Фуговка и пробелка утфеля I
25-04-2017, 17:47
Устройство центрифуги. На сахарных заводах применяют подвесные центрифуги системы Вестона (рис. 146). Ее дырчатый стальной барабан 1 насажен наглухо на стальной вал 2, вместе с которым он и вращается. Внизу вал центрифуги не имеет никаких опор. Подшипник 3 (вернее, подпятник) вала находится вверху, что дает возможность валу с барабаном свободно висеть. Диаметр вала около 100 мм. Диаметр отверстий в стенках барабана 4—6 мм и расстояние между ними 25—30 мм.
Широкое центральное отверстие в дне барабана, закрытое колпаком 4, лежащим на ребрах 8, служит для выгрузки сахара; в момент выгрузки колпак поднимают кверху.
Барабан центрифуги вращается внутри неподвижного цилиндрического кожуха 9. В этот кожух и выбрасывается через отверстия барабана межкристальный оттек, отводимый дальше через отверстие в дне кожуха.
В барабан центрифуги закладывают сначала грубое подкладочное сито из оцинкованной железной или латунной проволоки (диаметром 1 мм). Размер отверстий в сите 5x5 мм. На подкладочное сито кладут сито с тонкими отверстиями, которое и должно задерживать кристаллы сахара. Его лучше всего делать штампованным с продолговатыми отверстиями (0,5х5 мм). Часто применяют также плетеные латунные сита, которые менее удобны, так как отламывающиеся кусочки проволоки попадают в сахар.
Подпятник, на который опирается висячий вал центрифуги, снабжен буферными резиновыми прокладками, позволяющими валу немного отклоняться от вертикального положения.
Возможность колебаний вала в центрифуге Вестона является ее огромным преимуществом. В начальный период при пуске центрифуги, особенно при неравномерной нагрузке, вал всегда несколько колеблется. Если бы вал был жестко установлен в подшипниках, то дрожание вала передавалось бы фундаменту центрифуги и всему зданию, а в вале возникали бы большие изгибающие усилия. При свободно подвешенном вале центрифуга Вестона работает совершенно спокойно и бесшумно. По достижении максимального числа оборотов вал и барабан центрифуги перестают колебаться и, подобно волчку, твердо сохраняют определенную ось вращения (жиростат). Таким образом, с первого взгляда трудно бывает определить, неподвижна центрифуга или она вращается с максимальной скоростью.
Центрифуги приводятся в движение через фрикционную муфту 6 от электродвигателя 5, расположенного сверху по продолжению вала центрифуги. Остановку вращения ускоряют тормозом 7.
На сахарных заводах часто применялись центрифуги Вестона с диаметром барабана 1220 мм, делающие 900 об/мин.
Высота барабана 500 или 600 мм. При высоте больше 600 мм затрудняется выгрузка сахара и пробелка делается неравномерной. В настоящее время распространяются «быстроходные» центрифуги (1500—1800 об/мин).
Величина центробежной силы. До изобретения центрифуг для отделения межкристального оттека от кристаллов сахара помещали утфель в сосуды конической формы (форма сахарной головы), в нижней части которых были отверстия. Оттек постепенно (и, конечно, очень медленно) вытекал под влиянием силы тяжести.
Центробежная сила, развиваемая в центрифуге, во много раз превышает силу тяжести. Как известно из механики, центробежная сила
где р — вес тела (в кГ), движущегося по окружности радиуса r (м) с окружной скоростью v м/сек; g— ускорение силы тяжести, g = 9,81 м]сек2.
Если диаметр центрифуги равен D м и число оборотов n об/мин, то, очевидно,
Подставляя все это в формулу центробежной силы и считая, кроме того, приближенно g=п2, найдем
Для 1 кг оттека (р=1 кГ) центробежная сила
Для центрифуги с D=1,22 м и n=900, следовательно,
Итак, 1 кг оттека подвергается в центрифуге действию центробежной силы в 549 кГ, т. е. центробежная сила в 549 раз больше силы тяжести, что, конечно, чрезвычайно ускоряет отделение оттека от кристаллов сахара: вместо нескольких дней оно заканчивается в 3—4 мин. Величину, показывающую, во сколько раз центробежная сила больше силы тяжести, называют иногда фактором разделения.
Работа на центрифугах 1 продукта. Цикл работы на центрифуге состоит из пяти операций:
1) пуск центрифуги в ход и загрузка утфеля:
2) отделение межкристального оттека;
3) пробелка сахара водой;
4) торможение;
5) выгрузка сахара.
Утфель загружают в центрифугу на ходу при скорости вращения барабана 200—300 об/мин, так как при этом условии утфель отбрасывается центробежной силой и равномерно распределяется по всей высоте барабана. Для загрузки утфеля опускают лоток, направляющий утфель в центрифугу, и открывают шибер мешалки. Барабан центрифуги должен быть заполнен утфелем на весь его рабочий объем, чтобы центрифуга работала на полную возможную производительность. Чрезмерная загрузка утфеля в центрифугу вредна, так как избыток утфеля переливается через края барабана и попадает в оттек, что повышает его чистоту, а это, конечно, вредно.
После загрузки утфеля закрывают шибер, тщательно очищают лоток от остатков утфеля и подымают его вверх, так как оттек и утфель, попадающие в центрифугу во время фуговки, образуют желтые комки («жучки») и ухудшают качество сахара.
Число оборотов барабана центрифуги постепенно достигает максимума, причем удаляется большая часть межкристального оттека («зеленый» оттек). Однако кристаллы сахара имеют еще желтый цвет, так как па поверхности их удерживается тонкий слой оттека. Поэтому для получения чистого белого сахара недостаточно одной лишь «фуговки», а требуется еще «пробелка», т. е. промывание кристаллов сахара. Для этого из специального водомерного бачка, устроенного над центрифугой, через резиновый шланг и железный расплюснутый наконечник в центрифугу подают струю воды. Наконечник двигают вверх и вниз, направляя веерообразную струю воды и стараясь равномерно пробелить всю массу сахара.
На пробелку сахара затрачивается около 3% воды к массе утфеля I. Для пробелки применяют горячую артезианскую воду (75—80° С).
Вода, подаваемая для пробелки, растворяет частично кристаллы сахара (около 9% сахара к массе утфеля). Поэтому Ч оттека, вытекающего из кожуха центрифуги, повышается. Этот белый оттек направляют в соответствующий сборник. Вдоль ряда центрифуг I продукта ниже их кожухов для отвода зеленого и белого оттеков устраивают два желоба, ведущих к сборникам оттеков. У каждой центрифуги имеется приспособление («сегрегатор»), направляющее оттек по желанию в тот или другой желоб.
Перед выгрузкой сахара закрывают паровой вентиль, выключают ток электродвигателя центрифуги, останавливают при помощи тормоза барабан центрифуги и поднимают колпак над выгрузочным отверстием, затем подрезают лопатой нижний слой сахара. Остальной сахар сам обрушивается и его выгребают через нижнее отверстие. Сахар падает на трясучку, транспортирующую его к элеватору, подающему сахар на сушку.
Длительность отдельных стадий пробелки для центрифуги при ручном управлении ею приблизительно такова (в мин):
Итак, полный цикл работы центрифуги длится 5 мин. Новаторы производства добились дальнейшего снижения оборота центрифуги до 4 мин. В современных саморазгружающихся центрифугах совершенно не тратится время на выгрузку (см. дальше).
Чрезвычайно важно вести работу центрифуг по определенному графику. Например, при наличии шести центрифуг включать в работу через каждую минуту по одной центрифуге. Таким образом, в каждый данный момент все центрифуги должны находиться в различных фазах своей работы. Благодаря этому и работа станции центрифуг идет более четко и, что особенно важно, выравнивается потребление энергии. На это необходимо обращать внимание, так как расход энергии на центрифугу в различные фазы ее работы сильно колеблется: для центрифуги в период пуска (до достижения максимального числа оборотов) требуется около 40 квт, тогда как на полном ходу она потребляет лишь около 10 квт; в период торможения и выгрузки энергия совсем не потребляется; период максимального расхода энергии составляет около 1,5 мин.
Столь большой расход энергии в период пуска обусловлен тем, что в этот период преодолевается инерция барабана и загруженного утфеля и поглощенная энергия превращается в кинетическую энергию быстровращающегося тела. На полном же ходу центрифуги энергия тратится лишь на трение в подшипниках и главным образом на трение барабана об окружающий воздух (образование вихрей в воздухе). Сита центрифуги постепенно забиваются сахаром, и пропускная способность их уменьшается. Поэтому время от времени производят промывку и пропарку сит. Для этого после выгрузки сахара из центрифуги подают в нее на ходу пар и около 8 л воды.
Широкое центральное отверстие в дне барабана, закрытое колпаком 4, лежащим на ребрах 8, служит для выгрузки сахара; в момент выгрузки колпак поднимают кверху.
Барабан центрифуги вращается внутри неподвижного цилиндрического кожуха 9. В этот кожух и выбрасывается через отверстия барабана межкристальный оттек, отводимый дальше через отверстие в дне кожуха.
В барабан центрифуги закладывают сначала грубое подкладочное сито из оцинкованной железной или латунной проволоки (диаметром 1 мм). Размер отверстий в сите 5x5 мм. На подкладочное сито кладут сито с тонкими отверстиями, которое и должно задерживать кристаллы сахара. Его лучше всего делать штампованным с продолговатыми отверстиями (0,5х5 мм). Часто применяют также плетеные латунные сита, которые менее удобны, так как отламывающиеся кусочки проволоки попадают в сахар.
Подпятник, на который опирается висячий вал центрифуги, снабжен буферными резиновыми прокладками, позволяющими валу немного отклоняться от вертикального положения.
Возможность колебаний вала в центрифуге Вестона является ее огромным преимуществом. В начальный период при пуске центрифуги, особенно при неравномерной нагрузке, вал всегда несколько колеблется. Если бы вал был жестко установлен в подшипниках, то дрожание вала передавалось бы фундаменту центрифуги и всему зданию, а в вале возникали бы большие изгибающие усилия. При свободно подвешенном вале центрифуга Вестона работает совершенно спокойно и бесшумно. По достижении максимального числа оборотов вал и барабан центрифуги перестают колебаться и, подобно волчку, твердо сохраняют определенную ось вращения (жиростат). Таким образом, с первого взгляда трудно бывает определить, неподвижна центрифуга или она вращается с максимальной скоростью.
Центрифуги приводятся в движение через фрикционную муфту 6 от электродвигателя 5, расположенного сверху по продолжению вала центрифуги. Остановку вращения ускоряют тормозом 7.
На сахарных заводах часто применялись центрифуги Вестона с диаметром барабана 1220 мм, делающие 900 об/мин.
Высота барабана 500 или 600 мм. При высоте больше 600 мм затрудняется выгрузка сахара и пробелка делается неравномерной. В настоящее время распространяются «быстроходные» центрифуги (1500—1800 об/мин).
Величина центробежной силы. До изобретения центрифуг для отделения межкристального оттека от кристаллов сахара помещали утфель в сосуды конической формы (форма сахарной головы), в нижней части которых были отверстия. Оттек постепенно (и, конечно, очень медленно) вытекал под влиянием силы тяжести.
Центробежная сила, развиваемая в центрифуге, во много раз превышает силу тяжести. Как известно из механики, центробежная сила
F = pv2/gr,
где р — вес тела (в кГ), движущегося по окружности радиуса r (м) с окружной скоростью v м/сек; g— ускорение силы тяжести, g = 9,81 м]сек2.
Если диаметр центрифуги равен D м и число оборотов n об/мин, то, очевидно,
Подставляя все это в формулу центробежной силы и считая, кроме того, приближенно g=п2, найдем
Для 1 кг оттека (р=1 кГ) центробежная сила
Для центрифуги с D=1,22 м и n=900, следовательно,
Итак, 1 кг оттека подвергается в центрифуге действию центробежной силы в 549 кГ, т. е. центробежная сила в 549 раз больше силы тяжести, что, конечно, чрезвычайно ускоряет отделение оттека от кристаллов сахара: вместо нескольких дней оно заканчивается в 3—4 мин. Величину, показывающую, во сколько раз центробежная сила больше силы тяжести, называют иногда фактором разделения.
Работа на центрифугах 1 продукта. Цикл работы на центрифуге состоит из пяти операций:
1) пуск центрифуги в ход и загрузка утфеля:
2) отделение межкристального оттека;
3) пробелка сахара водой;
4) торможение;
5) выгрузка сахара.
Утфель загружают в центрифугу на ходу при скорости вращения барабана 200—300 об/мин, так как при этом условии утфель отбрасывается центробежной силой и равномерно распределяется по всей высоте барабана. Для загрузки утфеля опускают лоток, направляющий утфель в центрифугу, и открывают шибер мешалки. Барабан центрифуги должен быть заполнен утфелем на весь его рабочий объем, чтобы центрифуга работала на полную возможную производительность. Чрезмерная загрузка утфеля в центрифугу вредна, так как избыток утфеля переливается через края барабана и попадает в оттек, что повышает его чистоту, а это, конечно, вредно.
После загрузки утфеля закрывают шибер, тщательно очищают лоток от остатков утфеля и подымают его вверх, так как оттек и утфель, попадающие в центрифугу во время фуговки, образуют желтые комки («жучки») и ухудшают качество сахара.
Число оборотов барабана центрифуги постепенно достигает максимума, причем удаляется большая часть межкристального оттека («зеленый» оттек). Однако кристаллы сахара имеют еще желтый цвет, так как па поверхности их удерживается тонкий слой оттека. Поэтому для получения чистого белого сахара недостаточно одной лишь «фуговки», а требуется еще «пробелка», т. е. промывание кристаллов сахара. Для этого из специального водомерного бачка, устроенного над центрифугой, через резиновый шланг и железный расплюснутый наконечник в центрифугу подают струю воды. Наконечник двигают вверх и вниз, направляя веерообразную струю воды и стараясь равномерно пробелить всю массу сахара.
На пробелку сахара затрачивается около 3% воды к массе утфеля I. Для пробелки применяют горячую артезианскую воду (75—80° С).
Вода, подаваемая для пробелки, растворяет частично кристаллы сахара (около 9% сахара к массе утфеля). Поэтому Ч оттека, вытекающего из кожуха центрифуги, повышается. Этот белый оттек направляют в соответствующий сборник. Вдоль ряда центрифуг I продукта ниже их кожухов для отвода зеленого и белого оттеков устраивают два желоба, ведущих к сборникам оттеков. У каждой центрифуги имеется приспособление («сегрегатор»), направляющее оттек по желанию в тот или другой желоб.
Перед выгрузкой сахара закрывают паровой вентиль, выключают ток электродвигателя центрифуги, останавливают при помощи тормоза барабан центрифуги и поднимают колпак над выгрузочным отверстием, затем подрезают лопатой нижний слой сахара. Остальной сахар сам обрушивается и его выгребают через нижнее отверстие. Сахар падает на трясучку, транспортирующую его к элеватору, подающему сахар на сушку.
Длительность отдельных стадий пробелки для центрифуги при ручном управлении ею приблизительно такова (в мин):
Итак, полный цикл работы центрифуги длится 5 мин. Новаторы производства добились дальнейшего снижения оборота центрифуги до 4 мин. В современных саморазгружающихся центрифугах совершенно не тратится время на выгрузку (см. дальше).
Чрезвычайно важно вести работу центрифуг по определенному графику. Например, при наличии шести центрифуг включать в работу через каждую минуту по одной центрифуге. Таким образом, в каждый данный момент все центрифуги должны находиться в различных фазах своей работы. Благодаря этому и работа станции центрифуг идет более четко и, что особенно важно, выравнивается потребление энергии. На это необходимо обращать внимание, так как расход энергии на центрифугу в различные фазы ее работы сильно колеблется: для центрифуги в период пуска (до достижения максимального числа оборотов) требуется около 40 квт, тогда как на полном ходу она потребляет лишь около 10 квт; в период торможения и выгрузки энергия совсем не потребляется; период максимального расхода энергии составляет около 1,5 мин.
Столь большой расход энергии в период пуска обусловлен тем, что в этот период преодолевается инерция барабана и загруженного утфеля и поглощенная энергия превращается в кинетическую энергию быстровращающегося тела. На полном же ходу центрифуги энергия тратится лишь на трение в подшипниках и главным образом на трение барабана об окружающий воздух (образование вихрей в воздухе). Сита центрифуги постепенно забиваются сахаром, и пропускная способность их уменьшается. Поэтому время от времени производят промывку и пропарку сит. Для этого после выгрузки сахара из центрифуги подают в нее на ходу пар и около 8 л воды.