ГЛАВА 3

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ВНУТРИ ПРОИЗВОДСТВА

Перемещение жидкостей

Перемещение жидких материалов в фармацевтическом, как и во всяком химическом, производстве является одной из повседневных опе­раций. Оно осуществляется по трубопроводу за счет разности давлений между начальным и конечным его пунктами. Если жидкость передается с высшего уровня на низший, перемещение происходит естественным током (самотек). В тех же случаях, когда жидкость должна быть пере­дана с низшего уровня на высший или по горизонтали, прибегают к помощи насосов или других механизмов.

Трубопроводы и трубы

Трубопроводы составляются из труб, которые изготовляются из раз­ных материалов1 в зависимости от их назначения.

Чугунные трубы. Чугунные трубы применяются главным образом для подземных трубопроводов. По сравнению с железными трубами они обладают большей сопротивляемостью коррозии.

Железные (стальные) трубы. Железные трубы применяются очень широко. Однако они обладают слабой химической стойкостью. Раство­ры солей, как правило, вызывают более сильную коррозию, чем вода. В среде этилового спирта при отсутствии воды железо практически не подвергается коррозии. Это замечание в равной степени относится и к другим органическим растворителям (эфир, хлороформ, дихлорэтан и пр.).

Трубы из нержавеющей стали. Эти трубы нашли широкое применение в отраслях промышленности, где обычно требуется большая коррозий­ная стойкость трубопроводов и конструкционных материалов.

Трубы из железокремнистого литья. Недостатками труб этого мате­риала являются чрезвычайная хрупкость и очень большой коэффициент расширения при нагревании.

Алюминиевые трубы. Малый удельный вес алюминия и его хорошая теплопроводность особенно ценны для фармацевтической аппаратуры. Алюминий способен покрываться окисной пленкой уже при действии на него кислорода воздуха. Эта пленка предохраняет алюминий от даль-

1 Оценка материалов по отношению их к протекающим жидкостям (склонность к коррозии) в равной степени относится я к соединительным частям, арматуре и ап­паратам, изготовленным из этих материалов.


4-163



нейшего окисления. Алюминий стоек кразбавленной серной кислоте и олеуму; серная кислота средней концентрации разрушает алюминий. Так же ведет себя алюминий и в азотной кислоте. Хлористоводородная кислота разрушающе действует на защитную пленку. Алюминий стоек в уксусной кислоте, а также во многих органических средах. Едкие ще­лочи разрушают защитную пленку. Продукты коррозии алюминия не­ядовиты. Чем чище алюминий, тем меньше он подвержен коррозии.

Медные трубы.Вследствие высокой стоимости медные трубопроводы применяются в специальных случаях. Значительно шире используются более дешевые латунные трубы. Латунь представляет собой сплавы меди с цинком, содержащие до 50% цинка. По своим свойствам латунь близка к меди.

Титановые трубы.В последнее время все шире начинают применять новый коррозийно-стойкий конструкционный материал — титан. По ме­ханическим свойствам титан не уступает углеродистым сталям, а по химической стойкости превосходит их.

Керамиковые трубы.Керамика не разъедается кислотами, но облада­ет очень незначительной прочностью. Не выдерживает высокой темпера­туры и трескается уже при небольших температурных колебаниях. При­меняется для устройства подземных канализационных линий и для про­кладки кислотопроводов.

Стеклянные трубы.Эти трубы прочнее и легче керамиковых, лучше переносят колебания температуры. Трубы из кварцевого стекла (кварц содержит не менее 99,3% SiCb) обладают исключительной термической стойкостью и почти совершенно нечувствительны к резким сменам тем­пературы, кислотоупорны (кроме плавиковой кислоты). Едкие щелочи и соли со щелочной реакцией разрушают кварц. Трубы из силикатного стекла обладают также высокой химической стойкостью, но термостой­кость их обычно не превышает 300 °С (у кварца до 1000 °С) и они плохо переносят быстрое охлаждение. Вырабатываемые в СССР толстостен­ные стеклянные трубы диаметром до 100 мм и длиной до 3 м рассчита­ны на рабочее давление до 8 ат и на температуру в интервале от —50 до +150°С.

Трубы из пластических масс.Нашли широкое распространение в фар­мацевтической промышленности. Наибольшее значение имеет вини­пласт, который получают путем добавления кполихлорвиниловой смоле стеарата кальция и свинца и других веществ, служащих стабилизато­рами и добавками. Винипласт обладает очень высокой химической стой­костью к различным агрессивным средам, в том числе к кислотам (включая плавиковую), щелочам, аммиаку, этиловому спирту и др. Не­достатками являются низкая термостойкость (до 60 °С) и хрупкость, особенно при температуре ниже —20°.

Трубы, защищенные слоем резины.Существуют специальные марки резины, которым свойственна высокая химическая стойкость по отноше­нию к большинству агрессивных сред и высокая механическая проч­ность. Слой резины держится на железе необычайно крепко. В качестве самостоятельного конструкционного материала применяют мягкую ре­зину для изготовления рукавов и шлангов, служащих для транспорти­рования жидкостей по временным или подвижным коммуникациям (на­пример, для налива и опорожнения цистерн).

Трубопроводы в зависимости от их назначения принято окрашивать в различные цвета: водопровод — в зеленый, канализационный трубо­провод—в черный, воздуховод — в голубой, пар — в розовый, кисло­род— в синий, кислоту — в оливковый, щелочь — в серо-коричневый, масло — в коричневый, жидкое горючее — в желтый.

Способы соединения труб и соединительные части. Трубы соединяют между собой и с арматурой. Трубные соединения можно разделить на


       
   
 
 


л_ \

У//////////////////) \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\'

У//////////////7//Л ^Л\\\\\\\\\\\\\\\\\\

'//////TTyVWMW,' Vf)W//////y////

штжт


Рис. 10. Способы соединения труб.

а — соединение труб сваркой встык: 1 и 3 — концы свариваемых труб; 2 — место сварки; б — рас­трубное соединение труб: / и 5 — концы соединяемых труб; 2 — раструб; 3 — слой цемента или кислотоустойчивой замазки; 4 — слой пеньковой или асбестовой пряди; в — соединение труб на резьбе: 1 я 3 — концы труб с нарезкой; 2 — муфта с нарезкой; г — фланцевое соединение труб: 1 и в — концы соединяемых труб; 3 и 4— фланцы; 2 — болт, стягивающий фланцы; 5 — уплотняю­щая прокладка (набивка).

неразъемные и разъемные. К первым относятся соединения сваркой, пайкой и склеиванием, ко вторым — резьбовые и фланцевые. Промежу­точное положение занимает раструбное соединение, которое может быть разобрано только путем разрушения элементов, заполняющих ра­струб.

Раструбное соединение чугунных труб изображено на рис. 10, б. Гладкий конец одной трубы вставляют в раструб другой. Кольцевое пространство частично заполняют пеньковой прядью, а затем увлажнен­ным цементом. На раструбах соединяют также керамиковые трубы. В этих случаях пространство внутри раструба заполняют прядью из кислотоупорного материала (например, асбеста) и кислотоупорной за­мазкой. Раструбные трубы укладывают раструбами навстречу течению жидкости. Раструбы, естественно, отливаются вместе с трубами.

Соединение труб сваркой встык показано на рис. 10, а. Оно широко применяется для стальных, алюминиевых, свинцовых и титановых труб, реже — для винипластовых и полиэтиленовых.

Латунные и свинцовые трубы часто соединяют внахлестку пайкой. Для этого' гладкий конец одной трубы вставляют в расширенный (раз­вальцованный) конец другой и пространство между трубами заполня­ют жидким припоем. Аналогично могут быть соединены между собой винипластовые и полиэтиленовые трубы. В качестве скрепляющей сре­ды в этом случае используется специальный клей.

На рис. 10, в показано соединение стальных труб на резьбе. На кон-


4*



I


цах труб нарезана мелкая (так называемая трубная) резьба и навер­нута стальная муфта. Муфты представляют собой короткие отрезки труб, имеющие внутреннюю нарезку. С помощью муфт свинчиваются трубы, диаметр которых не превышает 50 мм. Разновидностью пока­занного соединения является соединение на «сгоне», облегчающее раз­борку трубопровода.

Наиболее распространено фланцевое соединение труб (рис. 10, г). Это объясняется возможностью массового заводского изготовления фланцев и удобством разборки этого соединения. При помощи флан­цев соединяются трубы диаметром более 50 мм. Фланцы представляют собой короткие манжеты, укрепленные на концах труб. Трубы соеди­няются между собой путем стягивания фланцев болтами. Между флан­цами находится прокладка или набивка. В качестве прокладочного ма­териала применяют картон, пропитанный растительным маслом или смазанный графитовой мазью (пригоден для воды, но не для пара); асбест, натертый насухо графитом или покрытый им после смазывания маслом (пригоден для пара); резина (непригодна для пара) и медные кольца с зубчатыми кольцевыми выступами. Эти выступы при стягива­нии фланцев болтами сминаются и хорошо уплотняются (для пара вы­сокого давления).

Соединительные части (фасонные детали), помимо соединения труб между собой, могут выполнять и другие функции, например изменение диаметра, изменение направления трубопровода, ответвление от трубо­провода одной или двух линий того же или меньшего диаметра, закры­тие трубопровода на его конце.

Изменение направления производится с помощью колена или уголь­ника под прямым углом или под углом 45°.

Изменение диаметра по прямому направлению осуществляется в тру­бах малых диаметров при помощи переходных муфт и ниппелей, в ши­роких трубах — при помощи переходных фланцев.

Присоединение ответвлений осуществляется при помощи тройников, крестовин и вилкообразных частей. Части для ответвлений могут одно­временно нести функцию изменения диаметра.

Закрытие трубопровода в его конце производится при помощи пробок (затычек) в трубах малого диаметра и глухих фланцев в трубах боль­шого диаметра.

Запорная арматура. Запорная арматура служит для перекрытия тру­бопроводов в целях прекращения движения среды и открытия трубо­провода для возобновления течения.

Запорная арматура подразделяется на приводную и автоматическую. У приводной арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием внешней силы: от руки, электродвигателем, соленоидом, гид-ро- или пневмоприводом. У автоматической арматуры открытие и за­крытие прохода происходят под действием транспортируемой среды.

По характеру работы затвора приводная запорная арматура может быть подразделена на три резко отличающихся типа. В первом случае затвор (пробка) установлен в корпусе арматуры перпендикулярно к ее оси и имеет сквозное отверстие. Открытие и закрытие прохода осу­ществляются путем поворота пробки на 90°. При повороте пробка не перемещается вдоль вертикальной оси корпуса. Во втором случае, от­крытие и закрытие прохода осуществляются с помощью золотника, дви­жущегося перпендикулярно к продольной оси потока и открывающего и закрывающего при этом отверстие, расположенное в перегородке, ко­торая разделяет корпус на две части — входную и выходную. У задвиж­ки затвор, имеющий форму клина или выполняемый в виде двух распи­раемых клином дисков, движется перпендикулярно к продольной оси корпуса, изменяя сечение прохода.


Каждый из перечисленных типов запорной приводной арматуры име­ет свою специфическую область применения, определяемую давлением, температурой и свойствами среды.

Краны.Это простейшие приспособления для регулирования количест­ва протекающей жидкости. Они состоят из корпуса, в котором вращает­ся пришлифованная пробка со сквозным отверстием. С помощью кранов ток жидкости не может быть точно отрегулирован; краны непригодны на паровых линиях.

Вентили.По методу присоединения к трубопроводу различают венти­ли с концами под резьбу (муфтовые) или сварку, а также фланцевые. С помощью вентилей ток жидкости хорошо поддается регулированию. Область применения вентилей весьма обширная (водопроводные ли­нии, паропроводы, материальные линии, линии сжатого воздуха, ваку­умные линии и др.).

Задвижка. В задвижке открытие прохода осуществляется путем подъ­ема плоского диска, расположенного в ее корпусе перпендикулярно к движению среды.

Обратныеклапаны. Применяются в тех случаях, когда движение должно происходить только в одном направлении. Различают клапаны подъемные и поворотные («захлопки»).

Подъемный обратный клапан изображен на рис. 11, а. В корпусе обычного вентиля установлен золотник, цилиндрический шпиндель ко­торого входит в канал крышки. Седло и золотник взаимно притерты. Клапан устанавливается на трубопроводе так, чтобы среда поступала под золотник. При этом, преодолевая массу золотника, среда проходит через клапан. После прекращения подачи среды или возникновения обратного течения золотник садится на седло. Обратные клапаны этого типа устанавливают на линиях воды (часто после насосов) и пара, а также на материальных линиях.

Поворотный клапан («захлопка») показан на рис. 11, б. Золотник (диск) укреплен на рычаге, который соединен с болтом, ввернутым в крышку клапана. На рисунке показана «захлопка», предназначенная для трубопроводов, транспортирующих химически активные вещества,

Рис. 11. Обратные клапаны.

а — подъемный клапан: 1 — золотник; 2 — корпус вентиля; 3 — шпиндель; 4 — крышка с каналом для шпинделя, б — поворотный клапан (захлопка): / — золотник (диск); 2— рычаг; 3 — слой кис­лотостойкой резины; 4 — корпус клапана; 5 — крышка клапана; 6 — шарнирное крепление диска.



 


 


Рис. 12. Сифон. Объяснение в тек­сте.


Рис. 13. Монтежю. Объяснение в тек­сте.


в связи с чем внутренняя поверхность корпуса и крышки гуммирована кислотостойкой резиной.

Арматурные части обычно изготовляются из серого чугуна. Если есть опасность поломки вследствие сотрясения, их делают из ковкого чугуна. У запорных частей корпус из чугуна, остальные детали из латуни, брон­зы, особых сплавов.

МАШИНЫ И АППАРАТЫ

Перемещение или подъем жидкости может производиться: а) давле­нием воздуха или газа (в сифонах, монтежю); б) движущейся струей воздуха, воды или пара (в струйных насосах); в) поршнями (в порш­невых насосах); г) быстровращающимися лопастными колесами (вцент­робежных насосах).

СИФОНЫ. МОНТЕЖЮ. Сифоны.Простейшее устройство для пере­ливания жидкости из сосуда в сосуд. Принцип действия сифона ясен из рис. 12. Если при закрытых кранах 3 и 5 заполнить жидкостью оба колена сифонной трубы 2 и после этого открыть кран 3, то за счет жидкости, вытекающей под влиянием силы тяжести из правого (более длинного) колена, в сифоне образуется разреженное пространство. Так как жидкость в сосуде находится под атмосферным давлением, она бу­дет непрерывно поступать в сифон и струей вытекать через кран 3. Заполнение сифона можно произвести через воронку вручную или засо­сать жидкость в сифон из сосуда за счет разрежения, создаваемого с помощью вакуум-насоса через кран 4. Заполнение сифона контролиру­ется через смотровой фонарь 6. Если не требуется полного опорожнения сосуда, необходимо открыть кран 5 и тем самым выровнять давление в сифоне и сосуде. Обязательным условием для работы сифона является возможно большая разность между высотой подъема жидкости в сифоне


(Hi) и высотой спуска жидкости (Н2). К сифону обычно прибегают, когда нужно слить жидкость с осадка.

Монтежю.Аппадат. позволяющий поднять жидкость с помощью сжа­того воздуха или инертного газа. Монтежю представляет собой цилинд­рические сосуды со сферическими днищами, стенки которых рассчита­ны на давление 30,4-104—40,5-104 Н/м2 (3—4 атм, рис. 13). Жидкость проходит по трубке 1 через кран 2. Если жидкость поступает в монте-жю__самотеком, должен быть открыт icpaH" 3, соединяющий аппарат с атмосфе£О1ГГЕсли жидкость нужна вмбнтежю засосать, должен быть открыт кран 4, а все остальные краны (кроме 2) перекрыты. Передав-ливание жидкости производят сжатым воздухом, впускаемым" через кран 5 (предварительно перекрыв краны 2, 3, 4). За счет давления воздуха жидкость поднимается по трубе 7 и выводится через кран 8. Величина давления контролируется по манометру 6. После полного опо­рожнения монтежю давление «спускают», перекрывая кран 5 и откры­вая кран 3. При перекачке с помощью монтежю жидкостей, пары кото­рых в смеси с воздухом дают взрывчатые и легковоспламеняющиеся смеси (спирт, эфир и т. д.), вместо воздуха применяют газы (азот, уг­лекислота).

СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ. Инжектор.Пароструйный насос, в котором всасывание и подъем жидкости происходят за счет преобразования ки­нетической энергии быстро вытекающей струи пара в потенциальную энергию давления. Инжекторы применяются при питании паровых кот­лов водой. Принципиальная схема устройства инжектора дана на рис. 14.

В общей камере инжектора размещаются три камеры-конуса. К ко­нусу / по трубе 10 подводится пар из котла через паровой вентиль 9. Пар проходит с большой скоростью, поступает в смешивающую каме­ру 7. Вследствие внезапного расширения пара и понижения в связи с этим давления в камеру по трубе 8 из питающей магистрали устремля­ется вода. Пар, смешиваясь с водой, отдает ей часть своей кинетической энергии и конденсируется. Вследствие этого горячая вода с большей скоростью поступает в конденсационный конус 2, а из него — в нагнета­тельный конус 5, где ее скорость преобразуется в давление, под влияни­ем которого поднимается обратный клапан и вода через питательную трубу 6 поступает в паровой котел. Пока в диффузоре давление не до­стигнет необходимой величины, чтобы поднять обратный клапан (что имеет место при пуске инжектора), избыток конденсата через вестовую трубу 4 и клапан 3 выбрасывается наружу. Температура воды в пита­тельной трубе должна быть не выше 40 °С, так как при более высокой температуре не будет процесса конденсации пара, а следовательно, и разрежения, поэтому инжектор откажет в работе.

ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ.Насосы простого действия. Машина состо­ит из цилиндра /, в котором движется поршень 2. Кинематическая ось состоит из штока 3, ползуна 4, шатуна 5 и кривошипа 6. С помощью этой цепи вращательное движение вала 7 превращается в прямолиней­ное поступательно-возвратное движение поршня между его двумя край­ними положениями (рис. 15). При крайнем правом положении поршня в левой части цилиндра будет создаваться разрежение. Вследствие это­го под давлением наружного воздуха жидкость проходит через предо­хранительную решетку 8 и приемный клапан 9, поднимается по всасы­вающей трубе 10, открывает всасывающий клапан 11 и заполняет ци­линдр с левой стороны поршня. Это период всасывания. Поршень на­чинает двигаться влево. Давлением жидкости закрывается всасываю­щий клапан и открывается нагнетательный клапан 12, вследствие чего жидкость устремляется в нагнетательную трубу 13. Период нагнетания закончится, как только поршень достигнет крайнего левого положения.



Води д но г ел

 


Рис. 14. Инжектор. Объяснение в тексте.




—л—1

 


Рис. 15. Насос простого действия. Объяснение в тексте.

Рис. 16. Дифференциальный насос.

7 —камера; 2 — нагнетательные трубы; 3 —труба соединитель­ная.


Таким образом, одному повороту вала соответствуют два хода поршня: ход всасывания и ход нагнетания. Насос, у которого оба клапана рас­положены на одной стороне цилиндра, называется насосом простого действия. Подача жидкости таким насосом происходит неравномерно.

Насосы двойного действия.В таких насосах системы клапанов рас­положены по обоим концам цилиндра, благодаря чему подача жидкости производится при каждом ходе поршня. Это более мощные и более рав­номерно работающие насосы. Поршни у этих насосов обычно цилинд­рические (плунжерные) — отсюда название «плунжерный насос».

Дифференциальные насосы.Особенностью этого насоса является то, что он всасывает полный объем жидкости за один ход поршня, а вы­брасывает тот же объем жидкости за два хода. У насоса (рис. 16) есть дополнительная камера 1 и перепускная труба 3; плунжер имеет сту­пенчатую форму и проходит через дополнительную камеру. В конце пе­риода всасывания плунжер своим широким уступом находится в допол­нительной камере. При движении влево жидкость подается в нагнета­тельную трубу 2, но часть ее через перепускную трубу стекает в допол­нительную камеру. При следующем ходе вправо жидкость вытесняется. В итоге суммарная подача будет равна додаче насоса простого дейст­вия, но она производится за два хода, т. е. более равномерно.

Известно много конструкций поршневых насосов в зависимости от их целевых назначений. Основной деталью насоса являются клапаны, уст­ройство которых зависит от рода перекачиваемой жидкости (чистые и загрязненные, горячие и холодные, химически инертные и активные и т. д.). Насосы могут быть вертикальные и горизонтальные, паровые и на электроприводе. Поршневые насосы пригодны для накачивания воды, имеющей температуру не выше 70 °С, так как кожаные манжеты у поршней быстро изнашиваются.

Поршневые насосы применяются при невысоких давлениях 50,7-• 104—81,1-Ю4 Н/м2 (5—8 атм)1, плунжерные — при более высоких 101,3-104—152,0-104 Н/м2 (10—15 атм).

В аптеках, на складах, в цехах фармацевтических предприятий ши­роко применяются ручные насосы для перекачивания небольших коли­честв чистых жидкостей (большей частью спирта).

В отличие от поршневых, центробежные насосы занимают меньшую площадь, они дешевле и проще в эксплуатации и, поскольку не имеют клапанов, менее чувствительны к загрязненной жидкости.

Одним из основных параметров насоса любой конструкции является его производительность, под которой понимается объемное количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ НАСОСЫ.Центробежные насосы весьма распро­странены, поскольку они создают равномерную струю жидкости. В этих насосах всасывание и нагнетание жидкости происходят за счет центро­бежной силы, возникающей при вращении заключенного в кожух колеса с лопатками. Основной частью центробежного насоса (рис. 17) является укрепленное на валу / рабочее колесо 2, состоящее из ряда изогнутых лопаток 3. Колесо вращается в чугунном корпусе 4, имеющем спирале­видную форму. Жидкость, поступающая через всасывающую трубу 5, захватывается лопатками вращающегося колеса, под действием центро­бежной силы отбрасывается от центра к периферии и выходит в нагне­тательную трубу 6. В освободившееся в корпусе насоса пространство под влиянием атмосферного давления через всасывающую трубу посту­пают новые порции жидкости, вследствие чего устанавливается непре­рывная равномерная струя. Перед пуском в корпус насоса нужно на­лить жидкость, иначе он не может работать.

1 1 атм =101 325 Н/м2.



■4 Рис. 17. Центробежный насос. Объяснение в тексте.

Т Рис. 18. Поршневой компрессор. Объясне­ние в тексте.


Центробежные насосы могут иметь одно и несколько рабочих колес. В соответствии с этим они называются одноступенчатыми или много­ступенчатыми.

Перемещение газов. При перемещении газов для создания необходи­мого давления прибегают к сжатию или разрежению их. В фармацев­тическом производстве находят применение все виды машин, известные в современной технике перемещения, сжатия и разрежения газов.

КОМПРЕССОРЫ.Компрессором называется машина, предназначен­ная для получения сжатого газа. Компрессоры могут быть поршневыми и ротационными.

Поршневой компрессор.Основными деталями поршневого компрес­сора (рис. 18) являются цилиндр 3, снабженный клапанами — всасы­вающим 2 и нагнетательным 1, поршнем 4, получающим возвратно-по­ступательное движение при помощи кривошипно-шатунного механиз­ма 5 от электродвигателя. При движении поршня 4 слева направо под действием наружного давления открывается всасывающий клапан 2 и в цилиндр 5 засасывается газ. При обратном ходе поршня всасывающий клапан закрывается и находящийся в цилиндре газ сжимается. Как только впереди движущегося поршня давление сжимающего газа до­стигнет должной величины, открывается нагнетательный клапан 1 и сжатый газ поступает в трубопровод и далее в сборник 6 для расхода. Сжатие газа в компрессоре происходит по политропному процессу, т. е. с изменением одновременно всех параметров состояния газа — давле-



 


Рис. 19. Ротационный компрессор. Объяснение в тексте.


ния, объема и температуры. В связи с повышением температуры сжимаемого газа требуется отвод тепла, что достига­ется применением водяной рубашки у цилиндра компрессора, в котором цирку­лирует охлаждающаяся вода.

В фармацевтическом производстве на­иболее распространены одноступенчатые (с одним цилиндром) компрессоры, рас­считанные на давление от 20,3 • 104 до 71-Ю4 Н/м2 (от 2 до 7 атм); производи­тельность таких компрессоров от 10 до 60 м3 засасываемого газа в минуту.

Рис. 20. Ротационный масляный вакуум-насос. Объяснение в тек­сте.

Ротационные компрессоры.Схема ро­тационного пластинчатого компрессора приведена на рис. 19. В цилиндрическом корпусе /, стенки которого охлаждаются водой, вращается ротор 2, насаженный на вал. В роторе имеется ряд прорезей, в которые вставлены подвижные сталь­ные пластины 3. При вращении ротора пластины выбрасываются центробежной силой из прорезей, прижима­ются к корпусу и гонят перед собой воздух, который засасывается че­рез штуцер 4. Поскольку ротор установлен эксцентрично, то по мере его вращения пространство между пластинами уменьшается. При этом газ сжимается и к моменту подхода его к нагнетательному штуцеру 5 выбрасывается под давлением, преодолевающим сопротивление обрат­ного клапана 6. В фармацевтической промышленности применяются ро­тационные компрессоры производительностью до 100 м3/мин: давление сжатия до 40,5-104 Н/м2 (4 атм).

ВАКУУМ-НАСОСЫ.Компрессоры, засасывая газ, сжимают его до более высоких давлений и нагнетают при этих условиях в закрытую ка­меру. Вакуум-насосы, наоборот, засасывают газ из закрытой камеры,



создавая там разрежение, и после сжатия до давления, немногим более атмосферного, выбрасывают газ наружу. В зависимости от типа и кон­струкции вакуум-насосы создают разрежение до 0,51 • 104 Н/м2 (0,05 атм) (вакуум 95%), ав некоторых случаях —до 0,004 • 104 Н/м2 (0,0004 атм) (99,96%).

Поршневые вакуум-насосы.По своей конструкции они мало отлича­ются от поршневых компрессоров. Различают суховоздушные и мокро-воздушные вакуум-насосы. Первые предназначены для удаления газов без примеси жидкости, вторые рассчитаны на смесь газа и жидкости. Попадание жидкости в цилиндр сухого поршневого вакуум-насоса мо­жет вызвать аварию. Производительность малых моделей от 1,5 до 4 м3/мин, больших — от 12 до 90 м3/мин.

Ротационные вакуум-насосы.Для создания весьма высоких разреже­ний (остаточное давление от 133,322 до 0,133 Н/м2; 1—0,001 мм рт. ст.) применяются масляные вакуум-насосы (рис. 20). Их действие аналогич­но действию пластинчатых ротационных насосов. Газ из эвакуируемого объема через трубу 1 попадает в пространство, заключенное между кор­пусом насоса и эксцентрично установленным ротором; здесь он подхва­тывается пластинами 3, которые гонят его к каналу 4 и выбрасывают впространство 5 над маслом 6. Слой масла выполняет роль гидравличе­ского затвора, не давая возможности наружному воздуху проникнуть вэвакуируемое пространство. Одновременно масло смазывает все тру­щиеся части. Масляные насосы обычно монтируются на одной оси смо­тором (число оборотов 250—300 в минуту). Средняя модель масляного вакуум-насоса имеет производительность до 50 м3/ч при остаточном дав­лении 13,33 Н/м2 (0,1 мм рт. ст.). Масляный вакуум-насос может быть использован как компрессор высокого давления. В этом случае трубу / соединяют с атмосферой, а труба 7 присоединяется к объему для сжа­того воздуха. Давление выбрасываемого воздуха неболее 15,2- 104Н/м2 (1,5 атм).

ВЕНТИЛЯТОРЫ.В фармацевтическом производстве часто прихо­дится перемещать большие количества воздуха или газа по каналам, трубопроводам или непосредственно из одного пространства в другое содинаковым давлением. Аппараты, служащие для этой цели, называ­ются вентиляторами. Давление, развиваемое вентиляторами, обычно незначительно (25—300 мм вод. ст.)1. Вентиляторы нужны только для создания скоростного напора и преодоления сопротивлений.

Центробежные вентиляторы(рис. 21). Имеют спиралевидный ко­жух /, склепанный из листового железа, и рабочее колесо 2. Это колесо состоит из большого количества коротких загнутых лопаток, прикле­панных с одной стороны к диску, а с другой — к наружному кольцу, которое соединено с диском несколькими тягами, придающими жест­кость конструкции. Воздух или газ засасывается через патрубок 3 и удаляется через нагнетательный патрубок 4. Центробежные вентилято­ры широко применяются в цеховых вентиляционных установках, а так­же в вытяжных шкафах.

Пропеллерные осевые вентиляторы.Имеют заключенное в кожух ра­бочее колесо из нескольких радиально расположенных лопаток или крыльев. Эти вентиляторы насаживаются непосредственно на вал элек­тромотора и в таком виде устанавливаются в отверстии стены или по­толка вентилируемого помещения (без трубопроводов и каналов). На­пор, создаваемый пропеллерными вентиляторами, весьма невелик (не больше 245 Н/м2 = 25 мм вод. ст.).

Перемещение твердых материалов. Применяющиеся в фармацевтиче­ском производстве транспортные устройства для перемещения твердых

1 1 мм вод. ст. равен 9,80665 Н/м2. 60




 


 




 


Рис. 21. Центробежный вентилятор. Объяснение в тексте (а, б).

веществ можно разделить на три группы: 1) механические; 2) пневма­тические; 3) гравитационные трачных операциях).

Элеваторы (самотаски, нории) применяются для перемещения сыпучих тел в вертикальном направлении. Элеватор состоит из кожуха, в котором движется бесконечная лента (или цепь) с закрепленными на ней ковшами. Скорость движения элеватора 0,3—0,8 м/с.

Шнеки — приспособления для перемещения в горизонтальном или слегка наклонном направлении (до 20°) мучнистых или кашеобразных масс. Шнек — закрытый желоб с вращающимся в нем бесконечным




а

Рис. 22. Схемы пневматических установок.

а — схема всасывающей пневматической установки: / — приемное соп­ло; 2 — трубопровод; 3 — сборник; 4 — рукавный фильтр; 5 — вакуум-насос; 6 — приемный бункер; б — схема нагнетательной пневматиче­ской установки: 1 — компрессор; 2 — трубопроводы; 3 — питатель; 4 — разгружатель; 5 — фильтр; 6 — приемный бункер; 7 — ресивер.

винтом. Материал, поступивший в шнек, перемещается в нем подобно тому, как гайка передвигается по винту. Форма применяемых в шнеке винтов зависит от свойств перемещаемых материалов. Производитель­ность шнеков зависит от диаметра и числа оборотов винта (45— 100 об/мин).

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ТРАНСПОРТЕРЫ.Применяются для переме­щения в горизонтальном и вертикальном направлениях легких и мучни­стых веществ, суспендированных в потоках воздуха. Различают пневма­тические транспортеры: 1) всасывающие и 2) нагнетательные.

Схема всасывающей установки приведена на рис. 22, а. С по­мощью вакуум-насоса 5 создается умеренное разрежение в установке. Перемещаемый материал движется в токе воздуха по трубопроводу 2 в сборник 3 и далее в бункер 6. Если есть опасность, что сильно пыля­щий материал засорит насос, то между сборником и насосом 5 помеща­ют рукавный фильтр 4. Всасывающие пневматические установки явля­ются собирательными и с успехом применяются для перемещения ма­териала из многих точек в общий центр, например при производстве


вредных веществ отходы пыли отсасываются с рабочих мест в один об­щий сборник.

Схема нагнетательной установки приведена на рис. 22, б. С по­мощью компрессора / сжатый воздух через ресивер 7 подается в трубо­провод 2, в который из бункера 3 поступает перемещаемый материал. Подхватываемый воздушной струей материал направляется в приемни­ки 4, откуда и выгружается по мере надобности. При сильнопылящих материалах также необходим фильтр 5. Нагнетательные пневматиче­ские установки могут быть применены для подачи сырья к отдельным аппаратам (например, измельченного растительного сырья к экстракци­онным аппаратам). Скорость движения воздуха в транспортерах может доходить до 25 м/с; на 1 кг материала требуется примерно 3—6 м3 воз­духа в зависимости от свойств, относительной плотности материала, расстояния и т. д.

ГРАВИТАЦИОННЫЕ ТРАНСПОРТЕРЫ.Это приспособление, в ко­тором материалы перемещаются под действием силы тяжести. Сюда относятся лотки и самотечные трубы. Благодаря простоте их устройст­ва, отсутствию движущих механизмов и затрат энергии на перемещение материалов эти транспортные приспособления пригодны в ряде случаев для междуэтажных перебросок разных грузов.