Курс лекций по ТОО молоко.3-4 курсы ИТФ

через присоединительный фланец. Свободный конец вала электродвигателя удлинен специальным наконечником, на который насаживается рабочее колесо. Пространство между наконечником и камерой насоса уплотнено специальным устройством, состоящим из втулки-манжеты, уплотнительного кольца из полимерного материала, пружины и резинового кольца.

Конструкцией насосов предусмотрена возможность бесфундаментной установки. Для регулирования насоса по высоте имеются ножки. Чтобы насос при вращении колеса начал всасывать продукт, рабочие полости должны быть залиты жидкостью. Для этого при перекачивании молочных продуктов насос всегда должен быть установлен ниже уровня перекачиваемой жидкости (под заливом), что исключает применение устройства для предварительного залива корпуса, а также обратного клапана на всасывающей трубе.

При работе насоса жидкость подается по оси корпуса в рабочую полость. При вращении рабочего колеса жидкость центробежной силой через каналы отбрасывается к периферии и выталкивается в нагнетательный патрубок. Технические характеристики центробежных электронасосов приведены в табл.2.

Основным недостатком конструкции этих насосов является ненадежность торцевых уплотнений, что приводит к большим потерям молока. Этот недостаток характерен и для насосов типа «Гном» серии К9ОНЦ и др. В насосах марки ОНЦ1М для устранения этого недостатка применяют одноили двусторонние торцевые уплотнения другой конструкции. Двусторонние торцевые уплотнения можно охлаждать водой. Охлаждение торцевых уплотнений позволяет расширить диапазон режимов работы насосов: от работы под избыточным давлением (до 0,7 МПа) для моющих растворов при безразборной централизованной санитарной обработке до работы под вакуумом (остаточное давление 38 мм рт. ст.) при эксплуатации вакуум-выпарных установок. Кроме того, в насосах, за исключением насоса ОНЦ1М-12/20, установлено закрытое рабочее колесо. Такая конструкция колеса позволяет увеличить КПД насоса до 50 % и выше (Бурыкин А. И. и др., 1999). Технические характеристики насосов приведены в табл. 3.

121

3.Технические характеристики насосов ОНЦ1М

Насос центробежный самовсасывающий 50-ЗЦ7,1-20 (Г2-0ПД)

показан на рис. 12.

По конструкции насос центробежный, одноступенчатый, консольномоноблочный, с закрытыми лопастями рабочего колеса, самовсасывающий. Его устанавливают бесфундаментно на трех ножках. Основные узлы насоса (рис. 12, а): электродвигатель, корпус насоса, опора, рабочее колесо, воздухоотделитель. На периферии корпуса насоса приварен вертикально расположенный выходной патрубок. К корпусу зажимным кольцом через уплотнительное резиновое кольцо прижимается крышка. Пространство между корпусом и крышкой образует рабочую камеру насоса. Крышка имеет

вцентре резьбовой штуцер, к которому с помощью накидной гайки крепится

ввертикальном положении всасывающая труба, кольцо служит для уплотнения зазора в соединении. Внутри корпуса установлено рабочее колесо, закрепленное гайкой на наконечнике, напрессованном на вал электродвигателя. Торцевое уплотнение из сальника, втулки и звездочки создает герметичность в месте прохода наконечника в камеру насоса.

Ввыходном патрубке корпуса насоса между двумя уплотнительными кольцами установлено сопло, охватывающее своей нижней частью рабочее колесо. Воздухоотделитель в верхней части выходного патрубка корпуса насоса закреплен на корпусе болтами с гайками. В центре воздухоотделителя имеется штуцер нагнетательного патрубка, к которому с помощью накидной гайки присоединен нагнетательный трубопровод. Задний торец воздухоотделителя закрыт крышкой. Уплотнение рабочей камеры воздухоотделителя осуществляется резиновыми и зажимными кольцами. Для защиты электродвигателя от попадания воды установлен облицовочный кожух. Насос приобретает самовсасывающую способность в результате применения воздухоотделителя, сопла, лопаток рабочего колеса и изогнутой вверх всасывающей трубы.

Насос, подключенный к всасывающему и нагнетательному трубопроводам, заполняют продуктом до верхнего уровня всасывающего штуцера рукава. Рабочее колесо, вращаясь, образует в рабочей камере воздушно-жидкостную смесь и выталкивает ее через сопло в воздухоотделитель, где жидкость, освободившись

122

Рис. 12. Центробежный самовсасывающий электронасос 50-ЗЦ7Д-20 (Г2ОПД):

а —общий вид: / — облицовочный кожух; 2— электродвигатель; 3 — уплотни-тельное кольцо; 4— задняя крышка; 5— зажимное кольцо; 6— воздухоотделитель; 7—трубный наконечник; 8— штуцер рукава; 9 — болт; 10— всасывающая труба; И — уплотнительное кольцо; 12 — крышка; 13 — накидная гайка; 14— зажимное кольцо; 15— корпус; 16— болт; 17— опора; б—схема монтажа: / — накидная гайка; 2—воронка; 3 — регулирующий кран; 4 — нагнетательный трубопровод; 5 — штуцер; 6— резиновый рукав; 7—всасывающий трубопровод; 8— всасывающая труба; 9— всасывающее

сопло от воздуха, возвращается обратно в рабочую камеру для образования

воздушно-жидкостной смеси. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет создано необходимое разрежение для подъема жидкости через всасывающий трубопровод и заполнения рабочей камеры. После заполнения рабочей камеры жидкостью насос работает как центробежный. При необходимости повторного отсоса воздуха из всасываемого трубопровода процесс возобновляется благодаря наличию оставшейся жидкости в рабочей камере.

Перед пуском насоса необходимо снять зажимное кольцо и крышку, кратковременно (на 5—10 с) включить электродвигатель и проверить направление вращения рабочего колеса. Рабочее колесо должно вращаться против часовой стрелки, если смотреть со стороны крышки; если направление вращения обратное, нужно поменять на пусковом устройстве две фазы. После этого установить крышку и закрепить ее кольцом. Направление вращения колеса указано на крышке насоса стрелкой. Затем надо вернуть на место крышку насоса, закрепить ее кольцом, установить всасывающую трубу, ориентируя ее вертикально вверх, и закрепить накидной гайкой.

Насос подсоединяют к трубопроводам по приведенной схеме (рис.12, б), к всасывающей трубе — всасывающий трубопровод. Отклонение вертикального участка трубопровода от вертикали допускается до 30°. К концу горизонтального участка трубопровода подсоединяют штуцер рукава, резиновый рукав и всасывающее сопло, которыми укомплектован насос. Затем приступают к монтажу нагнетательного трубопровода, приварив к нему штуцер. На вертикальном участке трубопровода устанавливают воронку и регулирующий кран.

Рекомендуемая высота горизонтальных участков всасывающего и нагнетательного трубопроводов под уровнем основания не менее 1200 мм. Высота подъема жидкости не должна превышать 6 м. Трубопроводы, особенно всасывающий, желательно делать как можно короче. К собранному насосу подключить трубопроводы и провести безразборную мойку, перекачивая через насос горячий моющий раствор, а затем горячую воду. После этого можно приступить к эксплуатации насоса. Аналогичные устройство и принцип работы имеет электронасос Е8-36-ЗЦЗ,5-10.

124

ЛЕКЦИЯ № 8

ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ

Литература:

1.Курс лекций по технологическому оборудованию молочной промышленности. Составил Раицкий Г.Е., Гродно, 2008.

2.Справочник по оборудованию молочной промышленности. И.И.Томбаев. Изд. «Пищевая промышленность», Москва, 1972.

План лекции:

1.Общие сведения о насосах объемного действия.

2.Насосы роторные.

3.Насосы винтовые.

4.Шестеренные насосы.

5.Насосы специального назначения.

6.Основные расчеты насосов.

7.Эксплуатация насосов и техника безопасности.

Контрольные вопросы:

1.По каким признакам и как классифицируются насосы объемного действия.

2.Как устроены и работают:

Роторные насосы? Винтовые насосы?

Шестеренные насосы с наружным и внутренним зацеплением? Мембранные и шланговые насосы?

Центробежный насос для перекачивания сырного зерна?

3.Какие технологические характеристики насосов подлежат расчету?

4.Какие особенности эксплуатации насосов и правил безопасности при работе с ними Вам известны?

ВОПРОС № 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НАСОСАХ ОБЪЕМНОГО ДЕЙСТВИЯ

Объемные насосы работают по принципу объемного вытеснения. Они делятся на две основные группы: вращательные насосы и насосы возвратно – поступательного движения. В каждую группу входит несколько различных типов.

В основе работы объемного насоса лежит то, что каждый оборот или каждое возвратно-поступательное действие резко увеличивает давление. В этой связи важно, чтобы:

1. Ни один клапан после насоса не был закрытым.

125

2. Насос был оснащен предохранительным клапаном - либо непосредственно встроенным в насос, либо работающим в качестве перепускного клапана.

Управление потоком

Управление подачей объемного насоса обычно осуществляется посредством регулирования скорости. Это также можно делать, изменяя ход поршня насоса возвратно-поступательного действия.

Диаметр и длина труб

Когда речь идет о перекачивании продуктов с высокой вязкостью, большое внимание следует уделять определению размеров трубопроводов. В таких случаях насос необходимо устанавливать в непосредственной близости к источнику перекачиваемой жидкости, а диаметр трубы должен быть большим. В ином случае будут происходить настолько значительные падения давления, что в насосе будет возникать кавитация.

То же самое относится и к выпускной части насоса и нагнетающему трубопроводу. Давление станет чрезмерно высоким, если трубы будут малого диаметра и длинные.

Лопастно-роторные насосы

Лопастно-роторный насос (рис. 1) обычно имеет два ротора, каждый из которых оснащен двумя-тремя лопастями. На входе в насос при вращении лопастей создается вакуум, который затягивает жидкость в насос. Далее жидкость движется к выходу из насоса по периферии его корпуса. У выхода объем сужается, и жидкость выталкивается наружу. Этот процесс показан на рис. 2.

Рис.1. Насос поступательного действия лопастно-роторного типа с приводом от двигателя, смонтированного на раме

Роторы приводятся независимо друг от друга механизмом распределения, находящимся в задней части насоса. Роторы не соприкасаются ни друг с другом, ни с корпусом насоса, но зазоры между всеми деталями насоса очень малы.

Область применения

Данный насос хорошо наполняется при высокой вязкости перекачиваемой жидкости. Этот насос является гигиеническим и бережно обрабатывает продукт, что позволяет его широко использовать для

126

перекачивания сливок с высоким содержанием жира, кисломолочных продуктов, творожно-сывороточных смесей и др.

Рис.2. Принцип действия лопастно-роторного насоса

Эксцентрико - винтовые насосы

Эти насосы имеют улучшенные уплотнения по сравнению с лопастнороторными насосами и используются для перекачивания жидкостей с малой вязкостью. Они не отличаются такой же высокой степенью гигиеничности, как лопастно-роторные, но зато

Рис.3. Эксцентрико - винтовой насос

127

бережно обращаются с перекачиваемой продукцией. Область применения -та же, что и у лопастно-роторных.

Эксцентрико-винтовые насосы (рис.3, не должны работать вхолостую даже несколько секунд, так как в этом случае они неизбежно выйдут из строя.

Поршневые насосы

Основная деталь поршневого насоса - поршень, совершающий возвратно-поступательные движения в цилиндре (рис.4). Впускной и выпускной клапаны регулируют поток так, чтобы он двигался в нужном направлении.

Поршневые насосы на молокозаводах в основном используются в качестве дозирующих насосов. Гомогенизатор также по существу представляет собой разновидность поршневого насоса.

Диафрагменные насосы

Воздушные насосы диафрагменного типа, один из которых показан на рис.5 предназначены для бережного перекачивания продукции. Давление на их выходе пульсирующее, причем с изменением напора продукта на входе изменяется пропускная способность насоса, в то время как давление воздуха остается неизменным. Поэтому эти насосы больше используются для транспортировки продукции и гораздо реже - в технологических процессах.

Диафрагменные насосы с механическим приводом часто используются в качестве дозирующих.

Рис. 5.Диафрагменный насос.

1 Открытый шариковый клапан во время впуска

2 Втягивающая диафрагма

3 Нагнетающая диафрагма

4 Закрытый шариковый клапан

128

Принцип действия

Диафрагменные насосы - это объемные насосы двукратного действия с двумя камерами. Сжатый воздух, необходимый для привода насоса, проходя через регулировочный клапан, поочередно надавливает сзади на каждую диафрагму. Таким образом, продукт поочередно выталкивается из камер насоса.

У диафрагмы имеется дополнительная функция - отделение перекачиваемого продукта от сжатого воздуха. Поскольку и у сжатого воздуха, и в насосных камерах во время каждого хода поршня преобладает одинаковое давление, сами диафрагмы не испытывают на себе никаких воздействий перепадов давления. И в этом одна из причин долговечности диафрагм.

Сокращением диафрагмы создается вакуум, и перекачиваемый продукт засасывается в камеру. Одновременно сокращается объем другой камеры, и продукт выводится через выпускной обратный клапан.

Обе диафрагмы соединены общим штоком, и поэтому всегда, когда в одной из камер происходит всасывание, из другой продукт выталкивается. Во время каждого цикла сжатый воздух выполняет две роли: опорожнение насоса и заполнение его очередной порцией перекачиваемого продукта.

Шланговые насосы

Эта разновидность насосов (см. рис.6) может использоваться для перекачивания и сравнительно точного дозирования продуктов.

Рис.6. Рабочий цикл шлангового насоса.

В заполненном смазкой корпусе насоса вращается ротор, который сдавливает шланг роликами. Отделы всасывания и опорожнения наглухо закрыты друг от друга.

Во время вращения жидкая или газообразная среда, находящаяся внутри шланга, перекачивается в нижний выпускной штуцер. Это создает вакуум на входе, и продукт засасывается в насос. Этот насос относится к типу самовсасывающих насосов и поэтому пригоден для забора соковых концентратов и обезвоженного молочного жира из бочек.

Объем между роликами равен половине объема, перекачанного за полный оборот. Это количество во время вращения постоянно

129

направляется к выпускному штуцеру, и в то же время аналогичная порция поступает в насос через впускной штуцер.

ВОПРОС № 2. НАСОСЫ РОТОРНЫЕ

Насосы роторные ВЗ-ОРА-2, ВЗ-ОРА-10 предназначены для перекачивания по трубам молочных продуктов (сливки, концентрированное и сгущенное молоко концентрацией не менее 45 %, смеси для мороженого, кисломолочные продукты) температурой до 90 °С. На рис. 7 показан насос ВЗ-ОРА-2. Аналогичные конструкцию и принцип работы, но большую производительность имеет насос ВЗ-ОРА-10.

Насос роторный состоит из следующих основных узлов: рамы, привода, собственно насоса и кожуха. Рама представляет собой сварную конструкцию из листового материала и предназначена для монтажа привода насоса, собственно насоса и регулирующих узлов. Привод насоса включает в себя электродвигатель, ременную передачу, пару синхронизирующих шестерен, заключенных в корпус, и предназначен для передачи крутящего момента с электродвигателя на насос. Собственно насос (рис. 8, а) состоит из корпуса с крышками, служащего в качестве корпуса редуктора, корпуса промежуточного, крышки, корпуса с патрубками, крышки (для насоса ВЗ- ОРА-2 на крышке предусмотрен перепускной клапан); на валах, установленных на подшипниках в корпусах, крепятся зубчатые колеса, шестерни, исполнительные органы и уплотнения. Рабочие органы представляют собой два ротора «Ретс»; уплотнение валов сальниковое с мягкой набивкой. Крутящий момент от электродвигателя через клиноременную передачу передается быстроходному валу редуктора.

Роторы на валах редуктора вращаются синхронно. При достижении достаточного разрежения во всасывающем трубопроводе начинаются всасывание продукта и нагнетание его в нагнетательный патрубок. Точность исполнения роторов и камеры корпуса исполнительного органа и малые зазоры между ними обеспечивают надежное бесконтактное разделение всасывающей и нагнетательной полостей.

130