УДК 621.6-52

МОЕЧНАЯ МАШИНА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ УБОРКИ И ДЕЗИНФЕКЦИИ ЖИВОТНОВОДЧЕСКИХ ПОМЕЩЕНИЙ

Сергеев Николай Николаевич1, Карпухин Николай Иванович2
1Центральное опытное проектно-конструкторское и технологическое бюро-филиал Всероссийского научно-исследовательский технологический института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
2Центральное опытное проектно-конструкторское и технологическое бюро-филиал Всероссийского научно-исследовательский технологический института ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка, ведущий инженер

Аннотация
В представленной статье рассмотрен вопрос создания специализированной передвижной моечной машины для уборки и дезинфекции животноводческих помещений с непрерывным дозированием активной жидкости в потоках высокого давления.

Ключевые слова: дозирование, машины для дезинфекции, моечные машины, насосы высокого давления, электронное управление


HIGH PRESSURE WASHER FOR CLEANING AND DISINFECTION LIVESTOCK PREMISES

Sergeev Nikolay Nikolaevich1, Karpukhin Nicholas Ivanovich2
1Central experimental design and technological Bureau branch of all-Russian scientific-research technological Institute of repair and operation tractor fleet, candidate of technical Sciences, leading researcher
2Central experimental design and technological Bureau branch of all-Russian scientific-research technological Institute of repair and operation tractor fleet, leading engineer

Abstract
In the present article the issue of creating a specialized mobile washing machine for cleaning and disinfecting livestock buildings with continuous dosing of the active fluids in flows of high pressure.

Keywords: disinfection, dosing, electronic control, high-pressure pumps, washing machines


Библиографическая ссылка на статью:
Сергеев Н.Н., Карпухин Н.И. Моечная машина высокого давления для уборки и дезинфекции животноводческих помещений // Современная техника и технологии. 2015. № 10 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/10/7997 (дата обращения: 28.05.2017).

Одним из необходимых условий осуществления интенсификации животноводства является разработка и внедрение технологий и оборудования для уборки и дезинфекции животноводческих помещений. Это связано с тем, что высокая концентрация поголовья в животноводческих помещениях приводит к повышенному содержанию там патогенной микрофлоры, что в свою очередь приводит к распространению инфекционных заболеваний животных и другим негативным последствиям. Кроме того, накапливающиеся в животноводческих помещениях загрязнения, мешают проведению технического обслуживания оборудования, приводят к нарушениям покрытий, коррозии, разрушению деталей конструкции, что препятствует правильной эксплуатации и уменьшает срок службы машин, механизмов, а также и оборудования и помещений животноводства. В конечном итоге всё это снижает экономическую эффективность животноводства.
Выпускаемое оборудование не отвечает в полной мере требованиям поставленной задачи по разным причинам. Оно не всегда совместимо с процессами содержания, кормления и поения, применяемых на комплексах, фермах, в том числе малых, а также в подсобных и личных хозяйствах. Так, например, у применяемых моечных машин нет требуемой функции дезинфекции, дезинфекционные установки на шасси автомобиля не представляется возможным использовать из-за их габаритов в связи с особенностями проектирования современных животноводческих помещений. Проблема уборки и дезинфекции животноводческих помещений может быть решена путем создания специализированной моечной машины высокого давления, сочетающей в себе функции моечной машины для уборки животноводческих помещений и дезинфекционной установки.
Проведение мойки и дезинфекции соответствуют типовым технологиям, которые включают в себя операции – очистка поверхностей струёй теплой или холодной воды под давлением с помощью моечных машин, орошение дезинфицирующим растворам поверхностей и т.д. 
По назначению дезинфекции, проводимые в животноводческих помещениях можно подразделить на профилактическую (предупредительную) и вынужденную (текущую и заключительную), текущую при наличии больных животных и далее заключительную. Дезинфекцию осуществляют в основном химическими и физическими способами и, как правило, после удаления загрязнений (уборки). 
Наиболее радикален химический способ, заключающийся в нанесении на объекты дезинфекции различных дезинфицирующих химических веществ, путём распыления их растворов, в том числе посредством создания аэрозолей, проникающих в труднодоступные места и т. д. Выбор вида дезинфицирующего химического вещества и его концентрации в каждом отдельном случае индивидуален. Это зависит и от характера объекта дезинфекции и от вида предполагаемых или установленных возбудителей болезни. Также следует учитывать, что к величине концентрации, предъявляются противоречивые требования, с одной стороны она должна быть как можно более высокой, для получения набольшей эффективности проведения дезинфекции, с другой стороны, низкой, чтобы, обеспечить требования техники безопасности и охраны окружающей среды. Очевидно, что процесс изменение дозировки должен быть не сложным и не требовать больших затрат времени. Из всего указанного выше следует, что возникает необходимость решения технического вопроса по осуществлению возможности у обслуживающего персонала производить в процессе работы изменение дозировки активной жидкости, с целью изменения концентрации химического вещества для получения требуемой оптимальной концентрации на выходе моечной машины.
На Рис. 1 показаны основные узлы структуры разработанной моечно-дезинфицирующей машины, в которой получение дезинфицирующих химических растворов заданной концентрации производится с помощью современных технических средств, в которой задаётся, измеряется и изменяется объёмная концентрация, с использованием расходомеров, контроллера, пропорционального клапана, также насоса высокого давления с эжекторным входом.

Рисунок 1 – Структурная схема моечно-дезинфицирующей машины

Дозировка изменяется в процессе работы посредством ввода в контроллер требуемых значений концентрации, который на основании информации от расходомеров автоматически поддерживает требуемую концентрацию на выходе насоса, управляя пропорциональным клапаном.
Смешивание воды и дезинфицирующего раствора производится в насосе высокого давления с эжекторным входом.
Процесс смешения потоков воды и активной жидкости в камере эжектора схематически поясняется Рис 2.


Рисунок 2 – Процесс смешения потоков воды и активной жидкости в камере эжектора 

В сечении 0 – 0, совпадающем с началом камеры смешения, средние скорости рабочего (эжектирующего) потока VE и всасываемого (эжектируемого) потока VEJ являются исходными. За этим сечением расположен начальный участок смешения потоков, где по центру сохраняется ядро скорости рабочего потока, не охваченное процессом смешения. В пределах ядра скорости потока постоянны и равны средней скорости истечения из сопла V[1, с. 90].
Смешение потоков в камере эжектора сопровождается изменениями осредненного давления вдоль проточной части. По мере выравнивания профиля поперечного распределения скоростей потоков и уменьшения от сечения к сечению средней скорости суммарного потока происходит повышение давления.
Повышение давления в зоне смешения канала постоянного радиуса без учета поверхностного трения о стенку может быть определено по формуле:

, (1)

где р- давление в сечении 0-0;
р1 - давление в сечении 1-1 (рис. 2);
- плотность вещества;
VE - скорость рабочего потока;
VA - скорость всасываемого потока;
АE - отношение площадей сопла и камеры (относительное расширение).При очистке поверхностей струйным способом очистка производиться с помощью физико-химического фактора воздействия воды и водных растворов, который дополняется механическим ударом струи по удаляемым загрязнениям. 
По давлению воды у насадка струйные моечные машины обычно подразделяют на машины низкого давления 10х105 Па, среднего давления (10-50)х105 Па и высокого давления (50-60)х105 Па.
Сила удара струи определяется из уравнения:

Р = m v (1-cos ) = v2 (1-cos ), (2)

где, m -секундная масса жидкости, кг/с;v- скорость потока, м/с;
- плотность жидкости, кг/м3 ;
- сечение набегающей струи, м2 ;
- угол падения струи, рад.
Из анализа уравнения видно, что сила удара струи пропорциональна квадрату скорости потока, то есть если, например, скорость потока возрастёт в 2 раза, то сила удара струи возрастёт в 4раза.
Скорость потока в свою очередь зависит от напора воды в соответствии с формулой:

V = 2gH, (3)

где H- напор воды, м;
g – ускорение силы тяжести, м/с2
- коэффициент скорости, который зависит от формы отверстия и типа насадки.
Если связать между собой скорость, используя уравнение (3) и расход воды получим равенство (4)

Q = 0,25 d2н 2gH, (4)

где – коэффициент расхода, изменяющийся от 0,62 ( для круглого сечения) до 0,97 (для конусоидального насадка );

d2н – диаметр насадка .

Из формул видно, что, уменьшая диаметр насадка и увеличивая скорость истечения воды за счёт напора Н, можно повысить силу удара Р при неизменном расходе Q. Таким образом, тонкоструйная высоконапорная очистка приводит к интенсификации процесса за счёт увеличения механического фактора воздействия на удаляемые загрязнения.

На рисунке 3 приведены, полученные в результате экспериментальных исследований, зависимости расхода воды Q (1), времени очистки t (2) от напора. Очистке подвергались загрязнённые поверхности площадью 1 м2. Симбатный ход кривых расхода воды и времени очистки показывает, что достигаемый эффект от повышения напора струи получен при уменьшении диаметра сопла насадка и соответствующем увеличении скорости истечения воды. Очевидно, что уменьшать диаметр сопла можно до значений, при которых не будет происходить быстрого засорения отверстия, поэтому рекомендуемое минимальное значение диаметра сопла: 0,8- 1,5 мм.

Рисунок 3 – Экспериментальные зависимости расхода воды Q (1), времени очистки t (2) от напора.

Очевидно, что одним из главных главным вопросом при выполнении функции моечно-дезинфицирующей машины – дезинфекции является точность поддержания средней концентрации дезинфицирующего вещества в растворе на выходе машины. Высокое качество при выполнении этой функции обеспечивается для данной машины за счёт наличия в ней обратной связи, которая позволяет поддерживать концентрацию с требуемой точностью. Для регулирования применён пропорциональный клапан.
Как показал эксперимент, применённый пропорциональный клапан имеет высокую повторяемость, малое время достижения, которое намного меньшее допустимого. 
Экспериментальные исследования показали, что моечно-дезинфицирующая машина позволяет производить тонкоструйную высоконапорную очистку, Поддержания средней концентрации дезинфицирующего вещества в растворе на выходе машины обеспечивается с требуемым качеством за счёт наличия обратной связи, а также высокой линейности. малого гистерезиса характеристики пропорционального клапана.
Результаты имеют повторяемость, не выходящую за пределы погрешностей измерений, что подтверждает их достоверность.
Разработанная моечно-дезинфицирующая машина позволит выйти в данной области на уровень, соответствующий лучшим образцам зарубежного оборудования,

Рисунок 4. Общий вид моечно-дезинфецирующей машины

Ниже в таблице приведены основные технические характеристики разработанной моечной машины.
Технические характеристики моечно-дезинфецирующей машины
Таблица

Наименование
Значение (данные)
1 Габаритные размеры, мм
1030 х 635 х 1051
2 Способ очистки поверхностей Струёй воды (дезраствора) из ручного моечного пистолета.
3 Количество моечных пистолетов
1
4 Производительность, л/мин
14, 4; не более
5 Длина шланга до моечного пистолета, м
20, не более
6 Объект, откуда производится забор воды в моечную машину
Водопроводная сеть
7 Допустимое давление воды на входе моечной машины, бар
3 – 8
8 Допустимая температура воды, подаваемой в моечную машину, С
5 – 60
9 Наибольшее давление воды создаваемое насосом высокого давления, бар
110- 200
10 Параметры электрического питания:
трехфазная сеть переменного тока,
напряжением, В
частоты, Гц
3220/380В,50Гц
220/ 380
50
11 Электрическая мощность потребляемая моечной машиной, кВт;
5,0 не более
12 Температура окружающей среды, моечной машины С
5 – 40
13 Масса моечной машины , кг
110, не более
14 Срок службы, лет
10, не менее

Авторы надеются, что данная статья может оказать определенную практическую пользу лицам, занимающимся созданием и эксплуатацией моечных машин высокого давления для уборки и дезинфекции животноводческих помещений.


Библиографический список
  1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. 460с.
  2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000. 460с.
  3. Тельнов Н.Ф. Технология очистки и мойки сельскохозяйственных машин» М. «Колос», 1973. 295 с.


Все статьи автора «Сергеев Николай Николаевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: