Сепаратор принцип работы кратко

Обновлено: 04.07.2024

Сепаратор, или тарельчатая центрифуга, представляет собой центрифугу вертикальной компоновки. Он используется для разделения и осветления жидкостей. Принцип тарельчатого сепаратора позволяет разделить твердые и жидкие фазы или смешанные жидкие фазы под воздействием центробежной силы. По сравнению с декантерной центрифугой сепаратор существенно отличается по своей технической конструкции и вариантам применения.

Как работает сепаратор?

В основу функционирования тарельчатого сепаратора положен принцип осаждения. В смесях с твердой и жидкой фазами тяжелые твердые вещества накапливаются на дне емкости. Они опускаются под воздействием силы тяжести. (1) В непрерывно работающей системе для разделения твердой и жидкой фаз не все частицы твердого вещества успевают осесть на дно. Они снова покидают систему вместе с жидкой фазой. Разделение выполнено не полностью. Для предотвращения этого используется конструкция в виде ламелей или дисков. (2) Сам процесс сепарации происходит в пространстве между дисками. Чем больше количество пластин или дисков, тем больше площадь осветления. Конусообразная форма пластин или дисков предотвращает их закупорку, в следствие чего частицы твердого вещества просто соскальзывают с них. (3)

Принцип сепаратора позволяет отделять жидкости различной плотности, например, капельки масла в воде или капельки воды в масле.

Благодаря высоким силам инерции сепаратор достигает высокой эффективности разделения. По сравнению с декантером, сепаратор работает на более высоких скоростях и отделяет из жидкости более мелкие твердые вещества (частицы до 5 мкм).

Конструкция тарельчатого сепаратора

Разделяемая смесь поступает через стационарную впускную трубу (1) (подача) в распределитель вращающегося барабана (2) (емкость, в которой находится смесь). Там она ускоряется до окружной скорости барабана сепаратора. Важно, чтобы при распределении смеси не возникали ненужные срезывающие усилия, разрушающие мелкие частицы или создающие эмульсии. На внешней стороне основания распределителя предусмотрены прорези или отверстия, через которые отделяемый продукт поступает в пространство с дисками. Разделение выполняется во внутреннем пространства между дисками сепаратора (3). Твердое вещество под действием центробежной силы стремится наружу и накапливается в так называемой камере твердого вещества (4). Жидкие фазы проходят через пространство между дисками и также под действием центробежной силы стремятся в противоположную сторону к оси барабана, а далее вытекают через диск разделения фаз (грейфер) или водослив(5). Используемая конструкция зависит от области применения.

Конструкция и принцип работы: линия подачи, барабан, пространство с дисками, линия выгрузки твердой фазы

Собранное твердое вещество выходит по отдельной выпускной линии (выгрузка твердой фазы). При этом имеются тарельчатые сепараторы с самоочищающимся барабаном (сепараторы непрерывного действия) и ручные сепараторы. В сепараторах с самоочищающимся барабаном последний имеет механизм открывания, через который с равным временным интервалом выполняется выгрузка отделенных твердых веществ (6). В этом случае барабан состоит из нижней части барабана, в котором расположен гидравлический механизм опорожнения, а также крышки барабана.

Гидравлический разгрузочный механизм открывает барабан сепаратора в самой выступающей части корпуса центрифуги, где собираются твердые вещества. После выхода твердой фазы барабан сепаратора снова закрывается. Это происходит за несколько десятых долей секунды.

Сепаратор, как правило, приводится в движение с помощью поликлинового или плоскоременного привода. Это зависит от конструктивного размера сепаратора. Управление приводным двигателем осуществляется с помощью преобразователя частоты.

Области применения технологии сепарации

Сепараторы предназначены для решения задач разделения, при которых необходима высокая точность разделения или при которых требуется отделение тончайших частиц. Они используются также для разделения твердой и жидкой фаз с небольшой разницей в плотности. Тарельчатые сепараторы обладают очень многообразными вариантами применения и используются в различных отраслях промышленности, в том числе:

в пищевой промышленности и производстве напитков
в масложировой промышленности
в химической, фармацевтической промышленности и биотехнологии
в нефтяной промышленности и энергетике
в сфере защиты окружающей среды

Сепараторы используются главным образом для трех различных методов разделения:

Сепараторы для молока — это специальные устройства, основная задача которых — отделять что-то от чего-то. Наиболее распространенным и популярным является сепараторы-сливкоотделители.

Назначение сепаратора

Благодаря сепаратору для молока получают сметану, сливки, масло. После обезжиривания молоко используют для изготовления творога и сыра. Таким образом — сепаратор — это важный и нужный аппарат для переработки молока для домашних нужд и фермерского хозяйства. Для молочных производств также используют разные виды сепараторов, однако они являются частью линии производства. В целом же, принцип работы сепараторов единый. Для того, чтобы правильно выбрать сепаратор и рационально его использовать, важно понять, как работает сепаратор для молока.

Принцип работы сепаратора для молока

Работа сепаратора-сливкоотделителя построена на основе принципа действия центробежной силы: тяжелая водянистая часть отбрасывается на периферию, а более легкий жир собирается ближе к центру. Чем ниже вязкость и выше скорость вращения, тем легче происходит разделение фракции. Понизить вязкость молока можно, если нагреть его до 36-50°С.

Сепаратор – почти универсальная машина, которая предназначена для очистки и разделения жидкостей, а также твердых тел. Сепаратор может быть задействован для сбора, утилизации и переработки отходов и мусора. Понять детально, что такое сепаратор, просто: конструкция и принцип действия не являются сложными.

Сепаратор – что это такое

Сепаратор – это аппарат для разделения веществ. Работа сепаратора (от англ. separate – разделять) заключается в разделении жидкостей или их смесей. При этом жидкости на выходе не станут абсолютно чистыми, а будут иметь содержание изначальных компонентов или определенных фракций. Такой аппарат способен снизить количество твердых примесей в жидкости или отделить друг от друга жидкости с разной плотностью – масло и воду.

Интересно! Также этим словом называют изолирующие пластины в аккумуляторе, но это не стандартное значение.

Конструкция изготавливается чаще всего в виде центрифуги, имеет размеры в широком диапазоне в зависимости от мощности и снабжается приводом, измерительными устройствами и органами управления.

Из чего состоит сепаратор, принцип работы

Почти всегда вне зависимости от того, для чего нужен сепаратор, материальная часть примерно одинакова:

Станина – основа аппарата, на нее устанавливаются остальные части.
Барабан, являющийся корпусом с заключенными в нем распределительными тарелками.
Механизм привода, состоящий из электрического двигателя, вала и при необходимости – зубчатых колес, приводит в движение рабочий орган (барабан).
Устройство для приема и вывода делает подвод рабочей жидкости в барабан и раздельный отвод из него получаемых жидкостей с отличающимися характеристиками.

Принцип работы сепаратора состоит в создании быстрого вращения, в результате чего под действием ряда сил выполняется разделение на составляющие.

Важно! Новых веществ при этом не образуется. На выходе получается та же жидкость, но с различным содержанием определенной фазы или с различной плотностью.

В принципе действия сепаратора отсутствуют большие сложности. Подготовленная при необходимости среда подается в приемное устройство. Из него поступает в барабан. В результате работы двигателя барабан вращается. Под действием центробежной и центростремительной сил образуются фазы жидкости. Обладая различными характеристиками, они подаются в разных направлениях по конструктивным элементам барабана – в сторону выводного устройства. Через выводное устройство выполняется их съем независимо друг от друга.

В зависимости от назначения и размера целого аппарата размер и состав отдельных частей может изменяться. Барабан может отсутствовать, будучи замененным чашей в малых моделях либо состоять из десятков элементов в промышленных моделях под тысячи литров, а двигателя может не быть – может присутствовать ручной привод. Как выглядит сепаратор, не так важно.

После начала подачи вводимой жидкости устанавливается режим ее выхода. Чем сильнее крутится барабан, тем сильнее напор и тем глубже происходит очистка.

Устройство сепаратора интересно также особой опорой барабана. При любой скорости вращения барабана возникает ситуация, когда в разных участках полости образуется несимметричная в своем расположении масса. Это создает эксцентриситет прилагаемой нагрузки и может повлиять на конструктивную целостность барабана, особенно – промышленных моделей.

Проблема заключается в возникновении негативных колебаний барабана в опорных точках. Усиливающий фактор – погрешности при производстве, потому как при серийном выпуске сложно совместить оси инерции и вращения. В целом это приводит к появлению разрушающего резонанса. Следует его устранить, для чего сепаратор оснащается упругой опорой барабана: при вращении на любой скорости и любой загрузке барабан автоматически займет пространственное положение, в котором разрушающее действие от вращения отсутствует.

Размер и мощность диктует сложность конструкции. В домашнем хозяйстве используются аппараты с барабаном-чашей и слабым мотором, для промышленных нужд применяются тарельчатые модели с дизельными двигателями и собственной системой управления в отдельном шкафу. Именно цель и вещество определяют, как устроен сепаратор.

Для чего нужен сепаратор

Сферы применения – там, где требуется разделение на фазы с разными плотностями или очистка с высокой точностью по критерию размера частиц.

Где используется в уборке, утилизации, переработке

Для уборки помещений широко применяются моющие пылесосы сепараторного типа.

В утилизации задействуются сепараторы, основа действия которых основывается на характеристиках разделяемых частей:

Магнитные свойства: притягивание железосодержащих элементов к электромагниту от конвейера.
Смачиваемость: несмачиваемые и плавающие таким образом частицы собираются в отличие от смачиваемых и тонущих.
Плотность: введение в смесь твердых веществ жидкости с промежуточной плотностью, что разделяет в центробежном поле или под действием гравитации.

Сепаратор также подходит для переработки различных продуктов и сред. Он успешно справляется с разделением на фракции отходов ферм, с сепарированием отходов на виды для дальнейшей глубокой обработки, трудится на очистке и переработке опилок и стружки (мебельная промышленность).

Сепараторы в химии и пищевой промышленности

Сепаратор в химии и пищевой промышленности:

получает более насыщенную жидкость – сливки к кофе;
стратифицирует в отдельные фракции – добыча плазмы из донорской крови;
убирает примеси – осуществляется очистка от взвешенных частиц.

Какие существуют виды сепараторов

Для чего предназначен сепаратор, можно понять после отнесения к той или иной категории, потому как в производственных условиях рядом могут располагаться несколько разных моделей.

По способам сепарации

По способу сепарации существует такая классификация сепараторов:

Работающие с линейными характеристиками: размерами, массой и формой выделяющихся частиц.
По характеристикам поверхностей твердых частиц, на которые рассчитан процесс: шероховатость, упругость, коэффициент трения, смачиваемость.
По токопроводным и иным характеристикам – электропроводность, намагничиваемость, радиоактивность и т. д.

По принципу действия

Виды сепараторов по принципу действия бывают следующие:

Центробежные и центробежно-вихревые: разделение происходит без фильтрующих элементов за счет направления жидкости таким образом, при котором более тяжелые компоненты отводятся от центра вращения.
Шнековые и прессо-шнековые: вращающийся шнек проталкивает через ячейки частицы только с определенным размером.
Отстойные: выделяют осаждающуюся взвесь из суспензии и скатывают ее по наклонной поверхности.
Вибрационные: создание воздействия на сыпучие тела для их отсеивания и сортировки.
По типу обработки жидкости выделяют такие назначения сепаратора:
Разделяющий или очищающий жидкость: выделение жидкостей с более высокой и более низкой плотностями, возможно выделение твердых веществ.
Сгущающий жидкость: суть в выводе более легкой или тяжелой фазы из жидкости; например, концентрирование эфирных масел; возможно выделить твердые вещества.
Осветляющий жидкость: процесс выделения частиц с малым размером из жидкости; например – классификация фруктовых соков является удалением веществ, которые придают мутность.

Осветление применяется для жидкостей с небольшим количеством взвешенного твердого вещества, а для более насыщенного раствора используется декантер. Как сепаратор — это устройство также используется, но со своей спецификой.

По сфере применения

По назначению выделяются несколько категорий сепараторов:

Пищевая промышленность: получение сливок и молока различной жирности, обезжиривание творога, удаление посторонних примесей, производство спирта и пива.
Сельское хозяйство – переработка отходов бойни, сортировка зерна и семян, обработка помета отжимом, сушкой и разделением на фазы жидкую, для применения в качестве удобрения, и твердую, которую можно гранулировать для реализации.
Химическая промышленность: разделение эмульсий, очистка взвесей, выделение растворенных в жидкостях газов, производство топлива.
Фармацевтика и биотехнологии: очистка препаратов и реагентов от примесей, задействование при производстве антибиотиков, разделение крови на компоненты, сортировка сырья на особой тарельчатой конструкции.
Топливно-энергетический комплекс и промышленность: очистка нефти и нефтепродуктов от примесей, отделение масла от охлаждающей жидкости в масляных хозяйствах энергетических объектов, очистка топлива перед подачей в двигатель.
Горнодобывающая отрасль: обогащение и очистка рудных и нерудных материалов.
Сфера защиты окружающей среды: разделение пищевых и бытовых отходов, очистка сточных вод на предприятиях и льяльных вод на водном транспорте от нефтяных продуктов, масел, гидравлических жидкостей, антифризов и чистящих химикатов.
Транспорт: очистка топлива для автомобиля и ДВС — бензин, дизель.

Схема сепаратора

Как работают сепараторы молочные, видно по схеме:

Схема строения: 1 – выходные насосы; 2 – крышка барабана; 3 – отверстие распределения; 4 – набор тарелок; 5 – затяжное кольцо; 6 – держатель тарелок; 7 – днище барабана; 8 -корпус барабана; 9 – веретено.

То, из чего сделан сепаратор, может меняться в зависимости от рабочего вещества.

Любой сельский житель, имеющий в своем приусадебном хозяйстве корову, знает, что такое сепаратор. Ведь это устройство незаменимо для получения сливок, масла и сметаны. А из обезжиренного молока можно приготовить творог и сыр. С помощью этого аппарата даже одна корова с высокой продуктивностью может накормить всю семью разнообразными молочными продуктами.

Для молочных производств тоже используют такие агрегаты, правда, отличаются они своими габаритами и производительностью. А принцип работы оборудования, и промышленного, и бытового, совершенно одинаков.

Основы переработки молока

Свежее молоко — не такая уж однородная жидкость, как кажется на первый взгляд. Правильнее будет сказать, что это взвесь, в которой более легкие жировые частицы (сливки) перемешаны с более тяжелыми молекулами остальных веществ, входящих в состав молока. Если дать молоку отстояться, то сливки отделятся от общей массы и поднимутся наверх. На этом и основана молочная переработка.

Сливкоотделители созданы специально для того, чтобы ускорить процесс разделения молока на фракции. При этом можно получить сливки любой жирности, поскольку аппараты позволяют установить процентное соотношение от 1:4 до 1:12. Оно показывает, какое количество молока перерабатывается для получения 1 литра сливок. Так, при соотношении 1:4 получаются жидкие сливки с низким содержанием жира, пригодные для питья. А при соотношении 1:12 получаются сливки с низким содержанием жидкости и большим количеством масла.

Принцип работы сепаратора

Сливкоотделитель состоит из приемной чаши и рабочего узла. В рабочем узле находится барабан: разделительные тарелки, надетые на стакан в определенном порядке и накрытые сверху крышкой. Прибор оснащен также двумя патрубками: один для выведения сливок, а другой — для обезжиренного молока.

Разделение молока на фракции происходит следующим образом:

Молоко непрерывно подается из загрузочной чаши в барабан, который вращается на высокой скорости.
Через специальные отверстия молоко попадает в комплект разделительных тарелок.
Вращение барабана создает центробежную силу. Под ее действием молоко устремляется по желобкам тарелок. Более тяжелая жидкая часть отбрасывается на периферию, а легкий жир собирается ближе к центру.
Потоки сливок и обезжиренного молока двигаются параллельно по барабану вверх и выводятся в специально отведенные резервуары через патрубки.

Если тарелки прибора недостаточно чистые или расположены в неправильном порядке, аппарат не будет работать, а молоко потечет из всех щелей.

Правильная последовательность сборки и выполняемых операций отражена в инструкции по эксплуатации каждой конкретной модели.

Виды сепараторов

Современный сепаратор бывает двух видов: бытовой и промышленный.

Бытовые

Предназначаются для сепарации маленьких объемов свежего молока. На выходе получаются сливки и обезжиренная суспензия. Также можно приготовить и масло.

В зависимости от привода бывают механическими и электрическими.

В механических устройствах барабан приводится в движение вручную. Их производительность невысока, а приемная чаша вмещает 5 литров. К ручным относится, например, модель Р3 ОПС.

Промышленные

Способны перерабатывать большие объемы и функционируют только от электричества. Они могут иметь открытую конструкцию, не препятствующие контакту продукции с воздухом. Более дорогостоящие герметичны как на входе, так и на выходе продукции.

Среди промышленных аппаратов есть такие, которые предусматривают возможность понижать жирность молока и отделять от сыворотки готовый творог.

Примером промышленного сепарационного оборудования является KMA Artern Nagema. Его мощность позволяет перерабатывать 25000 литров в час.

Как выбрать сепаратор

При покупке устройства следует учитывать объемы, которые предстоит перерабатывать, частоту проведения сепарации, а также технические параметры аппарата и его функциональность.

Объем переработки

Бытовые приборы стартуют, как правило, с 5 л входящего продукта. Наиболее распространенные устройства вмещают до 12 л. Но возможны объемы переработки даже более 30 литров молока. В некоторых моделях предусмотрен даже специальный винт для регулировки объемов.

Материал изготовления

Аппараты для сепарации производят из пластика или металла. Пластиковые более дешевые, зато металлические — выносливые и долговечные.

В металлических конструкциях приемная чаша и другие детали сделаны из алюминия или стали. Этот материал легко отмыть от жира, и на нем не собираются микробы. Для промывки можно использовать абразив.

Функции

В зависимости от выполняемых функций все аппараты делятся на:

Сливкоотделители — позволяют получать сливки и обезжиренное молоко.
Нормализаторы — регулируют жирность молока.
Молокоочистители — удаляют из молока посторонние примеси.
Приборы для обезвоживания творога.
Устройства для изготовления сливок высокой жирности.

Выбор следует осуществлять в зависимости от того, что вам необходимо получить на выходе после ее применения.

Тип привода

Разумеется, пользоваться электрическим сепаратором намного проще и удобнее. Но для отдаленных сельских местностей, где возможны перебои с электричеством, лучше остановить выбор на аппарате с ручным приводом.

Сравнительные характеристики некоторых сепараторов

В приведенной ниже таблице представлены характеристики наиболее популярных моделей бытового сепарационного оборудования.

Сепаратор для молока — удобный прибор, позволяющий быстро и без особых усилий приготовить свежие сливки. Интересно разобраться в устройстве агрегата и изучить его разновидности.

Что такое и для чего нужен сепаратор молока

Сепаратор — механическое или электрическое приспособление, предназначенное для очистки козьего или коровьего молока и разделения продукта на фракции. Помогает устранить из сырья примеси и получить жирные сливки, применяется в изготовлении масла, сметаны и сыра. Представляет собой центрифугу, в которой разделение частиц происходит под воздействием быстрого вращения.

Для обработки в сепараторе молоко нагревают не более чем до 50 °С

До изобретения сепаратора в XIX веке сливки можно было получить только гравитационным методом или отстаиванием. Аппарат значительно упростил и ускорил производство молочных продуктов и практически полностью автоматизировал процесс.

Из чего состоит сепаратор

Механические и электрические модели отличаются по внешнему виду, вместительности и возможностям. Но по конструкции и принципу действия сепараторы в целом очень похожи. Любой агрегат состоит из нескольких частей:

металлического или пластикового корпуса, в котором заключены все остальные детали механизма;
ротора, приводящего в действие подвижные части устройства;
специальных тарелок с желобками, через которые проходит молоко и под воздействием центробежной силы разделяется на фракции;
выводящего канала — через него готовая продукция поступает в специальный резервуар.

Молочные сепараторы бывают механическими и электрическими. Последние работают за счет мощного мотора и не требуют от оператора приложения каких-либо усилий. В механических моделях требуется крутить рукоять, чтобы привести в действие внутренние составляющие агрегата.

Внимание! В ручных устройствах обрабатывают главным образом коровье молоко. В козьем сырье молекулы жира меньше, поэтому для отделения сливок нужна максимальная скорость вращения.

Как работает электрический сепаратор для молока

Принцип действия молочного сепаратора очень простой и основан на использовании центробежной силы. При вращении более тяжелая водянистая часть сырья уходит на периферию прибора, а легкие жировые фракции собираются в центре. Подробная схема работы выглядит так:

Молоко из загрузочной чаши сепаратора поступает в барабан, вращающийся со скоростью в среднем 10000-14000 оборотов в минуту.
Через специальные отверстия сырье стекает к тарелкам и подвергается воздействию центробежной силы, в результате чего проходит по вертикальным желобкам разделителей.
Между тарелками молоко распадается на жирные сливки и жидкую сыворотку, потоки которых поступают вверх по барабану параллельно друг другу.
Фракции по разным распределительным каналам выводятся в специальные резервуары для готового продукта.

Большинство современных молочных сепараторов позволяют вручную регулировать жирность сливок. Настройка происходит за счет изменения свободного пространства рядом с центром вращения. Чем оно меньше, тем выше процент жирности.

Бытовой молочный сепаратор рассчитан в среднем на 5-10 л сырья

Принцип действия сепаратора-молокоочистителя

Помимо агрегатов, позволяющих разделить молоко на фракции, существуют модели для освобождения сырья от механических примесей — частиц корма, грязи, соломы, волос. По устройству и принципу действия сепараторы-молокоочистители практически не отличаются от обычных. Схема работы выглядит так:

Молоко заливают в барабан, откуда оно поступает во внутренний стояк с конусообразными дисками.
Механический или автоматический агрегат приводят в действие, и тарелки начинают вращаться.
Под воздействием центробежной силы плотные частицы отлетают к краям и оседают на стенках устройства.
Очищенное сырье смещается к центру и по желобу стекает в специальный резервуар.

Назначением сепаратора-молокоочистеля обусловлено его главное отличие от обычных устройств — пониженная мощность. Для отделения плотных примесей обычно не требуется высокая скорость вращения тарелок. Диски развивают в среднем всего около 4000 оборотов в минуту. Для сепарации сливок этого недостаточно, а вот мусор и отмершие клетки вымени на такой скорости отсеиваются хорошо.

Принцип работы сепаратора-нормализатора для молока

При обработке в обычном сепараторе коровье или козье молоко разделяется на сливки и так называемый обрат, или водянистую обезжиренную фракцию. Некоторые модели устройств оснащаются нормализатором. Он отвечает за подмешивание определенной части готовых сливок к обрату. Схема действия прибора:

Сырье поступает из барабана непосредственно в сепаратор, где происходит разделение на фракции.
Оператор устройства задает нужный процент жирности готовых продуктов.
Агрегат в ходе работы подмешивает часть выделенных сливок к водянистому обрату до достижения заданных показателей.
Готовая продукция по отдельным трубопроводам поступает в специальные резервуары.

Молоко на выходе из устройства является уже нормализованным и не требует дополнительной обработки.

Внимание! Приспособления для подмешивания сливок к обрату в разных моделях сепараторов могут быть встроенными и съемными.

Нормализованное молоко из сепаратора обладает однородной структурой без хлопьев

Как правильно пользоваться электрическим сепаратором

Видео о работе электрического сепаратора для молока показывают, что агрегат очень простой. От оператора не требуется специальных знаний и умений.

Молоко в приборе обрабатывают так:

Сырье подогревают до 40 °С и снимают тонкую пленку, образовавшуюся на поверхности.
Сепаратор включают и позволяют ему поработать вхолостую несколько минут, а потом заливают в барабан 1 л воды и прогоняют через агрегат.
После проведенного промывания в чашу помещают теплое молоко.
Устанавливают нужную жирность сливок поворотами регулировочного винта.
Дожидаются разделения на фракции — сначала появится поток более высокой плотности, затем из сепаратора выйдет обрат.

По окончании процедуры обезжиренное молоко и сливки переливают в чистые сухие емкости для хранения. Сепаратор промывают в горячей воде с применением соды. Осадок, скапливающийся на стенках прибора, со временем ухудшает его работу и качество готовых продуктов. Удалять оставшееся молоко и следы жира необходимо сразу.

Заключение

Сепаратор для молока позволяет получить сливки и обезжиренный обрат из коровьего или козьего сырья в домашних условиях. Некоторые устройства предназначены также для выполнения нормализации. Пользоваться агрегатом легко, но перед первым применением нужно изучить инструкцию.

Читайте также: