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纯水液压技术在食品机械中的应用

2014/11/13 17:25:44  来源:计测网通讯员 
字号: 13号字 16号字
    摘 要:纯水液压用水做工作介质,具有不燃烧、无环境污染等优点,在食品、医药、娱乐等行业具有广阔的应用前景。该文分析了纯水液压在食品领域的应用优势,介绍了发达国家纯水液压在食品加工行业中的应用与开发情况。

    1 前言

    纯水液压传动一般用过滤后的自然水(含海水和淡水)作为工作介质,具有清洁、无污染、无火灾危害等优点。最近10年来,随着新型材料的发展、加工技术的进步和新结构的液压元件研制成功,克服了早期水压传动存在的诸如易腐蚀、易磨损、泄漏大、效率低等缺点,使纯水液压传动技术取得了长足的进步,并开始广泛进入食品、造纸、纺织、医疗器械、消防、冶金、采矿、原子能动力厂、海洋开发等工业应用领域。

    2 应用优势分析

    食品加工机械与食品直接接触,需要的清洁度高,无法采用油压驱动。目前常用的驱动方式是电动和气动。电机驱动必须采取绝缘措施,增加减速器等机构,造成设备体积庞大,清洗不便;气动技术的效率比较低(一般为5%~10%),压缩空气还是细菌的潜在携带者。而应用纯水液压可以充分保证工作场所的清洁卫生,还可以与高压水清洗装置有效结合起来,省掉了减速器等机构,使整个系统设计简单,结构紧凑;此外,采用纯水液压,食品加工机械还可集传送、搅拌、清洗于一体。

    食品行业的特点也为纯水液压传动的应用提供了许多优势。食品行业中多数管道是不锈钢,与纯水液压元件材质相同,元件集成和管路连接方便;食品行业中有各种各样的水源供应,液压介质来源广泛;食品行业动力设备需要的能量较低,对液压传动而言,需要的压力较低,降低了纯水液压元件的造价。

    3 国外应用现状

    发达国家早就意识到纯水液压在食品工业中的广阔的应用前景,并投入巨资研究开发纯水液压机械,现已形成系列产品。其中,丹麦某公司在此领域内居于世界领先地位。针对食品行业特点,此公司开发了各种纯水液压元件如节流阀、换向阀和低速大转矩马达等,其中各类阀的最大流量为25 L/min,工作压力为5Pa,马达转速为10~200 r/min,输出转速为100 Nm。该公司还开发了多种食品加工机械,目前已在牲畜屠宰、牛奶灌装和汉堡包加工等领域得到了应用。

    图1为该公司开发的纯水液压驱动的汉堡包机,其整个纯水液压系统是由2个马达、7个液压缸构成,其中马达驱动螺旋输送机。缸的种类分别是:2个压缩缸、2个注射缸、1个汉堡包成形缸、1个提升缸、1个切割缸。系统采用内置的PLC控制,可进行自动控制和手动调节。系统的最高压力是10 MPa,最大流量是44 L/min,系统容量是600 kg,每小时可加工1·8万个汉堡包。

    该系统采用纯水液压技术的优点是:

    (1)可将执行器和原材料紧密相连,无需原来系统所采用的屏幕等无关设备。系统机构紧凑,占地面积小,成本低;

    (2)对产品和环境均无污染;

    (3)系统可同时作为高压清洗器使用。

    图2是丹麦另一公司生产的纯水液压切肉机的系统原理图。该系统包括以下元件:1个排量为12·5cm3/r的轴向柱塞泵,一个转速为4000 r/min的排量为5 cm3/r的轴向柱塞马达,2个溢流阀和3个开关阀。系统工作压力为10 MPa。

    与传统气动切肉机相比,该纯水液压切肉机不仅降低了噪声(降低18 dB),而且节约成本。纯水液压切肉机与传统气动切肉机一年的使用费用情况比较如表1。另外,气动切肉机体积笨重,当压缩空气排出时还易结冰,使用不如纯水液压切肉机方便。

    日本某制作所针对HACCP(Hazard Analysis CriticalControl Point)的要求,也开发了多种纯水液压机械,用于肉鸡屠宰。包括去除羽毛和内脏、鸡翅和鸡腿等各部分的分离、胸肉脱骨、腿肉脱骨等各道工序均由纯水液压驱动的机械完成,每小时可加工900只鸡。肉鸡加工系统中所使用的纯水压马达额定工作压力7MPa,输出功率为100 W,直径60 mm,连轴长100 mm,重0·7 kg。而原来肉鸡加工机械上使用的电动马达,输出功率只有60 W,直径却有91·5 mm,连轴长241·5mm,重5 kg。由此可见,采用纯水液压驱动比电动减小了体积,减轻了重量。

    4 应用领域

    目前,纯水液压技术已在国外食品加工业中的以下领域得到应用:

    牛奶和饮料的无菌灌装;

     用于切割肉、骨、冻鱼等的液压锯;

     调整加工平台和工作台的位置;

     屠宰场中,待宰猪的运输与清洗;

     工作场所和设备的高压清洗;

     贝类加工中的净化、调湿和水冷;

     驱动各种提升、输送、夹持、和旋转工具;

     肉鸡屠宰设备;

     汉堡包和奶酪加工设备。

    5 结论

    从纯水液压技术在国外食品行业的应用情况来看,纯水液压技术在食品加工业的应用优势十分明显,清洁卫生、节约成本、系统集成与使用方便。由此可见,食品加工业采用纯水液压技术是一个必然的趋势。  

    目前,国内对于食品的卫生与安全日益重视,这对我国食品加工业提出了越来越高的要求。在此背景下,纯水液压必将凭其本身所固有的清洁卫生,无毒害,工作介质廉价易得等优势在国内得到越来越多的重视和应用。

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    作者:卢义敏  周 华

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