第四章灌裝機械課件

第四章灌裝機械第四章灌裝機械罐裝機械基礎

掌握常用灌裝方法及原理了解升瓶機構、灌裝閥結構掌握灌裝時間計算方法灌裝機生產能力計算方法罐裝機械基礎液態(tài)產品的包裝在包裝行業(yè)中占有很大比例,這是由于液體包裝涉及的行業(yè)廣泛、品種繁多,如飲料方面的汽水、果汁、牛奶、礦泉水、蒸餾水、啤酒、果酒等;調味品方面的醬油、醋、味精液、果醬等;藥品方面的針劑、糖漿、氣霧劑等;農藥乳劑、化工產品的各種瓶裝、化妝品等,要滿足日益增長的液體產品的需要,就應大力發(fā)展液體產品的包裝機械。第一節(jié)概述液態(tài)產品的包裝在包裝行業(yè)中占有很大比例,這是由于液體人類自從采用容器盛裝液體以后,就產生了灌裝方法。十九世紀末二十世紀初以前,通常使用水罐、水杓進行人工灌裝或直接將容器浸入液料中進行灌裝,大約在1980年美國Horix、Kiefer和U.S.BottLers等三家公司開始制造容器灌裝的機械裝置。第一臺商業(yè)用灌裝機是Kiefer公司制造;Horix公司于1920年首次制造了重力灌裝機,用于灌裝番茄醬,這家公司至今仍生產灌裝機,二十年代初這幾家公司著手生產回轉式灌裝機,其中U.S公司制造的是純真空灌裝機,二十世紀以來,灌裝機械工業(yè)發(fā)展迅速,那時灌裝的速度取決于人工將瓶子對準灌裝閥,等待瓶子灌裝完畢所需的時間。今天,回轉式自動灌裝機的生產能力己達每分鐘2000瓶。人類自從采用容器盛裝液體以后,就產生了灌裝方法。十九世紀末二我國在解放前幾乎沒有灌裝機械,灌裝生產絕大部分處于手工操作,非常落后。70年代初,上海、北京、廣州、青島、煙臺等地引進三十多條灌裝線,其中有西德Seitz廠產品、意大利Simonazi公司、美國Merer公司、日本三菱公司,另外還有許多羅馬尼亞灌裝線。隨后,我國廣東輕工機械廠、北京釀酒機械廠、上?；C械廠等許多家仿制了不少灌裝線,但灌裝機械的發(fā)展與國際先進水平的差距仍很大。為此,我國應根據(jù)自己的國情,吸收國外的先進技術,設計和生產出具有先進水平的灌裝機,其發(fā)展趨勢向高效化、自動化、節(jié)能化發(fā)展。我國在解放前幾乎沒有灌裝機械,灌裝生產絕大部分處于手所謂灌裝機就是將液體產品裝入包裝容器的機械。液體產品按其粘度可分為:

流體:在自身重力作用下即可以按一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,如酒類、果汁、牛奶、醬油等。

半流體:在大于自身重力的壓力作用下才能在圓管中流動的液體叫半流體,其粘度范圍為100-1000厘泊,如番茄醬、肉糜等。

粘滯流體:產品粘度超過1000厘泊的,不屬于流體和半流體的范圍。如漿糊之類的產品屬于這一范疇。所謂灌裝機就是將液體產品裝入包裝容器的機械。對于低粘度液料,根據(jù)液體中是否含有二氧化碳氣體,可分為不含氣和含氣的兩類;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)。流體的流動特性還會受溫度、粘度、固體粒子的含量、分解性、表面張力或起泡特性等因素的影響。包裝容器目前按其材料分主要有玻璃瓶、金屬罐、紙包容器、塑料瓶等,還可分為:硬質容器、半硬質容器、非硬質容器對于低粘度液料,根據(jù)液體中是否含有二氧化碳氣體,可分任何以輕量塑料(通常是吹塑成型或熱成型)或是紙板及其復合紙材制成的,加封蓋后不漏液體的容器叫半硬質容器。任何以塑料薄膜、金屬箔、塑料復合薄膜或是由它們的復合物制成的容器都叫非硬質容器。例如大家熟知的袋,它一般要求灌裝系統(tǒng)帶有制袋裝置。通常是以活塞定容,灌裝系統(tǒng)將一定容量的液體灌裝到由該裝置生產的容器中。

任何可以承受15磅的向下壓力而不變形的用金屬、玻璃、陶瓷或塑料制成的、加封蓋后不漏液體的容器都稱為硬質容器。任何以輕量塑料(通常是吹塑成型或熱成型)或是紙板及其二、灌裝機的主要類型

1.按灌裝瓶的主要運動形式分類

瓶子在灌裝過程中展開示意圖瓶子在灌裝過程中的俯視圖二、灌裝機的主要類型瓶子在灌裝過程中展開示意圖瓶子在灌裝過

①旋轉型灌裝機待灌瓶由傳送系統(tǒng)(一般經洗瓶機由輸送帶輸入)或人工送入灌裝機進瓶機構,瓶子由灌裝機轉盤帶動繞主立軸旋轉運動進行連續(xù)灌裝,轉動近一周時瓶子己灌滿,然后由轉盤送入壓蓋機進行壓蓋,如上圖所示:

這種灌裝機在食品、飲料行業(yè)應用最廣泛,如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝,此機主要由流體輸送(即供料系統(tǒng))、容器輸送(即供瓶系統(tǒng))、灌裝閥、大轉盤、傳動系統(tǒng)、機體、自控等部分所組成,其中灌裝閥是保證灌裝機能否正常工作的關鍵。

①旋轉型灌裝機第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件②直線型灌裝機灌裝瓶沿著平直的直線運動,進行成排灌裝。見下圖,凡送來一排空瓶由推瓶板向前推送一次,到送至灌液管的下方時,閥門打開進行灌裝,間歇進行操作。

直線灌裝機工作原理圖Ⅰ—定量灌裝,Ⅱ—上蓋,Ⅲ—將蓋擰緊,Ⅳ—貼商標Ⅴ—待裝盒裝箱1-推瓶板,2-限位撥盤,3,11,13-傳送帶,4-傳送盤,5-瓶子,6-上蓋機構,7-料斗,8-擰緊機構,9-商標盒,10-漿糊盒,12-推料板,14-貯液箱,15-灌裝管

②直線型灌裝機直線灌裝機工作原理圖第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件這種灌裝機相對旋轉灌裝機來講,結構比較簡單,制造方便,但占地面積比較大,而且是間歇運動,生產能力的提高也受到一定限制,因此一般只用于無汽液料類的灌裝,局限性較大。③自動化灌裝機該類型可分為:單機自動機和聯(lián)合自動機(可以包括連續(xù)進行洗瓶、灌裝、壓蓋、貼標、裝箱等工序)。自動灌裝以采用機械傳動控制為主的最普遍。此外,還有按灌裝方法、關閉裝置及定量裝置等多種分類方法,具體的詳細內容見表4.1:這種灌裝機相對旋轉灌裝機來講,結構比較簡單,制造方便序號

分類型式型式、技術特性、灌裝方法1按自動化程度分手工灌裝機半自動灌裝機單元自動灌裝機液體包裝聯(lián)合自動機2按機械結構分單排式多排式旋轉式旋轉式3按灌裝方法分在液位高度不變的壓力灌裝變液位的壓力下灌裝真空灌裝在壓力下灌裝4按關閉裝置分旋塞式閥門式滑閥式氣閥式5按定量裝置分定量杯定量液位高度定量定量泵定量安瓶定量表4.1灌裝機分類表

序號1按自動化程度分手工灌裝機半自動灌裝機單元自動灌一、定量方法準確的定量灌裝不但與產品的成本有著直接的關系,同時也影響產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。重量定量由于要增添秤等計量裝置,所以機器的結構比較復雜,適用于比重經常變化的固體物料,且往往要配置一套電路用以機電配合;容積定量機器的定量結構比較簡單,一般不需電路配合。液體產品一般易采用容積式定量,常見的有如下三種方法:第二節(jié)定量、灌裝的基本原理一、定量方法第二節(jié)定量、灌裝的基本原理

1.控制液位高度定量法這種方法是通過控制被灌容器中液位的高度以達到定量灌裝的目的。因為每次灌裝的液料容積等于一定高度的瓶子內腔容積,故習慣稱它為“以瓶定量”。該法結構比較簡單,不需要輔助設備,使用方便,但對于要求定量準確度高的產品不宜采用,因為瓶子的容積精度直接影響灌裝量的精度。圖3-1為消毒鮮牛奶、鮮果子汁等的灌裝機構。隨著液料的繼續(xù)灌入,液面超過排氣管嘴,瓶口部分的剩余氣體只得被壓縮,一旦壓力平衡,液料就不再進入瓶內而沿排氣管上升,根據(jù)連1.控制液位高度定量法通器原理,一直升至與貯液箱內液位水平為止,然后瓶子下降,排氣管內的液料也滴入瓶內,從而完成了一次定量灌裝。動畫通器原理,一直升至與貯液箱內液位水平為止,然后瓶子下降,排對于這種定量方法,若改變每次的灌裝量,則只需改變排氣管嘴進入瓶中的位置。2.定量杯定量法這種方法是先將液體注入定量杯中進行定量,然后再將計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。對于這種定量方法,若改變每次的灌裝量,則只需改變排氣動畫動畫若改變灌裝量,則只需調節(jié)管子在定量杯中的高度或者更換定量杯。此法不適于灌裝裝氣液體，因為定量杯在儲液箱內上下運動，易產生氣泡，影響灌裝精度。若改變灌裝量,則只需調節(jié)管子在定量杯中的高度或者更換3.定量泵定量法這是一種采用壓力法灌裝的定量方法,一般由動力控制活塞往復運動,將物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運動的行程來控制。圖3-3是利用定量泵進行定量灌裝番茄醬的原理圖。對于這種定量方法,若要改變每次的灌裝量,則只需設法調節(jié)活塞的行程。3.定量泵定量法動畫動畫第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件定量泵結構簡圖

l-料斗2-泵體3-錐形閥4-活塞體5-活塞托架6-擋圈7-食品出口8-活塞桿定量泵結構簡圖第四章灌裝機械ppt課件比較上述三種定量方法,從定量精度來看,第一種方法由于直接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,若從機械結構看,第一種顯然最為簡單,因此,它自然得到廣泛應用。

定量方法的正確選擇,主要應考慮產品所需要的定量精度,如我國對640毫升啤酒部頒標準為±10毫升,國外為±3毫升。對瓶裝酒類等按高度定量的產品,最好不超過1.5毫米,容積誤差最好控制在±0.4％,越是名貴的產品,顯然其誤差應越小。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若采用定量杯定量法,則貯液箱內的泡沫反倒可能降低定量精度。

比較上述三種定量方法,從定量精度來看,第一種方法由于第四章灌裝機械ppt課件

二、灌裝的基本原理各種液體產品的物理性質和化學性質均不相同,在灌裝過程中,為了使產品的特性保持不變,必須采用不同的灌裝方法。一般灌裝機常采用下列幾種灌裝方法:1.常壓法罐裝常壓法也稱純重力法,即在常壓下,液料依靠自重流進包裝容器內。大部分能自由流動的不含氣液料都可用此法灌裝,例如白酒、果酒、牛奶、醬油、醋、礦泉水等。二、灌裝的基本原理常壓法灌裝法是在常壓下灌裝的,因此,灌裝系統(tǒng)較為簡單。液體產品由高位槽或泵經輸液管送進灌裝機的貯液箱,貯液箱內液面一般由浮子式控制器保持基本恒定,貯液箱內的流體產品再經過灌裝閥的開關進入待灌容器中。常壓法灌裝法是在常壓下灌裝的,因此,灌裝系統(tǒng)較為簡單。液第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件罐裝閥灌裝閥是自動灌裝機執(zhí)行機構的主體部件,它的功能在于根據(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動的通道,保證灌裝工藝過程的順利進行。不同類型的液料其物理化學性質各不相同,因此對灌裝工藝要求存在差異形成了對閥的不同要求,不同的灌裝方法有不同的灌裝工藝過程。采用常壓法灌裝的工藝過程是:1.進液回氣;2.停止進液;3.排除余液罐裝閥動畫動畫第四章灌裝機械ppt課件2.等壓法罐裝等壓法也稱壓力重力式灌裝法,即在高于大氣壓的條件下,首先對包裝容器充氣,使之形成與貯液箱內相等的氣壓,然后再依靠被灌液料的自重流進包裝容器內。這種方法普遍用于含氣飲料,如啤酒、汽水、汽酒等的灌裝。采用此種方法灌裝,可以減少這類產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品質量和定量精度。等壓法灌裝的液料供料機構圖3-17為此法供料原理圖。2.等壓法罐裝第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件等壓灌裝原理：充氣等壓進液回氣排氣泄壓排除余液等壓灌裝原理：動畫動畫第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件3.負壓式罐裝（真空法）負壓式罐裝是在低于大氣壓的條件下進行的灌裝。此類灌裝系統(tǒng)結構較復雜,形式較多,但根據(jù)其采用灌裝方式不同,大體可分兩種類型:一種方式是在待灌瓶和貯液箱中都建立真空,而液體是靠自重產生流動而灌裝的;另一種方式是在瓶中建立真空,靠壓差完成灌裝。真空法灌裝機的供料系統(tǒng)可有單室、雙室、多室、三室等多種形式,單室屬于前一種真空法灌裝,其余屬于后一種方法。3.負壓式罐裝（真空法）第四章灌裝機械ppt課件①單室真空室與貯液箱合為一室的供料系統(tǒng)。②雙室只有一個貯液箱與一個真空室的供料系統(tǒng)。③多室這種結構不僅使貯液箱與真空室分開,而且另設一個液位控制箱,真空箱也不只一個。①單室①重力真空式貯液箱內處于真空,包裝容器首先抽氣使之形成與貯液箱內相等的真空,隨后液料依靠自重流進包裝容器內,因結構較復雜,國內較少用。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,也適用于蔬菜汁、果子汁等,瓶內真空意味著減少了液料與空氣的接觸,延長產品的保質期,還適用于灌裝有毒的物料,如農藥等,減少毒性氣體的外溢。①重力真空式第四章灌裝機械ppt課件②壓差真空式即貯液箱內處于常壓,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生流動而完成灌裝,國內此種方法較常用。②壓差真空式第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件4.壓力法罐裝機利用機械壓力或氣壓,將被灌物料擠入包裝容器內,這種方法主要用于灌裝粘度較大的稠性物料,例如灌裝番茄醬、肉糜、牙膏、香脂等,有時也可用于汽水一類軟飲料的灌裝,這時靠汽水本身的氣壓直接灌入末經充氣等壓的瓶內,從而提高了灌裝速度,形成的泡沫因汽水中無膠體尚易消失,對灌裝質量有一定影響,但不算太大。4.壓力法罐裝機第四章灌裝機械ppt課件第四章灌裝機械ppt課件壓力法灌裝的液料供送機構下圖為此法灌裝供料簡圖,它由穩(wěn)壓裝置,旋塞閥,推料活塞和充填器四個主要部分組成。物料由人工或泵送入貯液箱內,在灌裝時因來料壓力不穩(wěn),會產生定量誤差,因此常采用如圖所示的穩(wěn)壓裝置來穩(wěn)定供料壓力,提高灌裝精度。壓力法灌裝的液料供送機構演示演示第四章灌裝機械ppt課件5.虹吸法利用虹吸原理完成的灌裝方法。此種方法出現(xiàn)最早,人們最容易接受,原理比較簡單,現(xiàn)在很少使用。5.虹吸法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,還必須考慮產品的工藝要求、灌裝機的機械結構等綜合因素。

對于一般不含氣的食用液料如瓶裝牛奶、瓶裝酒類等,可以采用常壓法,亦可采用真空法,為了減少灌裝時液料中的含氧氣量,以便延長產品的保質期,采用較大的真空度的真空法更有利。另外,采用真空法其灌裝閥的結構較簡單,液漏損失小。但是,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備成本。2.5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應當指出,對于某種液料的灌裝不一定選擇單一的方法,也可以綜合選擇幾種方法,例如為了減少啤酒中的含氧量,避免保存期變質,一種方法是灌裝前對瓶內抽取真空,然后再充入二氧化碳進行等壓灌裝,即采用真空—等壓法,另一種方法是用二氧化碳充氣等壓,瓶內被替代的空氣被引入單獨設置的回氣箱,并不排至貯液箱。灌裝前階段在等壓下進行,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,即采用等壓—壓力(差壓)法。應當指出,對于某種液料的灌裝不一定選擇單一的方法,也可以綜合第三節(jié)灌裝機的其他常用機構一、灌裝的供瓶機構在自動灌裝機中,按照灌裝的工藝要求,準確地將待灌瓶送入主轉盤升降機構托瓶臺上,是保證灌裝機正常而有秩序地工作的關鍵。一般供瓶機構的關鍵問題是瓶的連續(xù)輸送和瓶的定時供給。常用的連續(xù)輸送裝置有鏈帶傳送,一般采用不銹鋼或尼龍?zhí)箍随湈?為了減少鏈帶與瓶底間的摩擦,有時設法在鏈帶上加些肥皂水,以便潤滑。第三節(jié)灌裝機的其他常用機構在自動灌裝機中,按由洗瓶機出來的瓶子由輸送帶送來后,為了防止擠壞、堵塞和準確地送入灌裝機,必須設法使瓶子單個地保持適當?shù)拈g距送進,目前瓶子的定時送給一般采用分件供送螺桿或拔盤式等限位機構。

由洗瓶機出來的瓶子由輸送帶送來后,為了防止擠壞、堵塞1、分件供送螺桿機構圖3-3給出了典型送瓶機構的示意圖,它的基本組成包括由錐齒輪傳動的變螺距螺桿、固定側向導板、鏈式水平輸送帶(末畫出)和組合式拔瓶輪等,分件供送螺桿在結構上是一種空間高副機構,它的結構形式受供送瓶的大小、形狀等的制約。從外觀形式看,前端應設計呈截錐臺形,有助于將玻璃瓶順暢地導入螺桿的工作區(qū)段,而另一端應具有與玻璃瓶同半徑的圓弧

1、分件供送螺桿機構過渡角,以便和星形拔輪同步銜接,為了使剛進入螺桿工作區(qū)段的玻璃瓶運動平穩(wěn),第一段最好采用等螺距,使它暫不產生加速度,鑒于星形拔輪的節(jié)距通常都大于兩只玻璃瓶原來在鏈帶上緊相接觸時運動的中心距,顯然,最后一段螺旋線一定要變螺距,為改善瓶的慣性運動,它應該制約玻璃瓶以等加速度規(guī)律逐漸增大其間距。過渡角,以便和星形拔輪同步銜接,為了使剛進入螺桿工作區(qū)段的玻實踐證明,對于中、小型自動灌裝機(一般為250瓶/分以內),只需將螺桿設計呈等螺距段與變螺距段即可,雖然其加速度曲線不連續(xù),有階躍突變,但在加速度值不很大時,仍不致發(fā)生明顯的柔性沖擊。設計供送螺桿的關鍵在于,必須在滿足被供送瓶的主體直徑及有效高度、星形拔輪節(jié)距和生產能力等條件下,預選螺桿的內外徑及長度。合理確定螺旋線的組合形式、旋向及螺旋槽的基本參數(shù)。實踐證明,對于中、小型自動灌裝機(一般為250瓶/分第四章灌裝機械ppt課件2.花盤式限位機構如圖所示,待瓶或罐由輸送機運送,經花盤輪分隔裝置而直到輸送機端頭。在最前端的瓶或罐到達要求位置時,就碰上電開關9,使推板8立即將要求數(shù)量的一排瓶或罐橫向推進一個距離。推板8行進中驅動擺盤6,使之逆時針轉動,但凸輪5及棘爪擺桿4不動,推板8行進到與擺盤6脫離接觸時,擺盤6受彈簧作用而恢復到原位。定數(shù)量供給的花盤限位裝置1-輸送帶,2-花盤輪,3-棘輪,4-棘爪擺桿,5-凸輪,6-擺盤,7-銷子,8-推板,9-開關2.花盤式限位機構定數(shù)量供給的花盤限位裝置推板8做返回運動時,又驅動擺盤6使之順時針轉動,同時通過銷子7使凸輪5一起轉動,從而迫使棘爪桿4擺動,脫離開棘輪3,此時,花盤輪由傳動裝置驅動轉動,對輸送來的瓶或罐做連接分隔傳送。當推板8往回運動到又與擺盤6脫離接觸時,凸輪5受彈簧作用又轉回到原位,棘爪擺桿也往回擺動到原位,棘爪嵌入棘輪輪齒中,制動住花盤輪2的轉動,在棘爪脫離開棘輪的時間間隔內,經由花盤輪分隔傳送出要求數(shù)量的瓶或罐。推板8做返回運動時,又驅動擺盤6使之順時針轉動,同3.撥瓶輪此機構是將瓶的限位器送來的瓶子,準確地送入灌裝機中瓶的升降機構或將灌滿的瓶子從升降機構取下送入傳送帶的機構。3.撥瓶輪如圖3-6所示:拔瓶輪中的尺寸h及Rc均由瓶子的高度和直徑來決定,拔瓶輪一般采用酚醛層壓板等材料,以免與玻璃瓶產生硬性碰撞,拔瓶輪一般由上、下兩片組成,為了保證撥輪與托瓶臺的位置相對應,在輪片上應開有圓槽形孔,調好后再安裝在轉軸上。

如圖3-6所示:拔瓶輪中的尺寸h及Rc均由瓶子的高度和直徑來為了使瓶子穩(wěn)定傳送,在傳送帶旁邊還需要安裝護瓶桿,在進出瓶拔輪外還要安裝導板,護瓶桿離開傳送中心線的距離要可調,以適應不同規(guī)格的瓶子。

為了使瓶子穩(wěn)定傳送,在傳送帶旁邊還需要安裝護瓶桿,在進另外,送瓶機構不僅要將瓶子分隔轉彎,而且傳遞速度必須與洗瓶機的速度匹配,否則易出現(xiàn)倒瓶、缺瓶或阻塞現(xiàn)象,為了防止倒瓶時影響正常生產,某些灌裝機在分件供送螺桿、拔輪的傳動部分安裝有離合器,一旦出現(xiàn)故障使其自動停轉,有的還安裝微動開關,當離合器脫開的同時,壓迫微動開關,使全機停轉。另外,送瓶機構不僅要將瓶子分隔轉彎,而且傳遞速度必須二、瓶的升降機構在一般旋轉型灌裝機中,由拔瓶輪送來的瓶子必須根據(jù)灌裝工作過程的需要,先把瓶子升到規(guī)定的位置,以便進行灌裝。然后再把己灌滿的瓶子下降到規(guī)定的位置,以便拔瓶輪將其送到傳送鏈帶上送走,這一動作是由瓶的升降機構完成的。對于瓶的升降機構的要求是:

運行平穩(wěn)、迅速、準確、安全可靠、結構簡單,常用的有下列三種形式：二、瓶的升降機構1.機械式瓶的升降機構圖3.28為機械式升瓶機構原理圖,瓶托的上滑筒3和下滑筒6通過拉桿5與彈簧2組成一完整的彈性筒,在下滑筒的拔銷上裝有滾動軸承7,使整個瓶托可沿著凸輪導軌的曲線升降。由于上滑筒與下滑筒間還可產生相對運動,這不僅保證了瓶口灌裝時的密封,同時又保證了有一定高度誤差的瓶子仍可正常灌裝。1.機械式瓶的升降機構每只瓶托用螺母固定裝在下轉盤邊緣的孔中,并隨轉盤一起繞立軸旋轉,顯然這種機械式升瓶機構實際上是由圓柱輪——直動從動桿機構完成的,與一般不同的是,這里圓柱凸輪不動,而直動從動桿繞圓柱的軸線旋轉,因此,它們之間的相對運動與圓柱凸輪旋轉的直動從動機構是一致的。瓶托上升時,凸輪傾角α最大,許用推薦值為[α]≤30°每只瓶托用螺母固定裝在下轉盤邊緣的孔中,并隨轉盤一起

這種升瓶機構的結構比較簡單,但是工作可靠性差,如果灌裝機運轉過程中出現(xiàn)故障,瓶子沿著滑道上升,很容易將瓶子擠壞,對瓶子質量要求很高,特別是瓶頸不能彎曲,瓶子被推上瓶托時,要求位置準確,在工作中,緩沖彈簧也容易失效,需要經常更換。因此,這種結構適用于小型的半自動化的不含氣體的液料灌裝機中。這種升瓶機構的結構比較簡單,但是工作可靠性差,如果灌2.氣動式瓶的升降機構圖3-10為其原理圖及結構圖,所用壓縮空氣的壓力通常為2.5-4kgf/cm。從圖中可以看到當控制碰塊使閥門5關閉、閥門4開啟時,壓縮空氣將自下部進氣管進入到氣缸2中,活塞3受到下端壓力氣體2.氣動式瓶的升降機構的作用向上運動,托瓶臺1及其所承托的瓶子向上升起,在此過程中灌裝嘴插入瓶內,以便進行灌裝工作。灌裝完畢后,控制機構關閉閥門4,開啟閥門5,連桿、托瓶臺1及已裝物料的瓶子等在自重的作用下,托瓶臺迅速降到與灌裝機轉盤水平面等高的平面上,再由排卸裝置將裝料瓶自灌裝機轉盤上排卸出去封口。的作用向上運動,托瓶臺1及其所承托的瓶子向上升起,在此過程中第四章灌裝機械ppt課件3.氣動機械混合式升瓶機構此機械是以氣動機構作托瓶升起、用凸輪推桿機構將已裝物料瓶降下的綜合式升降機構。它利用氣動機構托瓶升起具有自緩沖功能,托升平穩(wěn)。且節(jié)約時間的優(yōu)點,同時又利用了凸輪推桿機構能較好地獲得平穩(wěn)的運動控制的特點,使托瓶升降運動得到快而好的工作質量。但此種托瓶升降機構的機械結構較為復雜。如圖3-10為此種托瓶升降的結構圖。

3.氣動機械混合式升瓶機構第四章灌裝機械ppt課件上述三種升降瓶機構各有其優(yōu)缺點。在設計時,應根據(jù)灌裝機的具體要求,進行具體的分析,選擇和設計出先進合理,經濟可靠的結構。

上述三種升降瓶機構各有其優(yōu)缺點。在設計時,應根據(jù)灌裝機三、灌裝瓶高度調節(jié)機構由于灌裝機涉及的包裝容器瓶子的規(guī)格很多,如640毫升的啤酒瓶其高度為289±1.5mm瓶身直徑75±1.6mm;350毫升的高度為231±1.5mm,身徑為63.51±1.2mm,小瓶汽水的高度為203mm,為了使一臺灌裝機滿足多種瓶高的灌裝，需要調節(jié)裝有灌裝閥的貯液缸與裝有升瓶臺的轉盤之間的距離,使貯液缸能沿著立柱相對于轉盤作上、下移動,目前常用的高度調節(jié)結構有三種形式：三、灌裝瓶高度調節(jié)機構1.中央調節(jié)式如圖3.13所示,貯液缸底部轉軸1的下端為螺桿結構，它與固裝在轉盤上的法蘭式螺母2相連接,并用固定螺栓3擰緊,調節(jié)時,松開螺栓,轉動貯液缸,其本達到所需瓶高后,再調整灌裝閥與升瓶臺的中心,使其基本對準,最后再重新擰緊螺栓,這種結構最為簡單,但由于灌裝閥與升瓶臺調節(jié)后不易對中,故僅適應于灌裝廣口瓶或鐵罐,同時由于采用中央螺紋支承,貯液缸運轉時穩(wěn)定性也較差。1.中央調節(jié)式因此在另外一些小型灌裝機上,采用蝸桿蝸輪的調節(jié)結構,如圖3-14所示。調節(jié)時,首先松開鎖緊螺母1,退出銷軸2使傳動上下轉盤一起轉動的鍵失去作用,然后用手柄搖動蝸桿6,使蝸輪5轉動,由于蝸輪與下部立軸4的端部采用螺紋聯(lián)接,因此,蝸輪一邊轉動,一邊上下移動,并帶動上轉盤8也一起上下移動,從而實現(xiàn)高度調節(jié)。演示因此在另外一些小型灌裝機上,采用蝸桿蝸輪的調節(jié)結構,如圖3-2.三立柱調節(jié)式如圖3-15所示。在貯液缸與轉盤之間除由軸套2、立軸5聯(lián)接外,還有三根端部為螺紋聯(lián)接的立軸10,與之相配的三只螺母9的端部又固聯(lián)有鏈輪8,調節(jié)時,松開緊定裝置4,只需轉動某一鏈輪,則三根立柱一起被升降,同時并不改變灌裝閥相對于升瓶臺的中心位置,因此,這種結構更為合理,已得到了廣泛的運用。2.三立柱調節(jié)式3.電動調節(jié)式對于較大型的灌裝機,為了代替費力的手工調節(jié),有的采用電機減速后帶動調節(jié)螺桿,使貯液缸升降達到所需的高度。3.電動調節(jié)式四、灌裝機的其他調整根據(jù)使用情況和產品情況有時需要對機器進行調整,主要涉及以下幾方面的調整。

酒缸液位的調整灌裝量的調整轉速的調整四、灌裝機的其他調整酒缸液位的調整1.酒缸液位的調整因為液位的高低直接影響到灌裝速度。若液位過低甚至使一定的灌裝角度中灌不滿瓶子,因此灌裝機要求酒缸中的液位可以調整控制在合適的位置上,并且在灌裝過程中能基本保持不變,以便灌裝速度穩(wěn)定。2.灌裝量的調整灌裝機的定量形式多是以瓶定量的,若更換灌裝瓶子容量時,可調節(jié)升降機構中活塞芯子的高低來改變灌裝量。若定量形式是定量杯定量的,可通過改變定量杯的容積調整灌裝量。1.酒缸液位的調整3.轉速的調整灌裝機上常用的調速裝置一般是機械無級調速的這里只講一下三角皮帶機械式無級調速原理:

如圖所示為皮帶無級調速原理圖。通過專用的三角寬膠帶—無級調速帶,將二對錐盤聯(lián)接起來,Ⅰ軸為主動軸,Ⅱ軸為從動軸,若從Ⅰ軸輸入一個固定不變的轉速V時,當轉動手柄1通過齒輪,螺紋收緊錐盤迫使主動輪的作用半徑增大,無級調速帶的周長不變,則Ⅱ軸上二錐盤壓縮彈簧,使二軸的作用半徑變小,軸的輸出轉速即可提高。反之,則輸出轉速降低。3.轉速的調整它只能用在作為傳動鏈內部的速度匹配調節(jié)用,不能用在有準確傳動比要求的傳動系統(tǒng)中。皮帶無級調速原理圖

它只能用在作為傳動鏈內部的速度匹配調節(jié)用,不能用在有五、旋轉型灌裝機主要存在的問題此類灌裝機具有結構緊湊,連續(xù)生產效率較高等優(yōu)點,但還存在著如下問題:(1)結構比較復雜,如它的灌裝系統(tǒng)是比較復雜的,輕工機械發(fā)展的方向是力求結構簡單、體積小、重量輕。

(2)傳動機構龐大。如主軸采用了較大的軸承。

(3)成本太高。如酒缸采用不銹鋼可鑄銅等材料,增加了成本。

(4)加工要求高,特別是密封問題五、旋轉型灌裝機主要存在的問題另外,由于傳動系統(tǒng)在主機的下方,帶來了維修麻煩,同時由于主機的旋轉運動,它的轉速受到離心力大小的限制,也限制了生產能力的提高。另外,由于傳動系統(tǒng)在主機的下方,帶來了維修麻煩,同時1.灌裝時間的計算①灌裝的水利過程根據(jù)水利學知識,液料由貯液箱或定量杯經過灌裝閥流入待灌瓶內,這一過程應該看成是液體的管嘴出流,按照定量方法和灌轉閥的嘴口伸入瓶內位置的不同,又可分成以下幾種情況:第四節(jié)灌裝機的設計計算1.灌裝時間的計算第四節(jié)灌裝機的設計計算a高度定量短管灌裝b高度定量長管灌裝a高度定量短管灌裝b高度定量長

c定量杯定量短管灌裝

d定量杯定量長管灌裝c定量杯定量短管灌裝d定量杯定量長管②穩(wěn)定管嘴自由出流

經過灌裝閥孔口出流的液料體積流量為：式中:—孔中截面上液料的流速;

—孔口中液道口的截面積。

C—灌裝閥中液道的流速系數(shù);②穩(wěn)定管嘴自由出流③不穩(wěn)定的管嘴自由出流如圖c所示,由于孔口截面上的位壓力是變化的,流經該截面的液料是變量。當定量杯內液料降至任意位置時,流經管嘴孔口的液料瞬時流量為：式中:F—定量杯的截面積;dz—定量杯液料高度的微小增量;dτ—對應于增量F·dz的時間③不穩(wěn)定的管嘴自由出流式中:F—定量杯的截面積;dτ—對應式中負號表明定量杯內液料高度是隨時間增長而減少的,由此可得:

定量杯內液料全部注入瓶內所需灌液時間應為:式中：—從管嘴孔口至定量杯內充滿液料時的高度;

—從管嘴孔口至定量杯內流完液料時的高度。式中負號表明定量杯內液料高度是隨時間增長而減少的,由此可得:目前盡量采用環(huán)隙進液并沿瓶壁降落的閥端結構,這不僅使灌裝始終保持穩(wěn)定的管嘴出流狀態(tài),同時又避免了液料落下產生的沖擊力,使灌裝更為穩(wěn)定,這種結構的閥對于含氣飲料的灌裝更顯得有利。目前盡量采用環(huán)隙進液并沿瓶壁降落的閥端結構,這④充氣或抽氣時間的計算對于常壓法,其灌裝時間即為灌液時間,而對于等壓法或真空法,其灌裝所需時間應為灌液時間與充氣或抽氣時間兩項之和。④充氣或抽氣時間的計算1)充氣等壓時間當空瓶上升至灌裝閥的瓶口帽接觸并密封時,瓶內的空氣由常壓充氣至與貯液箱液面上的氣壓相等,以流體力學可知,這一過程是容器內(即貯液箱內氣相空間)的氣體經收縮形管嘴的外射流動,因為充氣的氣道在灌裝的內部,而充氣的時間又很短,故可把充氣過程近似看成是沒有摩擦損失的絕熱過程(或叫等熵過程)。由氣體絕熱過程方程式可知式中:P0—充氣前瓶內的氣壓(即為大氣壓);1)充氣等壓時間

P1—充氣后瓶內氣壓(即為貯液箱內壓力);p0—

瓶內原有氣體的氣壓；V1—瓶內氣壓增高至時,原有氣體被壓縮成的容積;

V0—瓶內原有氣體的容積(即空瓶的容積);k—絕熱指數(shù),對于空氣k=1.4。由上式可求得:

因此,對于一只瓶所補充進入空氣容積為:ΔV=V0-V1,充氣等壓所需時間:

一般取0.5-1sP1—充氣后瓶內氣壓(即為貯液箱內壓力);一般取02)抽氣真空時間對于真空法灌裝而言,灌液前瓶內要形成一定的真空度,氣壓必須由原有的P0降低為P1,則瓶內原有空氣的體積V0將膨脹部分的氣體不斷被抽走,溫度基本保持不變,因此這一過程可以近似看成是等溫過程,由氣體等溫過程方程式求得:

體積增大部分的空氣即為必須抽走的空氣量,所以抽氣真空的時間應為:

式中:為真空泵平均分配在每頭灌裝閥上的抽氣速率。

2)抽氣真空時間式中:為真空泵平均分配在每頭灌裝閥3.生產能力的計算旋轉型的自動灌裝機的生產能力可用下式計算:Q=60an式中:Q—生產能力(瓶/小時);a—灌裝機頭數(shù);n—灌裝臺的轉速(轉/分)。由式可見,要提高灌裝機的生產能力就必須增大頭數(shù)a或轉速n。如果采用增大灌裝機的頭數(shù)a來提高生產率,3.生產能力的計算那么,灌裝機的旋轉臺直徑也要相應增大,這不僅使機器龐大,而且在旋轉臺轉速一定的情況下,還必須考慮離心力的影響,即瓶托上的瓶子在尚末升瓶壓緊灌裝閥之前以及在灌滿液料降瓶離開灌裝閥之后,其繞立軸旋轉時產生的離心力都必須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,從而影響正常操作灌裝頭中心到立軸中心的距離,必須滿足下列不等式:

式中:—瓶與托瓶臺間的摩擦系數(shù)。那么,灌裝機的旋轉臺直徑也要相應增大,這不僅使機器龐大,而且如果采用增大立軸的轉速n來提高生產率,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或與n值不相適應時,瓶子在旋轉臺上轉動一周的時間內并末能灌滿,沒有達到定量要求,生產循環(huán)也因此受