СЕПАРАТОР

СЕПАРАТОР жидкостный, быстроходная центрифуга, применяемая для выделения из жидкостей взвешенных частиц или разделения жидкостей по удельному весу. Разделение под действием центробежной силы происходит значительно быстрее и лучше, чем отстаивание в сосудах. С. применяют в самых разнообразных отраслях народного хозяйства. В с. х-ве сепараторы служат для отделения сливок и очистки молока, для сепарирования крови ж-ных, для осветления различных продуктов: вина, плодо-ягодных и фруктовых соков, мёда, для очистки дизельного топлива, смазочных масел от различных механических примесей и для разных других целей. Наиболее распространён в с. х-ве молочный С. (рис. 1), разделяющий цельное молоко на сливки и обрат, т. е. тощее молоко, из к-рого почти полностью выделены в сливки жировые шарики. Теория сепарирования (расчёт молочного сепаратора на обезжиривание) впервые разработана в СССР в Московской с.-х. академии имени К. А. Тимирязева в 1928 г.

Молочный сепаратор. Важнейшая часть С. - сепараторный барабан (рис. 2). Он насажен на вертикальный вал машины и вращается вместе с ним со скоростью 5 - 6 тыс. об мин. в С. производительностью 1000 л час и выше и со скоростью 7 - 10 тыс. об мин. в С. производительностью меньше 1000 л/час. Барабан состоит из основания, на центральную трубку к-рого насажен тарелкодержатель с пакетом конусных вставок - тарелок. Поверх пакета ставится разделительная тарелка и крышка барабана, закрепляемая гайкой. В месте стыка крышки с основанием имеется уплотнительное резиновое кольцо.

Молочный С. устроен так, что при пропуске чистой воды жидкость вытекает из обоих отверстий барабана: отверстия, отводящего жидкость с периферии, и отверстия, отводящего излишек жидкости из середины барабана. При естественном отстаивании жировые шарики, как более лёгкие частицы молока, всплывают вверх, образуя слой сливок. При пропуске молока жировые шарики, как более лёгкие частицы, движутся в направлении меньшего центробежного давления, т. е. к середине барабана. Поэтому с периферии вытекает обрат, почти полностью лишённый жировых шариков, а через отверстие, отводящее жидкость с середины барабана, - сливки. На рисунке 2 выход обрата и сливок показан стрелками. Парное или подогретое (до 35°) молоко поступает в барабан через центр. трубку и распределяется по межтарелочным пространствам пакета тарелок. Тарелки разделяют жидкость на тонкие слои, что создаёт более спокойный проток через барабан и сокращает путь, проходимый каждой частицей жира для достижения сливочного тока.

Размер межтарелочного пространства оказывает значительное влияние на процесс обезжиривания, и для сохранения определённого расстояния (0,4 мм) между тарелками они снабжены калиброванными напайками. Для регулировки жирности сливок выходные отверстия сливок или обрата изготовляют в виде полого винта. Наиболее распространена конструкция сепараторного барабана с регулировкой на сливки. Для получения более жирных сливок полый винт в разделительной тарелке ввинчивают и этим приближают место поступления в него сливок к оси вращения, где скорость выбрасываемых сливок меньше. Это уменьшает количество выходящих сливок и делает их более густыми. Вывинчивание полого винта даёт более жидкие сливки. Реже устраивают в молочных С. регулировку на обрат. В этом случае полый винт бывает установлен в крышке барабана и служит выходным отверстием для обрата. Ввинчиванием этого винта уменьшают количество выходящего обрата и этим увеличивают выход более жидких сливок. Степень обезжиривания обрата при любой установке полого винта д. б. неизменной (0,05 % жира в обрате и меньше). Первые С. изготовлялись без тарелок (1878). Тарелки (1889) позволили значительно увеличить степень обезжиривания обрата и в неск. раз повысить производительность сепаратора. Молоко из приёмного бака через поплавковую камеру поступает по центр. трубке в барабан. Тарелки имеют отверстия, расположенные по нейтральному слою между сливками и обратом. Вследствие этого поступление молока почти не нарушает процесса разделения на сливки и обрат. В грязевом пространстве по периферии барабана накапливаются наиболее тяжёлые частицы. Эти отложения образуют "сепараторную слизь", заполняющую всё грязевое пространство. Поэтому работу на С. через 1 - 2 часа прекращают для чистки барабана.

Рис. 1. Общий вид молочного сепаратора 'Урал-3': 1 - тумба; 2 - станина; 3 - подпятник; 4 - червяк (веретено); 5 - барабан; 6 - посуда; 7 - молокоприёмник; 8 - стойка; 9 - пробка, закрывающая отверстие для спуска масла; 10, 11 - зубчатые колёса; 12 - кожух; 13 - вал; 14 - чашка сигнала; 15 - рукоятка; 16 - стальной шарик; 17 - ручка; 18 - пробка, закрывающая отверстие для заливки масла

Передаточный механизм состоит из червячной (винтовой) передачи (от зубчатки к винту) и одной пары цилиндрических зубчаток в С. для ручного привода и одной винтовой передачи - для механического привода. Вертикальный вал (веретено), на к-рый насажен барабан своей горловиной, имеет горловой подшипник, снабжённый пружинами. Вследствие упругости горловой опоры барабан при вращении сам балансирует себя относительно оси вращения, т. е. смещается так, что центр тяжести барабана приходит на ось вращения, что необходимо для спокойного хода барабана. Большое значение для лёгкости хода С. имеет смазка спец. сепараторным маслом. Внутри корпуса С. устроена масляная ванна, в к-рую погружена часть нижней зубчатки. Смазка всех трущихся поверхностей производится автоматически разбрызгиванием масла. Посуда молочного С. состоит из поплавковой камеры и двух сборников для обрата и сливок. Поплавковая камера регулирует количество поступающего в барабан молока. При излишнем поступлении молока в поплавковую камеру поплавок всплывает, прикрывая отверстие приточного крана. При уменьшении количества молока в поплавковой камере поплавок опускается, открывая отверстие крана, и молока идёт больше. Выбрасываемые из вращающегося барабана с большой силой в виде мелких брызг обрат и сливки улавливают установленные неподвижно на станине С. сборники, имеющие отводные рожки, по к-рым обрат и сливки стекают в подставляемые сосуды. В новейшем полузакрытом С. (рис. 3) Московского завода молочного машиностроения (Молмашстроя) обрат и сливки выходят из барабана под давлением, что устраняет ценообразование и позволяет подавать продукт на необходимую высоту и регулировать на ходу объёмное соотношение сливок и обрата. Полузакрытый С. особенно удобен для производства масла способом Мелешина. Для этой цели сепарируют молоко при сниженной в неск. раз производительности и повышенной до 75° темп-ре. Получаемые сверхжирные сливки (жира не меньше 82°%) превращают в масло охлаждением в спец. охладителе. Всякий молочный С. путём смены посуды и барабана м. б. легко превращён в С. для очистки молока от загрязняющих примесей (см. Молочная аппаратура). В молокоочистительном барабане диам. тарелок меньше, и они не имеют отверстий. Расстояние между ними увеличено. Молоко поступает по центр. трубке под пакетом тарелок непосредственно к периферии барабана, где так же, как и в сливкоотделительном барабане, в грязевом пространстве собирается "сепараторная слизь". Благодаря значительно увеличенному грязевому пространству продолжительность непрерывной работы молокоочистителя больше. При очистке молока необходимо работать на несколько пониженных оборотах (5000 об/мин.). Посуда молокоочистителя отличается тем, что имеется только один сборник с отводным рожком для очищенного молока. Трубка поплавковой камеры, через к-рую молоко поступает внутрь барабана, имеет больший размер отверстия, т. к. при очистке часовая производительность в 2 раза больше, чем при сливкоотделении. Очистку молока можно производить и на сливкоотделительном С., подводя оба рожка к одному ушату, в к-ром сливки и обрат вновь смешиваются, а грязь осаждается в грязевом пространстве барабана.

Рис. 2. Сливкоотделительный барабан молочного сепаратора 'Урал-3': 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - шипики; 4 - дискодержатель; 5 - тарелочки; 6 - верхняя тарелочка; 7 - фиксатор; 8 - регулировочный винт; 9 - гайка; 10 - кольцо; 11 - резиновая уплотнительная прокладка; 12 - вкладыш

В С. предназначенных для очистки более вязких, чем молоко, жидкостей (для осветления плодоягодных и фруктовых соков, вин, мёда и др.) в барабанах, делают только нижнюю тарелку без отверстий. В остальных же тарелках делаются отверстия для более равномерного протока этих жидкостей через весь пакет тарелок. Для очистки продуктов от большого содержания (св. 1%) взвешенных частиц применяются бестарельчатые многокамерные и различных др. конструкций С, в том числе и с выводом отложений из грязевого пространства при работе.

Рис. 3. Сливкоотделительный барабан полузакрытого молочного сепаратора 'Молмашстроя': 1 - корпус барабана; 2 - гайка; 3 - крышка барабана; 4 - крышка напорной камеры; 5 - выход сливок; 6 - молокоприёмник; 7 - выход обрата; 8, 9 - напорные диски для сливок и обрата; 10 - разделительная тарелка; 11 - тарелки. Сплошной линией показано поступление цельного молока; частым пунктиром - путь обрата; более редким - путь сливок

Кровяной сепаратор применяют на биофабриках для получения из крови иммунных (см. Иммунитет) ж-ных лечебных вет. сывороток. Этот С. разделяет цельную кровь на кровяные тельца (форменные элементы) и сыворотку. По устройству весьма сходен со сливкоотделительным С., но производительность в 5 - 10 раз меньше. Отличия: 1) поплавковая камера снабжена приточной трубкой меньшего диаметра; 2) разделительная тарелка имеет укороченные рёбра; 3) отверстия в тарелках расположены дальше от оси вращения; 4) расстояние между тарелками увеличено до 0,8 мм. Сыворотка протекает по каналам сливок и выбрасывается из барабана через полый винт разделительной тарелки. По каналам обрата направляются форменные элементы с ничтожным количеством сыворотки. Выход сыворотки - 65%.

Рис. 4. Сепараторный барабан нефтяного сепаратора 'ЗИД': А - в сборке для очистки от загрязнителей; Б - в сборке для непрерывного отвода воды; 1 - поступление грязного масла; 2 - камера переполнения; 3 - камера чистого масла; 4 - горловина; 5 - отвод грязного масла при переполнении; 6 - отвод отсепарированного масла; 7 - тарелки; 8 - барабан; 9 - слой отложения твёрдых механических примесей; 10 - регулирующая гайка; 11 - камера воды; 12 - водяной затвор; 13 - отвод отсепарированной воды. Пунктиром показан путь движения примесей, которые откладываются в грязевом пространстве

Нефтяной сепаратор служит для очистки жидких нефтепродуктов от загрязнителей. Вода и все механические примеси накапливаются в барабане в грязевом пространстве, после заполнения к-рого работу на С. прекращают для чистки барабана. Нефтяной С. (рис. 4) имеет особое значение для эксплуатации дизельных тракторов, к-рые весьма чувствительны к малейшему загрязнению топлива. По устройству нефтяной С. сходен с молокоочистительным С. Отличия: 1) части, имеющие соприкосновение с продуктом, не лудят, а оцинковывают; 2) посуда имеет 3 сборника с отводными рожками: нижний для случая непрерывного вывода воды, средний, постоянно работающий, для чистого продукта и верхний переливной, к-рый служит сигналом к остановке для чистки заполненного грязевого пространства барабана; 3) имеется сменная дополнительная верхняя тарелка большего диаметра, к-рую можно вставлять вместо массивной верхней тарелки, для непрерывного вывода воды, если её слишком много (больше 0,3%), производительность при этом снижается в 3 раза; в барабан перед пуском нефтепродукта заливают воду для образования водяного затвора. Производительность нефтяного С. может быть увеличена подогревом очищаемого продукта. При очистке более вязких продуктов (смазочные масла) производительность С. нужно снижать. Необходимую производительность устанавливают подбором размера отверстия приточной трубки, по к-рой продукт поступает в барабан из поплавковой камеры или уменьшением подачи жидкости.

Литература: Андренко А. и Головное П., Маслоочистительные центробежные машины, М.-Л., 1941; Бремер Г., Молочные сепараторы (теория и расчет), в кн. "Теория, конструкция и производство сельскохозяйственных машин", т. III, под общ. ред. В. П. Горячкина, М.-Л., 1936, стр. 653 - 707; Волчков И., Руководство по установке и эксплоатации молочного сепаратора "Звезда-М", М., 1949; его же, Эксплоатация и ремонт молочных сепараторов, М., 1948; Лукьянов Н., Теория и расчет молочных сепараторов, М., 1950 (Труды Всесоюзного н.-и. ин-та молочной промышленности, вып. 12); Селиванов Н., Оборудование предприятий молочной промышленности, М., 1949, стр. 110 - 40.