--PAGE_BREAK--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 используются центробежные.
Наиболее простым насосом для перекачивания и одновременного дозирования жидких молочных продуктов является шланговый насос. Рабочим органом его является эластичный шланг из неопрена, силоксана или натурального каучука.
Устройство для нагнетания жидкости состоит из трека, роликов закрепленных на диске ротора с равномерным интервалом. Зажимов для крепления шланга. Вал ротора имеет привод, выполненный в виде электродвигателя, редуктора и регулятора частоты вращения.
Подача насоса зависит от частоты вращения роликов и диаметра шланга.
Работает шланговый насос 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 разряжение, благодаря чему обеспечивается поступление новой порции перекачиваемой жидкости. Надежная работа насоса возможна в случае установки на диске ротора не менее трех роликов.
Для устранения насоса шланга он смазывается силиконовым составом, а ролики изготавливают из нейлона, пропитанного молибденом. Перемещению шланга по треку препятствуют специальные зажимы.
Для откачивания молока из вакуумированных емкостей, а также транспортирования по трубопроводам молочных продуктов с повышенной вязкостью широкое применение получили мембранные насосы. Основным рабочим органом является мембрана из эластичных листовых материалов: резины или тканей, покрытых полимерами. В качестве клапанов используются резиновые шарики или пластины.
В зависимости от конструкции привода мембранные насосы подразделяются на насосы с механическим, пневматическим и гидравлическим приводом. Наибольшее применение получили два первых типа.
Механический привод включает в себя редуктор, клиноременную передачу и электродвигатель. Редуктор смонтирован в корпусе и состоит из червяка и червячного колеса с эксцентриком. На эксцентрик насажен шатун, второй конец которого 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 разряжение. Нагнетательный клапан прижимается к гнезду тройника и препятствует поступлению в камеру воздуха, всасывающий 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 диафрагменных насосов достигает 5 м, а создаваемый напор – 250 кВт.
Для осуществления всасывающего и нагнетательного ходов диафрагмы в насосах с пневмоприводом используется избыточное давление воздуха или вакуум.
В первом случае насос состоит из корпуса, мембраны, крышки, клапана и устройства распределения потоков воздуха и управления работой насоса.
Насос с вакуумным приводом устроен аналогично, но вместо пульта распределения потоков воздуха оснащен блоком пульсаторов для превращения постоянного вакуума в переменный и распределения его между кольцевыми полостями насоса.
Благодаря простоте приводного устройства и равномерному воздействию воздуха на мембрану при незначительном механическом воздействии на молоко и продукты его переработки, мембранные насосы с пневматическим приводом находят широкое распространение в молочной промышленности.
При некоторых технологических процессах обработки и переработки молока, например, сушке и гомогенизации, последнее необходимо подавать к исполнительному механизму под большим давлением. В этом случае применяются 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.
Роторные, или ротационные, насосы относятся к насосам объемного типа. Это шестеренные насосы с внешним и внутренним зацеплением, жестким и гибким ротором, насосы винтовые и специальные, для перекачивания вязких молочных продуктов ( сливки, сгущенное молоко, смесь мороженного, творожный сгусток и т. д.).
У шестеренного насоса с внутренним зацеплением основными рабочими органами являются зубчатый ротор и ведомая шестерня, расположенная эксцентрично относительно продольной оси насоса. Часть ее зубьев входит в зацепление с зубьями ротора. Шестерня свободно посажена на палец, снабженный втулкой.
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, одновременно являющийся замыкающей поверхностью переноса порций продукта. В Крышке имеются пазы, в которых расположены шпильки. Пазы позволяют поворачивать крышку на некоторый 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. Между крышкой и корпусом помещены уплотнительные прокладки из картона толщиной 0,2 мм, с помощью которых ругулируются необходимый зазор между торцом ротора и крышкой.
Отверстие для ввода жидкости расположено сбоку, для вывода – сверху, оба заканчиваются патрубками с муфтами для креплений 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.
Вал электродвигателя удлинен наконечником, который через сальниковое уплотнение входит в корпус насоса. Уплотнение сальниковой набивки осуществляется гайкой и нажимной втулкой. В качестве сальниковой набивки используется хлопчатобумажный шнур, пропитанный животным жиром.
Работает насос 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 в качестве рабочих органов имеют две шестерни с зубьями специального профиля. Особенностью их устройства является необходимость синхронизациивращения рабочих шестерен, для чего служат две другие зубчатые шестерни, которые передают крутящий момент с вала электродвигателя. Производительность роторных насосов этого типа ВЗ-ОРА-2 и ВЗ-ОРА-10М регулируется в довольно широких пределах с помощью перепускного клапана.
По сравнению с роторным насосом, описанным выше (НРМ-2), насос с внешним зацеплением имеют ряд приемуществ: меньшее воздействие и структуру и консистенцию перекачиваемого продукта, возможность вращения роторов в обоих направлениях.
Роторный насос с гибким рабочим органом по сравнению с другими насосами имеет небольшие габаритные размеры и массу.
Насос состоит из корпуса, отлитого вместе с патрубками, крышки и вала. На одном конце вала установлен гибкий ротор, другой 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 полостимежду 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.
Для перекачивания молочных продуктов с повышенной вязкостью, а также продуктов, не допускающих жесткого механического воздействия на них (сливки, сгущенное молоко, творожный сгусток и т. д.), широкое применение получили винтовые электронасосные агрегаты, включающие в себя винтовой насос, станину, привод и электродвигатель. В отдельных конструкциях агрегатов вал электродвигателя соединен непосредственно или с помощью муфты с валом-винтом. Вин 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.
Большинство таких агрегатов имеют регулируемую за счет изменения частоты вращения винтового рабочего органа подачу. Регулировка осуществляется с помощью сменных шкивов, клиноременных вариаторов или изменением числа оборотов 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 типа 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.
Большинство насосов объемного типа целесообразно использовать в поточных технологических линиях, так как их промывка достаточно трудоемка и приводит к значительным потерям перекачиваемой продукции. К тому же большинство таких насосов для нормальной работы требуют их установки ниже уровня питающего патрубка бака или какого-либо технологического оборудования. Что осложняет монтаж последнего.
Этих недостатков в определенной степени лишены центробежные насосы, относящиеся к типу лопастных. Они просты по своему устройству и легко разбираются для промывки и чистки. Рабочие органы их(лопатки или колеса) непосредственно соединены с валами быстроходных электродвигателей, что обуславливает их компактность, небольшую массу и сравнительно небольшую стоимость.
Подачу центробежных насосов регулируют изменением сопротивления аппаратов, через которые прокачивается молоко, или дросселирование запорной арматуры (кранов, вентилей).
Центробежный насос имеет корпус, который выполнен в виде цилиндра, закрываемого крышкой. Во внутренней полости корпуса через отверстие проходит вал, на который насажена лопасть. 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 в камере насоса молоко отбрасывается лопастью к переферии камеры и под действием центробежных сил создается давление для вывода его в нагнетательный патрубок и транспортировки 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 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.
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 град.
Работает такой насос следующим образом. Рабочее колесо насоса, заполненное 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.
1.2 Задачи проекта
Задачей данного курсового проекта является расчет и разработка насоса-дозатора типа НРДМ. Так же произвести энергетический, кинематический расчеты.
2 Описание насоса-дозатора типа НРДМ
2.1 Назначение и область применения
Объектом курсового проекта является насос-дозатор типа НРДМ, предназначенный для подачи высокожирных сливок и бактериальной закваски при производстве сливочного масла. Насос устанавливается без фундамента и применяется на предприятиях молочной промышленности, вырабатывающих сливочное масло.
2.2 Описание конструкции и принципа действия
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 типа 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 о,75кВт; масса насоса – 100 кг.
Основными узлами насоса являются электродвигатель, вариатор скорости и цилиндрический редуктор .
Дозирующее устройство представляет собой плунжерный насос, размещенный на крышке корпуса редуктора. Плунжерный насос состоит из рабочего цилиндра, плунжера, всасывающего и нагнетательного патрубков с резиновыми клапанами.
Плунжер приводится в действие от общего электродвигателя через вариатор скорости и редуктор. Возвратно поступательное движение плунжеру сообщается кулачком, установленным на верхнем валу редуктора. Кулачок имеет переменный профиль, что позволяет изменять длину хода плунжера, а следовательно, и производительность дозирующего устройства при его перемещении в горизонтальной плоскости специальными направляющими и регулировочным винтом, которые размещены на крышке корпуса редуктора. При вращении регулировочного винта в одном направлении (по часовой стрелке) дозирующее устройство перемещается вправо и ход плунжера увеличивается, в результате чего увеличивается количество подаваемой бактериальной закваски, и наоборот. При перемещении дозирующего устройства в крайнее левое положение плунжер не совершает возвратно-поступательного движения и подача бактериальной закваски прекращается. Таким образом, насос-дозатор может работать и как обыкновенный насос (например, при выпуске сладкосливочного масла).
2.3 Техническая характеристика
таблица 1
Техническая характеристика насоса-дозатора типа НРДМ
Производительность в час, л:
насоса
дозирующего устройства
500…1000
5…50
Тип:
насоса
дозирующего устройства
ротационный
плунжерный
Максимальное давление сливок на выходе
из насоса, Мпа
0,5
Частота вращения ротора, с-1 :
максимальная
минимальная
4,33
2,3
Передаточное отношение:
вариатора
редуктора
1,89
3,53
Число ходов плунжера-дозатора в минуту:
максимальное
минимальное
260
138
Электродвигатель:
тип
мощность, кВт
частота вращения, с-1
4А8ОА6УЗ
0,75
15,3
Регулирование числа оборотов быстроходного вала
бесступенчатое
Габаритные размеры, мм
770x505x650
Масса, кг
100
продолжение
--PAGE_BREAK--