Стенд для испытания молочного насоса

Стенд для испытания молочного насоса

Л. П. Карташов, д.т.н, профессор, Ю. А. Ушаков, к.т.н, доцент, А. В. Колпаков, аспирант, Оренбургский ГАУ

Принципиальная особенность фермерских молочных линий — постоянный подсос воздуха в молочные коммуникации, что связано с обеспечением работы доильных аппаратов [1]. В связи с этим при транспортировании молока по технологическим коммуникациям образуется молоковоздушная смесь со сравнительно большим объемом газосодержания. Движение смеси носит ярко выраженный неустановившийся характер со сравнительно большими мгновенными значениями скоростей и ускорений при наличии значительных удельных поверхностей раздела фаз. В процессе транспортировки молоковоздушная смесь подвергается интенсивным гидромеханическим ударам, перемешиванию, сопровождается пено-образованием. Совокупное воздействие перечисленных факторов приводит к отрицательному изменению одного из важнейших технологических показателей молока — дисперсного состояния жировой фазы, что проявляется образованием в молоке масляных зерен и комков жира. Последние оседают на внутренних поверхностях коммуникаций, задерживаются фильтрами и при промывке безвозвратно теряются. Воздух, засасываемый в молочные коммуникации, является также источником бактериального обсеменения молока.

Молочные насосы для доильных установок, выпускаемые промышленностью, имеют такие формы лопастей, которые в процессе перекачивания молока отрицательно воздействуют на жировые частицы [2].

Выбор оптимальных форм лопастей можно осуществить с помощью специального стенда для испытания молочного насоса. Стенд позволяет:

• определить объем воздуха, попадающего в рабочую камеру молочного насоса после его остановки [3];

• проводить испытания центробежных рабочих колес различных профилей, т.к. существенное влияние на качественные показатели молока оказывает форма профилей лопастей рабочего колеса. Для этого стенд снабжен пробиркой, в которую отбирают пробы имитатора молока, а затем проводят определение его качественных параметров [4];

• проводить испытания молочного насоса в лабораторных и в производственных условиях. На рис. 1 изображена схема стенда для испытания молочного насоса; на рис. 2 — схема приборов для отбора молока или имитатора молока.

Стенд содержит расходную емкость 4 (рис. 1) с заливной горловиной 5, оснащенной дыхательным клапаном, запорный элемент 2, дроссель давления 7, выполняющий функцию имитации сопротивления перекачиванию молока из моло-косборника, находящегося под вакуумметричес-ким давлением. К торцу электродвигателя 16 крепится молочный насос 12, рабочая камера которого сообщается со всасывающим трубопроводом 6 и нагнетательным трубопроводом 15. К тому же торцу электродвигателя 16 прикреплен штатив 10 с кронштейнами 7 (рис. 2). В зажимах кронштейнов располагаются мензурка 3 объемом 0,5 л, со шкалой деления 1 мл и пробирка 9, объемом 10 мл.

Внутри мензурки 3 располагается поплавок-клапан 4, заполненный на треть объема свинцом, который играет роль грузила. К нижнему концу мензурки 3 подсоединена заборная трубка 2, снабженная запорным элементом 1 и соединяющая рабочую камеру молочного насоса с мензуркой. К верхнему концу мензурки подсоединена воз-

Рис. 1 - Стенд для испытания молочного насоса

I — подвижная рама, 2 — запорный элемент, 3 — ручка, 4 — расходная емкость, 5 — заливная горловина, 6 — всасывающий трубопровод, 7 — дроссель давления, 8,13 — датчик давления, 9,18 — соединительные муфты,10 — приборы для отбора молока,

II — регистрирующее устройство, 12 — молочный насос, 14 — датчик температуры, 15 — нагнетательный трубопровод, 16 — электродвигатель, 17 — датчик расхода,19 — поворотные колеса

душная трубка 8, посредством которой мензурка 3 сообщается с нагнетательным трубопроводом.

Конец воздушной трубки 8 соединяется с трубкой Пито 12, расположенной в трубопроводе по потоку движения молока. Конец трубки Пито снабжен отсекателем 11 для исключения попадания в воздушную трубку 8 молока после остановки молочного насоса. В боковое отверстие мензурки 3 вставлена горизонтальная трубка 6 диаметром 10 мм, конец которой загнут в пробирку 9. Для дозирования необходимой порции молока, поступающей в пробирку, в трубке 6 имеется запорный элемент 5.

4

5

7

Рис. 2 - Схема приборов для отбора имитатора молока

1,5 — запорный элемент, 2 — заборная трубка, 3 — мензурка, 4 — поплавок-клапан, 6 — горизонтальная трубка, 7 — кронштейны, 8 — воздушная трубка, 9 — пробирка, 10 — штатив, 11 — отсекатель, 12 — трубка Пито

Стенд для испытания молочного насоса оборудован датчиками давления 8 и 13 (рис. 1), соответственно во всасывающем и нагнетательном трубопроводах — датчиком температуры 14 и расхода имитатора молока 17, регистрирующим устройством 11.

Всасывающий и нагнетательный трубопроводы снабжены, соответственно, соединительными муфтами 9 и 18, обеспечивающими отсоединение молочного насоса от расходной емкости 4, в результате чего стенд возможно подключить к молочной линии доильных установок на молочнотоварной ферме, проведя производственные испытания. Для обеспечения мобильности стенда его конструкция размещена на подвижной раме 1 с поворотными колесами 19 и ручкой 3.

Стенд работает следующим образом.

В рабочую камеру молочного насоса устанавливают рабочее колесо определенного профиля. Через горловину 5 в расходную емкость 4 заливают молоко. Открывают запорный элемент 2 и дроссель давления 7 для заполнения молоком рабочей камеры молочного насоса. Перекрывают запорный элемент 2 и включают электродвигатель 16. Спустя несколько секунд работы молочного насоса, постепенно открывают запорный элемент 2 и после этого открывают запорный элемент 1 заборной трубки 2 (рис. 2). В результате разрежения во всасывающем трубопроводе 6 (рис. 1) молоко поступает в рабочую камеру молочного насоса, а затем в нагнетательный трубопровод 15 и заборную трубку 2 (рис. 2). Под действием разрежения в воздушной трубке 8 происходит заполнение мензурки 3 молоком, в результате чего поднимается

п о п л а в о к - к л а п а н 4. При достижении уровня молока горизонтальной трубки 6 открывают запорный элемент 5, тем самым производя отбор пробы молока в пробирку 9. После заполнения пробирки 9 молоком закрывают запорный элемент 5. Пробирку 9 извлекают из зажимов кронштейнов 7, устанавливая на ее место новые пробирки, и проводят их наполнение аналогичным образом.

После отбора необходимого количества проб молока закрывают запорный элемент 5. С последующим увеличением уровня молока в мензурке 3 поплавок-клапан 4 отсекает внутреннюю полость мензурки 3 от воздушной трубки 8. После этого перекрывают запорный элемент 1.

В результате порция имитатора молока блокируется в мензурке 3.

Регистрирующее устройство 11 (рис. 1) принимает сигналы отдатчиков давления 8 и 13, датчика температуры 14 и датчика расхода молока 17. В результате производится контроль технологических параметров молока. После проведения всей серии экспериментов электродвигатель 16 выключают. Для полной имитации работы молочного насоса в реальных условиях дроссель давления 7 и запорный элемент 2 оставляют в открытом положении.

Происходит естественный процесс подсоса воздуха через неплотности в соединениях молочного насоса и выделение пузырьков воздуха из молоковоздушной смеси, приводящий к появлению воздуха в рабочей камере молочного насоса. После этого уровень молока в рабочей камере молочного насоса падает ниже оси насоса, что препятствует перемещению молока из нагнетательного во всасывающий трубопровод при запуске насоса.

Для заполнения рабочей камеры молоком открывают запорный элемент 1 (рис. 2). Молоко,

находящееся в мензурке 3, перетекает в рабочую камеру и заполняет ее, тем самым создавая нормальные условия для запуска насоса.

Для исключения попадания молока в мензурку 3 через воздушную трубку 8 конец трубки Пито 12 снабжен отсекателем 11, который после остановки молочного насоса захлопывается, разобщая нагнетательный трубопровод с воздушной трубкой 8. После прекращения перемещения молока и воздуха по шкале, нанесенной на мензурку 3, определяют объем воздуха, попадающего в рабочую камеру молочного насоса. Это необходимо для получения характеристик напора молока, зависящих от объема воздуха, попадающего в рабочую камеру насоса во время его остановки через неплотности в соединениях.

Затем перекрывают запорные элементы 1 (рис. 2) и 2 (рис. 1) и запускают насос, проводя испытания в последовательности, приведенной выше. После проведения серии таких испытаний с рабочим колесом одного определенного профиля его заменяют на рабочее колесо другого профиля и повторяют испытания в описанной выше последовательности.

Таким образом, разработка и создание стенда необходимы для экспериментальных исследований работы молочного насоса с целью выявления оптимальных конструктивных параметров его рабочего колеса и возможностей совершенствования конструкции молочного насоса.

Литература

1 Цой, Ю. А. Молочные линии животноводческих ферм и комплексов. М.: Колос, 1982. 222 с.

2 Урбан, В. А. Разработка и обоснование конструктивно-ре-жимных параметров молочного насоса для доильных установок: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Оренбург, 2005.

3 Патент Российской Федерации № 2016248 С1, Кл. Б04 Э 1/00, опублик. 15.07.94.

4 Авторское свидетельство СССР № 455205, кл. Б 04Э 13/00, опублик. 30.12.74.