Расчёт cепаратора-молокоочистителя, используемого для производства сычужного сыра

НАЗНАЧЕНИЕ СЕПАРАТОРА МОЛОКООЧИСТИТЕЛЯ А1 – ОЦМ-10

Сепаратор А1-ОЦМ-10 предназначен для непрерывной очистки молока от посторонних примесей при центробежной периодической выгрузке осадка.

Сепаратор предназначен для разделения компонентов жидких смесей (эмульсий) по их плотности.
Рабочим органом сепаратора является барабан, вращающийся с большой угловой скоростью. Внутри барабана находится пакет тонких конических тарелок, которые интенсифицируют процесс разделения рабочей жидкости.
Основной частью барабана является корпус, состоящей из цилиндрической обечайки и днища.
Давление жидкости в барабане во время работы достигает 2 МПа.
В пищевой и химической промышленности для хранения жидких, газообразных продуктов широко применяются ресиверы, состоящие из цилиндрических, сферических и других форм оболочек.
Учитывая важнейшие факторы, влияющие на конструирование и прочностной расчет стенок, аппараты пищевых производств можно подразделить следующим образом по назначению - для хранения и переработки, по конструктивному материалу - стальные, чугунные, медные, алюминиевые; по способу изготовления - сварные, литые, клепанные, паяные и т.п.; по форме - цилиндрические, сферические, конические, торосферические и комбинированные; по схеме нагрузки - работающие под действием внутреннего или внешнего давлении; по температуре стенки - необогреваемые, обогреваемые или охлаждаемые; по условиям коррозионного воздействия среды - работающие в условиях умеренного или интенсивного разъедания; по положению в пространстве - вертикальные, горизонтальные или наклонные; по способу сборки - разъемные или неразъемные; по толщине стенки - тонкостенные или толстостенные.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СЕПАРАТОРА

Саморазгружающийся сепаратор-молокоочиститель А1-ОЦМ-10 состоит из станины, в которой размещен привод, включающий горизонтальный вал, вертикальный вал, тахометр и тормоз. К верхней части станины прикреплена чаша, в ней расположен барабан и закреплены приемник осадка и гидроузел (рис.).

Приемник осадка снабжен глушителем и патрубком для вывода осадка. Попадающая в чашу станины вода выводится через патрубок. Барабан и приемник осадка сверху закрыты крышкой. Она прижата к приемниками шарнирными зажимами через уплотнительное кольцо. К верхнему фланцу крышки прикреплено приемно-отводящее устройство и шестерня указателя оборотов. Вал вращается в двух шарикоподшипниках. Один подшипник установлен в выточке станины, другой - во фланце. Вал на конце имеет нарезку, с которой зацепляется нарезка шестерни указателя оборотов. Вращение вала через поводок передается шпинделю тахометра Вертикальный вал имеет в нижней опоре два радиально-упорных шарикоподшипника, насаженных на конец веретена и установленных в стакане. Шарикоподшипники через упор опираются на пружину, расположенную в стакане между упорными шайбами.
Горизонтальный вал приводного механизма сепаратора. На горизонтальном валу установлены фрикционная центробежная муфта с бандажом, шестерня, привод к тахометру и шестерня указателя оборотов. Вал вращается в двух шарикоподшипниках. Один подшипник установлен в выточке станины, другой — во фланце. Вал на конце имеет нарезку, с которой зацепляется нарезка шестерни указателя оборотов. Вращение вала через поводок передается шпинделю тахометра.
Вертикальный вал сепаратора имеет в нижней опоре два радиально-упорных шарикоподшипника, насаженных на конец веретена и установленных в стакане. Шарикоподшипники через упор опираются на пружину, расположенную в стакане между упорными шайбами. Вертикальный выл сепаратора передает вращение от горизонтального вала сепаратора барабану. Верхняя часть веретена вращается в радиально сферическом двухразрядном подшипнике, нижняя в радиально упорном шарикоподшипнике. Этот подшипник установлен в стакане, запрессованном в гнездо станины, и опирается на пружину через сухарь. Положение барабана по высоте при сборке сепаратора регулируют в небольших пределах
Тормоз расположен в станине. Торможение горизонтального вала производится путем прижатия тормозных колодок к бандажу фрикционной центробежной муфт. Он прикреплен к станине. При подключении тормоза рукоятку поднимают вверх и под действием пружины колодка тормоза с накладкой прижимается к бандажу и силой прижатия тормозит его вращение.
Тахометр имеет циферблатный прибор пульсатор. Тахометр помещен в корпус. Валик тахометра вращается в шарикоподшипниках. На одном конце валика закреплено зубчатое колесо, которое зацепляется с шестерней тахометра. На другом конце его имеется нарезка и прорезь, в который крепятся повод при помощи шплинта шпинделя тахометра н передает ему вращение, при вращении эксцентрик нажимает на стержень с кнопкой и сообщает стержню пульсирующее движение.
В барабане установлен подвижный поршень. Уплотнение между основанием и поршнем обеспечивается двумя уплотнительными кольцами. Сверху поршня на некотором расстоянии от него на центробежной части основания закреплен конус, на котором установлен тарелкодержатель. Он зафиксирован по отношению к конусу штифтом-фиксатором. Между конусом и тарелкодержателем расположены каналы, по которым молоко из центральной части тарелкодержателя поступает в грязевое пространство барабана. На тарелкодержатель в порядке номеров, начиная снизу, уложен комплект тарелок. Тарелки не имеют отверстий и отстоят друг от друга на расстоянии 0,7 мм. Сверху пакет тарелок накрыт крышкой. Она входит в основание, зафиксирована штифтом и прикреплена к основанию большим затяжным кольцом.
В нижнем торце крышки в канавку вставлено уплотнительное кольцо из капролактама. К нему прижимается уплотняющий поясок подвижного поршня, благодаря чему создается герметическое соединение, при этом поршень закрывает разгрузочные окна в корпусе барабана. В верхней части крышки барабана находится камера, в которую поступает очищенное молоко. Для отвода молока в камере устанавливается диск напора молока. Камера накрыта крышкой и закреплена малым затяжным кольцом. Фиксация крышки обеспечивается штифтом, а уплотнение – прокладкой. К нижней торцевой части основания болтами прикреплен лабиринт. Уплотнение между лабиринтом и основанием обеспечивается уплотнительными кольцами. Лабиринт служит для подачи буферной воды под подвижной поршень и в клапан. Вода поступает под поршень через сопло.
Два клапана расположены радиально в стенке основания. Они соединены отверстиями с одной стороны поршня клапана с лабиринтом, с другой стороны - с пространством под поршнем барабана. Буферная вода под поршнем за счет разности гидростатических давлений на поршень воды и молока, прижимает поршень к уплотнительному кольцу.
Клапан обеспечивает открытие наружного отверстия для выхода воды из-под поршня при разгрузке барабана. В корпусе клапана смонтирован поршень с муфтой и клапаном. Корпус закрыт крышкой-ограничителем, вставлен в расточку основания барабана и закреплен специальной гайкой. Уплотнения корпуса клапана в основании барабана обеспечиваются уплотнительными кольцами.
В закрытом клапане наружное отверстие в корпусе закрыто клапаном. Он прижимается центробежной силой подвижных частей поршня, муфты и клапана. Эти сила преодолевает также силу, обратную по направлению от гидростатического давления буферной воды под поршнем барабана на торцевую поверхность муфты.
При подаче воды по отверстиям под поршнем на него действует гидростатическое давление воды при вращении барабана и возникает сила, которая перемещает поршень по направлению к оси барабана. Клапан открывает отверстие, через которое вода выходит из-под поршня барабана и выбрасывается наружу. Поршень барабана опускается и происходит разгрузка барабана. После этого подача воды в клапан прекращается и поршень клапана занимает первоначальное положение и закрывает выпускное отверстие.
Приемно-отводящее устройство служит для подачи молока во вращающийся барабан и вывода из него очищенного молока. Молоко поступает по трубке, конец которой в собранном сепараторе размещается в центральном отверстии тарелкодержателя вращающегося барабана.
На центральную трубку надеты напорный диск и корпус приемника, которые закреплены переходной гайкой. Герметическое соединение этих частей достигается сжатием уплотнительной прокладки.
Корпус приемника крепиться к верхнему фланцу крышки станины. В собранном сепараторе напорный диск располагается внутри камеры очищенного молока в верхней части крышки барабана.
При вращении барабана и непрерывном поступлении молока в камеру неподвижный диск утопает в молоке и создается гидростатическое давление, которое вытесняет молоко в каналы диска и в приемник. Чем больше утопает, диск, тем больше создается давление на выходе молока.
Принцип действия. Молоко из приёмника поступает в патрубок и проходит через указатель потока, который снабжён двумя смотровыми стёклами.
Из патрубка молоко поступает в тройник корпуса дросселя. В нём смонтирован поршень, закреплённый на штоке с рукояткой
При вращении рукоятки шток перемещается по резьбе, а вместе с ним перемещается поршень, который закрывает или открывает проходное отверстие для молока, изменяя при этом напор молока.
Размер диска и параметры вращающегося барабана позволяют создать напор на выходе молока до 0,3 МПа. Напор молока контролируют по показанию манометра с разделительной мембраной. Для взятия проб молока на выходном патрубке корпуса установлен пробный кран.
Гидросистема сепаратора состоит из гидроузла, смонтированного непосредственно в сепараторе, и гидроузла внешних соединений. Посредством гидросистемы подаётся буферная вода из водопровода в соответствующие полости барабана под поршень при закрытии разгрузочных щелей и в клапаны при опускании поршня и производится управление выгрузкой осадка как при автоматическом, так и при ручном цикле. Вода из гидроузла внешних соединений подаётся в гидроузел барабана по специальным шлангам.
Гидроузел смонтирован в чаше станины, состоит из распределителя, установленного на стакане.
Распределитель имеет отверстия и пазы. К распределителю прикреплена втулка с установленным на ней диском, имеющим восемь косых отверстий, совпадающих с отверстиями и дуговыми каналами распределителями. В диске расположены также радиальные отверстия, совпадающие с отверстиями в распределителе. Диск и втулка прикреплены к распределителю гайкой, уплотнены прокладками и зафиксированы штифтом. В отверстии втулки проходит веретено, на котором на котором установлен барабан. В установленном барабане диск располагается внутри камеры лабиринта.
Распределитель снабжён камерой, закрытой крышкой с патрубком. В камеру через штуцер по шлангу подводится вода. В патрубок крышки вставлена трубка питания, к которой закреплён кран. Он является сигнальным устройством.
Гидроузел внешних соединений установлен вне сепаратора. Он обеспечивает подачу буферной воды в гидроузел сепаратора при автоматическом и ручном управлении выгрузкой осадка.
Гидроузел включает в себя фильтр для очистки воды от крупных частиц, ржавчины и других включении, регулятор давления, обеспечивающий регулирование давления в гидросистеме, которое определяется по манометру.
Для подачи воды в гидроузел барабана в начале работы сепаратора служит линия, на которой установлен кран.
Для автоматического управления подачей воды при разгрузке барабана служит линия с мембранным вентилем с электромагнитным приводом, работа которого связана с пультом управления. При ручном управлении разгрузкой барабана вода подаётся по линии ручным краном. Для автоматизированного управления подачи воды для мойки приёмника осадка служит линия с мембранным вентилем, работающим от пульта управления. Для ручного управления подачи воды в приёмник осадка служит линия с ручным краном. Для подпитки и подачи воды в барабан служит линия с ручным краном.
Для стабилизации давления при выгрузке и подпитке и в случае внезапного прекращения подачи воды в линии водопровода закрытие поршня барабана или одна разгрузка осуществляется с использованием воды буферной ёмкости.
Работа гидросистемы осуществляется следующим образом. Перед подачей молока в работающий сепаратор закрывают поршень барабана, для чего открывают кран и по линии подаётся вода. Она поступает по шлангу в камеру распределителя и по отверстиям и кольцевым каналам поднимается в диск и выходит из него по восьми косым отверстиям. Вода заполняет камеру диска. Когда уровень в камере достигнет отверстия сопла, вода заполняет пространство под поршнем.
Под действием гидростатического давления поршень поднимается вверх и своей верхней кромкой плотно прижимается к капроновому уплотнению, прикрывая при этом разгрузочные окна в основании барабана. Избыточное количество воды после заполнения пространства под поршнем в камере доходит до диска, движется по отверстиям в диске и по отверстиям и выходит в кран. О закрытии барабана свидетельствуют характерные изменения звука и вытекание воды из крана.
Подачу воды по линии прекращают - кран закрывают и открывают кран и по линии вода поступает в барабан для подпитки. Небольшое количество воды для подпитки предназначено для компенсации случайных утечек и испарения её в полости. Она поступает в барабан по тем же каналам, что и вода для закрытия поршня барабана в начале работы. Количество воды регулируется открытием крана и дросселя. Одновременно открывается кран для подачи воды в приёмник осадка, включается пульт управления для разгрузки барабана в автоматическом цикле. В сепаратор подаётся молоко.
На пульте управления расположено два реле времени, управляющие работой электромагнитных вентилей. Реле времени задаётся время между разгрузками, которое может регулироваться от до мин. Второе электронное реле времени регулирует продолжительность открытия электромагнитного клапана и подачи воды в барабан по линии. Продолжительность открытия вентиля может регулироваться в пределах 0,3-10 с. Реле времени обеспечивает открытие электромагнитного вентиля автоматической подачи воды в приёмник осадка.
По истечении времени между разгрузками соответствующее реле времени по электрической схеме открывает электромагнитный вентиль и вода по линии поступает в гидроузел по тем же отверстиям и каналам, как и при закрытии поршня барабана в начале работы.
Выходящая вода из отверстия диска переполняет камеру лабиринта и направляется по косым отверстиям в лабиринте и по отверстиям в основании барабана к клапанам. В клапане вода входит через отверстия и заполняет пространство под поршнем. Под действием гидростатического давления воды поршень перемещается по направлению к оси барабана. Клапан, жёстко связанный с поршнем, открывает выходное отверстие и вода по отверстию из- под поршня барабана выбрасывается из барабана.
Количество воды, выбрасываемой из-под поршня, больше, чем ее поступает под поршень через сопло. В результате этого сила, действующая на поршень снизу, уменьшается и под действием силы гидростатического давления осадка и молока в барабане на поршень сверху, он опускается, открывая разгрузочные окна.
Осадок под действием центробежной силы выбрасывается в приемник осадка, в который несколько раньше через электромагнитный вентиль подается в промывочную форсунку вода. Осадок промывается водой и выходит из приемника через патрубок и глушитель. По истечении заданного времени открытия поршня электромагнитный вентиль закрывает подачу воды. Вода из-под поршня клапана вытекает через отверстие. Поршень под действием центробежной силы его массы перемещается от оси и прикрывает выходное отверстие, закрывая выход воды из- под поршня барабана.
Рабочая полость под поршнем барабана вновь заполняется за счет подпитки и поршень, поднимаясь вверх, снова закрывает разгрузочные щели и цикл повторяется. Для ручного управления выгрузкой осадка, когда электромагнитные вентили закрыты, открывают кран на линии подачи воды, и вода подается в гидроузел и дальше в клапаны и происходит открытие разгрузочных окон и осадок выбрасывается из барабана, после чего кран быстро закрывают. Несколько раньше открывают кран на линии подачи воды в приемник осадка. После выгрузки осадка кран закрывают.