их на определенную высоту (рисунок 1.5).

Жидкость, вращаясь в камере напорного диска, образует кольцо. Напорный диск вхо­дит радиально (до большей или меньшей глубины) во вращающееся кольцо жидкости, вследствие чего создается давление, которое повышается при увеличении диаметра диска. Давление, создаваемое напорным диском, определяется давлением в соответствующем радиусу диска кольце жидкости вследствие наличия центробежных сил и кинетической энер­гии вращающейся жидкости, которая полностью превращается в энергию давления. Обез­жиренное молоко выходит под давлением примерно до 0,3 МПа (3,0 кг/см²), а сливки - до 0,25 МПа (2,5 кг/см²). В некоторых моделях сепараторов эти показатели несколько выше.

Когда пропускная способность напорного диска неве­лика и противодавление на выпуске отсутствует, диаметр кольца жидкости отличается незначительно от внешнего диаметра напорного диска.

Если жидкость должна преодолеть противодавление (при подаче на значительную высоту или в аппараты, в которых требуется создать напор), диаметр кольца жидко­сти в камере напорного диска уменьшается до тех пор, по­ка противодавление не уравновесится.

В сепарирующее устройство молоко может пода­ваться насосами, установленными в технологических линиях, или насосами, вмонтированными в станину се­паратора (сепараторы с нижним вводом исходного про­дукта через полый вал).

Для регулирования концентрации жидких фракций в приемно-отводящих устройствах полузакрытого типа и герметических применяются запорные приспособления (краны). При этом на пути движе­ния фракции устанавливаются контрольные приборы: ротаметр - на протоке сливок, ма­нометр и регулировочный кран на протоке обезжиренного молока.

На рисунке 1.6, а показано устройство для отвода сливок и обезжиренного молока в сепараторе полузакрытого типа. Основными частями устройства являются центральная трубка 14, напорный диск для обезжиренного молока 16, приемники обезжиренного молока 13 и сливок 7. На пути движения обезжиренного молока установлены манометр 3 и регулирующий вентиль 2, с помощью которого регулируется давление на выходе обезжиренного молока.

Рисунок 1.6. Устройство для отвода сливок и обезжиренного молока

а — устройство для регулирования фракций: 1 - гайка; 2 - регулирующий вентиль; 3 — ма­нометр; 4, 5, 6, 8, 9 — уплотнительные кольца; 7 - приемник сливок; 10 - патрубок к по­плавку; 11 - гайка; 12 - шайба; 13 - приемник обезжиренного молока; 14 - центральная трубка; 15 - корпус напорного диска; 16 - напорный диск для обезжиренного молока; 17 — напорный диск для сливок; 18 — воронка; 19, 20 - поплавки;. 21 - ротаметр; б - устройство для нормализации: 1 - клапан; 2 - корпус клапана; 3 - гайка; 4 - уппотни-телъное кольцо; 5 —регулирующий вентиль для обезжиренного молока; 6 - колено

В корпусе регулирующего вентиля перемещается при вращении шпиндель. Уплот­нение корпуса достигается резиновым кольцом.

На пути движения сливок установлены ротаметр 21 и регулирующий вентиль, из­меняющий давление на выходе сливок. В результате изменения давления на выходе сливок или обезжиренного молока изменяется содержание жира в сливках.

Для нормализации молока на сепараторе-сливкоотделителе соединяют трубопро­воды для выхода обезжиренного молока и сливок. На пути выхода обезжиренного мо­лока в трубопровод устанавливается клапан, с помощью которого регулируется коли­чество поступающих сливок до получения молока заданной жирности.

На рисунке 1.6, б показано устройство для нормализации молока. Напорный диск на трубопроводе для обезжиренного молока создает несколько большее давление, чем на­порный диск на трубопроводе для сливок. Поэтому для нормализации сливок необхо­димо уравнивать давление на выходе сливок и обезжиренного молока, прикрыв регу­лирующий кран, установленный на выходе обезжиренного молока.

В настоящее время используются различные устройства для вывода осадка: сопло­вые и пульсирующие.

Рисунок 1.7. Сепарирующее устройство сепаратора соплового типа

В сопловом устройстве обеспечивается непрерывная выгрузка твердого осадка в течение всей работы сепаратора, а в пуль­сирующем его вывод осуществляется по мере накопления его в периферийном про­странстве. Через определенные интервалы посредством гидравлической системы, от­крывающей и закрывающей разгрузочные клапаны или соответствующие прорези, осуществляется выбрасывание твердого осадка. Продолжительность рабочего пе­риода и периода зависит от характера и раз­грузки количества осадка. Сопловое уст­ройство (рисунок 1.7) применяют в тех случаях, когда необходимо непрерывное удаление осадка (при сепарировании белковых масс после их осаждения из молока, а также при выделении из молока бактериальных взве­сей). Суспензия не должна содержать круп­ных частиц, которые могут засорить сопла. В отдельных случаях суспензию перед ее подачей в сепаратор размельчают (сепаратор-творогоотделитель). В зависимости от размеров и назначения сепаратора, а также от свойств суспензии и выделяющегося из нее осадка количество сопел колеблется от 4 до 20, а диаметр отверстий в них - от 0,5 до 2,5 мм. Сопла размещаются равномерно по ок­ружности сепарирующего устройства.

Оси каналов для выхода осадка направлены назад (против движения сепарирующе­го устройства). Угол между осью сопла и касательной к окружности обычно 17-20 °С.

Сопловые устройства могут работать непрерывно в течение практически неогра­ниченного времени.

Пульсирующее устройство (рисунок 1.8) предназначено для выгрузки осадка через прорези в стенке сепарирующего устройства. В период между выгрузками эти прорези закрыты большим подвижным клапаном, который образует внутреннее подвижное дно в сепарирующем устройстве.

Рисунок 1.8. Сепарирующие устройства сепараторов с пульсирующей выгрузкой осадка

а — обычного типа: 1 - питательная труба; 2 — цилиндр для приема центрифугируемой жид­кости; 3 - распределительная тарелка; 4 - коническая крышка барабана; 5 - коническое днище барабана; 6 - соединительное кольцо; 7 - наружный корпус барабана; 8 - окно для выпуска шлама; 9 - камера раскрытия барабана; 10- отверстие в поршне; 11 — отверстие в наружном корпусе барабана для выпуска воды из камеры раскрытия; 12 — камера закрытия барабана; 13 - отверстие для выпуска воды из камеры закрытия барабана; 14 — труба для подвода воды; 15 - кольцевая полость для подачи воды в камеры закрытия и открытия ба­рабана; 16 - поршень; 17 - нижняя поверхность днища барабана; 18 - уплотнения; б - с пружинами: 1 - камера буферной жидкости; 2 - уплотнение; 3 - неподвижная трубка для впуска молока; 4 — циклон; 5 - патрубок выпуска буферной воды

Подвижное дно прижимается к уплотнительному кольцу давлением жидкости, действующей на нижнюю поверхность подвижного клапана. Рабочая жидкость создает направленное вверх давление, превышающее направленное вниз противодавление, ко­торое создается обрабатываемой жидкостью, так как нижняя сторона передвижного дна имеет большую нажимную поверхность.

В конструкции, показанной на рисунке 1.8, а, пульсирующая выгрузка осуществляется следующим образом. Рабочее пространство сепарирующего устройства образовано ко­ническими крышкой и днищем, между которыми образуется зазор для выхода осадка. Зазор может закрыться цилиндрическим поршнем, который совершает относительно сепарирующего устройства осевые возвратно-поступательные движения в результате изменения давления с той или другой стороны поршня. После заполнения периферий­ного пространства осадком начинается его выгрузка. Для этого увеличивается количе­ство воды, подаваемой в неподвижную кольцевую полость. С прекращением питания сепаратора водой сепарирующее устройство закрывается.

В других устройствах, обеспечивающих пульсирующую выгрузку осадка, зазор за­крывается под давлением воды, находящейся в полости над подвижным конусом.

Если в периферийном пространстве накапливается много осадка, то подача продукта в сепарирующее устройство и воды в полость над подвижным конусом прекращается. Когда давление воды ста­новится меньше давления пружины, ко­нус поднимается вверх в результате чего открывается отверстие. В это время оса­док с оставшейся в сепарирующем уст­ройстве жидкостью выбрасывается через отверстия в сборник. После выгрузки осадка вновь подается вода и возобнов­ляется питание сепаратора продуктом. Краны питания и подачи вод переключа­ются автоматически.

Сепарирующее устройство сепара­тора (рисунок 1.8, б) имеет еще одну особен­ность. В нем осуществлен так называе­мый центрициклонный впуск молока. В сепарирующее устройство молоко по­дается как обычно, через неподвижную трубку 3. Однако ребра, применяемые в обычных приемных устройствах, замене­ны циклоном 4. Под действием центро­бежной силы молоко отбрасывается к внутренней стороне циклона. При входе в него оно приобретает ту же скорость, с которой вращается циклон. В результате постепенного нарастания окружной ско­рости молока предотвращаются разруше­ние жировых шариков и смешивание воздуха с молоком. Такая конструкция впускного устройства исключает возможное дробление жировых шариков на входе и улучшает тем самым отделение жира из моло­ка на 0,002-0,010%.

На рисунке 1.9 показаны основные детали конструкции сепарирующего устройства с пульсирующей выгрузкой осадка. Их состав и порядок сборки являются в известной степени типичными для различных сепараторов с пульсирующей выгрузкой осадка. В комплекте тарельчатые вставки с тарелкодержателем не показаны (их конструкция такая же как и у других сепараторов). Приводной механизм. Приводной механизм сепараторов может состоять из двух, трех, четырех и пяти вращающихся систем.

Наиболее распространен привод сепараторов с тремя или четырьмя вращающими­ся системами (сепараторы-сливкоотделители и сепараторы-молокоочистители).

На рисунке 1.10, а показан приводной механизм, имеющий три вращающиеся систе­мы. Первая вращающаяся система (ведущая) состоит из вала, электродвигателя с наса­женным на него ротором, ведущей центробежной полумуфты и крыльчатки вентилято­ра. Вторая вращающаяся (ведомая) система содержит горизонтальный вал, ведомую центробежную полумуфту и ведущее колесо винтового мультипликатора (в некоторых сепараторах имеется также зубчатое колесо тахометра). Третья вращающаяся система (ведомая) включает веретено и барабан сепаратора.

Рисунок 1.9. Основные детали и порядок сборки сепарирующего устройства сепаратора с пульсирующей выгрузкой 1,2 — стопорные кольца; 3 - колпак; 4 - под­вижное дно; 5,7 - винты; 6 - корпус; 8 - опо­ра пружины; 9 — поворотное кольцо

Рисунок 1.10. Принципиальная схема приводных механизмов сепараторов

а- с тремя вращающимися системами: 1 — барабан; 2 - веретено; 3 -упругая горловая опо­ра; 4 - ведущее колесо винтового мультипликатора; 5 - горизонтальный вал; 6,7 - ведомая и ведущая центробежные полумуфты; 8, 9 - ротор и вал электродвигателя; 10 - крыльчатка вентилятора электродвигателя; 11 — пружина;

б- с четырьмя вращающимися системами: 1 - крыльчатка вентилятора; 2, 3 -ротор и вал электродвигателя; 4, 6 - ведугцая и ведомая упругие полумуфты; 5 - палец; 7 - полый вал; 8 - барабан; 9 - веретено; 10 -упругая головка; 11, 12 - ведомая и ведугцая центробежные полумуфты; 13 - горизонтальный вал; 14 - ведущее колесо мультипликатора; 15 - пружина, воспринимающая нагрузку от массы барабана и веретена; 16-резиновый диск

Передача движения от электродвигателя к сепарирующему устройству осуществля­ется следующим образом. От вала электродвигателя вращение передается ведущей цен­тробежной полумуфте, при вращении которой колодки под действием центробежной си­лы прижимаются к ведомой центробежной полумуфте. В результате начинают вращаться горизонтальный вал и насаженное на него ведущее колесо, которое входит в зацепление с ведомым колесом мультипликатора и приводит в движение веретено, а вместе с ним и барабан.

В механизме с четырьмя вращающимися системами (рисунок 1.10, б) первая вращаю­щаяся система (ведущая) состоит из крыльчатки вентилятора, ротора и вала электро­двигателя, а также из ведущей упругой полумуфты с пальцами, полумуфты с резино­вым кольцом и пальцами, горизонтального вала, ведущей центробежной полумуфты; которая включает ведомую центробежную муфту, полый вал и ведущее колесо мульти­пликатора; третья (соединительная) представляет собой полую ступицу ведомого коле­са мультипликатора и колесо, а четвертая (ведомая) - веретено с насаженными на него барабаном и ведущей втулкой.

От электродвигателя посредством фрикционно-центробежной муфты приобретает вращательное движение горизонтальный вал, на котором размещено ведущее колесо мультипликатора.

Оно находится в зацеплении с ведомым колесом, установленным на полой ступице вертикального вала. В нижней части ступицы имеются выступы, которые входят в пазы ведущей втулки вертикального вала, что обеспечивает вращение системы.

Кроме того, известны сепараторы, в которых используется электропривод повы­шенной частоты. В этих сепараторах вертикальный рал соединяется непосредственно с валом высокочастотного электродвигателя, исключается из привода винтовая пара, и таким образом весь приводной механизм значительно упрощается.

В настоящее время находят применение сепараторы, работающие на бесприводной основе (рисунок 1.11).

Устройство сепараторов на бесприводной основе и принцип их действия заключается в следующем. Барабан, установленный на двухопорном валу, размещен внутри статора электродвигателя 5. Последний по высоте меньше высоты барабана и может соответство­вать диаметру барабана или только горловине. Статор сепаратора выполнен по типу стато­ра асинхронного электродвигателя. Оно представляет собой пакет, набранный из листов электротехнической стали. В пазах пакета размещена многофазная обмотка с гидроизоля­цией. Барабан сепаратора изготовлен из высоколегированной нержавеющей стали.

На внешней его поверхности напрессовывается роторное (цилиндрическое) колесо из ферромагнитного материала, выполняющее функции короткозамкнутого ротора электродвигателя.

Рисунок 1.11. Схема сепаратора на бесприводной основе

/ - корпус сепаратора; 2 - демпфирующее устройство нижней упругой опоры; 3 - под­шипниковый узел; 4 - вал; 5 - статор электродвигателя; 6 - роторное кольцо; 7 - верхняя опора; 8 - крышка сепаратора; 9 - подшипниковый узел

Вращающееся поле, возбуждаемое многофазной обмоткой статора, наводит в теле роторного кольца вихревые токи. В результате взаимодействия токов роторного кольца с магнитным полем статора барабан приобретает вращательное движение. При этом он является магнитопроводом, по которому проходит магнитный ток взаимной индукции, следнее десятилетие и другие предприятия, в основном оборонного комплекса, присту­пили к разработке и производству сепараторов, в большинстве - бытовых.

Ниже рассматриваются особенности конструкции, принцип действия и (или) ха­рактеристика отдельных видов сепараторов.

Дата добавления: 2015-10-28