《物料输送机械三》PPT课件.ppt

食品加工机械与设备,任课教师：张鸿雁 电话： 电子邮箱：,第二章 物料输送机械,第一节 固体物料输送机械 一、带式输送机 二、螺旋式输送机 三、刮板输送机 四、斗式提升机 五、振动输送机 六、气力输送装置 七、料仓与喂料器 第二节 液体物料输送机械 一、真空吸料装置 二、液料泵,第二节 液体物料输送机械,液体输送在食品加工中具有重要的地位，被输送的物料有牛奶、果汁、糖浆原料和水等。食品液体，种类繁多，性质差别较大，使得输送问题变得更为复杂。液体的粘度范围很宽，低粘度的水、油溶液，高粘度的巧克力浆等；再如输送酱油、醋及果蔬汁等原料时，存在不同程度的腐蚀性；含脂食品易于氧化；营养丰富的食品又是微生物生长的温床。为保证食品卫生，要求输送机械凡与食物接触的部分必须采用无毒，耐腐蚀材料，结构上要有完善的密封结构，同易于清洗。这些都是液体食品的特殊性对输送机械提出的要求。,典型流体输送机械,一、真空吸料装置,真空吸料装置,真空吸料是一种简易的流体输送方法，凡有真空设备都可实现流态、半流态产品输送和提升，特别适宜于酱类或带有固体的物料输送；而用泵输送时，料液粘度大，具有腐蚀性，只能采用耐腐蚀和不易堵塞的泵才行。使用真空吸料装置则可解决没有特殊泵时的输送问题。但真空输送的距离和高度都不大，输送效率较低 。,(一)工作原理 图所示为真空吸料装置示意图，真空泵将密闭贮存罐3内的空气抽出，而形成一定真空度。由于贮料罐3与相连的料槽1之间具有一定的压力差，压力使物料由料槽1经管道2输送到贮料罐3中，实现了物料从料槽1至贮料罐3的输送。,(二)主要构件 真空吸料装置组成较为简单，主要由管道、罐体容器和真空泵所组成。也可直接利用密闭的输送管道，再安装一台真空泵就可进行真空吸料输送。,水环式真空泵结构水环真空泵.swf 水环式真空泵是真空系统中最常用的一种真空泵。主要由泵体和泵壳组成。泵体由一个呈放射状均匀分布的叶轮和轮毂组成，叶轮偏心安装于泵壳内。,二、液料泵,按工作原理和结构特征液料泵可分为以下基本类型： 1、流量泵 2、容积泵,（一）基本类型与性能特点,1、流量泵：依靠高速旋转叶轮对被泵送液料的动力作用，把能量连续传递给料液面完成输送。 常见流量泵有离心泵、轴流泵、旋涡泵。 2、容积泵（又称正排量泵）：这种泵通过包容料液的封闭工作空间（泵腔）周期性的容积变化或位置移动，把能量周期性地传递给料液，使料液的压力增加，直至强制排出。 根据主要构件的运动形式，常见的容积泵又分为：往复泵（如活塞泵、柱塞泵、隔膜泵）和转子泵（如齿轮泵、螺杆泵、滑片泵、挠性泵等）。,1、流量泵特点： （1）静压低、动压高、流量大且稳定； （2）静压及流量因负载而不同，流量调整一般通过出口开度进行，压力也相应变化，但不会造成压力剧增； （3）叶片对液料有一定的剪切、搅动作用； （4）适用于黏度较低的液料输送或供给； （5）为稳定工作，使用时必须保持不低于某一转速； （6）只有在泵腔完全充满后才能启动供料，因此其安装位置必须保证这一要求，而且吸料管应尽量短且弯头少，避免积存空气。,2、容积泵特点： （1）静压高、动压低、瞬时流量波动较大，可通过顺序安排泵的工作相位减少波动；平均流量稳定、准确，可用于液料的计量； （2）稳定安全作业时，泵须配置调压阀（用于控制出料所需的最小压力）、安全阀（控制泵安全限制的最高压力）和溢流阀（在正常工作压力下，使多余的排量回流）等组件，使用时必须注意它们处于良好的工作状态； （3）流量一般只能通过调节泵本身的排量（如调节转速或更换转子）来实现，不可通过出口开度进行调整，否则会造成压力骤增；,（4）搅动作用一般较小，但对于缝隙流阀结构，其剪切作用较强； （5）适用于静压要求较高（黏度大或管道压力损失大）而流量要求较低且准确的液料输送或供给； （6）具有较强的自吸能力，故安装位置要求不严格； （7）需要注意的是，液料在工作过程中起到一定程度的润滑作用，因此不得在无料的情况下空转，以免干磨造成严重的磨损。,奶泵,多级离心泵,叶轮离心式泵,叶轮离心式泵,刮板泵,螺杆泵,旋转式泵,齿轮泵,往复式泵,往复泵、旋转泵 均为容积泵,休息一会,离心泵是典型的径流式泵，是使用范围最广泛的输送液体机械之一，不但可以输送简单的低、中粘度溶液，也可以输送含悬浮物或有腐蚀性的溶液。,（一）离心泵,离心泵的基本类型 离心泵的类型很多，通常可按下列方法分类 分为单吸式(如左图所示)和双吸式(如右图所示)两种。双吸式泵在叶轮两侧都设有吸入口，液体从两面进入叶轮，因此在同样条件下比单吸式泵流量增加1倍；转子承受的轴向推力基本平衡。 单级泵和多级泵：同一泵轴上串装两个以上叶轮的泵称为多级泵，叶轮数多可使液体获得足够的能量以达到较高的压头。,单级离心泵,双吸离心泵,多级式离心泵,典型离心泵的结构(如图所示)，主要由泵体、泵盖、轴、叶轮、轴承、密封部件和支座等构成。由原动机带动固定在轴的叶轮旋转，使叶轮中的液体获得能量 (包括压力能和动能)。为防止液体从泵壳等处泄漏，在各密封点上分别装有密封环或轴封箱。轴承支持着转轴。整台泵和电机安装在一个底座上。对整台泵的综合要求：结构紧凑、工作可靠、检修方便、安全耐用。,1、离心泵的结构,泵轴1上装有叶轮，叶轮上设置有弯曲的叶片2，叶轮之间形成液体通道。泵轴受外力作用，带动叶轮在泵壳3内旋转。液体由入口4沿轴向垂直进入叶轮中央，并在叶片之间通过而进入泵壳，最后从泵的液体出口5沿切线排出。离心泵多用电动机带动。,2、离心泵的工作原理,启动前，先将泵壳内灌满被输送的液体。启动后，泵轴带动叶轮旋转，叶片之间的液体随叶轮一起旋转，在离心力的作用下，液体沿着叶片间的通道从叶轮中心进口处被甩到叶轮外围，以很高的速度流入泵壳，并在壳内减速，经过能量转换，达到较 高的压力，然后从排出口进入管路。离心泵原理.swf,液体流到蜗形通道后，由于截面逐渐扩大，大部分动能转变为静压能。其间液体以较高的压力，从排出口进入排出管，输送到所需的场所。 离心泵.swf 离心泵1.swf,离心泵启动时，如果泵壳与吸入管路内没有充满液体，则泵内充满空气，由于空气的密度远小于液体的密度，而不可能产生较大的离心力，致使叶轮中心处所形成的真空不足以将液体吸入泵内。此时，虽启动离心泵，但不能输送液体，此种现象称为气缚。 离心泵的基本结构和工作原理正常操作.swf 离心泵的基本结构和工作原理气蚀现象.swf,3、离心泵的主要部件,离心泵的主要部件有叶轮、泵壳和轴封装置。B型离心泵分解动画.swf,是离心泵最重要的部件； 叶轮可将原动机的机械能传给液体，以提高液体的静压能和动能。离心泵叶轮内设有612片叶片。,1、叶轮,叶轮结构通常有三种类型： （1）封闭式：叶轮两侧有前盖板和后盖板，液体从叶轮中间入口进入经两盖板与叶轮片之间的流道流向叶轮边缘。该泵效率高，广泛用于输送清洁液体。蔽式叶轮.avi（2）半闭式：吸口侧无前盖板。半敞式叶轮.avi （3）开式：叶轮两侧不装 盖板。叶片少，叶片流道宽， 适于输送含杂质的液体（浆料 或含有固体悬浮物的液体）， 因叶轮不装盖板，液体在叶片 间运动时易产生倒流，故效率较低。敞式叶轮.avi,作用：防止高压液体从泵壳内沿轴的四周漏出，或者外界空气以相反方向漏入泵壳内。 密封工作原理.swf 形式：填料密封和机械密封,2、轴封装置,填料密封： 填料涵壳1与泵体相连，填料2一般为浸油或涂石墨的石棉绳，拧紧螺钉，通过填料压盖4将填料压紧在填料涵壳与转轴之间，达到密封的目的。内衬套5用于防止填料挤入泵内。为了防止空气漏入泵内，在填料涵内装有液封圈3。,机械密封： 又称端面密封。主要密封元件由动环、静环组成。密封是靠动环和静环端面间的紧密结合来实现。动环与轴一起旋转，动环的端面紧贴静环，而静环则与静环座固定连接，两端面借助于压紧弹簧通过推环紧密贴合。其紧贴程度可用弹簧来调节。,机械密封与填料密封相比，具有液体泄漏量小、使用寿命长、消耗功率少、结构紧凑、密封性能好的优点，对于输送食品物料的泵，采用机械密封比填料密封更好，但机械加工复杂、精度高，安装的技术严格，成本高。,离心式饮料泵： 食品厂最常使用，因其泵壳内所有构件都是用不锈钢制作，通常称卫生泵，在饮料工厂常用于输送原浆、料液等。 构造及工作原理与普通离心泵相同。考虑到食品卫生和经常清洗的要求，食品工厂常选用的离心式饮料泵为叶片少的封闭型叶轮，泵盖及叶轮拆装方便，其轴封多采用不透性石墨端面密封结构。,多为蜗壳形，其内有一个逐渐扩大的蜗形通道，为了减少液体进入蜗壳时的碰撞，在叶轮与泵壳之间安装一固定的导轮。,3、泵壳,离心泵的外壳多成截面逐渐扩大的蜗牛壳形通道。叶轮在泵壳内沿蜗形通道逐渐扩大的方向旋转。由于通道逐渐扩大，以高速从叶轮四周抛出的液体便逐渐降低流速，减少能量损失，并使部分动能有效地转化为静压能。所以泵壳不仅是一个汇集由叶轮抛出液体的部件，而且本身又是一个能量转换装置。,旋涡泵属于流量泵，是一种特殊形式的离心泵。 叶轮边缘开有径向沟槽而形成叶片，泵壳与叶轮为同心圆，吸入口与排出口远端相通，泵壳与叶轮间留有引液道，而近端隔断。旋涡泵.avi,（二）旋涡泵,叶轮旋转时，液体在离心力作用下被抛入叶轮外缘外较宽的环形流道内，由于叶轮抛出的液体速度高于流道内的液体的速度，两部分液体将进行动量交换，流道内的液体能量增加，流体速度降低，在叶轮处获得的部分动能转化为势能，而后又回到叶片根部流入，再次从叶轮获得能量，依次循环向前流动直至从排出口排出，这种循环流动称为纵向旋涡。旋涡泵主要依靠这种纵向旋涡作用来传递能量。旋涡泵.avi,旋涡泵的主要特点： （1）扬程高，在其他参数相同的情况下，其扬程为离心泵的2-4倍； （2）流量小； （3）随着流量的增大，扬程下降较快，因此在启动时需要打开排出管道上的阀门，以降低启动负荷； （4）由于液体多次高速流过叶片，机械效率较低，一般不超过45%，且易造成叶片磨损，故仅适用于黏度较低、不含颗粒的料液。,螺杆泵属于回转式容积泵，有单螺杆、双螺杆和多螺杆等几种。 食品工厂中多采用卧式单螺杆泵，适用于高粘度粘稠液体及带有固体物料的酱液的输送，如用于蜂蜜、果肉、淀粉糊、巧克力浆及蕃茄酱。,（三）螺杆泵,按螺杆个数分单螺杆泵、双螺杆泵与多螺杆泵。输送食品液料用单螺杆泵 结构： 单螺杆泵内转子的径向断面为圆形(直径为d)的螺杆，按其几何中心0，以螺距t和偏心距e绕螺杆轴线01作螺旋运动。定子是螺距为2t的双线螺旋形孔，其径向断面形状是宽度为2e的矩形、外接两个直径也为d的半圆形所组成的长圆孔。,螺杆、螺套 螺杆的材料为不锈钢，直径规格有29mm及40mm两类；偏心距为3-6mm，螺距为50-100mm；定子通常为双头螺旋橡皮衬套，内径比转子外径小1mm，橡皮衬套材料硬度为邵氏硬度65-75，耐磨性为700，永久伸长率为10%，抗拉强度为10.2-15.3N/cm2，拉断时相对延率为30%。,工作原理：单螺杆泵的偏心单头螺旋的转子（螺杆）在双头螺旋的定子孔（螺腔）内绕定子轴线作行星回转时，转子定子运动之间形成的密闭腔就连续地、匀速地、容积不变地将介质从吸入端输送到压出端。,螺杆泵的主要特点： （1）运转平稳，流量脉动小，无振动和噪音； （2）其吸入压头较高，接近85kPa，具有良好的自吸性能，排出能力较好； （3）可用于含固体颗粒料液和高粘稠液料； （4）通常通过改变螺杆转速调节流量； （5）螺杆的螺旋面加工工艺较复杂； （6）使用时，为保护橡胶衬套，泵不能空转，开泵前需灌满液体，否则会烧坏橡皮衬套；,性能 螺杆的尺寸一定时，改变转速调整流量，合理的转速为750-1500rpm。转速过高造成螺杆与螺套的过渡摩擦而发热，损坏橡皮螺套，过低则影响生产效率。 螺杆泵吸入压头可达84kPa，排出压力与螺杆长度有关，每个螺距可产生0.2Mpa的压力。,齿轮泵属于回转式容积泵，在食品工厂中主要用来输送不含固体颗粒的各种溶液及粘稠液体，如油类、糖浆等。 按齿轮啮合方式可分为外啮合和内啮合两种。 一般在食品工厂中采用最多的是外啮合齿轮泵。,（四）齿轮泵,工作原理： 外啮合齿轮泵中装有一对回转齿轮，一个主动，一个被动，依靠齿轮的啮合将泵内的整个工作腔分为两个独立的部分，A为吸入腔，B为排出腔。 齿轮泵2.swf 齿轮泵.swf,泵运转时主动齿轮带动被动齿旋转，当齿轮从啮合到脱开时在吸入侧（A）就形成局部真空，液体被吸入。被吸入的液体充满齿轮的各个齿间而带到排出 侧（B），齿轮进入啮合时液体被挤出，形成高压液体并经泵的排出口排出泵外。 齿轮泵1.swf,特点： （1）外啮合齿轮泵结构简单、质量轻； （2）具有自吸功能、工作可靠、应用范围较广； （3）所输送的液体必须具有润滑性，否则轮齿极易磨损，甚至发生咬合现象； （4）效率低，噪音较大； （5）为避免液体流损，齿轮与泵体内壁间隙很小。,转子泵属于容积泵，又称罗茨泵，广泛应用于食品、饮料、医药、化工等行业。 转子泵输送食品物料应用范围 (1)食品饮料类 乳品、乳胶、巧克力、糖浆、乳酪、麦芽汁、啤酒、汽水。 (2) 水果浓缩物 布丁、果酱、果冻、番茄酱。 (3) 糊状类产品 肉糜、脂肪及油脂等。,（五）转子泵,原理 其泵送原理与齿轮泵相仿，转动件为一对叶瓣形转子。转子分别固定在主动轴和从动轴上。两转子相互紧密啮合，转子与泵壳密封，把泵体内的吸入室与排出室隔开。当动力由泵轴输入时，两转子作反向旋转。在吸入室侧，因叶瓣从中心分别转向泵外壳，泵体内的工作容积逐渐扩张，而形成负压区，将被送流体吸入。随着转子转动，流体进入由相邻叶瓣和泵壳所围成的封闭空间，并随转子一起转动，到达排出室侧，泵体的工作容积逐渐减少，液体则被压出泵体，实现输送。,转子泵与离心泵相比较，具有如下特点 (1)转子泵属容积式泵，输送流量可以精确地控制，也可制成变量泵。而离心泵的输出流量随着阻力的增加而下降。 (2)转子泵的转速较低，一般在200-800rpm之间，离心泵的转速高，被输送物料受到强力的撞击及离心力的作用，离心泵在输送混合物常产生物质成分不一的现象，使成品的质量下降。 (3)转子泵可用于输送粘度很高的物质， 又称胶体泵，离心泵无此特性。 (4)转子泵可以制成输出压力较高的泵，适宜于长距离或高阻力定量输送。 (5)转子泵的制作较复杂精密，成本高，这也是它与 离心泵相比最大的缺点。,滑片泵属于回转式容积泵； 用于输送酱体及肉糜等粘稠物料时，因阻力较大，不宜采用高速滑片泵，所采用的滑片泵转速较低，转子内设有中心凸轮，用以控制滑片在随转子转动过程中保持与泵壳间的紧密接触而实现密封。,（六）滑片泵,滑片泵主要工作部件是一个带有槽、偏心装置在泵壳中的转子，在转子的径向槽中装有可沿槽自由滑动的滑片，滑片靠离心力 (也有靠弹簧和导向滚柱)作用压在泵壳内侧的表面上，并在其表面滑动。当转子转动时，两相邻滑片与内壳壁间所围成的空间容积是变化的，当吸液侧空间逐渐由小变大时吸入液体。而进入排出口时，因两相邻滑片与内壳壁间的空间变小液体受压缩而排入排液室。 真空泵的核心构件也是滑片泵，这种泵称为滑片真空泵。,活塞泵属于往复式容积泵；往复泵的工作原理.swf 依靠活塞或柱塞（泵腔较小时）在泵缸内做往复运动，将液体定量吸入和排出。 单动往复泵演示.swf 双动往复泵工作原理.avi 双动往复泵演示.swf 活塞泵适用于输送流量较小、压力较高的各种介质，对于流量小、压力大的场合更能显示出较高的效率和良好的运行特性。,（七）活塞泵,柱