Роторные и мембранные насосы в молочной промышленности

Роторные насосы

Их применяют для продуктов вязких однородных (сгущенное молоко, сливки, смеси для мороженого и молочно-белковые), высоковязких однородных (высокожирные сливки), пластичных однородных мягких разрушающихся (кисломолочные продукты) и легкоизменяю-щихся при механическом воздействии (творог, сырное зерно в сыворотке).

Роторные насосы для молочных продуктов бывают шестеренные, винтовые, шиберные и кулачковые.

Шестеренные насосы могут быть с внутренним и внешним зацеплением шестерен (рис. 1).

Рис. 1. Роторные шестеренные насосы:

а - с внутренним зацеплением: 1 - крышка; 2- малая шестерня; 3 - большая шестерня; 4 - нагнетательный патрубок; 5 - корпус; 6 - электродвигатель; 7 - всасывающий патрубок;

б - с внешним зацеплением: 1 - нагнетательный патрубок; 2 - ведущая шестерня; 3 - всасывающий патрубок; 4 - цапфы; 5-подшипник; 6 - зазор; 7 - передняя крышка; 8-уплотнение; 9 - задняя крышка; 10 - вал

У шестеренных насосов с внутренним зацеплением (рис. 1, а) ведущим органом является зубчатый диск (или внутренняя зубчатка). Вращаясь, он приводит в движение зубчатый диск. При этом жидкость из всасывающего патрубка поступает в пространство между зубьями шестерен и перемещается ими по периферии к нагнетательному патрубку. В результате зацепления шестерен жидкость вытесняется в нагнетательный патрубок.

Серповидный вкладыш (съемный или вмонтированный в крышку насоса) предотвращает обратное движение жидкости и смещение шестерен, а также облегчает сборку насоса. При нарушении гладкой поверхности зубьев или неточном изготовлении их происходит зажим жидкости, что может привести к аварии. Чтобы избежать зажима жидкости, в некоторых насосах во впадинах между зубьями шестерен имеются специальные каналы для ее отвода.

Частота вращения шестерен от 3-6 до 20-23 с-1. КПД 0,6-0,75.

На рис. 1, б показан насос с внешним зацеплением для нагнетания молока после осаждения белков. Шестерни насоса имеют по восемь зубьев. Сгусток, поступающий через всасывающий патрубок, заполняет объемы, образованные впадинами зубьев и торцевыми сторонами крышки, и перемещается к противоположной стороне. Здесь зубья шестерен приходят в зацепление и жидкость вытесняется в линию нагнетания.

Рис.  2. Роторный одновинтовой насос:

1- станина; 2 - тахометр; 3 - дисковый вариатор; 4 - фланец; 5 - обойма; 6-винт; 7 - муфта; 8 - электродвигатель

Одновинтовой насос (рис. 2) по сравнению с шестеренным в меньшей степени воздействует на продукт. При этом не происходит существенного изменения структур или качественных изменений. Насос снабжен приводом с дисковым вариатором. В корпусе насоса установлены обойма 5 и фланец 4, с помощью которого осуществляется уплотнение между корпусом и фланцем, а также предотвращается поворачивание обоймы во время работы. Рабочим органом насоса является винтовая пара - винт 6 с обоймой. Дисковый вариатор 3 позволяет изменять частоту вращения от 16 до 9 с-1.

При работе насоса продукт перемещается винтом по спирали, образуемой свободными полостями обоймы. Производительность насоса до 5 м3/ч творожного сгустка, давление нагнетания до 2 • 105 Па и  потребляемая  мощность  1,5 кВт.

Шиберные насосы (рис. 3) обычно небольшой производительности (до 1000 л/ч), относительно тихоходные (0,6 с-1) и создающие напор до 2 • 105 Па.

В этих насосах при вращении ротора шиберы, выходящие из пазов, прижимаются к стенкам корпуса под действием центробежной силы. В тех случаях, когда центробежная сила недостаточна (при малой частоте вращения или высокой вязкости продукта), устанавливаются пружины, которыми шиберы выталкиваются. При вращении ротора объем камер постепенно уменьшается и продукт выходит в нагнетательный патрубок. Таким образом, при подаче продукта из полости всасывания в полость нагнетания уменьшается объем между шиберами, вследствие чего и создается давление нагнетания.

Рис. 3. Роторный шиберный насос:

1 - всасывающий патрубок; 2 - корпус насоса; 3 -ротор; 4 - шиберные пластины; 5 - нагнетательный патрубок

Рис. 4. Роторный кулачковый насос:

1 - предохранительный клапан; 2 - трубопровод; 3 - зуб ротора; 4, 5 - патрубки

Кулачковые насосы (рис. 4) бывают низкого давления - до 6 • 104 Па - и высокого - от 6 • 105до 20 • 105 Па. Частота вращения 0,25-7 с-1. Производительность до 40 м3/ч. Рабочими органами этих насосов являются два ротора, приводимые в движение от электродвигателя через передаточный механизм.

В результате обработки продукта такими насосами структура или консистенция изменяются незначительно.

Мембранные насосы

Мембранные насосы (рис. 5) предназначены для перекачивания сливок повышенной жирности, молочно-белковых смесей и закваски.

Рис. 5. Мембранный насос:

1 - клапаны; 2- гайка; 3 - мембрана; 4 - поршень; 5 - шатун

При движении поршня с мембраной попеременно создается пониженное или повышенное давление. В первом случае открывается всасывающий клапан и продукт поступает в насос, во втором при избыточном давлении, достаточном Для подачи продукта   в нагревательный патрубок, всасывающий клапан закрывается. Производительность до 1000 л/ч, рабочее давление до 1,5 • 105 Па. Высота всасывания до 0,3 • 105 Па.