Механизация процессов доения коров, обработки и переработки молока в личных подсобных и фермерских хозяйствах

Продолжение · 5

1 – тарелкодержатель; 2 – основание; 3 – кольцо уплотнительное; 4 – пакет тарелок; 5 – крышка; 6 – винт регулировочный; 7 – тарелка разделительная; 8 – гайка

Характер распределения жидкости по высоте пакета тарелок в центробежных сепараторах изучался неоднократно, однако до настоящего времени нет единого мнения по этому вопросу. Видимо поэтому при расчетах производительности сепаратора применяется коэффициент, учитывающий степень использования рабочего объема барабана (0,5...0,7).

Несмотря на это, принято считать, что молоко поступает из молокоприемника по центральному каналу 9 (рис. 23), полностью заполняет канал 4 в тарелкодержателе 5, отверстия 3 пакета тарелок и межтарелочные пространства. При выходе из отверстий тарелок жировые шарики расположены в смеси так же, как и в центральном канале. Однако с перемещением вниз по наклонной поверхности тарелок они подвергаются действию двух сил. Одна из них направлена к оси вращения (всплывание), другая увлекает шарик вместе с потоком смеси в нижнюю часть барабана. Равнодействующая их направлена вниз тарелки. Наклон этой равнодействующей силы меняется и зависит от величины обеих составляющих сил.

Под действием центробежной силы тяжелые частицы (плазма) отбрасываются к нижней плоскости тарелки, а легкие (жировые шарики), напротив, – к верхней плоскости нижележащей тарелки. Скорость перемещения легкой фракции к оси вращения пропорциональна квадрату угловой скорости и радиусу вращения. То есть скорость перемещения жирового шарика наибольшая у наружного края тарелки, что облегчает возможность шарику противостоять потоку, стремящемуся его вывести за пределы барабана. Скорость же течения плазмы снижается к краю тарелки за счет расширяющейся конусной части тарелки. Такое сочетание двух элементов движения шарика и потока ускоряет подъем жира по наклонной поверхности тарелки.

Под действием поля центробежных сил инерции молоко разделяется на две фазы, которые непрерывно выводятся из сепаратора. Легкая фаза (жировые шарики) удаляется через полый регулировочный винт, а тяжелая фаза (плазма) – по внешней поверхности разделительной тарелки в отверстие для обезжиренного молока. Если в эмульсии находятся частицы, характеризующиеся более высокой плотностью, то они накапливаются на внутренней поверхности крышки барабана сепаратора в шламовом (грязевом) пространстве.

Поток обезжиренного молока или смеси стремится вниз по поверхности тарелок барабана, а жировые шарики, преодолевая сопротивление среды, стремятся к оси вращения барабана. Постоянно поступающее из приемника молоко создает непрерывный поток, разделенный на два встречных потока: жировые шарики и смесь обезжиренного молока с шариками. Жировые шарики, увлекаемые потоком вниз барабана, стремятся всплыть (по закону Стокса). Относительная толщина этих потоков определяется отношением количества снимаемых жировых шариков (сливки) к количеству всего молока.

Пакет тарелок собран так, что отверстия в каждой из них формируют общий канал, по которому молоко поступает в межтарелочное пространство. Разумеется, жировые шарики в местах ввода будут подниматься через вводные отверстия вверх.

Как отмечалось ранее, для формирования более равномерных скоростей потоков в межтарелочном пространстве, тарелки делают с выпукло-вогнутыми шипиками (выдавки), которые несколько изменяют направление движения молока в межтарелочном пространстве. Это приводит к образованию незначительной кавитации и возможным изменениям ламинарности потока, но отказаться от них нельзя, они формируют гарантированный зазор между тарелками. Кроме того, для получения ламинарного потока между тарелками необходимо, чтобы количество молока, проходящего через межтарелочное пространство, было меньше критического, при котором появляется турбулентный поток.

На формирование потока большое значение оказывает правильность сборки барабана. Она начинается с тарелки, имеющей выпуклые и вогнутые пукли (шипики). Следующая тарелка – гладкая и так далее, чередуясь через одну. Последняя тарелка в пакете должна быть с выпуклостями (шипиками).

Добиться равномерности потока во всех промежутках тарелок очень сложно. Верхние тарелки при свободном поступлении молока могут быть недогруженными. Барабан бытовых сепараторов заполняется под давлением столба молока в приемной чаше (молокоприемнике).

Заполненный молоком барабан при вращении подобен волчку. Из теории волчка известно, что вращающийся предмет стремится сблизить свою ось вращения с осью наибольшего момента инерции. При вращении тела не вокруг своей оси возникает момент, поворачивающий тело в пространстве так, чтобы компенсировать это несовпадение. Поэтому барабан сепаратора изготавливается как можно тщательнее, чтобы он не испытывал опрокидывающих его усилий. Это учитывается и при проектировании конструкции барабана. Используются решения, при которых момент инерции относительно оси вращения становится больше, чем момент инерции относительно горизонтальной оси. Барабан с широким утяжеленным основанием низкой формы устанавливается выше центра тяжести. Это позволяет барабану, даже если он установлен не вертикально, при вращении автоматически сблизить центр тяжести с осью вращения.

Для более точного совпадения центра тяжести с осью вращения собранный барабан в заводских условиях тщательно балансируется. Однако в процессе сепарирования, как отмечалось, потоки фракций внутри барабана не постоянны. Возможность попадания примесей, слизи и др. меняют количество смеси в различных частях барабана, что приводит к неизбежному смещению центра тяжести от оси вращения на некоторое расстояние. Поэтому опора вертикального вала сепаратора выполнена из эластичного материала, что обеспечивает веретену в опоре-амортизаторе возможность перемещения в горизонтальном направлении для обеспечения автоматической установки оси вращения. Опирается веретено через промежуточную шайбу на винт-подпятник, которым можно поднять или опустить его, регулируя положение выходного отверстия барабана по высоте.

Однако большой угол отклонения центра тяжести от конструктивной оси вращения приводит к перемещению центра тяжести по конической поверхности и, соответственно, к деформации амортизатора. Для снижения деформаций следует более тщательно устанавливать (по уровню) сепаратор и своевременно устранять причины, приводящие к неравномерности потоков фракций в барабане.

Ниже приводится описание конструкции наиболее распространенных бытовых сепараторов.

Сепаратор-сливкоотделитель «Новочеркассец» состоит из следующих основных узлов: приемно-выпускного устройства, барабана и редуктора (рис. 25).

1 – редуктор; 2 – барабан; 3 – кран; 4 – молокоприемник; 5 – поплавок; 6 – камера поплавковая; 7 – приемник сливок; 8 – приемник обрата; 9 – винт; 10 – амортизатор; 11 – шарик; 12, 14 – винты; 13, 15 – гайки; 16 – шайба; 17 – шестерня; 18 – рукоятка; 19 – болт; 20 – веретено

Приемно-выпускное устройство (посуда) обеспечивает равномерную подачу молока в барабан, вывод сливок и обезжиренного молока. Оно содержит молокоприемник 4 с краном 3, поплавковую камеру 6 с поплавком 5, приемник сливок 7 и приемник обезжиренного молока 8.

Молоко через кран 3 молокоприемника 4 и поплавковую камеру 6 подается в барабан, где по центральному каналу и отверстия тарелкодержателя заполняется межтарелочное пространство.

Поплавок регулирует количество поступающего молока в поплавковую камеру и обеспечивает его постоянную величину. При избыточном притоке он, поднимаясь, уменьшает его приток. Это способствует получению сливок одинаковой жирности.

В процессе вращения барабана под действием центробежных сил жировые шарики поднимаются вверх и через отверстие в верхней части разделительной тарелки, оснащенной регулятором 7 (рис. 23) поступают в приемник сливок 7 (рис. 25), а обезжиренное молоко собирается в приемнике обрата 8.

При переработке молока на сепараторе с ручным приводом необходимо раскрутку барабана производить плавно, без рывков, постепенно увеличивая частоту вращения рукоятки, но не более 60...70 оборотов в минуту, что соответствует скорости вращения барабана 10000...11000 об/мин. Для исключения вибрации сепаратор должен быть надежно закреплен в строго вертикальном положении на ровной поверхности стола.

Перед началом сепарирования целесообразно молоко подогреть до температуры 30...40 °С, процедить через фильтр из нескольких слоев марли, так как загрязненное молоко оставляет в барабане осадок, затрудняющий движение фракций по поверхностям тарелок. Затем залить его в приемное устройство, раскрутить барабан до рабочих оборотов и открыть кран. В процессе сепарирования необходимо поддерживать обороты, равномерно вращая рукоятку. Уменьшение скорости вращения барабана приводит к неполному обезжириванию обрата, а увеличение – к быстрому утомлению рабочего и дополнительному износу деталей редуктора.

При одной и той же производительности жирность сливок можно изменять полым регулировочным винтом 7 (рис. 23) с помощью специального регулировочного ключа. Для получения более жирных сливок полый регулировочный винт необходимо ввернуть при этом он приближается к оси барабана и попадает в слой более жирных сливок, а при несколько вывернутом винте получаются мене жирные сливки. При регулировке жирности сливок соответственно изменяется количество выходящего обезжиренного молока. Проверка объемного соотношения выхода сливок и обрата проводится во время сепарирования.

Для прекращения работы сепаратора необходимо закрыть кран и прекратить вращение рукоятки. После окончания сепарирования посуду и барабан разбирают, промывают и сушат. Температура водного раствора и сушки не должны превышать 60 °С. Более подробно с правилами эксплуатации разработчики знакомят пользователей в инструкциях и паспорте на сепаратор.

Техническая характеристика сепаратора «Новочеркассец»

Производительность, дм³/ч не менее 50

Емкость молокоприемника, дм³ не менее 5,0

Жирность обезжиренного молока, % не более 0,05

Рабочее число оборотов барабана, об/мин

(частота вращения рукоятки 60...65 об/мин) 10500...11500

Количество тарелок в барабане, шт 11

Вес барабана с молоком, г 600

Угол наклона поверхностей тарелки, град. 45

Диаметр нижней части тарелки, мм 80

Регулировка объемных отношений

сливок к обезжиренному молоку от 1:4 до 1:10.

Сепаратор-сливкоотделитель РЗ-ОПС с ручным приводом, выпускаемый ОАО «Пензмаш», в условиях личных подсобных и фермерских хозяйствах также позволяет разделять цельное молоко на сливки и обрат с одновременной очисткой фракций молока от примесей.

В комплект сепаратора входит механизм привода, барабан, посуда и крышка. Общий вид сепаратора представлен на рисунке 26. В корпусе привода размещается шестеренчатый механизм, собранный на отдельном кронштейне, который крепится к станине тремя винтами М6х12.

1 – кран молочный; 2 – приемник молока; 3 – поплавок; 4 – поплавковая камера; 5 – приемник сливок; 6 – приемник обрата; 7 – механизм; 8 – барабан

Вращение барабану передается от приводной рукоятки через шестерни и веретено (вертикальный вал). Регулировка веретена по высоте производится посредством шайб 1 и 2 (рис. 27) на заводе-изготовителе.

Смазка шестерен осуществляется за счет захвата червячным колесом 9 масла из стакана 10.

Порядок работы на сепараторе марки РЗ-ОПС не отличается от описанного ранее при рассмотрении работы сепаратора «Новочеркассец». Завод изготовитель рекомендует для сепарирования использовать парное или подогретое до 30...40 °С процеженное молоко жирностью 3...5%.

Раскрутку барабана до рабочих оборотов также следует проводить плавно, без рывков, постоянно повышая частоту вращения рукоятки до 65...75 об/мин. Индикатором номинальной частоты вращения рукоятки является появление масла в кармане маслоуказателя.

сепаратора-сливкоотделителя:

1, 2 – регулировочные прокладки; 3, 8 – винты; 4 – крышка корпуса; 5 – кронштейн веретена; 6 – опора горизонтального вала; 7 – стопор; 9 – червячное колесо; 10 – стакан для смазки

Долговечность и безотказность сепаратора зависит от правильного ухода за ним. Завод рекомендует в новом сепараторе через 40...50 часов работы производить замену масла в картере на свежее для удаления продуктов приработки деталей. Последующая замена масла проводится один раз в полгода.

Техническая характеристика сепаратора РЗ-ОПС:

Производительность, дм³/час не менее 50

Частота вращения барабана, об/мин 9200...10800

Количество тарелок в барабане, шт. 11

Емкость приемника молока, дм³ не менее 5,5

Содержание жира в обрате, % не более 0,05

Регулировка объемных соотношений

сливок к обрату от 1:4 до 1:10

Контроль частоты оборотов барабана маслоуказатель

Габаритные размеры, мм:

длина 380

ширина 288

высота 466

Масса сепаратора, кг 3,05

Сепаратор-сливкоотделитель «Самур-200Э» выпускается Махачкалинским машиностроительным заводом сепараторов. Он предназначен для разделения подогретого цельного молока на сливки и обезжиренное молоко с одновременной очисткой сепарируемых фракций от механических примесей. «Самур-200Э» используется в быту, личных подсобных и фермерских хозяйствах.

Сепаратор (рис. 28) состоит из электрического привода, барабана, приемно-отводного устройства и молокоприемника. Производителями рекомендовано сепарировать молоко, нагретое до 45 °С. Как и в рассмотренных ранее сепараторах, под действием центробежных сил механические примеси оседают в виде плотного слоя на внутренней стенке барабана. Выгрузка осадка проводится при полностью разобранном барабане. Периодичность разгрузки – после каждых 30 минут работы.

«Самур-200Э»:

1 – электропривод; 2 – приемно-отводящее устройство; 3 – молокоприемник

Техническая характеристика сепаратора «Самур-200Э»:

Производительность, дм³/ч 150

Продолжительность непрерывной работы, мин не более 30

Частота вращения барабана, об/мин 10000

Электродвигатель:

мощность, кВт 0,25

напряжение, В 220

частота вращения, об/мин 10000

Сепаратор-сливкоотделитель «Самур-600М» выпускается также Махачкалинским машиностроительным заводом для сепарирования и нормализации молока (рис. 29). Выгрузка осадка производится после остановки и разборки барабана. Периодичность разгрузки – не более 1 часа. Жирность сливок регулируется винтом на разделительной тарелке барабана.

Рисунок 29 - Сепаратор «Самур-600М»:

1 – привод; 2 – приемно-отводящее устройство; 3 – молокоприемник

Техническая характеристика сепаратора «Самур-600М»:

Производительность, дм³/ч 600

Продолжительность непрерывной работы, ч не более 1

Частота вращения барабана, об/мин 7500

Электродвигатель:

мощность, кВт 0,37

напряжение, В 380

Частота вращения, об/мин 1360

Масса, кг 70,0

Габаритные размеры, мм:

длина 600

ширина 500

высота 700

Сепаратор бытовой электрический «Ротор» (рис. 30) выпускается Алтайским приборостроительным заводом «Ротор», г. Барнаул. Он предназначен для сепарирования свежего, хорошо процеженного молока с жирностью 3...5%, подогретого до температуры 40...45 °С. На рисунке 31 приведены составные части барабана сепаратора «Ротор».

Рисунок 31 - Составные части барабана сепаратора «Ротор»

Подготовка молока и сепаратора к работе классическая: посуда тщательно промывается в горячем 2% содовом растворе и ополаскивается чистой водой, молоко очищается от инородных примесей и подогревается до 40...45 °С, а сепаратор устанавливается на ровной горизонтальной поверхности стола. Барабан собирается в соответствии с рисунком 31. Особое внимание следует уделить сборке пакета тарелок. Сборка на фиксаторе тарелок начинается с установки тарелки промежуточной с вогнуто-выпуклыми выдавками. Затем устанавливается обычная тарелка без выдавок (гладкая) и так далее. Верхней в пакете должна быть тарелка промежуточная. Специальным ключом с помощью гайки составные части барабана надежно прижимаются к основанию через уплотнительное кольцо, которое создает герметичность конструкции.

Продолжение · 6

В соответствии с рекомендациями завода изготовителя барабан непосредственно устанавливается на вал электродвигателя таким образом, чтобы ребро во внутреннем отверстии пластмассовой втулки вошло в паз электропривода. При правильной установке нижняя часть корпуса барабана должна быть расположена ниже верхней кромки корпуса электропривода.

Перед началом сепарирования барабан прогревается водой (не менее одного литра), нагретой до 40...45 °С. После чего в него подается молоко. В посуду для обрата потечет обезжиренное молоко, а затем в посуду для сливок – сливки. В зависимости от назначения устанавливается их соотношение. Так, для получения сметаны соотношение сливок к обрату устанавливается (1:9)...(1:10), сливок: для сбивания масла – (1:6)...(1:7), для непосредственного употребления – с соотношением (1:3)...(1:4). Эта регулировка производится с помощью специального ключа (рис. 32).

Техническая характеристика сепаратора «Ротор»:

Вместительность приемника молока, л 5,5

Производительность, л/ч не менее 55

Объемное отношение сливок к обрату от 1:4 до 1:10

Температура сепарируемого молока, °С 40...45

Рабочая частота вращения барабана, об/мин 12000

Время выхода барабана на рабочий режим, мин не более 2

Номинальная потребляемая мощность, Вт 100

Напряжение питания, В 220

Частота тока, Гц 50

Габаритные размеры, мм 290x325x460

Масса, кг 3,5

Бытовой электросепаратор «Сатурн-3» в домашних условиях позволяет получить за 30 минут работы от 3 до 6 кг сливок различной жирности и 18...22 кг обезжиренного молока, в котором остается до 0,08% жира. В процессе сепарирования происходит очистка получаемых продуктов от инородных примесей и частично от бактерий, оставшихся в молоке после предварительной фильтрации как и в ранее описанных сепараторах.

Барабан сепаратора собирается в строго определенной последовательности (рис. 33). Выпускает бытовой сепаратор «Сатурн-3» ООО «Астика-Трейд», г. Москва.

Рисунок 33 - Последовательность сборки

барабана:

1 основание; 2 кольцо уплотнительное; 3 тарелкодержатель; 4 пакет тарелок; 5 разделительная тарелка; 6 крышка; 7 гайка

Техническая характеристика сепаратора «Сатурн-3»:

Производительность, л/ч не менее 60

Минимальный диапазон регулирования объемного

отношения сливок к обезжиренному молоку от 1:4 до 1:12

Частота вращения барабана, об/мин 12000

Жирность обезжиренного молока, % 0,08

Температура сепарируемого молока, С 40...45

Номинальная потребляемая мощность, Вт 80

Номинальное напряжение, В 220

Габаритные размеры, мм

длина 330

ширина 330

высота 500

Масса, кг не более 3,5

Сепаратор центробежный «Мотор СИЧ СЦМ-80» выпускается открытым акционерным обществом «Мотор СИЧ», г. Запорожье. Он состоит (рис. 34) из корпуса 5 с электродвигателем 7, барабана 4, молокоприёмника 2 с краном 1, поплавковой камеры 9 с поплавком 3, приемников обрата 10 и сливок 11. На корпусе 5 установлен выключатель 6, которым подключается к сети 220 вольт коллекторный электродвигатель 7. Он крепится к корпусу 5 шпильками 8 через амортизаторы 9. Амортизаторы сглаживают резкие толчки в момент пуска электродвигателя и исключают возможность схода барабана 4 с его конусного хвостовика.

В сепараторе применяется барабан (рис. 35, а), состоящий из корпуса 7 с тарелкодержателем и крышкой 5, набора тарелок 4, разделительной тарелки 3 с регулировочным винтом 2, уплотнительного кольца 6 и гайки 1.

1 – кран; 2 – молокоприёмник; 3 – поплавок; 4 – барабан; 5 – корпус сепаратора; 6 – выключатель; 7 – электродвигатель; 8 – шпилька; 9 – амортизатор; 10 – приёмник обрата; 11 – приёмник сливок; 12 – камера поплавка

Особенностью конструкции барабана является набор тарелок, состоящий из двух типов. Все тарелки имеют выпуклости по конусной поверхности, что обеспечивает формирование одинаковых межтарелочных зазоров, а для создания более равномерного потока отверстия в тарелках, подающие молоко, смещены по отношению к выпуклостям (рис. 35, б). При сборке барабана тарелки типа «А» и «Б» устанавливаются поочередно. Во вращательное движение барабан приводится коллекторным электродвигателем. Поэтому изготовитель запрещает непрерывно работать более одного часа без последующей остановки на 20...30 минут для его охлаждения.

1 – гайка; 2 – регулировочный винт; 3 – тарелка разделительная; 4 – набор тарелок; 5 – крышка; 6 – кольцо уплотнительное; 7 – корпус

Одним из серьезных недостатков этого сепаратора является отсутствие автономной защиты аппарата от перегрузок и короткого замыкания (рис. 36). В случае замыкания в сети питания, дефекта двигателя сепаратора или его перегрузки обесточиваются все потребители электроэнергии хозяйства, что крайне неудобно. Достаточно сложный бытовой аппарат (сепаратор) должен быть укомплектован автономной защитой (предохранителем).

8А – выключатель ВК-59-19А-22181-20 УХЛ4; ХР – шнур армированный ПВС-ВП2хО,75-250-6-6 ГОСТ 28244-89; С – конденсатор К 73-17, 0,22 мкФ, 630 В; М – электродвигатель ЖС-0,02 или ДМС-80; XI, Х2 – гнезда выводов шнура; ХЗ, Х4 – гнезда выводов электродвигателя

Техническая характеристика сепаратора «Мотор СИЧ СЦМ-80»:

Производительность по молоку, л/ч 80

Частота вращения барабана, об/мин 9500...11500

Количество тарелок в барабане, шт 10...12

Вместимость молокоприемника, л 12

Содержание сливок в обрате, % не более 0,05

Регулировка объемных соотношений жира к обрату от 1:4 до 1:10

Мощность потребляемая, Вт не более 60

Напряжение питания, В 220

Частота питающего напряжения, Гц 50

Температура сепарируемого молока, °С 35...40

Масса, кг не более 6

Сепаратор-сливкоотделитель бытовой электрический ИРИД-50-12

выпускается производственным предприятием «ИРИД», г. Новочеркасск. Предназначен для разделения цельного молока на сливки и обезжиренное молоко с одновременной очисткой их от посторонних включений: механических примесей, частиц свернувшегося белка, клеток, частично от микроорганизмов и др., оставшихся после процеживания молока. В конструкции сепаратора применены элементы повышенной комфортности, создающие дополнительные удобства в работе:

– регулирование жирности сливок с помощью регулятора, расположенного на лицевой панели электропривода в процессе сепарирования без остановки барабана;

– запоминание установленного режима сепарирования.

Сепаратор-сливкоотделитель ИРИД-2 (рис. 37) состоит из электропривода, распределительного устройства (посуды) и барабана.

ИРИД-50-12:

1 – корпус; 2 – электродвигатель; 3 – электронный блок управления; 4 – винт специальный; 5 – гайка; 6 – шнур сетевой; 7 – выключатель; 8 – регулятор частоты вращения; 9 – гайка; 10 – шпилька; 11 – молокоприемник; 12 – ручка крана; 13 – пробка крана; 14 – камера поплавковая; 15 – поплавок; 16 – приемник сливок; 17 – приемник обрата; 18 – паз дренажный

Посуда сепаратора состоит из молокоприемника 11, ручки крана 12 с пробкой 13, камеры поплавковой 14 с поплавком 15, приемника сливок 16 и приемника обрата 17. Она служит для осуществления подачи молока в барабан, вывода сливок и обрата после сепарирования.

Электропривод сепараторов

Во многих моделях бытовых сепараторов молока в качестве привода используется коллекторный (щеточный) электродвигатель, имеющий ограниченное время непрерывной работы из-за перегрева.

Альтернативой таким двигателям стал реактивный индукторный двигатель (РИД), созданный специалистами научно-производственного предприятия «Электрон», г. Новочеркасск. Принцип образования вращающего момента у РИД аналогичен шаговому электродвигателю, однако электропитание, электромагнитные процессы и энергетические процессы существенно отличаются. Статор и ротор РИД набраны из листовой электротехнической стали. Ротор не имеет обмоток и «беличьего колеса», что создает щадящие условия работы подшипников, обусловленные малыми потерями электроэнергии на нагрев ротора, и увеличение коэффициента полезного действия привода. Полюсы-зубцы отштампованы заодно со «спинкой железа» для обеспечения высокой механической прочности. На полюсах статора установлены катушки, объединенные в несколько фаз, поочередно переключаемые электронными ключами. Шихтованный магнитопровод статора имеет полюсы, охваченные фазными катушками. При этом каждая фаза имеет катушки, размещенные через равные промежутки так, что одноименные катушки попарно расположены диаметрально. Такое их размещение исключает появление нескомпенсированных сил притяжения. Обмотка статора одновременно выполняет две функции: создание потока возбуждения и образование рабочей электродвижущей силы.

Рабочий процесс в РИД протекает следующим образом. При подаче однополярного импульса тока в фазную обмотку полюс возбуждается и на ротор действует элементарный момент. Под действием момента зубцы ротора стремятся занять соосное положение с возбужденным полюсом. Для однонаправленного вращения ротора ток в обмотку подается при взаимном положении «зубец-паз», а в положении «зубец-зубец» обмотка обесточивается. Для своевременного питания фазных катушек в двигателе предусматривается датчик положения ротора, сигналы с которого используются в качестве исходной информации при выработке стратегии управления. Последовательная подача импульсов тока в соответствующие фазные обмотки многофазного двигателя обеспечивает создание непрерывного пульсирующего крутящего момента. Регулирование параметров импульсов тока в фазной обмотке осуществляется с помощью микропроцессорного управления. Ему же поручены и другие функции защиты: от перегрева двигателя, «сухого хода», пуска двигателя с заклиненным ротором, пониженного до 160 В напряжения и др.

Конструктивно электропривод сепаратора ИРИД-50-12 представляет собой пластмассовый корпус 1 (рис. 37), в котором на упругих опорах закреплен электродвигатель 2 с электронным блоком управления 3.

Регулировка двигателя по высоте и собственно барабана производится специальным винтом 4, который после регулировки должен быть застопорен гайкой 5.

Электропитание к электроприводу подводится шнуром 6, имеющим на конце вилку, через выключатель 7, установленный на передней панели корпуса. На ней также помещен регулятор 8 частоты вращения барабана.

Барабан полностью изготовлен из коррозионно-стойких материалов и состоит из основания 1, кольца уплотнительного 2, тарелкодержателя 3, пакета тарелок 4 (11 тарелок), тарелки разделительной 5 с регулировочным винтом 6, крышки барабана 7 и гайки 8 (рис. 38).

1 – основание; 2 – кольцо уплотнительное; 3 – тарелкодержатель; 4 – пакет тарелок; 5 – тарелка разделительная; 6 – винт регулировочный; 7 – крышка; 8 – гайка; 9 – штифт; 10 – ключ; 11 – ключ регулировочный

Крепление сепаратора к рабочему столу производится шпилькой 10 (рис. 37) и гайкой 9. Поверхность стола должна быть ровной и горизонтальной – это обязательное условие для нормальной работы сепаратора.

Процессу сепарирования предшествует подготовка его к работе. Промытую в горячем 2%-ном содовом растворе высушенную посуду устанавливают на электропривод. Кран молокоприемника должен быть в положении «Закрыто». Приемники сливок и обрата повернуты в стороны, удобные для работы. Посуда собирается без перекосов. Барабан, установленный на вал электропривода (штифт барабана 9 входит в паз вала электродвигателя по рисунку 38), не должен задевать за пластмассовые детали.

После установки приемника сливок проверить и при необходимости отрегулировать положение барабана по высоте, выдержав размер 3 мм, как показано на рисунке 38. Регулировка производится специальным винтом 4 в основании корпуса электропривода (рис. 37). После окончания регулировки гайкой 5 зафиксировать положение регулировочного винта. После подключения сепаратора к электросети выключатель на лицевой панели установить в положение 1. По завершению короткого звукового сигнала барабан плавно начинает разгон и через 1,5...2 минуты выйдет на рабочий режим. Электропривод оснащен эффективной защитой от перегрузки электродвигателя. Если по каким-то причинам барабан не вращается или не разгоняется до необходимой скорости (задевание барабана за посуду, напряжение сети менее 160 В и др.), электропривод выключается и короткими звуковыми сигналами сообщает об этом. Для устранения этого режима выключатель 7 установить в положение «0». Звуковой сигнал прекращается. После устранения причин остановки привода повторить запуск сепаратора.

После выхода барабана на рабочий режим для прогревания распределительного устройства и барабана пропустить через сепаратор не менее 1 л нагретой до 40...50 °С воды. Не выключая электропривод, закрыть кран и налить молоко в приемник до отметки уровня молока, после чего открыть кран. В процессе сепарировании по мере необходимости добавлять в молокоприемник парное или нагретое до 35...40 °С молоко.

Время непрерывной работы электропривода не ограничено, однако в зависимости от качества молока в барабане накапливаются грязь, слизь и примеси. Поэтому длительность непрерывной работы сепараторов ИРИД зависит от объема грязевого пространства барабана и от степени загрязненности молока. По мере заполнения грязевого пространства ухудшаются условия сепарирования, что требует остановки сепаратора и промывки барабана.

Регулировку жирности сливок можно производить непосредственно во

время работы сепаратора с помощью регулятора 8 (рис. 37) частоты вращения барабана, расположенного на передней панели электропривода. При вращении регулятора вправо число оборотов увеличивается. Соответственно с учетом зависимости скорости всплывания жировых шариков от изменения числа оборотов барабана увеличится количество и жирность сливок. При вращении регулятора влево жирность сливок уменьшается. После настройки регулятором качества сливок (желаемой жирности) число оборотов электропривода запоминается в электронном блоке и остается неизменным даже при изменении напряжения сети от 160 до 242 В. Высокая точность поддержания оборотов гарантирует стабильное качество сливок.

По окончании работы, не останавливая сепаратор, пропускают через барабан не менее 1 л обрата для частичного удаления остатков сливок из него. После прекращения выхода сливок и обезжиренного молока из барабана сепаратор отключается от сети, разбирается, промывается и в просушенном виде хранится до следующего применения.

Наиболее трудоемкой, требующей внимательности и осторожности, является операция по разборке и сборке барабана. После длительного времени сепарирования молока, особенно с инородными включениями, разделительная тарелка может прилипнуть к крышке барабана. В этом случае потребуется после ослабления гайки 8 (рис. 38) легкими постукиваниями о деревянную поверхность (рис. 39) отделить основание от крышки. Во избежание повреждения резьбы трубчатой части не следует ударять верхней частью основания о металлическую поверхность или с полностью скрученной гайкой.

Техническая характеристика сепаратора ИРИД-50-12:

Вместимость приемника молока, л не менее 5

Производительность, л/ч 50

Регулирование объемных отношений сливок

к обезжиренному молоку (обрату) от 1:4 до 1:10

Температура сепарируемого молока, С 35...45

Диапазон регулирования частоты вращения

Продолжение · 7

барабана, об/мин от 9000 до 12000

Точность поддержания частоты вращения барабана, % 1

Время выхода барабана на рабочий режим, мин 2

Номинальная потребляемая мощность при 12000 об/мин, Вт 50

Максимальная потребляемая мощность в момент разгона

и набора оборотов, Вт не более 100

Номинальное напряжение питания, В 220

Диапазон рабочих напряжений, В 160...242

Частота тока, Гц 50

Габаритные размеры, мм не более 415x380x295

Масса, кг не более 3

Сепаратор-сливкоотделитель бытовой электрический ИРИД-2, выпускаемый производственным предприятием «ИРИД», г. Новочеркасск, отличается от сепараторов с коллекторным двигателем применением в нем современной конструкции привода без коллектора и электрощеток, плавным запуском, простотой обслуживания, малыми размерами, оригинальным внешним видом. Кроме того, в сравнении с моделью «ИРИД 50-12», новый сепаратор может комплектоваться ручным механическим приводом, выпускаемым ОАО «Пензмаш». В зависимости от условий эксплуатации владелец сепаратора самостоятельно выбирает электрический или механический привод, на котором лучше в данных условиях сепарировать молочные продукты.

Подробно принцип работы механизма рассмотрен при описании сепаратора РЗ-ОПС. Поэтому уточним только некоторые моменты эксплуатации этого сепаратора.

Смазка шестерен осуществляется за счет разбрызгивания масла из масляной ванны, а смазка ведущей пары – за счет захвата шестерней 9 (рис. 27) масла из стойки 10.

Вращение барабану передается от приводной рукоятки через шестерни и веретено. Регулировка веретена по высоте производится посредством шайб 1 и 2 на заводе-изготовителе.

Раскрутку барабана ручным механизмом до рабочих оборотов следует производить плавно, без рывков, постепенно увеличивая частоту вращения рукоятки до 65...75 оборотов в минуту. При достижении номинальных оборотов в маслоуказателе появится масло. Верхний предел частоты вращения барабана не контролируется, поэтому не следует вращать рукоятку с частотой, превышающей 65...75 об/мин.

Перед началом сепарирования необходимо крепление ручного механизма сепаратора к рабочему столу произвести в следующем порядке:

– рабочий стол устанавливают по уровню;

– положив на рабочий стол крышку 4 (рис. 27), наливают в нее машинное масло, индустриальное масло марки И-12А или И-20А ГОСТ 20799-88 в количестве 150 граммов;

– устанавливают на крышку 4 механизм сепаратора и закрепляют его к рабочему столу шурупами 3.

При работе с ручным приводом:

– при появлении постороннего шума или дрожания в сепараторе работу необходимо прекратить и устранить причину неисправности;

– запрещается вращать рукоятку сепаратора с частотой более 75 об/мин.

После выхода барабана на рабочий режим для прогревания распределительного устройства и барабана необходимо пропустить через сепаратор не менее 1 л воды, нагретой до температуры 40...50 °С.

Не уменьшая частоту вращения рукоятки, закрыть кран и налить молоко в приемник до отметки уровня молока, после чего открыть кран и начать сепарирование. По мере необходимости добавлять в молокоприемник новые порции молока.

Электропривод сепаратора ИРИД-2 имеет такое же устройство, как и в сепараторе ИРИД-50-12, поэтому основные приемы работы и технические данные у них одинаковые. Остается и общим правило – для сепарирования необходимо использовать только свежее процеженное молоко (парное или подогретое до 35...45 °С). В случае длительного сепарирования необходимо периодически разбирать и промывать барабан.

Примечание. Заводом-изготовителем механизма ручного привода сепараторов, ОАО «Пензмаш», рекомендуется в новом сепараторе через 40...50 часов работы произвести в картере станины замену масла на свежее для удаления продуктов приработки деталей.

Перед сливом масла из картера станины необходимо механизм сепаратора отсоединить от рабочего стола. После чего масло из крышки 4 (рис. 27) удаляется. Последующая заливка масла производится один раз в полгода.

При съеме барабана возможно смещение веретена вверх по оси и выход зубьев веретена из зацепления. При повторном процессе сепарирования необходимо убедиться в плавности их зацепления, регулируя рукояткой и вращением барабана от руки по часовой стрелке.

Один раз в полгода необходимо также проверять затяжку винтов М6х12 . Они должны быть затянуты до отказа. После затяжки винтов углубления целесообразно замазать пластилином. В случае разборки сепаратора следует обеспечить соприкосновение стойки 5 с шестерней 6.

Регулировка жирности сливок при использовании ручного механического привода производится с помощью регулировочного винта (на разделительной тарелке барабана) только после полной остановки барабана сепаратора. При вращении регулировочного винта по часовой стрелке жирность сливок увеличивается.

Для фермерских хозяйств, которые не специализируются на молочном скотоводстве, повышенный интерес представляют сепараторы с ручным приводом. Работа на них не требует больших усилий и достаточно безопасна, в ней могут принимать участие и дети.

Технические характеристики сепараторов-сливкоотделителей с ручным приводом

Сепаратор-сливкоотделитель «Плава-2» (с ручным приводом) предназначен для разделения цельного молока на сливки и обезжиренное молоко (обрат) с одновременной очисткой от загрязнений.

Сепаратор, показанный на рисунке 40 а, состоит из приводного механизма, барабана и приемно-выводного устройства.

В корпусе привода размещается шестеренный механизм, собранный на отдельном кронштейне, который крепится к корпусу тремя винтами и герметизирован прокладкой. Вращение барабана передается от приводной рукоятки через шестерни и веретено.

Шестерни смазываются за счет разбрызгивания масла из масляной ванны.

Веретено регулируют по высоте посредством шайб. Основной рабочий орган сепаратора – барабан. Он состоит из основания 17 (рис. 40, б), тарелкодержателя 13 с пакетом тарелок, уплотнительного кольца, крышки 10 и гайки 9.

8 - барабан; 9 - гайка; 10 - крышка; 11 - разделительная тарелка;

12 - промежуточная тарелка; 13 - тарелкодержатель; 14 - пробка;

15 - штифт; 16- кольцо; 17- основание; 18 - винт

Техника безопасности при эксплуатации сепараторов

Сепараторы – центробежные машины с высокой скоростью вращения, поэтому во время их эксплуатации необходимо строго выполнять правила техники безопасности и рекомендаций заводской инструкции, прилагаемой к каждой машине. В этом случае работа на сепараторе совершенно безопасна, а получаемый продукт будет иметь высокое качество.

Сепараторы, электродвигатели и пусковая аппаратура должны быть тщательно заземлены. Систематически следует проверять исправность заземляющих устройств.

Работа на сепараторе с неудовлетворительно отбалансированным ба­рабаном или с нарушенной балансировкой его категорически запрещается.

Тарелки барабана сепаратора собираются в строгой последовательности согласно их номерам.

При замене тарелок и возобновлении полуды барабана необходимо произвести балансировку барабана заново.

Категорически запрещается применять комплектующие детали других марок сепараторов.

Разбирать сепаратор можно только после остановки барабана. Работать на сепараторе при снятых ограждениях и защитных кожухах воспрещается. Барабан после отключения электродвигателя не рекомендуется тормозить.

Категорически запрещается пользоваться во время сборки и разборки сепаратора случайными инструментами.

Работать на сепараторе со скоростью вращения барабана выше указанной в паспорте запрещается.

Обслуживать сепаратор может только специалист, изучивший машину, принцип ее работы и инструкцию по эксплуатации, а также сдавший технический минимум.

Перед пуском машины в работу необходимо вывести стопорные винты из пазов барабана и поставить тормоза в нерабочее положение. Обязательно надо проверить уровень масла в ванне.

Барабан сепаратора должен вращаться по часовой стрелке, если смотреть на него сверху.

После окончания работы барабан, не останавливая, надо промыть, про­пустив вначале небольшое количество обезжиренного молока или воды (для сбора оставшегося в барабане жира), затем холодную воду для охлажде­ния барабана. После этого, остановив барабан, разбирают машину, тщатель­но чистят и моют все детали, а затем просушивают.

В сепараторах линий производства масла поточным способом для удале­ния остатков жира пропускают через барабан вначале пахту, а затем воду.

Сепарирование надо начинать только после набора барабаном рабочей скорости.

Резиновое уплотнительное кольцо барабана надо мыть в теплой воде. Кольцо надо просушивать в горизонтальном его положении, не подвешивая его, во избежание растяжения.

Станину и другие окрашенные детали сепаратора после его работы надо тщательно протереть вначале влажной, а затем чистой сухой тканью.

Смазку сепаратора производить чистым, бескислотным маслом марок сепараторное Л, сепараторное Т или веретенное 2. После заливки масла в кар­тер его уровень должен быть немного выше середины смотрового стекла. Первый раз масло заменяют через 250...300 часов работы сепаратора. После­дующую замену масла производят через 600...800 часов работы машины.

Регулярно, не реже двух раз в месяц, нужно чистить накладки фрик­ционных колодок муфты и ее рабочие места.

Возможные неисправности бытовых сепараторов

и способы их устранения

Отсутствие заметных отличительных особенностей выпускаемых различными заводами бытовых сепараторов, использование ими однотипной комплектации позволило выделить ряд наиболее часто встречающихся отказов в процессе эксплуатации. Как правило, отказы возникают при несоблюдении основных правил эксплуатации, ухода, сборки и разборки сепаратора. Одни из отказов приводят к появлению несвойственных нормальной работе шумов и вибраций, другие к плохому обезжириванию молока.

В таблице 4 приведены отказы, возникающие при эксплуатации сепараторов с электрическим приводом.

Таблица 4 – Неисправности, их причины и методы устранения

4.2 Нормализация молока.

Реализация способов сепарирования при нормализации молока

Известно, что состав молока зависит от породы коров, состояния их здоровья, рациона питания, периода лактации и др. Он характеризуется компонентами и их процентным содержанием.

Разброс значений компонентов велик: по сухому веществу он составляет почти 30, по жиру – более 47, а по белкам – более 48%. Однако числовое значение компонентов молока регламентировано действующими стандартами. Это обусловлено требованиями технологических процессов производства. Поэтому нормализация предназначена для получения молока и молочных продуктов стандартного состава. Она проводится путем добавления, удаления и смешивания (компонентов) составных частей – сливок, обезжиренного молока, пахты периодически или непрерывно в потоке. В производстве операция по нормализации проводится для получения продукта с требуемым содержанием жира и сухих веществ. По этим же показателям и в малых фермерских хозяйствах нормализация молока целесообразна, если большое его количество направляется в реализацию или по договорам на приемные пункты молокозаводов по ценам, не учитывающим фактическую жирность поставляемого молока. При этом наиболее доступна нормализация молока по массовой доле жира. Если в цельном молоке больше жира, чем определено требованиями стандарта или договорными обязательствами, то снизить содержание жира можно путем частичного сепарирования. В тех же случаях, когда жирность молока меньше заданной величины, к нему добавляют некоторое количество сливок. Однородность компонентов достигается путем смешивания их в отдельной емкости.