二食品输送机械一hPPT课件

1 第二章食品输送机械与设备 2固体食品输送机械 liquid 1液体食品输送机械 solid 2 输送机械的发展 古代 从水车链斗车 3 近现代 从十五世纪起 随着世界工业 贸易和建筑事业的发展 推动了输送机械的进步 出现了结构较为复杂的输送机械 并用于散状物料输送 十八世纪未期 螺旋输送机与带式输送机首先用于面粉加工行业 十九世纪 由于蒸汽机和电动机的出现 产生了机械驱动的输送机械 并出现了最初的输送谷物的气力输送装置 二十世纪 输送机械已广泛用于生产工艺中 4 输送机械的分类 带式有挠性牵引刮板式斗式固体物料无挠性牵引螺旋式振动式有动力类气力输送离心泵 螺杆泵 液体物料齿轮泵真空吸料装置无动力类 依靠物料自重 典型输送机械 8 转弯液筒输送机 45 倾角转弯线 45 双拼转弯线 伸缩滚筒转弯线 转弯皮带输送机 90 转弯线 180 转弯线 360 转弯线 食品输送机械的作用 在单机或生产线中 将物料按生产工艺要求从一个工作地点传送到另一个工作地点或在传送中对物料进行工艺操作处理 目的是连成自动线和确保食品卫生安全 输送机械分类 按传送过程的特征可分为连续式和间歇式两大类 按传送时的运动方式可分为直线式和回转式 根据驱动方式又可分为机械驱动 液压驱动 气压驱动和电磁驱动等形式 按所传送的物料可以分为固体物料输送和流体物料输送 输送固体物料时 一般采用各种类型的输送机械 输送流体物料时 则采用各种形式的泵 气 液流输送装置 10 第一节液体物料输送机械 液体物料输送特点 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 流体输送机械 为流体物料输送提供能量的机械 用于克服流体流动阻力和补充流体输送能量 食品液体的种类繁多 性质差别大 因此 食品流体输送考虑流体粘性 腐蚀性和食品变质 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 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 液体食品输送要求 为保证食品卫生 要求液体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 典型流体输送机械 离心泵结构简单 流量大且均匀 操作方便 是使用范围最广泛的食品液体输送机械 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 14 一 离心泵的工作原理 典型离心泵的结构由泵体 泵盖 轴 叶轮 轴承 密封部件和支座等构成 由电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 15 一 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 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 16 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 为了使泵内充满液体 在吸入管底部安装带吸滤网的止逆阀 滤网是防止固体物质进入泵内 17 泵在运转中 叶轮进口处压力较低 出口处压力较高 液体气化温度与压力有关 压力越低 越高 所对应的气化温度也越低 越高 当抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时 液体便在该处开始汽化 产生大量蒸汽 形成气泡 称为汽蚀现象 当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时 气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂 称为汽蚀溃灭 水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外 还会产生噪声和振动 并导致泵的性能下降 如减少扬程和流量 效率降低 减少寿命等 严重时会使泵中液体中断 不能正常工作 离心泵的基本类型离心泵的类型很多 可分为单吸式和双吸式两种 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 离心泵的基本类型还可分为单级泵和多级泵 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 多级式离心泵 20 二 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 叶轮是离心泵最重要的部件 作用 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6 12片叶片 1 叶轮 21 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 2 半闭式 吸如口侧无前盖板 另一侧有后盖板 适宜输送悬浮液 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 22 平衡孔的作用 闭式或半闭式泵的排出口较入口侧的压力高 从而使叶轮遭受到向入口端推移的轴向推动力 引起泵的震动 轴承发热或机件损坏 故必须设法予以平衡 平衡轴向推力的方法很多 如采用双吸叶轮或对称排列叶轮 多级泵 采用平衡孔 平衡管 平衡盘 平衡鼓等 为了减弱轴向推动力 在叶轮后盖板上钻几个小孔 称为平衡孔 让部分高压液体漏回低压区 以降低叶轮两边的压力差 这种方法结构简单 但不能完全平衡轴向推力 剩余的轴向推力 需要由专门设置的推力轴承来承担 且增加了内泄漏量 降低了泵的效率 双吸式泵可以基本消除轴向推力 23 多为蜗壳形 其内有一个截面积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 导轮作用 导轮具有很多逐渐转向的孔道 使高速液体流过时能均匀而缓慢地将动能转化为静压能 使能量损失降到最低层度 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 2 泵壳 24 定义 泵轴与泵壳之间的密封 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 形式 填料密封和机械密封 3 轴封装置 25 1 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 26 2 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 27 3 填料密封与机械密封的优缺点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 28 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 29 螺杆泵属于回转式容积泵 利用1根或数根螺杆的相互啮合空间容积变化来输送物料 有单螺杆 双螺杆和多螺杆等几种 具有效率高 自吸力强 适用范围广的优点 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输送 如用于蜂蜜 果肉 淀粉糊 巧克力浆 蕃茄酱及肉酱等 二 螺杆泵 主要部件 转子 螺杆 定子 螺腔 转子 径向断面为圆形 直径为d 的螺杆 螺距t和偏心距e绕螺杆轴线01作行星 螺旋 运动 一 单螺杆泵结构 定子是螺距为2t的双线螺旋孔 通常由弹性材料的橡皮衬套 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 螺杆在定子内做行星运动 一 单螺杆泵结构 螺杆 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 螺套 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 33 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 单螺杆泵流量与转速呈正比 吸入室与压出室间有效密封 使泵具有良好的吸入性能 工作时 螺杆与橡皮套形成互不相通的封闭腔 当螺杆转动时 封闭腔在吸入端形成 沿轴向移动 在排出端消失 从而产生抽吸料液的作用 为保护橡皮套 泵不能空转 开泵前需灌满液体 否则橡皮套会发热 变成浆糊状 使泵不能运转 二 单螺杆泵工作原理 34 螺杆泵的特点 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 螺杆泵的性能 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 35 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 按齿轮形状可分为正齿轮 斜齿轮和人字齿轮等 一般在食品工厂中采用最多的是外啮合齿轮泵 三 齿轮泵 36 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 一 齿轮泵工作原理 37 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 38 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 径向间隙0 1 0 15mm 端面间隙0 04 0 10mm 故制造精度较高 二 齿轮泵特点 四 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 40 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 41 卸料6 包括间隙和连续两种 间歇卸料要破坏系统真空 较少使用 连续卸料采用特制阀门 如旋转叶片阀门 要求卸料量与吸料量相同 可通过调节转速来调节卸料量 并调控真空度和液位高度 分