文獻綜述自動液體灌裝機控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究

10灌裝生產(chǎn)線概念設(shè)計全自動液體灌裝機的使用和需求日益增長，已經(jīng)逐步代替手工灌裝或半自動灌裝，并將進展成為液體灌裝行業(yè)所必備的設(shè)備。目前，市場上對全自液體灌裝機沒有明確的定義和劃分，大多只對能進展自動計量或某局部機構(gòu)能實現(xiàn)自動掌握就定義其為全自動灌裝機，這種定義不完全，不能真正的對全自動液體灌裝機進展定義。液體灌裝根本原理灌裝就是將肯定量的液體物料注入到包裝容器中的過程IUl。這種液體物料主要是指具有低粘度的可流淌型液體物料，如酒類、汽水、果汁等。它們可以依靠自重以肯定速度流入到包裝容器中。另外還可灌裝一些中等粘稠液體物料和一些高粘度物料，假設(shè)醬、油脂，牙膏及黃油等。對這些物料的灌裝依靠重力是不能使其按要求流淌的，因此需要施加肯定的壓力將其擠入或壓入到包裝容器中。由于液體種類很多，其性能不一，如粘度、起沫性、含氣性、揮發(fā)性等各不一樣，所以承受的灌裝方法不一樣，其次液料的包裝容器也不同，有玻璃瓶、金屬罐、塑料瓶、復合紙盒等，所以，依據(jù)不同的包裝容器、包裝物料及不同的灌裝工藝，灌裝機的灌裝方法也是不一樣的。液體灌裝方式由于液體物料性能不同，灌裝方式多種多樣。依據(jù)灌裝壓力的不同可分為常壓灌裝、壓力灌裝、等壓灌裝、負壓灌裝等舊。常壓灌裝常壓灌裝，又稱重力灌裝，即在常壓下，利用液體自身的重力將其灌入包裝容器內(nèi)，其整個系統(tǒng)處于放開狀態(tài)下工作，該灌裝方法是最原始的灌裝方法。至今仍被用在流淌性很好的液體灌裝中，這各方法比較適用于流淌性好、不含氣、不易揮發(fā)的液體中。如礦泉水、白酒、醬油、牛奶等。負壓灌裝負壓灌裝是先將包裝容器抽氣形成負壓，再將液體物料灌入包裝容器內(nèi)【13J。這種灌裝方法不但能提高灌裝速度，而且能削減包裝容器內(nèi)殘存的空氣，防止液體物料氧化變質(zhì)，可延長產(chǎn)品的保存期。此外，還能限制毒性液體的逸散，并可以避開灌裝有裂紋或—————————————堡堡型墼垡堡墼堂魚絲墜————————————一缺口的容器，削減鋪張，適用于不含氣體，且怕接觸空氣而氧化變質(zhì)的粘度稍大的液體物料，以及有毒的液體物料。假設(shè)汁、果醬、糖漿、油類、農(nóng)藥、藥水等。這種灌裝分為二種形式ml，一是重力式負壓灌裝，即貯液缸與包裝容器具有相等的真空度，液體是在真空等壓狀態(tài)下以重力流淌方式完成灌裝的；二是壓差式負壓灌裝，即包裝容器的真空度大于貯液缸的真空度(貯液缸處于常壓狀態(tài)、只對包裝容器抽氣)，液體是在壓差狀態(tài)下完成灌裝的。重力負壓灌裝是低真空(10---16kPa)下的重力灌裝。其灌裝方法根本與重力灌裝一樣，但比重力灌裝速度快，可以避開灌裝有裂紋或有缺口的容器，還可以防止液體的滴漏。壓差式負壓灌裝(純真空灌裝)，灌裝系統(tǒng)內(nèi)的壓力應低于大氣壓力。灌裝閥密封塊抵住容器的同時開啟閥門，由于與真空室相通的容器內(nèi)處于真空，液體可被快速抽進容器中，直至灌裝到預定液位。最終會有相當量的液體被抽到排出管中，進入溢流槽后被回收再循環(huán)。純真空灌裝的真空度一般保持在6“-7kPa。真空法可提高灌裝速度，削減產(chǎn)品與空氣的接觸，有利于延長產(chǎn)品的保存期，其全封閉狀態(tài)還限制了產(chǎn)品中有效成分的逸散。壓差式負壓灌裝尤其適用于不宜多暴露于空氣中的含維生素的液料，如蔬菜汁、果汁以及有毒的液體(如農(nóng)藥、化學藥水)等【1s①壓差真空式即貯液箱內(nèi)處于常壓，只對包裝容器抽氣使之形成真空，液料依靠貯液箱與待灌容器間的壓差作用產(chǎn)生流淌而完成灌裝，國內(nèi)此種方法較常用②重力真空式即貯液箱內(nèi)處于真空，包裝容器首先抽氣使之形成與貯液箱內(nèi)相等的真空，隨后液料依靠自重流進包裝容器內(nèi)，因構(gòu)造較簡單，國內(nèi)較少用。真空法灌裝應用面較廣，它即適用于灌裝粘度稍大的液體物料，如油類、糖漿等，也適用于灌裝含維生素的液體物料，如蔬菜汁、果子汁等，瓶內(nèi)形成真空就意味著削減了液料與空氣的接觸，延長了產(chǎn)品的保質(zhì)期，真空法還適用于灌裝有毒的物料，如農(nóng)藥等，以削減毒性氣體的外溢，改善勞動條件。等壓灌裝等壓灌裝，即先向包裝容器內(nèi)充氣，使容器內(nèi)壓力與貯液缸內(nèi)壓力相等，再將貯液缸的液體物料灌入包裝容器內(nèi)。等壓灌裝又稱壓力重力灌裝、氣體壓力灌裝。這種灌裝方法只適用于含氣飲料，如啤酒、汽水、香檳等。壓力灌裝壓力灌裝，是借助外界壓力將液體物料壓入包裝容器。外界壓力有機械壓力、氣壓、液壓等。壓力灌裝主要適用于粘度較大，流淌性較差的薪稠物料的灌裝，可以提高灌裝6速度。壓力法灌裝與真空法正好相反，灌裝密封系統(tǒng)處于高于大氣壓力的狀態(tài)中，將正壓力加于產(chǎn)品上。壓力法對于不能抽真空的產(chǎn)品是很抱負的，如酒精類飲料(酒精含量會隨真空度增加削減)，熱飲料(90。C的果汁，抽真空可引起液料快速蒸發(fā))，假設(shè)承受常壓灌裝液管道比較細，阻力大，效率低，為了提高灌裝速度，可承受壓力灌裝等。壓力法可在產(chǎn)品和排氣兩端保持高于大氣壓的壓力，且產(chǎn)品端壓力更高，這樣的系統(tǒng)有利于控制某些飲料保持較高的二氧化碳含量。虹吸法利用虹吸原理完成的灌裝方、法【161。此種方法消滅最早，人們最簡潔承受，原理比較簡潔，現(xiàn)在很少使用。上述幾種灌裝方法的正確選擇，除考慮液體本身的工藝性能如粘度、重度、含氣性、揮發(fā)性外，還必需考慮產(chǎn)品的工藝要求、灌裝機的機械構(gòu)造等綜合因素。對于一般不含氣的食用液料如瓶裝牛奶、瓶裝酒類等，可以承受常壓法，亦可承受真空法，為了削減灌裝時液料中的含氧氣量，以便延長產(chǎn)品的保質(zhì)期，承受較大的真空度的真空法更有利。另外，承受真空法其灌裝閥的構(gòu)造較簡潔，液漏損失小。但是事物是辯證的，真空度越大，酒的香味越易損失，而且真空法較之常壓法尚需增加設(shè)備本錢。應當指出，對于某種液料的灌裝不肯定選擇單一的方法，也可以綜合選擇幾種方法，例如為了削減啤酒中的含氧量，避開保存期失光變質(zhì)，一種方法是灌裝前對瓶內(nèi)抽取真空，然后再充入二氧化碳進展等壓灌裝，即承受真空一等壓法，另一種方法是用二氧化碳充氣等壓，瓶內(nèi)被替代的空氣被引入單獨設(shè)置的回氣箱，并不排至貯液箱。灌裝前階段在等壓下進展，灌裝后階段可加快回氣速度，形成與貯液箱的壓差，從而提高灌裝速度，即承受等壓一壓力(差壓)法。影響灌裝的因素被灌裝的液體物料涉及面很廣、種類很多，其物理、化學性質(zhì)差異很大，因此，對灌裝的要求也各不一樣。影響灌裝的主要因素是液體的粘度，其次是液體內(nèi)是否溶有氣體、固體顆粒等。一般液體按粘度可分為三類I，71：第一類為流體：在自身重力作用下即可以按肯定速度流過圓管的任何液體。流速主要是受流體粘度和壓力影響，一般粘度范圍規(guī)定為1～100厘泊，流淌性好的淡薄液體物料，如酒類、果汁、牛奶、醬油等。這些物料粘度小、流淌性好，在管道中流淌阻力小，對灌裝設(shè)備要求也小。其次類為半流體：在大于自身重力的壓力作用下才能在圓管中流淌的液體叫半流體，7————————————墮墅塑叢塑型蘭垡絲墜—————————一100．-一1000厘泊，其屬于流淌性比較差的粘稠液體物料，如番茄醬、油脂等物料，這些物料在容器和管道中流淌時阻力比較大，一般需要施加肯定的壓力才能到達預定要求。10000厘泊的液流淌性差的粘糊狀液體物科(IlI，需要借助比較大的外力才能使其流淌。如：果醬、牙膏、漿糊、高粘度油脂等物料。這些物料一般在小的管道中很難流淌，必需施加外力才能推動其流淌。因此，這類物料在包裝中對設(shè)備有較高的要求。另外，對于低粘度液料，依據(jù)液體中是否含有二氧化碳氣體，可分為不含氣(如白酒、礦泉水等)和含氣(如啤酒、汽酒、香檳、汽水等)兩類；對于是否含有酒精成份又可分為軟飲料(不含酒精)和硬飲料(含有酒精)。流體的流淌特性還會受溫度、粘度、固體粒子的含量、分解性、外表張力或起泡特性等因素的影響，所以灌裝時，要對這些因素加以掌握。灌裝的定量方法準確的定量灌裝不但與產(chǎn)品的本錢有著直接的關(guān)系，同時也影響產(chǎn)品在消費者心中的信譽。包裝物品的定量一般有重量定量和容積定量兩種。重量定量由于要增加秤等計量衡器，所以機器的構(gòu)造比較簡單，適用于比重常常變化的固體物料，且往往要配置一套電路用以機電協(xié)作；容積定量機器的定量構(gòu)造比較簡潔，一般不需電路協(xié)作。液體產(chǎn)品一般易承受容積式定量，常見的有如下三種方法。液位掌握定量法每一種包裝容器，多是按同一模具制造，其容積、外形的差異很小，假設(shè)容器內(nèi)液位一樣，那液料的量也一樣，這就似乎按液位定量的原理【9凹凸掌握的，當液料注入容器，其內(nèi)氣體便由排氣管逸出，當液位升至排氣管口時，形成液封，氣體再不能排出，灌裝停頓。這樣可以掌握每一個包裝容器內(nèi)的液位均一樣。假設(shè)要轉(zhuǎn)變灌裝量，只需調(diào)整排氣管位置的凹凸即可。這是目前應用最廣泛的定量方法，適用于粘度小的液體物料。定量杯定量法定量杯定量法是承受一個所需定量容積的定量杯、先將液體料注入定量杯，然后將杯內(nèi)液料灌裝進容器，從而完成定量灌裝，假設(shè)不考慮定量杯內(nèi)殘液的損失，則每次灌裝的液料應與定量杯的容積相等。要轉(zhuǎn)變每次的灌裝量，可更換定量杯，或轉(zhuǎn)變調(diào)整管在定量杯中的高度。這種定量方法，由于承受同肯定量杯定量，故定量精度較高，它適用8于粘度小的液料定量。定量泵定量法定量泵是一種往復式活塞泵，活塞作直線往復運動，每運動一次，便把活塞運動行程相對應的容腔內(nèi)的液料推送到包裝容器中去。要調(diào)整一次的灌裝量，只需調(diào)整活塞的行程。定量泵定量，定量精度高，誤差一般可達2％以下例；應用范圍大，可適用多種液料，不但能灌裝粘度低的液料，而且是粘度高的液料的主要灌裝方法；且構(gòu)造簡潔，使用便利。比較上述三種定量方法，從定量精度來看，第一種方法由于直承受到瓶子容積精度以及瓶口密封程度的影響，其定量精度不及后二種方法高，假設(shè)從機械構(gòu)造看，第一種明顯最為簡潔，因此，它自然得到廣泛應用定量方法的正確選擇，主要應考慮產(chǎn)品所需要的定量精度，如我國對640毫升啤酒lO·32l過1．5毫米，容積誤差最好掌握在±0．4％1221，越是貴重的產(chǎn)品，明顯其誤差應越小。定量方法的正確選擇，還應考慮到液料本身的工藝性，例如對含氣飲料灌裝假設(shè)承受定量杯定量法，則貯液箱內(nèi)的泡沫反倒可能降低定量精度，因此，在這種狀況下，一般以承受掌握液位高度定量為好。灌裝機的設(shè)計計算液體產(chǎn)品從貯液槽送往灌裝用的包裝容器一般用的是圓形管道，因此管道尺寸確實定就需要合理選擇圓管的內(nèi)徑和壁厚。圓管內(nèi)徑確實定設(shè)輸液管的內(nèi)徑為d，其截面積為A=稈／4，液體在管內(nèi)流淌的速度為：S=V／A，V為流經(jīng)管道任意截面上液料的體積流量，那么，輸液管的內(nèi)徑為：d=(4V／rcS)1陀(2．1)V=W／p=G牛Qmax／3600p(2-2)式中：W一重量流量：指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道任意橫截面的液料重量；曠液體產(chǎn)品的密度；G一每瓶灌裝液料的重量；Qmax一灌裝的最大生產(chǎn)力量。流速S一般依據(jù)閱歷選取，這是由于流速增大，管徑則小，雖使材料消耗和基建投資削減，但增大了流體的動力消耗，又使操作費用提高，因此，在設(shè)計時應依據(jù)具體情9————————————鯉壁墼壑塑壁壘墮垡-_—————————一況選取，依據(jù)體積流量VS流速代入公式計算所等于的管徑，還必需依據(jù)工程手冊中查取的規(guī)格圓管。一般依據(jù)管子的耐壓和耐腐蝕等狀況，按標準規(guī)格選定壁厚。液料輸送的功率計算要在單位時間內(nèi)供給灌裝容器肯定量的液料，其能量可以來自高位貯液槽的位能，也可以來自輸入泵的機械能，到底需要多少能量呢?這可由流體力學中能量守恒的柏努利方程式來求解，一般先取供料開頭及終了的兩個截面作為分析面，即取液槽的自由液面作為A液面，取灌裝面貯液箱中進液管121作為B截面，然后列出兩截面間的柏努利方程式【冽：z．+爭塒．善+／L=乙+手+2箬+Σtc2剮式中：ZPau2／29aa=2，紊流時昨1。計算開頭時，一般可先假定昨l，最終依據(jù)計算結(jié)果可再進展驗算、修正、Hc為泵的壓頭，它指單位重量的液料通過泵后獲得的能量、Σhf為損失壓頭，它包括直管阻力損失hf及局部阻力損失hj之和，其計算方法可查閱流體力學的有關(guān)資料。灌裝時間的計算液體灌裝的過程包括穩(wěn)定的管嘴自由出流，不穩(wěn)定的管嘴自由出流和不穩(wěn)定的管嘴漂浮出流等鯽，下面針對每種狀況分別爭論灌裝時間的計算方法。穩(wěn)定的管嘴自由出流，由于流經(jīng)管嘴孔口的液料流量恒定不變即Vs為常量，所以灌裝時間為：t=V～S(2-4)式中：V．一每瓶所需灌裝液料的容積；Vs—孔口出流的液料體積流量。由式可見，只有增大Vs才能提高灌裝機的生產(chǎn)力量，而Vs的增加，又與液體的截面積～和導管中液體的壓力有關(guān)，因此在增大孔口出流液料體積流量的同時，應考慮到壓力的增大將導致液料流速的提高，這將有害于灌裝的穩(wěn)定進展，而舢的增大除應考慮瓶口尺寸的限制外，在依據(jù)液位高度定量的構(gòu)造中，還應考慮到當液位升至回氣管后，能否在孔口截面上截斷液流，以便保證定量精度。lO生產(chǎn)力量的計算旋轉(zhuǎn)型的自動灌裝機的生產(chǎn)力量可用式：Q=a*rl進展計算。式中：Q一生產(chǎn)力量(瓶／分鐘)；卜灌裝機頭數(shù)；I卜灌裝臺的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)／分)。從上式可見，要提高灌裝機的生產(chǎn)力量就必需增大頭數(shù)a和轉(zhuǎn)速n。假設(shè)承受增大灌裝機的頭數(shù)a來提高生產(chǎn)率，那么，灌裝機的旋轉(zhuǎn)臺直徑也要相應增大，這不僅使機器浩大，而且在旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速肯定的狀況下，還必需考慮離心力的影響，即瓶托上的瓶子在未被灌裝閥壓下前或在灌滿液料灌裝完成灌裝閥離開之后，其繞立軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力都必需小于瓶子與瓶托之間的摩擦力，否則瓶子將會被拋出托瓶臺，從而影響正常操作。假設(shè)承受增大立軸的轉(zhuǎn)速n來提高生產(chǎn)率，那么，除同樣需要考慮離心力的影響外，主要的還需考慮灌裝時間的影響，當n值提高，但液料灌裝速度沒有提高而與n值不相適應時，瓶子在旋轉(zhuǎn)臺上轉(zhuǎn)動一周的時間內(nèi)并未能灌滿，沒有到達定量要求，生產(chǎn)循環(huán)也因此受到破壞。灌裝機及其輔機的簡介及分類我國的灌裝設(shè)備主要是應用在酒水、飲料的灌裝上，從灌裝原理上大體可分為負壓灌裝機、常壓灌裝機、等壓灌裝機、定量灌裝機、料位灌裝機等幾種類型1251。但是目前各個設(shè)備生產(chǎn)廠家的灌裝機在灌裝力量、效率、適宜瓶型范圍及自動化程度等方面各有優(yōu)缺點，不同程度地制約著產(chǎn)品包裝質(zhì)量和生產(chǎn)率。目前，灌裝機呈現(xiàn)出的進展動①多功能同一臺設(shè)備，可進展多種飲料的灌裝、可進展玻璃瓶與聚酯瓶的灌裝。②高速度、高產(chǎn)量碳酸飲料灌裝機的灌裝速度最高達20231500瓶／分。③技術(shù)含量高、牢靠性高、計量準確。因此，在灌裝機及其輔機方面也不能簡潔的進展劃分歸類。不同的灌裝方式協(xié)作不同的進瓶方式和封蓋方式，以及承受的自動化水平的凹凸將會成為以后灌裝機的類型，而且，這些的產(chǎn)品將會同時包含上述的全部功能。本章小結(jié)本章主要是圍繞灌裝的技術(shù)和影響灌裝的方法進展爭論。液體灌裝的方法很多，從而使灌裝機的樣式也不盡一樣。根本的灌裝方法分為：常壓灌裝(也叫重力灌裝)、負壓(或真空灌裝)和壓力灌裝等。由于液體物料的粘度不同、性狀不同，在灌裝中必需承受不同的灌裝方法，對于～般的液體，流淌性好、性態(tài)穩(wěn)定、液體中不含氣體，可承受重力灌裝方法進展灌裝，而對于一些高粘度，流淌性極差或半固態(tài)的液體，其灌裝時就必需承受壓力灌裝方法，靠重力就行不通。因此，在灌裝時對不同的液體，應用先了解其性能，然后再選擇灌裝方法。12灌裝生產(chǎn)線機械局部設(shè)計依據(jù)灌裝生產(chǎn)線的定義，全自動灌裝生產(chǎn)線是由一系列機器或機構(gòu)的組合，一般主要包括以下幾個局部：吹瓶機；洗瓶機(包括烘干機等)；理瓶機；灌裝機；封蓋機；打包機；傳輸及關(guān)心設(shè)置等。下面就其中幾個主要單元，理瓶機、灌裝機、封蓋機和傳輸系統(tǒng)進展設(shè)計和爭論。這四個局部是組成全自動灌裝生產(chǎn)線不少缺少的設(shè)備，它們之間有工藝過程的先后挨次。一般的工藝工作關(guān)系為，干凈的瓶子經(jīng)烘烤后排放在理瓶機前，經(jīng)理瓶機對瓶子進展排序檢測后送入輸送設(shè)備，之后由傳輸設(shè)備將其依次送入灌裝機、封蓋機，最終經(jīng)傳輸設(shè)備將其送出進展包裝，完成一個完整的工藝流程。其中理瓶機的主要作用就是排放瓶子，它是后序工藝進展自動化掌握的根底。理瓶機設(shè)計理瓶機按進瓶方式分有轉(zhuǎn)盤進瓶、螺桿進瓶、撥盤進瓶等多種方式，各種進瓶方式在原理上差異不大，各有各和優(yōu)點，選擇合理的進展方式，能夠給自動化生產(chǎn)線帶來更好的平滑性。轉(zhuǎn)盤進瓶方式轉(zhuǎn)盤進瓶方式就是將上個工序出來的瓶子(干凈的擺放無序的瓶子)用轉(zhuǎn)盤作為傳送機構(gòu)一個一個列隊送到傳送帶上。簡潔的說其作用就是對瓶子進展整理、擺放作用，為下一個工序理順瓶子做好預備。轉(zhuǎn)盤式理瓶機的工作原理如圖3．1所示。它由兩個旋轉(zhuǎn)盤組成，兩個旋轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動。從入口傳輸設(shè)備送來的瓶子被輸送到理瓶機前，經(jīng)過與理瓶機切入被輸出到理瓶機后端，并按肯定的間隔、速度和方向傳入到下一級輸送帶上。理瓶機在中間的主要作用就是用來掌握輸出瓶子的間隔和速度。因此，在整個灌裝系統(tǒng)中，理瓶機的工作力量也會對整個自動化生產(chǎn)線起到影響作用，它直接影響灌裝線的運作速度。理瓶機的傳送方式一般多為連續(xù)性轉(zhuǎn)動，這種進瓶方式多用于連續(xù)式灌裝生產(chǎn)線。依據(jù)其原理圖，簡潔覺察，在進瓶端可能會消滅兩個或多個瓶子同時切入到兩個旋轉(zhuǎn)盤的凹槽中，引起旋轉(zhuǎn)盤的卡阻狀況或瓶子碰撞等狀況。因此在轉(zhuǎn)盤方式進瓶設(shè)計中必需在其外輪廓圓周上設(shè)計一個阻檔板，以保證每次只能有一個瓶子與兩個轉(zhuǎn)輪的凹槽相切。轉(zhuǎn)盤進瓶的優(yōu)點是，傳輸速度快，瓶子擺放整齊、間隔均勻等。但是也存在著肯定的缺點，轉(zhuǎn)盤進瓶工作在高速時，由于拔盤的相對于瓶子的速度很高，在與瓶子接觸時會發(fā)生碰撞(接觸之間會存在小的間隙)，因此會消滅碎瓶、缺瓶等現(xiàn)象，這就要求必需有個檢測裝置對瓶子好壞進展推斷。所以在設(shè)計中承受常規(guī)的轉(zhuǎn)盤進瓶方式進展3．1轉(zhuǎn)盤進頹原理圖．Fig3．1Schematicdiagramofturntableintothebottle傳輸?shù)耐瑫r，需要在轉(zhuǎn)盤前方加了一個識別裝置，由它負責對瓶子進展推斷。推斷的主要以據(jù)為：瓶口完整、瓶身無裂紋、無碎瓶。以上推斷不合格的，由機械手對其進展清理。螺桿進瓶方式螺桿進瓶方式是將排列好的瓶子用螺桿(與轉(zhuǎn)盤進瓶方式不同之處在于此)作為傳送機構(gòu)將瓶子按肯定的速度和間隔送出嘲。該種進瓶方式適用范圍較廣，無論是直線式灌裝機還是回轉(zhuǎn)式灌裝機大都承受螺桿進瓶的方式。螺桿進瓶也會消滅碎瓶、缺瓶等現(xiàn)象，這與螺桿本身的設(shè)計有關(guān)，如傾角大小、螺距長短、螺旋線外形等等，在進瓶時實行等螺距以便于瓶子的平穩(wěn)進入。為了加工及進瓶便利，設(shè)計時把進口端設(shè)計為錐形，螺紋深度也由淺至深，便于瓶子能逐步平穩(wěn)進入。一般螺桿設(shè)計并無問題，但碎瓶率、缺瓶率卻照舊較高，緣由有兩種：經(jīng)過傳輸設(shè)備送入的瓶子在進入理瓶機入口處，都有一個向前的速度，在到達螺桿時瓶子的運動方向產(chǎn)生突變，沖擊力很大，假設(shè)前面的瓶子沒有準時被螺桿帶走，在螺桿處就易產(chǎn)生碎瓶現(xiàn)象；無論模制瓶還是管制瓶，瓶壁都比較光滑，經(jīng)過清洗烘干消毒后，瓶身的摩擦力快速增加，由于摩擦力和沖擊力的作用，進瓶螺桿經(jīng)過一段時間工作后溫度上升，螺桿外表粘度增加，使瓶子爬行運動，產(chǎn)生粘瓶現(xiàn)象，導致瓶子進不了螺旋槽并相互擠壓，從而消滅碎瓶、缺瓶現(xiàn)象。14轉(zhuǎn)盤與螺桿相結(jié)合轉(zhuǎn)盤與螺桿相結(jié)合的進瓶方式是通過將兩者的優(yōu)點相結(jié)合而設(shè)計的一種進瓶方式。其中最常用的是轉(zhuǎn)盤與螺桿相結(jié)合進瓶。轉(zhuǎn)盤與螺桿相結(jié)合的進瓶方式就是在螺桿之前1個轉(zhuǎn)盤，由轉(zhuǎn)盤將瓶送進螺桿后再由螺桿傳送，如圖3．2所示。這種進瓶方式運行平穩(wěn)牢靠，在送瓶過程中瓶子的接觸壓應力由轉(zhuǎn)盤擔當，瓶子進轉(zhuǎn)盤所受應力比瓶子進螺桿所受應力要小得多，有了螺桿的存在，進瓶處可留出充分的操作位置，既解決了螺桿所受應力問題又解決了轉(zhuǎn)盤的位置局限性。同時還起到理瓶作用，在進螺桿時瓶子已經(jīng)不再具有沖擊力并逐一排好了隊，自然就不簡潔消滅碎瓶、缺瓶的現(xiàn)象了。因此，從理論上講這種進瓶方式的牢靠性更高。3．2轉(zhuǎn)盤與螺桿結(jié)合進瓶原理圖Fig3．2Schematicdiagramofturntablewiththescrewintothebottle對于灌裝機方面，為了提高灌裝速度的常承受多頭灌裝設(shè)計，這就要求理瓶機要有相應的速度，然而理瓶機一次只能傳輸一個瓶子，這就嚴峻的制約了整個灌裝生產(chǎn)線的速度，為了解決這一沖突，承受多個理瓶機同時進展傳輸工作來滿足。本文承受兩臺理瓶機共同工作來滿足灌裝機的需求。在兩條傳輸線中間再設(shè)計一個旋轉(zhuǎn)式理瓶機，其作用主要是將來自兩條線路的瓶子進展合并。由于理瓶機的速度限制，單臺理瓶機不能滿足多頭灌裝機的速度要，因此需要多臺理瓶子機共同工作來完成，這種設(shè)計方法可以適應高速灌裝傳輸速度的要求【2s1。灌裝機及其主要部件的設(shè)計灌裝機是整個灌裝機構(gòu)的主體局部，其主要由以下幾個大的局部組成：灌裝機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、插、拔管機構(gòu)。其中灌裝機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機構(gòu)是該機的主體部件，其它全部機構(gòu)、輔件均安裝在這上面。灌裝機灌裝部件的設(shè)計灌裝機灌裝局部設(shè)計，依據(jù)灌裝方式的不同，灌裝機在構(gòu)造上也有肯定的差異。首先我們以容器杯定量方法進展爭論。這種灌裝方法是通過一個固定容積的計量杯作為計量器件。灌裝機構(gòu)承受的是壓力灌裝方法，即通過氣缸帶動灌裝活塞進展對液體的吸入，到達預設(shè)計量值后，經(jīng)換向閥換向再由氣缸推動活塞將液體擠出，以提高灌裝速度。其3．3所示，容器杯計量灌裝的工作過程如下：氣缸1上移，同時電磁閥3A．B2隨氣缸l一起運動，液體被吸入容器杯中，經(jīng)D1檢測到達預設(shè)量活后塞停頓，AB向關(guān)閉吸入過程完畢；氣缸下移帶動活塞下移，同時電磁閥3B．C向翻開，液體被壓入瓶中，經(jīng)D2檢測BC向關(guān)閉，灌裝過程完畢，一個完整的灌裝過程完成。圖3．3容器杯計量原理圖Fi93．3Schematicdiagramofcupcontainermeasurement這種灌裝方法的優(yōu)點是，液體在灌裝過程中不受外界條件的干擾，計量準確、灌裝速度快，應用范圍大，特別適用于一些粘度較大的液體灌裝。例如在批量生產(chǎn)中，灌裝量不受批次液體密度差異的影響，以體積計量主要的優(yōu)點就是對于不同的液體，在灌裝中不必轉(zhuǎn)變計量系統(tǒng)，計量準確。但這種灌裝方法也存在不少缺點，灌裝中在吸入和壓出過程中，液體沖擊振蕩比較大，動力元件氣缸在高速工作中噪音大，而且容器杯計量范圍不好調(diào)整，對于體積隨溫度變化大的液體，容器杯計量就不能適用【冽。其次種灌裝方式還是壓力灌裝法，與前一種不同的是計量方法和液體驅(qū)動力的差異16：全自塾渣簽壅鱉翅絲劍圣絲笪絲過皇堡壅而已。這種灌裝是承受加壓泵作為動力源，將灌裝液體注入容器槽中，用流量計計量方3．4所示，液體經(jīng)過加壓泵被注入到緩沖槽中，由于緩沖槽與外界存在肯定的壓力差，當緩沖槽底部導管上的電磁閥翻開后，液體流經(jīng)流量計從電磁閥流出，流量計對液體進展計量，計量完成后由流量計發(fā)出掌握信號，使電磁閥關(guān)閉完成灌裝。這種計量方法的優(yōu)點是灌裝計量范圍大、調(diào)整敏捷，適合常常調(diào)整灌裝量的灌裝系統(tǒng)。缺點是流量計及其附件本錢高，掌握系統(tǒng)簡單。以上兩種方法的工作原理根本相像，差異之處在于計量的方法不同。對于大型全自動灌裝機，由于其灌裝適應范圍大，因此，大型全自動液體灌裝機一般都承受流量計計量方法進展灌裝設(shè)計。大型灌裝機的單個灌裝頭工作原理如上所述，可選擇任何一種灌裝形式。本文設(shè)計24個灌裝頭組成塔式灌裝機。對于前面爭論的兩種灌裝方式，區(qū)分只是在計量方法上不同，其灌裝原理根本一樣，其余各局部根本上承受的3．4流量計灌裝原理圖Fig3．4SchematicdiagramofflowmeterfiUer是一樣的設(shè)計方法，所以我們只選擇其中一種方案進展爭論，下面以流量計計量方法進展設(shè)計爭論。全自動液體灌裝機承受24頭旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)動方法進展灌裝。當傳輸設(shè)備將瓶子導入到灌17————————————堡墮墜墜登堡笪絲壘墼——————————一裝機前，經(jīng)過位置檢測后，使旋轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)一個瓶位以待下一個瓶子的進入。瓶子旋轉(zhuǎn)塔底部托盤經(jīng)定位檢測到位后，由氣缸推動插拔管機構(gòu)將導流管插入瓶中，電磁閥翻開，開頭灌裝，計量完成后，電磁閥關(guān)閉，插拔管機構(gòu)退出。由于選擇的是連續(xù)灌裝方式，在第一個瓶子進展灌裝過程中，其次個瓶子也開頭按前一個瓶子的工作過程進展工作，這樣每一個灌裝頭按一樣的工作方式周期性工作。灌裝機旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計旋轉(zhuǎn)機構(gòu)主要是由一大的旋轉(zhuǎn)盤和主軸及支架組成，它是灌裝機的主體，灌裝頭均勻的分布在旋轉(zhuǎn)盤的圓周上，并伴同旋轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動。在旋轉(zhuǎn)盤的底部安裝了一臺步進電機，由它帶動主軸轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)速由傳輸機進入灌裝機之間的檢測元件掌握，也就灌裝機的轉(zhuǎn)速受進瓶速度的影響。插、拔管機構(gòu)的設(shè)計插、拔管機構(gòu)是由一個氣缸連同一根管子組成，在灌裝過程中由氣缸推動執(zhí)行機構(gòu)將管子插入瓶子中或從瓶子中拔出。執(zhí)行機構(gòu)由一個滑塊和--N導軌組成，在灌裝過程中，當瓶子到達指定位置后，由氣缸推動插、拔管機構(gòu)將管子插入到瓶子底部，同時在3．5灌裝機圖Fig3．5Diagramoffillingmachine灌裝中隨著液面的上升，插、拔管機構(gòu)漸漸上升，其動作速度由氣缸確實定，最終在完全自塾渣絲蕉薹壑箕劁圣絲笪堡選皇堡窒成灌裝后將管子拔出。這樣設(shè)計的目的主要在于，由于不是承受的真空灌裝，在液體灌裝過程中容器瓶中存在大量的氣體，當高速流淌的液體從瓶口流下時，使大量氣體混入其中，會在容器瓶內(nèi)產(chǎn)生大量氣泡影響灌裝。承受插、拔管機構(gòu)使導管插入瓶子底部，這樣在灌裝時液體從瓶子底部漸漸上長，并始終保持導管口不露出液面以削減氣體的混入，保證灌裝的穩(wěn)定性，也避開了氣體的污染。3．5所示，圖中最上邊的容器為液體緩沖槽，緩沖槽的作用主要是削減灌裝過程中液體流速的沖擊。24支灌裝管均勻的分布在緩沖槽底部的圓周上，導管與流量計相連，這樣設(shè)計是為了保證導管在每個瓶子交替灌裝時始終布滿液體，不會對流量計造成氣泡沖擊，使計量準確，電磁閥設(shè)計在流量計的前方就是為了這個目的。在灌裝機灌裝過程中，灌裝機的速度對瓶子的位置也有影響，灌裝機轉(zhuǎn)速越高，瓶子受到的離心力越大，瓶子就有被摔出的可能，因此，要保證瓶子底部與灌裝機底部托架之間有足夠大的摩擦力。為了抑制這個缺乏，在設(shè)計中在灌裝機底部設(shè)計了一個環(huán)型擋圈，由它阻擋瓶子使瓶子在高速旋轉(zhuǎn)中不被摔出。封蓋機設(shè)計封蓋機的種類很多，按其封口方式不同主要分為以下兩大類：壓蓋式和旋蓋式。壓蓋封口方式主要用于類似于啤酒灌裝的封口方法，瓶子外壁上沒有螺紋，封口時通過擠壓和收口將瓶蓋壓封在瓶口上，或是向一般的包裝瓶中的其次層塑料蓋，其只需簡潔的壓入瓶口中。這種封蓋方式多用于啤酒類的灌裝，其要求封蓋速度快，瓶口能承受肯定的壓力。旋蓋封口主要用于類似于飲料類瓶型，瓶子外壁上和瓶蓋內(nèi)壁上勻有螺紋，在封口時通過旋轉(zhuǎn)方式將瓶蓋擰在瓶口上，這種封口方式多用于飲料類灌裝用的塑料瓶，以及白酒類的封蓋，其適用范圍主要是瓶口強度較小，不能承受大的壓力。本文在設(shè)計時承受的是旋蓋封口方法。旋蓋封口廣泛用于玻璃瓶或PET瓶等螺紋蓋封口，這種封蓋方法事先在瓶蓋上加工出內(nèi)螺紋，螺紋有單頭或多頭之分，單頭螺紋多用于藥瓶、調(diào)料品等封口，多頭螺紋使用的較為廣泛130口。這種封口是靠旋轉(zhuǎn)封蓋器，將蓋旋轉(zhuǎn)擰緊在容器口部。由于螺紋封蓋具有封口快捷、開啟便利等優(yōu)點，所以一些不含氣的液料，諸如飲料、酒類、調(diào)味料、化裝品及藥品、嬰兒食品等瓶裝物品的封口大量承受螺紋蓋封口。另外在大型的自動化灌裝線上，旋轉(zhuǎn)封蓋更利于流水線作業(yè)，它可以實行與灌裝機進、出瓶一樣的方式進展設(shè)計。旋蓋機一般與灌裝機聯(lián)動，并且作·體機型設(shè)計，從而減小灌裝至封蓋的行程，使生產(chǎn)線構(gòu)造更為緊湊。封蓋機分為兩個局部：即投蓋機構(gòu)和旋蓋機構(gòu)。灌裝完成的瓶子經(jīng)傳輸設(shè)備導出，由投蓋裝置將蓋子投放到瓶口，在下一個工藝過程中由旋蓋裝置將其擰緊。19————————————墅型堇筐塑生墼墮垡三—————————一投蓋機構(gòu)的設(shè)計投蓋機的主要作用是將瓶蓋有序的、準確的放入瓶口，為下一個工序旋蓋做好預備。從灌裝機出來的瓶子通過輸送設(shè)備傳輸?shù)酵渡w機前，在經(jīng)過投蓋機時由瓶口將蓋子帶走，而蓋子則在其導軌上靠重力自動下滑來填補空缺。由于這種封蓋方式承受的是多頭螺紋封口方式，所以在擺放過程中無需基準，只需將蓋子垂直放置于瓶口正中即可。使得整個機構(gòu)設(shè)計比較簡潔。旋蓋機構(gòu)的設(shè)計為了適應現(xiàn)代包裝機高速、高效和高牢靠性生產(chǎn)的需要，在廣泛吸取國內(nèi)外先進機型的根底上，設(shè)計了一種回轉(zhuǎn)型旋蓋機，其構(gòu)造原理承受的是和灌裝機一樣的原理。它承受多工位回轉(zhuǎn)式構(gòu)造，為了和灌裝機保持有一樣的灌裝速度，也承受24個封蓋頭進展封蓋。單個封蓋的設(shè)計分為兩個局部：一個是下壓機構(gòu)，在瓶子轉(zhuǎn)入其正確的位置后，下壓頭向下壓住瓶蓋并將其夾緊。其次個局部是擰緊機構(gòu)，在瓶蓋被夾緊后，旋蓋機構(gòu)轉(zhuǎn)動，使瓶蓋在瓶口旋緊。在旋蓋機中，保證旋蓋松緊程度是承受磁耦合離合器來完成220塊磁鐵的圓盤組成，磁鐵平均安排在圓周上。上下圓盤之間設(shè)有一個可調(diào)整距離的間隙，上下圓盤由磁力線聯(lián)系起來，當上圓盤的主動軸旋轉(zhuǎn)時，磁力作用帶動下圓盤運動，起到力的傳遞作用。當上下圓盤問的空隙距離調(diào)整適宜時，耦合器的兩局部根本保證一樣的最大力矩，當旋蓋頭旋緊瓶蓋后，瓶蓋緊度的力矩則大于磁力耦合力矩，離合器打滑，保證了既能旋緊瓶蓋又不至于扭矩過大損壞瓶子或瓶蓋Ⅲ當需要轉(zhuǎn)變旋蓋的松緊程度時，只需要調(diào)整旋蓋頭的旋力，這時，只需松開固定套的內(nèi)六角緊定螺釘旋轉(zhuǎn)連接套，然后轉(zhuǎn)變固定套的高度進而轉(zhuǎn)變磁耦合離合器中間隙的大小。間隙小，扭矩大，反之扭矩小。當調(diào)好后，再將起固定作用的內(nèi)六角緊定螺釘擰在連接套的凹槽內(nèi)，然后旋緊定位螺釘。它與以往旋蓋機中應用的摩擦式離合器相比，有以下優(yōu)點