УСТРОЙСТВО, ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И РАСЧЕТ МОЛОЧНЫХ СЕПАРАТОРОВ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Цель работы: Изучить устройство, особенности конструкции и технические данные молочных сепараторов; узнать технологический процесс и основные регулировки; научиться выполнять расчеты молочных сепараторов.

Основные сведения.

Сепараторы предназначены для очистки молока от механических примесей, нормализации и разделения его на сливки и обезжиренное молоко (обрат).

Сепараторы классифицируют:

- по назначению: очистители, нормализаторы, сливкоотделители, универсальные агрегаты и сепараторы специального назначения (получения высокожирных сливок, холодного сепарирования, отделения сыворотки от сгустка и др.);

- по конструкции:

1. открытые, у которых молоко при поступлении и отводе его продуктов после сепарирования соприкасается с окружающим воздухом. Они имеют подачу до 0, 3 кг/с;

2. полузакрытые сепараторы, у которых молоко при подаче на сепарирование соприкасается с окружающим воздухом, а его продукты (сливки, обрат) отводятся закрытым путем. Такие сепараторы имеют подачу от 0, 5 до 1 кг/с.

3. герметические или закрытого типа сепараторы характеризуются тем, что в них и подача молока, и отвод его продуктов происходят под давлением по закрытым каналам. Их подача превышает 1 кг/с.

Технологический процесс разделения молока на обрат и сливки в сепараторе происходит следующим образом.

При вращении барабана молоко поступает из трубопровода в поплавковую камеру. При ее заполнении молоком поплавок всплывает на уровень, при котором оказываются равными приток молока из трубопровода и расход его через центральную трубку. Постоянный уровень молока и поплавковой камере обеспечивает постоянный напор подачи молока, что стабилизирует динамику процесса сепарирования.

По центральной трубке молоко попадает в пазы тарелкодержателя и через его нижние отверстия направляется по трем вертикальным каналам пакета тарелок вверх. Откуда молоко распределяется тонкими слоями по зазорам между тарелками. Под действием центробежных сил из каждого слоя молока образуется поток обезжиренного молока (обрат) и поток сливок, где концентрируются жировые шарики.

Поток молока перемещается в зазоре между тарелками со скоростью . В этом потоке жировые шарики, имеющие меньшую в сравнении с обратом плотность, «всплывают», вытесняются в радиальном направлении к оси вращения барабана со скоростью . В сложном движении жировые шарики перемещаются в зазоре между двумя смежными тарелками со скоростью до соприкосновения с верхней конической поверхностью нижней тарелки. Накапливаясь на ее поверхности, они образуют слой сливок, который перемещается по этой поверхности к оси вращения барабана. Этот слой стекает с внутренней кромки тарелки и попадает в пазы тарелкодержателя, и по ним направляется вверх в кольцевую горловину верхней разделительной тарелки. Отсюда сливки выбрасываются через квадратное отверстие регулировочного винта в сборник для сливок.

Обрат направляется на периферию тарелок, попадает в так называемую грязевую камеру - пространство, ограниченное внешними кромками пакета тарелок, основанием и корпусом барабана. Здесь под действием центробежных сил из обрата выделяются механические примеси и другие включения, имеющие большую плотность, чем обрат. Они отбрасываются на периферию и накапливаются в виде кольцевого слоя на внутренней стенке корпуса барабана, откуда удаляются при разборке барабана вручную. Из грязевой камеры обрат поднимается вверх и перемешается по кольцевому зазору, образуемому внешней поверхностью верхней разделительной тарелки и конической частью корпуса барабана и его горловиной, попадает в прорези, откуда выбрасывается в сборник для обрата.

Технологический процесс очистки молока в барабане-очистителе происходит следующим образом.

Молоко из поплавковой камеры по центральной трубке, пазам тарелкодержателя направляется к его нижним отверстиям, откуда выбрасывается в грязевую камеру барабана. Здесь под действием центробежных сил крупные механические примеси, имеющие большую плотность, чем молоко, отбрасываются на периферию в радиальном направлении и накапливаются в виде кольцевого слоя на внутренней стенке корпуса барабана. Таким образом, происходит предварительная очистка молока.

Из грязевой камеры молоко поступает к внешним кромкам тарелок пакета и распределяется между ними тонкими слоями. Как и в молочном сепараторе, молоко очищается дополнительно под действием центробежных сил. Примеси, имеющие большую плотность, чем, молоко, перемещаются в его потоке на периферию в радиальном направлении. Они накапливаются в виде подвижного слоя на внутренней конической поверхности тарелок. Перемещаясь по этой поверхности, попадают в грязевую камеру и далее отбрасываются на периферию в кольцевой слой из примесей, накопившихся ранее на внутренней стенке корпуса барабана. Эти примеси периодически удаляют при разборке барабана вручную через 1, 5 - 2 часа непрерывной его работы.

Очищенное молоко перемещается по зазору между тарелками к оси вращения барабана.

При сходе с внутренних кромок тарелок молоко попадает в вертикальные пазы тарелкодержателя, перемещается по ним вверх и выбрасывается через прорези корпуса в сборник для очищенного молока.

Молочный жир содержится в молоке в виде мельчайших шариков в небольших количествах (3...5% от массы молока) Преобладают шарики диаметром 1, 5...5, 9мкм.

При отстаивании жировые шарики всплывают на поверхность молока, так как их плотность меньше плотности обезжиренной фазы, например, при температуре 30°С – 912 и 1031 кг/м³ соответственно. Процесс отстаивания продолжается от 10 до 30 часов. Скорость всплывания отдельных шариков составляет не более 5 мм/ч. Величину этой скорости, называемой скоростью Стокса, определяют по формуле:

(3.1)

где g - ускорение силы тяжести, м/с²;

d - диаметр жирового шарика, м;

- плотность обрата и молочного жира, кг/м³

- вязкость молока, Па с.

В диапазоне температур 15...75⁰С считают, что

Тогда

где t - температура молока, °С.

В скоростном вращающемся барабане сепаратора вектор скорости Стокса направлен по нормали к оси вращения. В расчетную формулу вместо ускорения силы тяжести входит центростремительное ускорение, то есть

(3.2)

Или

(3.3)

где - угловая скорость барабана, с^-1

R - радиус, на котором находится рассматриваемый шарик, м;

n - частота вращения барабана, с^-1.

Продолжительность выделении сливок составляет 4...5 с при непрерывном процессе. Окружные скорости барабанов достигают 60... 120 м/с. С увеличением производительности сепараторов возрастает окружная скорость. Это происходит вследствие роста габаритных размеров, хотя частоты вращения крупных барабанов снижаются.

При первичной обработке и переработке молоха применяют различные сепараторы:

по технологическому назначению - для получения сливок, для очистки молока, для отделения творожного сгустка и др.;

по способу подачи молока и отводу продуктов - открытые, полузакрытые с отводом продуктов, сепарирования по трубам под давлением и герметические с подводом молока и отводом продуктов по трубам;

по способу удаления из барабана механических примесей и белкового сгустка - с ручной выгрузкой, с непрерывной и периодической выгрузкой, саморазгружающиеся;

по типу привода; - с ручным и электроприводом.

Сепараторы состоят из следующих основных узлов: приводного механизма, барабана и приемно-отводного устройства.

Приводной механизм служит для передачи вращения от электродвигателя к барабану.

Наиболее простым является привод бытовых малых сепараторов с производительностью до 100 л/ч. В корпусе вертикально смонтирован электродвигатель однофазного тока напряжением 220 В. На выступающий вал двигателя устанавливают барабан. Шпонка основания барабана входит в поперечную прорезь вала.

Чаще применяют другую схему привода с повышающей передачей, так как асинхронные двигатели при частоте 50 Гц имеют частоту вращения не более 50 с^-1. Вращение передается от электродвигателя через центробежную муфту на горизонтальный вал и колесо, а затем на вертикальный вал (веретено) и барабан.

Передачу колесо - вал изготавливают из разных материалов, имеющих малый коэффициент трения и высокую износостойкость. Для колеса берут оловянистую бронзу, а для вала - сталь, например, 40Х с термообработкой.

Винтовую нарезку веретена выполняют многозаходной, обеспечивающей большой угол наклона зуба. Эта передача способна передавать вращение в двух направлениях: от двигателя к барабану (разбег и рабочих ход), от барабана к двигателю (остановка). Передаточное отношение винтовой пары равно 3...6.

Особенностью конструкции приводного механизма является применение упругой горловой опоры верхнего подшипника веретена. Этот подшипник устанавливают с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости. Для этого между гнездом и подшипником ставят упругий элемент: у малых сепараторов - резиновую втулок, у более крупных - шесть радиально расположенных пружин сжатия. Необходимость упругой опоры вызвана тем, что положение центра тяжести барабана не совпадает с осью вращения. Причинами такого состояния могут быть: неоднородностью плотности материала, неточности изготовления и сборки. Барабан самобалансируется, наклоняя веретено так, что центр тяжести попадает на геометрическую ось вращения. Коэффициент жесткости пружин одного комплекта не должен отклоняться более чем на ±3%, то есть в различиных радиальных направлениях опора должна быть равноупругой.

В сепараторах с зубчатой передачей предусмотрена смазка разбрызгиванием масла. Его заливают в картер станины. Уровень масла проверяют через смотровое окошко.

Частоту вращения барабана контролируют по стрелочному тахометру и пульсатору. Они приводятся от горизонтального вала. При нажатии на стержень пульсатора палец ощущает толчки эксцентрика. Число толчков пульсатора за одну минуту и частоту вращения горизонтального вала по тахометру указывают в инструкции.

Для ускорения остановки барабана после отключения двигателя применяют устройства торможения. В чаше сепаратора устанавливают два тормоза под углом 180⁰ друг к другу. Кроме того ставят стопорные винты, фиксирующие барабан при сборке и разборке.

В состав барабанов сепараторов (рис. 3.1) входят, основание 7, крышка 6, тарелкодержатель 1, конические тарельчатые вставки 5. В центре основания расположена центральная трубка с резьбой и тремя продолговатыми отверстиями для заполнения молоком каналов тарелкодержателя.

В зависимости от технологического назначения сепаратора детали барабана имеют некоторые различия.

В барабанах сепараторов-молокоочистителей увеличен зазор меду тарелками в сравнении со сливкоотделителями. Так, в Г9-ОМА зазор составляет 3 мм при 26 тарелках в пакете, а в Г9-ОСП - 0, 4 мм при 90... 100 тарелках, Диаметр тарелок барабанов-молокоочистителей меньше, чем в сливкоотделителях. Отсюда больше объем грязевого пространства. Удельная величина грязевого пространства сстлвпяет02…0.9 см³/(л/ч).

В тарелках сепараторов-сливкоотделителей делают по три отверстия, расположенных под углом 120⁰ друг к другу. В пакете тарелок отверстия образуют три вертикальных канала (см. рис. 3.1) для заполнения барабана молоком. Тарелки селараторов-молокоочистителей изготавливают без отверстий.

Рис 3.1 - Технологическая схема разделения молока на сливки и обрат:

1 - тарелкодержатель; 2 - центральная трубка; 3 - винт регулирования жирности сливок; 4 - разделительная тарелка; 5 - пакет тарелок; 6 - крышка; 7 - основание

Рис – 3.2. Схема приемно-отводного устройства:

1 - приемная воронка; 2 - поплавок; 3 - трубка; 4 - напорный диск сливок; 5 - напорный диск обрата.

Расчет производительностисепараторов

Производительность сепаратора выполняют по формуле

(3.4)

где М - производительность сепаратора, м³/с;

- технологический коэффициент сепаратора, ;

- угловая скорость, рад/с;

Z - число тарелок, шт;

- угол наклона тарелки относительно горизонтали;

- соответственно максимальный и минимальный радиусы рабочей части тарелок;

d - диаметр жирового шарика минимальных размеров, d_расч = 1 - 3, 5 мкм;

t_м - температура молока, °С.

Описание лабораторного сепаратора

Устройство и принцип работы сепаратора

Сепаратор центробежный молочный «Мотор Оч СЦМ-80», в дальнейшем «сепаратор», с электрическим приводом производительностью не менее 80 л/час предназначен для разделения цельного молока на сливки и обезжиренное молоко с одновременной очисткой от загрязнения.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1.1. Производительность по молоку, л/ч, не менее 80

1.2. Частота вращения барабана, об/мин 10500±1000

1.3. Количество тарелок в барабане, шт. 10...12

1.4. Вместимость молокоприемника. л 12

1.5. Содержание жира з обрате. %, не более 0, 05

1.6. Регулировка объемных соотношений жира к

обрату от 1: 4 до 1: 10

1.7.Мощность потребляемая, Вт не более 60

1.8. Напряжение питания, В 220±10%

1.9. Частота питающего напряжения, Гц 50

1.10. Температура сепарируемого молока, ⁰С 35...40

1.11. Габаритные размеры, мм. не более

диаметр чаши 365

высота 520

1.12. Масса сепаратора, кг 6

Сепаратор (рис.3.3) состоит из корпуса 3 с электродвигателем 6, барабана 2, приемника обрата 21, приемника сливок 11, поплавка 5, камеры поплавковой 4, молокоприемника 1, пробки 10.

На корпусе 3 установлены: выключатель 16, шнур армированный 22. Электродвигатель 6 крепится к корпусу 3 на трех шпильках гайками 18.

Для уменьшения резкого толчка в момент пуска двигателя и предотвращения схода барабана 2 с конусного хвостовика приводного вала во фланец электродвигателя вставлены амортизаторы — втулки 15.

Основной рабочий орган — барабан (рис. 3.4). В барабане под действием центробежных сил происходит процесс разделения молока на сливки и обрат. Барабан состоит из тарелкодержателя 1 с набором алюминиевых тарелок 3, разделительной тарелки 4 с регулировочным винтом 7, крышки 2, уплотнительного кольца 5, гайки 6. Приемно-выводное устройство, в дальнейшем «посуда», служит для
подачи подогретого молока в барабан и вывода сливок и обрата из барабана. Посуда состоит из молокоприемника с пробкой, камеры поплавковой, поплавка, приемников сливок и обрата.

Рис.3.3 Сепаратор

1 - молокоприемник, 2 - барабан, 3 - корпус, 4 - камера поплавковая, 5 - поплавок, 6 - электродвигатель, 9 - опора, 10 - пробка, 11 - приемник сливок, 12 - отражатель, 13 - втулка, 14 - втулка, 15 - выключатель, 16 - гайка, 21 - приемник обрата.

Рис. 3.4. Барабан: 1 - тарелкодержатель, 2 - крышка, 3 - тарелки типа «А» и «Б», 4 - тарелка разделительная, 5 - кольцо, 6 - гайка, 7 - винт.

Рис. 3.5 а Тарелка типа А Рис.3.5 б Тарелка типа Б

Меры безопасности при работе сепаратора

Внимание! Перед вводом в эксплуатацию сепаратора, внимательно изучите текст паспорта.

1.Запрещается непрерывная работа сепаратора более одного часа без последующей остановки на 20...30 минут для охлаждения.

2.При появлении постороннего шума или повышенной вибрации в сепараторе, работу необходимо прекратить и устранить причину неисправности.

Примечание.Допускается незначительное дребезжание посуды сепаратора при работе без молока в чаше молокоприемника, т.е. в конце сепарирования.

3.Запрещается работать на сепараторе при незатянутой гайке барабана поз. 6 (рис. 3.4).

4.Запрещается разбирать сепаратор до полной остановки барабана.

5.Запрещается работать на сепараторе с неисправной электропроводкой.

6.Перед чисткой сепаратора, его необходимо выключить выключателем и вынуть вилку шнура из розетки. Не допускается тянуть вилку из розетки за шнур.

7.Запрещается открывать пробку подачи молока раньше, чем барабан достигнет полной скорости вращения (через 30...40 секунд после включения).

8.Запрещается выключать электропривод сепаратора, если пробка крана открыта, и молоко продолжает поступать во вращающийся барабан.

9.Запрещается эксплуатация сепаратора при падении напряжения в сети ниже, чем 190 В. В случае падения напряжения ниже допустимого, рекомендуется включать сепаратор через бытовой стабилизатор напряжения.

Методика проведения эксперимента.

Работу начинают с изучения устройства сепаратора, который находится в лаборатории. Затем внимательно знакомятся с техникой безопасности.

Каждая бригада проводит опыт в соответствии со следующим порядком работы

1. Перед включением придерживайтесь следующей последовательности сборки: наденьте собранный барабан на конусную часть вала, слегка его прижав рукой сверху

2. Установите приемник обрата 21 приемник сливок 11. Обратите внимание на правильность их установки на корпус и между собой.

3. Проверните рукой за гайку барабана и убедитесь в отсутствии его касания к корпусу и приемникам обрата и сливок.

4. Носики приемников обрата и сливок установите в удобное положение, подставьте емкость, побольше для обрата и поменьше для сливок.

5. Установите поплавковую камеру, вложите в полость поплавок, установите молокоприемник, вставьте пластмассовую пробку в конусное отверстие корпуса на дне молокоприемника.

Внимание! Пробка в молокоприемнике д.б. в положении «Закрыто», т.е. заостренная часть рукоятки пробки д.б. повернута в сторону от выемки имеющейся на кромке молокоприемника. Сепаратор включать только при помощи клавишного выключателя.

6. Перед включением сепаратора в сеть, клавишный выключатель установите в положение «О», т.е. выключено. Вставьте после этого вилку шнура в розетку.

Внимание! Запрещается эксплуатация сепараторов без устройства защиты от перегрузки и короткого замыкания.

Примечание. 1. При установке поплавковой камеры из пластмассы обязательно совместить паз на ней с желобом на приемке сливок. 2. Если в вашем сепараторе корпус из пластмассы, то при установке приемника обрата поз. 21 необходимо совместить паз на нем с выступом внутри корпуса.

Сепарирование молока

1.Процеженное цельное молоко влейте в чашу молокоприемника. Лучше всего молоко сепарируется подогретое до температуры (35...40) С.

2.Включите выключателем электропривод сепаратора. После достижения полной скорости вращения барабана, через 30...40 с после включения, откройте кран, т.е. поверните ручку пробки (заостренной частью) в сторону засечки на кромке молокоприемника.

3.По окончании сепарирования в чашу для молока для промывки влейте примерно 3 литра теплой воды и пропустите ее через включенный сепаратор для удаления остатков обрата и сливок.

4.Время непрерывной работы сепаратора не более одного часа, после чего сепаратор выключить на 20...30 мин. для охлаждения.

Внимание! Барабан снимать с вала электропривода осторожно, прикладывая усилие вверх. Не допускается чрезмерное раскачивание барабана на валу, которое может привести к деформации и искривлению вала или конуса вала.

Примечание.При проверке годности электропривода в магазине (без заполнения сепаратора молоком) допускается незначительное дребезжание посуды, установленной на корпусе.

5.Для остановки сепаратора поверните пробку влево или вправо от выемки на кромке молокоприемника, дождитесь, пока прекратится выход сливок и обрата и только после этого отключите от сети электропривод при помощи выключателя.

Регулировка жирности сливок

По своему усмотрению отрегулируйте густоту сливок винтом с квадратным отверстием, который установлен в верхней части разделительной тарелки. Пользуйтесь при регулировке квадратным штырем специального ключа.

Если нужны густые сливки, то винт вращать надо по часовой стрелке, если жидкие, то винт вращать против часовой стрелки. Обычно одного оборота в одну и другую сторону достаточно для нужной регулировки.

Внимание! Винт вращать осторожно, чтобы не повредить резьбу в разделительной тарелке. Не допускается упор винта в резьбовую поверхность тарелкодержателя барабана.

Порядок разборки барабана для промывки

1. Барабан разобрать при помощи специального ключа из комплекта принадлежностей. Отверните гайку. Обычно крышка барабана сидит плотно на тарелкодержателе, поэтому барабан перевернуть и ударить торцем резьбовой части по деревянной доске по направлению стрелки.

Запрещается резьбовой торец барабана бить по твердой подставке.

2. Открыв барабан, снимите разделительную тарелку, затем снимите набор тарелок, резиновое уплотнительное кольцо.

Примечание. При разборке барабана не нарушайте регулировку жирности (густоты) сливок, т.е. без надобности не выкручивайте регулировочный винт в верхней части разделительной тарелки. Следите за сохранностью уплотнительного кольца.

Внимание! Запрещается разборка барабана при выступающем регулировочном винте 7 (рис. 2).

3. В барабане установлены (рис. 3.5 а и рис. 3.5 б) поочередно 2 типа тарелок: тип «А» — 5...6 шт. и тип «Б» — 5...6 шт. На тарелкодержатель устанавливается сначала тарелка типа «А», затем типа «Б» и т. д.

Внимание! Через каждые две заправки и сепарирования (примерно 20-25 литров) молока, сепаратор разобрать и помыть все детали барабана. При сборке барабана рекомендуется смазывать гайку любым пищевым жиром.

По одному из вариантов таблицы 3.1 определите производительность сепаратора и скорость всплывания, постройте графики М = f(d) и V_c = f(d); сделайте выводы.

Таблица 3.1.

№ Варианта	ω	Z, шт	α, град	R_max, м	R_min, м	t, ⁰С	Диаметры жировых шариков d, мкм
				0, 108	0, 040		1, 0	1, 5	2, 0	2, 5	3, 0
				0, 100	0, 045		1, 0	1, 5	2, 0	3, 5	3, 0
				0, 090	0, 050		1, 5	2, 0	2, 5	3, 0	3, 5
				0, 108	0, 040		1, 5	1, 5	2, 5	3, 0	3, 5
				0, 088	0, 040		1, 0	1, 5	2, 0	2, 5	3, 0
				0, 08	0, 035		1, 5	2, 0	2, 5	3, 0	3, 5
				0, 07	0, 045		1, 0	1, 5	2, 0	2, 5	3, 0

Содержание отчёта

1. Вычертите технологическую схему сепарирование молока.

2. Запишите особенности устройства и технологического процесса разделения и отчистки молока.

3. Выполните расчёты сепаратора.

Контрольные вопросы

1. Что такое «сепараирование»?

2. Приведите классификацию сепараторов.

3. Назовите составные части молочных сепараторов

4. Как устроен приводной механизм?

5. В чем сходство и различие барабанов сливкоотделителей и очистителей?

6. Что входит в состав приемно-отводного устройства?

7. Объясните сущность технологического процесса разделения молоха на сливки и обрат.

8. Объясните технологические процесс очистки молока.

9. Как регулируют жирность сливок в открытых и закрытых сепараторах?

10. Какие параметры сепараторов определены в ходе расчетов?

Лабораторная работа № 4

ИСПЫТАНИЕ ЦЕНТРИФУГИ.

Цель работы: Изучить принцип действия и конструкцию и центрифуг, наиболее распространенных в пищевой промышленности определить их производительность, мощность и охарактеризовать физические свойства продуктов до и после центрифугирования.

Основные сведения

Центрифуги – аппараты для осуществления центрифугирования. Центрифугирование применяется для разделения жидких неоднородных сред под действием центробежных сил. Позволяет разделить смесь, состоящую из двух и более компонентов с разной удельной плотностью, если, по крайней мере, один из этих компонентов – жидкость.

Разделение веществ с помощью центрифугирования основано на разном поведении частиц в центробежном поле. В центробежном поле частицы, имеющие разную плотность, форму или размеры, осаждаются с разной скоростью. Скорость осаждения зависит от центробежного ускорения. В первом случае центрифугирование выполняют в роторах со сплошными стенками, во втором – с перфорированными.

Центрифугирование проводят двумя методами: центробежное отстаивание, т.е. разделением неоднородных систем под действием объемных дисперсной фазы и центробежным фильтрованием – под действием объемных сил дисперсной среды и частично дисперсной фазы. При центрифугировании по принципу отстаивания различают два типа центрифуг:

1) осветляющие центрифуги периодического действия, в которых неоднородная смесь (например, суспензия) вводится в центральную часть полого ротора во время его вращения; твёрдые частицы оседают на внутренней поверхности ротора, а осветлённая жидкость (фугат) отводится из верхней его части. Образовавшийся осадок выгружается из ротора после его остановки (в некоторых случаях на ходу) через специальные сопла или через периодически открывающиеся щели (отверстия);

2) непрерывно действующие центрифуги со шнековой выгрузкой, где суспензия поступает вдоль оси полого ротора; фугат выводится из широкой части ротора, а образующийся осадок шнеком транспортируется к узкому концу ротора и выбрасывается через разгрузочные отверстия.

Центрифугирование по принципу фильтрования чаще всего осуществляется в циклически работающих центрифугах, имеющих непрерывно вращающийся перфорированный ротор, покрытый изнутри фильтрующим материалом. Суспензия поступает в ротор порциями; после заполнения осадком части ротора подача суспензии прекращается, жидкая фаза отжимается, осадок срезается ножом и удаляется; затем снова начинается подача суспензии и цикл повторяется. Для разделения концентрированных суспензий с относительно грубодисперсной твёрдой фазой применяются центрифуги со шнековой, пульсирующей, вибрационной и другими системами выгрузки.

Классификация центрифуг

Центрифуги лабораторные могут быть классифицированы следующим образом: по характеру протекания процесса центрифуги делят на: машины периодического и непрерывного действия; по основному конструктивному признаку центрифуги подразделяют следующим образом:

- центрифуги с горизонтальным расположением вала (ротор может быть расположен между опорами или на консоли с одной стороны);

- с вертикальным расположением вала;

- с наклонным расположением вала;

- подвесные с верхним приводом и вертикальным расположением вала, подвешенным на упругой верхней шарнирной опоре; ротор закреплен на нижнем конце вала;

- подвесные с нижним приводом (маятниковые на колонках) и вертикальным расположением вала; опоры вала помещены в общий жесткий корпус, подвешенный на колонках с упругими шарнирными опорами; ротор закреплен на верхнем конце вала.

По способу выгрузки осадка из ротора различают центрифуги: с ручной контейнерной (кассетной), ножевой, шнековой, инерционной, механико-пневматической выгрузкой и выгрузкой пульсирующим поршнем.

Ручная выгрузка возможна через борт и через отверстие в днище ротора. Выгрузка через борт и через днище ротора встречается у маятниковых (трехколонных) центрифуг, через днище ротора — у подвесных центрифуг с верхним приводом.

В центрифугах с контейнерной выгрузкой осадок выгружается в съёмном контейнере.

Ножевую выгрузку осадка (с помощью ножа или скребка) |применяют в механизированных центрифугах периодического действия, как при пониженной, так и при полной скорости ротора

Комбинацию ножовой и пневматической выгрузки осадка называют механико-пневматической. Этот принцип выгрузки применяют на маятниковых центрифугах.

Выгрузку пульсирующим поршнем применяют только в фильтрующих центрифугах. Загрузка этих центрифуг непрерывная, а выгрузка осадка — цикличная, отдельными порциями при возвратно-поступательном движении поршня (или внутреннего каскада ротора). Так как число циклов в единицу времени велико, то такую выгрузку осадка можно считать практически непрерывной.

Шнековую выгрузку осадка обеспечивает разная частота вращения ротора и шнека, вращающихся в одну и ту же сторону. Вследствие этого шнек транспортирует осадок вдоль ротора к выгрузочным окнам. Этот способ выгрузки использован в осадительных и в фильтрующих центрифугах непрерывного действия.

Инерционная выгрузка осадка встречается только в фильтрующих центрифугах. Перемещение осадка вдоль ротора к разгрузочной кромке происходит под действием составляющей центробежной силы инерции.

Центрифуги характеризуются относительной центробежной Силой (RCF).

Параметры скорости, RCF и диаметра ротора связаны между собой следующим соотношением:

RCF = 11, 18* 10^-6*r*n^{2 (4.1)}

r - радиус, см;

n - частота вращения, об/мин

RCF - относительная центробежная сила, безразмерная величина.

Если известны две величины, третья может быть вычислена из приведенной формулы. Если меняется либо скорость, либо радиус вращения, то результирующая RCF будет пересчитана. Если меняется величина RCF, то при известном радиусе пересчитывается величина скорости.

ОПИСАНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЦЕНТРИФУГИ ЛАБОРАТОРНОЙ

Центрифуга является центрифугой лабораторной периодического действия, обычной, переносной с частотой вращения до 8000 об/мин, применяемой для разделения неоднородных жидких систем в поле центробежных сил.

Центрифуга предназначена для использования в практике клинической и лабораторной диагностики и проведения исследований в области медицины и других областях.

Центрифуга обеспечивает центрифугирование жидких систем плотностью не более 2 г/см, при работе со стеклянными пробирками- жидких систем плотностью не более 1, 5 г/см.

Условия эксплуатации центрифуги:

- температура окружающего воздуха от + 10 до +35 С.

Рис. 4.1. Центрифуга лабораторная

Устройство центрифуги

На корпусе центрифуги смонтированы привод (поз. 2), пульт управления (поз. 3) и основание (поз. 4). Привод центрифуги (поз. 2) состоит из электродвигателя (поз. 5), конусного вала (поз. 6.), датчика частоты вращения и обратной связи (поз. 7). Привод соединен с кожухом (поз. 8) при помощи амортизирующих элементов.

Пульт управления (поз. 3) состоит из переключателя- задатчика частоты вращения, управляемого ручкой (поз. 10), выключателя цепи питания центрифуги (поз. 12) и выключателя часового механизма (поз. 11).

На основании центрифуги смонтированы элементы электронной схемы управления частотой вращения и панель предохранителей.

В рабочей камере на конусный вал (поз. 6) устанавливается ротор. Рабочая камера центрифуги закрывается прозрачной крышкой (поз. 13).

Принцип работы центрифуги лабораторной

Электрическая принципиальная схема обеспечивает ступенчатое регулирование частоты вращения ротора и стабилизацию частоты вращения на заданной ступени, автоматическое выключение центрифуги по окончании каждого цикла.

Принцип работы электрической схемы центрифуги основан на изменении угла управления тиристора в зависимости от положения задатчика частоты вращения при жесткой синхронизации с сетью и глубокой отрицательной обратной связи угла управления тиристора по частоте вращения ротора.

Электрическая принципиальная схема состоит из следующих составных частей:

- универсального коллекторного электродвигателя;

- часового механизма с электронным приводом;

- регулятора мощности на тиристоре;

- блока питания электронной системы на трансформаторе;

- генератора пилообразных импульсов с жесткой синхронизацией от сети на транзисторах и конденсаторе;

- усилителя - формирователя управляющих на транзисторах;

- датчика обратной связи;

-порогового усилителя обратной связи на транзисторе.

При достижении ротором установленной задатчиком частоты вращения, включается пороговый усилитель и управляющий импульс сдвигается в сторону увеличения угла управления тиристором, что вызывает уменьшение частоты вращения ротора. В дальнейшем процесс повторяется, что обеспечивает стабилизацию частоты вращения ротора при заданном значении.[5]

Отключение центрифуги осуществляется автоматически по истечении заданного цикла при работе с электрочасовым механизмом, либо вручную с помощью сетевого выключателя, выведенного на пульт управления.

Техника безопасности при работе с центрифугой

Категорически запрещается при работе с центрифугой лабораторной:

1) работать на оборотах, превышающих максимальное значение для данной центрифуги;

2) при работе со стеклянными пробирками устанавливать частоту вращения ротора свыше 2000 об/ мин;

3) работать с открытой крышкой центрифуги при вращающемся роторе;

4) открывать крышку центрифуги до полной остановки ротора;

5) загружать ротор центрифугатом, объем которого превышает значения, указанные в паспорте на определенный тип ротора;

6) работать с разностью масс диаметрально противоположных пробирок, заполненных центрифугатом, более 0, 5 г;

7) применять самодельные пробирки;

Подготовка к работе центрифуги

Следует установить пробирки, заполненные центрифугатом, в гнезда ротора. Пробирки надо устанавливать в роторе с амортизатором под каждую пробирку. При неполной загрузке центрифуги каждую пару наполненных пробирок размещать в диаметрально противоположных гнездах ротора.

Закрепить ротор на валу привода при помощи крышки или специальной гайки. Закрыть крышку центрифуги. Далее необходимо подключить сетевой шнур центрифуги к сети переменного тока.

Порядок работы с центрифугой лабораторной

При работе центрифуги с часами необходимо:

1) Установить ручкой задатчика механизма отсчета времени требуемое время центрифугирования с учетом времени разгона.

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒