НАСОСЫ ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ МОЛОКА И МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ.

Молочные насосы должны хорошо промываться и не оказывать существенного механического воздействия на перекачиваемый продукт. Этим и объясняется тот факт, что наибольшее примене­ние получили различные типы объемных насосов, а из группы ло­пастных чаще всего используют центробежные.

Шланговый насос является наиболее простым для перекачива­ния и одновременного дозирования жидких молочных продуктов. Рабочим органом его является эластичный шланг из неопрена, силоксана или натурального каучука. Устройство для нагнетания жидкости (рис. 2.1) включает трек, ролики, закрепленные на дис­ке ротора с равномерным интервалом, зажимы для крепления шланга. Вал ротора имеет приводной механизм, состоящий из электродвигателя, редуктора и регулятора частоты вращения.

Рис. 2.1. Устройство для нагнетания жидкости шлангового насоса: 1 — трек; 2—ролик; 3 — диск; 4 — зажим; 5—шланг

Подача насоса зависит от частоты вра­щения роликов и диаметра шланга. Шланговый насос работает следую­щим образом. При вращении ротора ролики поочередно набегают на шланг, сжимают его и выдавливают жидкий продукт, которым он запол­нен. При восстановлении формы шланга позади ролика образуется разрежение, благодаря чему обеспе­чивается поступление новой порции перекачиваемой жидкости. Надеж­ная работа насоса возможна в случае установки на диске ротора не менее трех роликов. Для устранения износа шланг смазывают специальным со­ставом. Перемещению шланга по треку препятствуют специаль­ные зажимы.

Насосы, выпускаемые промышленностью, имеют шланг диа­метром 12,7...44,8 мм (девять типоразмеров) и подачу 0,45...9 м³/ч. Точность дозирования молока 0,1 %.

Мембранные насосы получили широкое применение для откачи­вания молока из вакуумированных емкостей, а также транспорти­рования по трубопроводам вязких молочных продуктов. Основ­ным рабочим органом является мембрана из эластичных листовых материалов: резины или тканей, покрытых полимерами. В каче­стве клапанов используют резиновые шарики или пластины.

В зависимости от конструкции привода мембранные насосы подразделяют на насосы с механическим, пневматическим или гидравлическим приводом. Чаще используют насосы двух первых типов.

Механический привод включает в себя редуктор, клиноременную передачу и электродвигатель. Редуктор смонтирован в корпусе (рис. 2.2) и состоит из червяка и червячного колеса с эксцент­риком. На эксцентрик насажен шатун, второй конец шатуна шар­ниром соединен с поршнем. В конце поршня имеется отверстие с резьбой, в которое ввернута шпилька, соединяющая кривошипно-шатунный механизм с мембраной. Между тарелками мембрана за­жимается специальной гайкой, а между корпусом насоса и крыш­кой — гайками-барашками. Вместе с крышкой отлит тройник, в вертикальных патрубках которого размещаются впускной и вы­пускной шариковые клапаны.

В процессе работы вращение от привода передается на червяч­ное колесо с эксцентриком. Шатун получает возвратно-поступа­тельное движение и передает его поршню, который перемещается в гильзе и приводит в движение мембрану. При движении после­дней вместе с поршнем вправо в рабочей камере создается разрежение.

Рис. 2.2. Мембранный насос с механическим приводом:

1 — шариковый клапан; 2 — ограничитель; 3— гайка; 4 — уплотнительное кольцо; 5—патру­бок; 6— шпилька; 7—крышка; 8— мембрана; 9— тарелка; 10— поршень; 11— шатун; 12— корпус насоса; 13 — эксцентрик; 14— червячное колесо; 15— пробка; 16— гильза поршня

Нагнетательный клапан прижимается к гнезду тройника и препятствует поступлению в камеру воздуха, всасывающий клапан открывается, и молоко поступает в камеру. При обратном движе­нии мембраны объем камеры уменьшается и молоко, отжимая клапан, поступает в трубопровод. Всасывающий клапан при этом закрывается и препятствует вытеканию молока.

Подача молока такими насосами осуществляется неравномер­ным, пульсирующим потоком. Этот недостаток снижается в насо­сах с двойной камерой. Высота всасывания мембранных насосов достигает 5 м, а создаваемый напор — 50 кПа.

В насосах с пневмоприводом всасывание и нагнетание осуще­ствляются при избыточном давлении воздуха или вакууме.

В первом случае насос состоит из корпуса, мембраны, крышки, клапанов и устройства распределения потоков воздуха и управле­ния работой насоса. Насос с вакуумным приводом выполнен ана­логично, но вместо устройства распределения потоков воздуха на­сос оснащен блоком пульсаторов для чередования вакуума и ат­мосферного давления между кольцевыми полостями насоса.

Благодаря простоте приводного устройства и равномерному давлению воздуха на мембрану при незначительном механическом воздействии на молоко и продукты его переработки мембранные насосы с пневматическим приводом находят широкое распростра­нение в молочной промышленности.

В некоторых технологических процессах переработки молока, например сушки и гомогенизации, применяют плунжерные насо­сы высокого давления.

Насос высокого давления К5-ОНВ с механическим приводом состоит из электродвигателя, корпуса с кривошипно-шатунным механизмом, трех плунжерных пар, гидравлического блока и вспомогательного оборудования. Давление нагнетания достигает 16 МПа при ходе плунжера 40 мм. Подача насоса 0,25 м³/ч.

Роторные, или ротационные, насосы относятся к насосам объемного типа. Они объединяют шестеренные насосы с вне­шним и внутренним зацеплением, гибким ротором, насосы вин­товые и специальные, для перекачки вязких молочных продуктов (сливки, сгущенное молоко, смесь мороженого, творожный сгус­ток и т. д.).

У шестеренного насоса НРМ-2 с внутренним зацеплением (рис. 1.3) основными рабочими органами являются зубчатый ротор и ведомая шестерня, расположенная эксцентрично продольной оси наcoca. Часть ее зубьев входит в зацепление с зубьями ротора. Шестерня свободно посажена на палец, снабженный втулкой. 3 Корпус насоса с одной стороны закреплен на кронштейне гайкой, с другой — закрыт крышкой, которая крепится к корпусу четырьмя шпильками. На внутренней стороне крышки имеется серповидный выступ для предупреждения обратного просачивания жидкости с нагнетательной стороны на всасывающую, являющий­ся замыкающей поверхностью переноса порций продукта. В крышке имеются пазы, в которых расположены шпильки. Пазы позволяют поворачивать крышку на определенный угол вокруг своей оси и, следовательно, изменять положение зубьев шестерни, находящихся в зацеплении с зубьями ротора, относительно вход­ного отверстия. При этом меняется подача насоса. На крышке на­несены риски, соответствующие определенной часовой подаче на­соса. Таким образом, поворот крышки позволяет регулировать по­дачу насоса в пределах 0,25...2 м³/ч. Между крышкой и корпусом помещены уплотнительные прокладки из картона толщиной 0,2 мм, с помощью которых регулируется необходимый зазор меж­ду торцом ротора и крышкой.

Отверстие для ввода жидкости расположено сбоку, для выво­да — сверху, оба заканчиваются патрубками с муфтами для креп­ления молочных трубопроводов. В случае необходимости корпус с патрубками может быть повернут в нужное положение. При пода­че жидкости в рабочую камеру через нагнетательный патрубок не­обходимо изменить направление вращения ротора.

Длина вала электродвигателя увеличена с помощью наконеч­ника, который через сальниковое уплотнение входит в корпус на­соса. Уплотнение сальниковой набивки осуществляется гайкой и нажимной втулкой. В качестве сальниковой набивки используют хлопчатобумажный шнур диаметром 5 мм, пропитанный живот­ным жиром.

Рис. 2.3. Шестеренный насос НРМ-2 с внутренним зацеплением:

1 — прокладка; 2 — шестерня; 3 — палец; 4— втулка; 5— крышка; 6— уплотнительное кольцо; 7—гайка крепления корпуса насоса; 8—кронштейн; 9—тайка сальникового уплотнения; 10 — электродвигатель; 11 — нажимная втулка; 12 — сальниковое уплотнение; 13— наконеч­ник вала; 14— ротор; 15— корпус насоса; 16— гайка крепления крышки; /7—серповидныйвыступ

Насос работает следующим образом. Перекачиваемый продукт самотеком поступает в рабочую камеру и заполняет впадины меж­ду зубьями ротора и шестерни. Вращаясь, зубья переносят перека­чиваемый продукт вдоль серповидного выступа, а затем начинают входить в зацепление. При этом продукт вытесняется из впадин и поступает в нагнетательный патрубок.

Шестеренные насосы с внешним зацеплением по сравнению с насосом, описанным выше (НРМ-2), имеют ряд преимуществ: меньшее воздействие на структуру и консистенцию перекачивае­мого продукта, возможность вращения роторов в обоих направле­ниях. Насос с гибким ротором по сравнению с другими насосами име­ет небольшие габаритные размеры и массу.

Рис. 2.4. Насос с гибким ротором:

а —общий вид; б—схема работы; /—корпус; 2 — всасывающий патрубок; 3 — вал; 4 — нагнетательный патрубок; 5—крышка; б — отражатель; 7—рабочее колесо

Насос состоит из корпуса, отлитого вместе с патрубками, крышки и вала (рис. 2.4). На одном конце вала установлен гибкий ротор, другой ко­нец соединен с электро­двигателем привода. Ма­териал рабочего колеса за­висит от перекачиваемого продукта (натуральный каучук, неопрен и т. д.).

Принцип работы насо­са заключается в следую­щем. Молоко через патру­бок под действием обра­зующегося разрежения поочередно заполняет по­лости между лопастями рабочего колеса и корпуса. Вращающийся против часовой стрелки ротор переносит продукт к нагнетатель­ному патрубку. Упругая лопасть рабочего колеса при набегании на эксцентрично расположенный отражатель деформируется и вы­тесняет содержимое полости через нагнетательный патрубок.

Промышленность выпускает пять типов насосов с подачей от 0,65 до 16,5 м³/ч и напором 120 кПа.

Винтовые электронасосные агрегаты, включающие в себя вин­товой насос, станину, привод и электродвигатель (рис. 1.6), полу­чили широкое применение для перекачивания вязких молочных

Рис. 2.5. Общий вид одновинтового электронасосного агрегата П8-ОНВ:

1 — крышка; 2— винт; 3 — статор (обойма); 4 — корпус насоса; 5— фланец; 6— основание;7— электродвигатель

продуктов, а также продуктов, не допускающих жесткого меха­нического воздействия (сливки, сгущенное молоко, творожный сгусток и т. д.). В отдельных конструкциях агрегатов вал электро­двигателя соединен непосредственно или с помощью муфты с винтом. Он обычно выполнен из нержавеющей стали, а статор (обойма) — из пищевой резины. У насоса нет подшипниковых узлов; смазка винтовой пары и уплотнение вала производятся перекачиваемым продуктом. Поэтому винтовые электронасос­ные агрегаты запрещается включать без перекачиваемой жидко­сти в рабочей камере.

Большинство таких агрегатов имеет регулируемую за счет изме­нения частоты вращения винтового рабочего органа подачу. Регу­лировка осуществляется с помощью сменных шкивов, клиноременных вариаторов или изменением частоты вращения вала элек­тродвигателя с тиристорным приводом.

При производстве сливочного масла подача высокожирных сливок может осуществляться одновременно с внесением бакте­риальной закваски, ароматизаторов или каких-либо добавок. Для этой цели служит насос-дозатор НРДМ, в котором совмещены ро­тационный насос с регулируемой бесступенчатой (с помощью ва­риатора) подачей и дозирующее плунжерное устройство, произво­дительность которого также регулируется за счет числа рабочих ходов плунжера. Подача насоса может изменяться от 0,5 до 1 м³/ч, производительность дозирующего устройства — от 0,005 до 0,05 м³/ч. Мощность электродвигателя этого насоса-дозатора 0,75 кВт; масса насоса 100 кг.

Большинство насосов объемного типа целесообразно исполь­зовать в поточных технологических линиях, так как их мойка дос­таточно трудоемка и приводит к значительным потерям перекачи­ваемой продукции. К тому же большинство таких насосов для нормальной работы требует установки ниже уровня питающего патрубка бака или какого-либо технологического оборудования, что осложняет монтаж последнего.

Центробежные насосы, относящиеся к лопастным, лишены этих недостатков в определенной степени. Они просты по своему устройству и легко разбираются для мойки и чистки. Их рабочие органы (лопатки или колеса) непосредственно соединены с вала­ми быстроходных электродвигателей, что обусловливает их ком­пактность, небольшую массу и сравнительно невысокую сто­имость.

Подачу центробежных насосов регулируют изменением сопро­тивления аппаратов, через которые прокачивается молоко, или дросселированием запорной арматуры (кранов, вентилей).

При этом устройства для регулирования подачи центробежных насосов нельзя устанавливать на магистрали всасывающего патрубка, так как это может привести к разрывам потока перекачива­емой жидкости и нарушениям работы насосов.

Центробежный насос имеет корпус в виде цилиндра, закрываемого крышкой. Во внутренней полости корпуса через от­верстие проходит вал с насаженной на него лопастью. Крышка уплотнена резиновым кольцом и зажимными винтами. На ней расположен по оси вала всасывающий патрубок. По касательной к цилиндру корпуса установлен нагнетательный патрубок.

При вращении вала в камере насоса молоко отбрасывается ло­пастью к периферии камеры и под действием центробежных сил создается давление для вывода продукта в нагнетательный патру­бок и транспортирования по молокопроводу. При этом в цент­ральной части камеры насоса образуется разрежение и туда посту­пает новая порция молока. Поток молока не прерывается. Возврат молока из полости нагнетания в полость всасывания между кор­пусом и лопастью предотвращается благодаря минимально воз­можным зазорам между ними.

Подводимая от электродвигателя к рабочему колесу насоса энергия затрачивается на преодоление гидравлических сопротив­лений внутри самого насоса и на приращение энергии потока мо­лока. Гидравлические сопротивления внутри насоса зависят от формы и расположения всасывающего и нагнетательного патруб­ков насоса, формы лопастей, зазоров между ними и корпусом, профиля клапанов и чистоты обработки их поверхностей. Прира­щение энергии потока молока в насосе зависит от частоты враще­ния рабочего колеса, размеров и формы камеры и рабочего колеса.

Рабочая характеристика центробежного насоса отражает взаи­мосвязь подачи, напора, мощности и КПД.

Рис 2.6. Центробежный самовсасыва­ющий насос:

1 — электродвигатель; 2— сопло; 3— возду­хоотделитель; 4— крышка; 5—всасываю­щий патрубок; 6—рабочее колесо; 7—за­жимное устройство; .?—корпус с опорами

Обычный центробежный насос не может работать как самовса­сывающий. Это свойство он приобретает в результате применения воздухоотделителя, сопла и изогнутого вверх всасывающего патрубка. Допустимое отклонение от вертикали всасывающего пат­рубка при работе насоса как самовсасывающего не должно пре­вышать 20° (рис. 2.6).

Работает такой насос следующим образом. Рабочее колесо на­соса, заполненного до верхнего уровня всасывающего патрубка жидкостью (молоком), образует в рабочей камере воздушно-жид­костную смесь и выталкивает ее через сопло в воздухоотделитель. Жидкость, освободившаяся в воздухоотделителе от воздуха, воз­вращается в рабочую камеру. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет создано необходимое разрежение для подъема жидкости через всасывающий трубопровод и заполнения рабочей камеры, после чего насос работает как центробежный. При следу­ющих повторных включениях процесс возобновляется благодаря оставшейся в его рабочей камере жидкости.