圓盤式旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中北大學(xué)級(jí)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)中北大學(xué)級(jí)包裝機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)1013頁緒論爭(zhēng)論灌裝閥的意義灌裝閥是自動(dòng)灌裝機(jī)執(zhí)行的主體部件,是灌裝生產(chǎn)線上必不行少的東西，灌裝閥的好壞打算了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，它的功能在于依據(jù)灌裝工藝要求,以最快的速度溝通或切斷貯液箱、氣室和灌裝容器之間流體流淌的通道,保證灌裝工藝過程的順當(dāng)進(jìn)展，不同類型的液料其物理化學(xué)性質(zhì)各不一樣,因此對(duì)灌裝工藝要求存在差異形成了對(duì)閥的不同要求,不同的灌裝方法有不同的灌裝工藝過程。性強(qiáng)，產(chǎn)量高，局部設(shè)備是當(dāng)今世界最為先進(jìn)的機(jī)型。這些生產(chǎn)線的引進(jìn)，使中國局部飲料、乳品和啤酒企業(yè)的包裝水平得以與興盛國家同步進(jìn)展。與此同時(shí)，每年使用量相當(dāng)巨大，國內(nèi)在灌裝速度和精度上和國際水平還存在著確定的差在國際中的低位。300此，對(duì)灌裝閥的創(chuàng)爭(zhēng)論意義格外重大。灌裝的根本原理及旋轉(zhuǎn)閥的分析與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1〕.設(shè)計(jì)圓盤式旋轉(zhuǎn)閥，要求有與之關(guān)零件；2〕.設(shè)計(jì)圓盤式旋轉(zhuǎn)閥零件；3〕.旋轉(zhuǎn)閥能滿足等壓灌裝的工藝要求；4〕.儲(chǔ)液箱內(nèi)液體深度約450mm；5〕.1576〕.儲(chǔ)液箱內(nèi)的表壓強(qiáng)為P 98kpa；7〕.灌裝的容器為370ml8〕.旋轉(zhuǎn)閥的材料選擇、安裝等。灌裝的根本原理灌裝的根本方法的特性保持不變,必需承受不同的灌裝方法。一般灌裝機(jī)常承受以下幾種灌裝方法:常壓法自由流淌的不含氣液料都可用此法灌裝,例如白酒、果酒、牛奶、醬油、醋等。其工作過程為：①進(jìn)液并排氣；②到達(dá)定量停頓進(jìn)液；③排解余液并為下一次灌裝做預(yù)備。等壓法等壓法也稱壓力重力式灌裝法,即在高于大氣壓的條件下,首先對(duì)包裝容器充氣,使之形成與貯液箱內(nèi)相等的氣壓,然后再依靠被灌液料的自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)。這種方法普遍用于含氣飲料,如啤酒、汽水、汽酒等的灌裝。承受此種方法灌裝,可以削減這類產(chǎn)品中所含二氧化碳的損失,并能防止灌裝過程中過量起泡而影響產(chǎn)品質(zhì)量和定量精度。其工作過程：①充氣等壓；②進(jìn)液回氣；③停頓進(jìn)液；④釋放壓力.真空法是在低于大氣壓的條件下進(jìn)展灌裝的,可按兩種方式進(jìn)展:1〕壓差真空式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〕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(dòng)條件。其工作過程為：①瓶內(nèi)抽真空；②進(jìn)液排氣；③停頓進(jìn)液；④余液回流。壓力法利用機(jī)械壓力或氣壓,將被灌物料擠入包裝容器內(nèi),這種方法主要用于灌裝提高了灌裝速度,形成的泡沫因汽水中無膠體尚易消逝,對(duì)灌裝質(zhì)量有確定影響,但不算太大。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、真空法,為了削減灌裝時(shí)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(jiǎn)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(dú)設(shè)置的回氣箱,并不排至貯液箱。灌裝前階段在等壓下進(jìn)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—壓力(差壓)法。定量方法準(zhǔn)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(shí)也影響產(chǎn)品在消費(fèi)要增加秤等計(jì)量衡器,所以機(jī)器的構(gòu)造比較簡(jiǎn)潔,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(jī)電協(xié)作;容積定量機(jī)器的定量構(gòu)造比較簡(jiǎn)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：把握液位高度定量法次灌裝的液料容積等于確定高度的瓶子內(nèi)腔容積,故習(xí)慣稱它為“以瓶定量”。該法構(gòu)造比較簡(jiǎn)潔,不需要關(guān)心設(shè)備,使用便利,但對(duì)于要求定量準(zhǔn)確度高的產(chǎn)品不宜承受,由于瓶子的容積精度直接影響灌裝量的精度定量杯定量法這種方法是先將液體注入定量杯中進(jìn)展定量,然后再將計(jì)量的液體注入待灌瓶中,因此,每次灌裝的容積等于定量杯的容積。定量泵定量法料從貯料缸吸入活塞缸,然后再壓入灌裝容器中,由此每次灌裝物料的容積用活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程來把握。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看,第一種明顯最為簡(jiǎn)潔,因此,它自然得到廣泛應(yīng)用。定量方法的正確選擇,主要應(yīng)考慮產(chǎn)品所需要的定量精度,如我國對(duì)640±3最好不超過1.5毫米,容積誤差最好把握在±0.4％,越是貴重的產(chǎn)品,明顯其誤灌裝假設(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,一般以承受把握液位高度定量為好。旋轉(zhuǎn)閥的分析與設(shè)計(jì)圓盤式旋轉(zhuǎn)閥的工作原理2-1圓盤式旋轉(zhuǎn)閥構(gòu)造簡(jiǎn)圖1-閥蓋；2閥座；3-閥球；4-對(duì)中罩；5-下液管；6-螺母圖2-1圓盤式旋轉(zhuǎn)閥構(gòu)造簡(jiǎn)圖1-閥蓋；2閥座；3-閥球；4-對(duì)中罩；5-下液管；6-螺母Y1Y2，分別于儲(chǔ)液箱室和灌裝瓶想通。閥蓋1軸承和墊片等，用螺母6其上開關(guān)有彼此相通的氣體孔道Q3、Q4、Q5和液體孔道Y3、Y4。當(dāng)灌裝閥連同支承轉(zhuǎn)盤一起回轉(zhuǎn)時(shí)，閥蓋1架上假設(shè)干個(gè)氣缸或者擋塊進(jìn)展把握和拔動(dòng)，的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)灌裝全過程。①第一工作位置(充氣等壓):此時(shí)閥蓋由Q3、Y4Q2、Y1相對(duì)合,此時(shí)貯液箱內(nèi)氣室的氣體由閥座上孔道Q1經(jīng)過閥蓋上孔道、Q4,Q2②其次工作位置(進(jìn)液回氣):此時(shí)閥蓋逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)40°。所處的位置是閥蓋上的孔道Q4、Q5Q1、Q2Y3、Y4及閥座上孔道Y1、Y2Y1，經(jīng)過閥蓋上的孔道Y3、Y4Y2,并進(jìn)入待灌瓶中,而瓶內(nèi)氣體由閥座上的孔道Q2,經(jīng)過閥蓋上的孔道Q5、Q4Q1,并返回到貯液箱的氣室內(nèi),從而完成進(jìn)液回氣過程。③第三工作位置(氣、液全閉):此時(shí)閥蓋順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)80°,這樣閥蓋上Y1而停頓進(jìn)液；而且由于長拔爪恰好處于中垂位置，也為下一次反向拔動(dòng)做準(zhǔn)備。④第四工作位置(排解余液):此時(shí)閥蓋再沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)40°,這樣又回到第一工作位置,排解氣道中殘存的余液和泡沫,以免影響下一灌裝循環(huán)的正常進(jìn)展。⑤第五工作位置(氣、液全閉):此時(shí)閥蓋再順時(shí)針方向轉(zhuǎn)40°,這樣又回到第三工作位置,也就是原始位置,從而完成一個(gè)灌裝工藝循環(huán)。在閥座液道的入口四周，安置一可游動(dòng)的鋼球3，假設(shè)灌裝時(shí)發(fā)生瓶子裂開，液體流速便突然增大，借此可以該球自動(dòng)堵塞閥座內(nèi)部的液道，以免造成液料的大量損失。再有，假設(shè)某一托瓶臺(tái)上沒有瓶子，該托甁機(jī)構(gòu)的某些元件受內(nèi)部彈性系統(tǒng)的作用就會(huì)升得高些，從而碰撞氣動(dòng)換向閥，使有關(guān)把握氣缸的觸頭不再撥動(dòng)相應(yīng)灌裝閥，保證不漏液，不漏氣。作性能還是很不錯(cuò)的。閥門數(shù)目確實(shí)定由轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)一周時(shí)間是15s，灌裝時(shí)間是7s，則有n=4r/min。由公式：n=α4/(6°×T4) (2-1)4—是灌裝區(qū)所占的角度；T4—灌裝時(shí)間，s；灌裝區(qū)所占角度α4=6°×T4×n=6×7×4=168°瓶的容積V=370ml，查機(jī)械設(shè)計(jì)書中表 4-5可得：灌裝頭節(jié)距為150mm，灌裝頭個(gè)數(shù)為j=32個(gè)，即閥門的數(shù)目為32個(gè);由表4-2知，在灌裝區(qū)的灌裝頭數(shù)為15.2個(gè)。由公式Q=60nj 〔2-2〕Q-是生產(chǎn)力氣，pcs/h；：Q=60×4×32=7680pcs/hRR≤900gud/〔π2×n2〕 〔2-3〕其中u—是瓶底與拖瓶臺(tái)之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，這里取0.5；d則：R≤900gud/〔π2×n2〕=280mm閥端構(gòu)造確實(shí)定灌裝閥的閥端構(gòu)造，通常分為短管和長管兩種。依據(jù)氣體和液料進(jìn)出瓶子的不同狀況,灌裝閥閥端的氣液道布置方法可以分為兩類:一類是中心管灌液,環(huán)隙回氣;另一類是環(huán)隙灌液,中心管回氣,前者即所謂長管灌裝閥,而后者則稱為短管灌裝閥。不管是哪一種閥，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮到閥端的大小和進(jìn)液排氣道裝閥。這兩類的特點(diǎn)是：①短管閥的構(gòu)造特點(diǎn)它們的特點(diǎn)是:灌裝過程中,灌裝嘴口伸入到瓶頸部位,灌裝的水力過程完全是穩(wěn)定的管嘴自由出流。在回氣管上均裝有分散罩,使灌裝過程形成沿壁流。由于灌裝管呈環(huán)隙狀,浸潤周邊和液道截面相對(duì)圓形管大,對(duì)液流阻力相應(yīng)減小,灌裝易把握,呈穩(wěn)定的層流。另外,對(duì)于把握瓶內(nèi)液位高度的定量方法,在設(shè)計(jì)閥端構(gòu)造時(shí)還應(yīng)留意使液門盡量靠近瓶口,以便瓶內(nèi)液料升至回氣管之后,瓶徑處氣體能在較小空間內(nèi)盡快被壓縮,盡早到達(dá)氣壓平衡,同時(shí)要求出液口截面不能過大,以便液料能很快被截流,保證定量精度。②長管閥的構(gòu)造特點(diǎn)程分為兩個(gè)階段:第一階段為液料尚末到達(dá)灌裝嘴口之前,屬于管嘴自由出流:其次階段在液料開頭漂移灌裝嘴口之后,屬于管嘴漂移出流。而其次過程占灌裝過的溶解,但由于灌裝管徑受瓶口尺寸與自身構(gòu)造限制,灌裝流通截面較小,灌裝時(shí)流量偏低。因此閥端選擇長管法。閥門啟閉構(gòu)造確實(shí)定閉閥門；③由固定擋塊與拔叉啟閉閥門；④由瓶內(nèi)充氣反壓?jiǎn)㈤]閥門。由于固定擋塊啟閉閥門可把握閥體中可動(dòng)局部產(chǎn)生回轉(zhuǎn)搖擺或徑向、軸向的直線移動(dòng),因此,對(duì)旋轉(zhuǎn)閥一般均承受灌裝機(jī)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)軌道旁的固定擋塊來把握閥門的開閉；為了防止無瓶時(shí)液閥照舊翻開消滅漏液,有時(shí)就需另外承受氣動(dòng)、電動(dòng)或機(jī)械的自控方法;一但升瓶臺(tái)無瓶時(shí),則要使固定擋塊對(duì)相應(yīng)的灌裝閥失去把握,避開產(chǎn)生漏液現(xiàn)象。閥門的密封構(gòu)造確實(shí)定上有平面和圓柱面兩種形式。①平面型只需轉(zhuǎn)變壓緊力就能轉(zhuǎn)變密封力以及磨損后的重密封,故使用壽命較長,安全牢靠。②圓柱面型在灌裝閥中一般承受密封材料進(jìn)展自封型密封,所謂自封型密封是將密封材料于壓緊時(shí)形成適當(dāng)?shù)念A(yù)壓緊量,借助于材料的反彈力壓嚴(yán)密封面而起密封作用的。這種密封形式運(yùn)動(dòng)磨損后簡(jiǎn)潔產(chǎn)生泄漏。假設(shè)預(yù)緊力過大,又要增加運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦阻力,相應(yīng)的也就增加了磨損的速度,泄漏后只得更換密封材料。閥蓋和閥座接觸平面間，承受牛皮墊片并借助螺母來壓嚴(yán)密封。相關(guān)尺寸計(jì)算承受等壓法灌裝,例舉灌裝物為啤酒，灌裝容器的容積為370ml，灌裝時(shí)間V=370ml/7s=53ml/s=53×10-6m3/s4-3u。查相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有以下規(guī)定:250mm1.0～1.2m/su=1.1m/s1液體在輸液管內(nèi)的流速: u=1.1m/s4V4Vud=8mm由柏努利方程式：PP1 g

2112g

+H =Ze 2

+P 2g2

2 + h222g2

〔2-4〕P 21Z—1Pα1

動(dòng)壓頭〔層流時(shí)取動(dòng)g 1

2g——能修正系數(shù)α≈2，紊流時(shí)取α1；H —泵壓頭； h—損失壓頭。e液料流經(jīng)灌