2767 灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2767 灌裝機(jī)供瓶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),灌裝,機(jī)供瓶,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 12 灌裝生產(chǎn)線概念設(shè)計(jì)全自動(dòng)液體灌裝機(jī)的使用和需求日益增長(zhǎng)，已經(jīng)逐步代替手工灌裝或半自動(dòng)灌裝， 并將發(fā)展成為液體灌裝行業(yè)所必備的設(shè)備。目前，市場(chǎng)上對(duì)全自液體灌裝機(jī)沒(méi)有明確的定義和劃分，大多只對(duì)能進(jìn)行自動(dòng)計(jì)量或某部分機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制就定義其為全自動(dòng)灌裝機(jī)，這種定義不完全，不能真正的對(duì)全自動(dòng)液體灌裝機(jī)進(jìn)行定義。2．1 液體灌裝基本原理灌裝就是將一定量的液體物料注入到包裝容器中的過(guò)程 IUl。這種液體物料主要是指具有低粘度的可流動(dòng)型液體物料，如酒類、汽水、果汁等。它們可以依靠自重以一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，如果醬、油脂，牙膏及黃油等。對(duì)這些物料的灌裝依靠重力是不能使其按要求流動(dòng)的，因此需要施加一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)性等各不相同，所以采用的灌裝方法不一樣，其次液料的包裝容器也不同，有玻璃瓶、金屬罐、塑料瓶、復(fù)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(jī)的灌裝方法也是不相同的。2．2 液體灌裝方式由于液體物料性能不同，灌裝方式多種多樣。根據(jù)灌裝壓力的不同可分為常壓灌裝、壓力灌裝、等壓灌裝、負(fù)壓灌裝等舊。2．2．1 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(gè)系統(tǒng)處于敞開(kāi)狀態(tài)下工作，該灌裝方法是最原始的灌裝方法。至今仍被用在流動(dòng)性很好的液體灌裝中，這各方法比較適用于流動(dòng)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。2．2．2 負(fù)壓灌裝負(fù)壓灌裝是先將包裝容器抽氣形成負(fù)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，而且能減少包裝容器內(nèi)殘存的空氣，防止液體物料氧化變質(zhì)，可延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期。此外，還能限制毒性液體的逸散，并可以避免灌裝有裂紋或2—————————————堡堡型墼垡堡墼堂魚(yú)絲墜————————————一缺口的容器，減少浪費(fèi)，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。如果汁、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(fù)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)下以重力流動(dòng)方式完成灌裝的；二是壓差式負(fù)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(duì)包裝容器抽氣) ，液體是在壓差狀態(tài)下完成灌裝的。重力負(fù)壓灌裝是低真空(10---16kPa)下的重力灌裝。其灌裝方法基本與重力灌裝相同，但比重力灌裝速度快，可以避免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(fù)壓灌裝(純真空灌裝) ，灌裝系統(tǒng)內(nèi)的壓力應(yīng)低于大氣壓力。灌裝閥密封塊抵住容器的同時(shí)開(kāi)啟閥門(mén)，由于與真空室相通的容器內(nèi)處于真空，液體可被迅速抽進(jìn)容器中，直至灌裝到預(yù)定液位。最后會(huì)有相當(dāng)量的液體被抽到排出管中，進(jìn)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，減少產(chǎn)品與空氣的接觸，有利于延長(zhǎng)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(fù)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(xué)藥水) 等【 1s】 。①壓差真空式即貯液箱內(nèi)處于常壓，只對(duì)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)生流動(dòng)而完成灌裝，國(guó)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(jìn)包裝容器內(nèi)，因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，國(guó)內(nèi)較少用。真空法灌裝應(yīng)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?jī)?nèi)形成真空就意味著減少了液料與空氣的接觸，延長(zhǎng)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，以減少毒性氣體的外溢，改善勞動(dòng)條件。2．2．3 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。2．2．4 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(jī)械壓力、氣壓、液壓等。壓力灌裝主要適用于粘度較大，流動(dòng)性較差的薪稠物料的灌裝，可以提高灌裝63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(duì)于不能抽真空的產(chǎn)品是很理想的，如酒精類飲料(酒精含量會(huì)隨真空度增加減少)，熱飲料 (90。C 的果汁，抽真空可引起液料迅速蒸發(fā)) ，如果采用常壓灌裝液管道比較細(xì)，阻力大，效率低，為了提高灌裝速度，可采用壓力灌裝等。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。2．2．5 虹吸法利用虹吸原理完成的灌裝方、法【161。此種方法出現(xiàn)最早，人們最容易接受，原理比較簡(jiǎn)單，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，還必須考慮產(chǎn)品的工藝要求、灌裝機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)等綜合因素。對(duì)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(shí)液料中的含氧氣量，以便延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)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(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，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)備成本。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)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，避免保存期失光變質(zhì)，一種方法是灌裝前對(duì)瓶?jī)?nèi)抽取真空，然后再充入二氧化碳進(jìn)行等壓灌裝，即采用真空一等壓法，另一種方法是用二氧化碳充氣等壓，瓶?jī)?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)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，即采用等壓一壓力(差壓) 法。2．3 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(xué)性質(zhì)差異很大，因此，對(duì)灌裝的要求也各不相同。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一定速度流過(guò)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，流動(dòng)性好的稀薄液體物料，如酒類、果汁、牛奶、醬油等。這些物料粘度小、流動(dòng)性好，在管道中流動(dòng)阻力小， 對(duì)灌裝設(shè)備要求也小。第二類為半流體：在大于自身重力的壓力作用下才能在圓管中流動(dòng)的液體叫半流體， 74————————————墮墅塑叢塑型蘭垡絲墜—————————一粘度范圍為 100．-一 1000 厘泊，其屬于流動(dòng)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動(dòng)時(shí)阻力比較大，一般需要施加一定的壓力才能達(dá)到預(yù)定要求。粘滯流體：產(chǎn)品粘度超過(guò) 10000 厘泊的液流動(dòng)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動(dòng)。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動(dòng)，必須施加外力才能推動(dòng)其流動(dòng)。因此，這類物料在包裝中對(duì)設(shè)備有較高的要求。另外，對(duì)于低粘度液料，根據(jù)液體中是否含有二氧化碳?xì)怏w，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(duì)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(dòng)特性還會(huì)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，所以灌裝時(shí)，要對(duì)這些因素加以控制。2．4 灌裝的定量方法準(zhǔn)確的定量灌裝不但與產(chǎn)品的成本有著直接的關(guān)系，同時(shí)也影響產(chǎn)品在消費(fèi)者心中的信譽(yù)。包裝物品的定量一般有重量定量和容積定量?jī)煞N。重量定量由于要增添秤等計(jì)量衡器，所以機(jī)器的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，適用于比重經(jīng)常變化的固體物料，且往往要配置一套電路用以機(jī)電配合；容積定量機(jī)器的定量結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般不需電路配合。液體產(chǎn)品一般易采用容積式定量，常見(jiàn)的有如下三種方法。2．4．1 液位控制定量法每一種包裝容器，多是按同一模具制造，其容積、形狀的差別很小，如果容器內(nèi)液位相同，那液料的量也相同，這就好似按液位定量的原理【·91。是由插入容器中排氣管的高低控制的，當(dāng)液料注入容器，其內(nèi)氣體便由排氣管逸出，當(dāng)液位升至排氣管口時(shí)，形成液封，氣體再不能排出，灌裝停止。這樣可以控制每一個(gè)包裝容器內(nèi)的液位均相同。若要改變灌裝量，只需調(diào)整排氣管位置的高低即可。這是目前應(yīng)用最廣泛的定量方法， 適用于粘度小的液體物料。2．4．2 定量杯定量法定量杯定量法是采用一個(gè)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(jìn)容器，從而完成定量灌裝，若不考慮定量杯內(nèi)殘液的損失，則每次灌裝的液料應(yīng)與定量杯的容積相等。要改變每次的灌裝量，可更換定量杯，或改變調(diào)節(jié)管在定量杯中的高度。這種定量方法，由于采用同一定量杯定量，故定量精度較高，它適用85于粘度小的液料定量。2．4．3 定量泵定量法定量泵是一種往復(fù)式活塞泵，活塞作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每運(yùn)動(dòng)一次，便把活塞運(yùn)動(dòng)行程相對(duì)應(yīng)的容腔內(nèi)的液料推送到包裝容器中去。要調(diào)節(jié)一次的灌裝量，只需調(diào)節(jié)活塞的行程。定量泵定量，定量精度高，誤差一般可達(dá) 2％以下例；應(yīng)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；且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。比較上述三種定量方法，從定量精度來(lái)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(jī)械結(jié)構(gòu)看，第一種顯然最為簡(jiǎn)單，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(guó)對(duì) 640 毫升啤酒部頒標(biāo)準(zhǔn)為±lO 毫升，·國(guó)外為±3 毫升【2ll。對(duì)瓶裝酒類等按高度定量的產(chǎn)品，最好不超過(guò) 1．5 毫米，容積誤差最好控制在±0．4％1221，越是名貴的產(chǎn)品，顯然其誤差應(yīng)越小。定量方法的正確選擇，還應(yīng)考慮到液料本身的工藝性，例如對(duì)含氣飲料灌裝若采用定量杯定量法，則貯液箱內(nèi)的泡沫反倒可能降低定量精度，因此，在這種情況下，一般以采用控制液位高度定量為好。2．5 灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)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，因此管道尺寸的確定就需要合理選擇圓管的內(nèi)徑和壁厚。2．5．1 圓管內(nèi)徑的確定設(shè)輸液管的內(nèi)徑為 d，其截面積為 A=稈／4，液體在管內(nèi)流動(dòng)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／3600 宰 p (2-2) 式中：W 一重量流量：指單位時(shí)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)能力。流速 S 一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，這是因?yàn)榱魉僭龃?，管徑則小，雖使材料消耗和基建投資減少，但增大了流體的動(dòng)力消耗，又使操作費(fèi)用提高，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情96————————————鯉壁墼壑塑壁壘墮垡-_—————————一況選取，根據(jù)體積流量 V 及 S 流速代入公式計(jì)算所等于的管徑，還必須根據(jù)工程手冊(cè)中查取的規(guī)格圓管。一般根據(jù)管子的耐壓和耐腐蝕等情況，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選定壁厚。2．5．2 液料輸送的功率計(jì)算要在單位時(shí)間內(nèi)供給灌裝容器一定量的液料，其能量可以來(lái)自高位貯液槽的位能， 也可以來(lái)自輸入泵的機(jī)械能，究竟需要多少能量呢?這可由流體力學(xué)中能量守恒的柏努利方程式來(lái)求解，一般先取供料開(kāi)始及終了的兩個(gè)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(jìn)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(zhēng)塒．善+／L=乙+ 手+口 2 箬+Σt c2 剮式中：Z 為位壓頭、P 一為靜壓頭、au2／29 為動(dòng)壓頭，其中 a 為動(dòng)能修正系數(shù)，層流時(shí)a=2， 紊流時(shí)昨 1。計(jì)算開(kāi)始時(shí)，一般可先假定昨 l，最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果可再進(jìn)行驗(yàn)算、修正、Hc 為泵的壓頭，它指單位重量的液料通過(guò)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(jì)算方法可查閱流體力學(xué)的有關(guān)資料。2．5．3 灌裝時(shí)間的計(jì)算液體灌裝的過(guò)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)定的管嘴淹沒(méi)出流等鯽，下面針對(duì)每種情況分別討論灌裝時(shí)間的計(jì)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(shí)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(jiàn)，只有增大 Vs 才能提高灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力，而 Vs 的增加，又與液體的截面積～和導(dǎo)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(shí)，應(yīng)考慮到壓力的增大將導(dǎo)致液料流速的提高，這將有害于灌裝的穩(wěn)定進(jìn)行，而舢的增大除應(yīng)考慮瓶口尺寸的限制外，在按照液位高度定量的結(jié)構(gòu)中，還應(yīng)考慮到當(dāng)液位升至回氣管后， 能否在孔口截面上截?cái)嘁毫?，以便保證定量精度。lO72．5．4 生產(chǎn)能力的計(jì)算旋轉(zhuǎn)型的自動(dòng)灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力可用式：Q=a*rl 進(jìn)行計(jì)算。式中：Q 一生產(chǎn)能力(瓶／分鐘)； 卜灌裝機(jī)頭數(shù)； I 卜灌裝臺(tái)的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)／分) 。從上式可見(jiàn)，要提高灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力就必須增大頭數(shù) a 和轉(zhuǎn)速 n。如果采用增大灌裝機(jī)的頭數(shù) a 來(lái)提高生產(chǎn)率，那么，灌裝機(jī)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)直徑也要相應(yīng)增大，這不僅使機(jī)器龐大，而且在旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速一定的情況下，還必須考慮離心力的影響，即瓶托上的瓶子在未被灌裝閥壓下前或在灌滿液料灌裝完成灌裝閥離開(kāi)之后，其繞立軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)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(huì)被拋出托瓶臺(tái)，從而影響正常操作。如果采用增大立軸的轉(zhuǎn)速 n 來(lái)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(shí)間的影響，當(dāng) n 值提高，但液料灌裝速度沒(méi)有提高而與 n 值不相適應(yīng)時(shí)，瓶子在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)并未能灌滿，沒(méi)有達(dá)到定量要求，生產(chǎn)循環(huán)也因此受到破壞。2．6 灌裝機(jī)及其輔機(jī)的簡(jiǎn)介及分類我國(guó)的灌裝設(shè)備主要是應(yīng)用在酒水、飲料的灌裝上，從灌裝原理上大體可分為負(fù)壓灌裝機(jī)、常壓灌裝機(jī)、等壓灌裝機(jī)、定量灌裝機(jī)、料位灌裝機(jī)等幾種類型 1251。但是目前各個(gè)設(shè)備生產(chǎn)廠家的灌裝機(jī)在灌裝能力、效率、適宜瓶型范圍及自動(dòng)化程度等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)， 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(jī)呈現(xiàn)出新的發(fā)展動(dòng)向， 主要為： ①多功能同一臺(tái)設(shè)備，可進(jìn)行多種飲料的灌裝、可進(jìn)行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(jī)的灌裝速度最高達(dá) 2000 瓶／分【拍】 ，非碳酸飲料灌裝速度最高達(dá) 1500 瓶／分。③技術(shù)含量高、可靠性高、計(jì)量精確。因此，在灌裝機(jī)及其輔機(jī)方面也不能簡(jiǎn)單的進(jìn)行劃分歸類。不同的灌裝方式配合不同的進(jìn)瓶方式和封蓋方式，以及采用的自動(dòng)化水平的高低將會(huì)成為以后灌裝機(jī)的新類型， 而且，這些新的產(chǎn)品將會(huì)同時(shí)包含上述的所有功能。2．7 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(jìn)行討論。液體灌裝的方法很多，從8而使灌裝機(jī)的樣式也不盡相同。基本的灌裝方法分為：常壓灌裝(也叫重力灌裝) 、負(fù)壓灌裝(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，在灌裝中必須采用不同的灌裝方法，對(duì)于～般的液體，流動(dòng)性好、性態(tài)穩(wěn)定、液體中不含氣體，可采用重力灌裝方法進(jìn)行灌裝，而對(duì)于一些高粘度，流動(dòng)性極差或半固態(tài)的液體，其灌裝時(shí)就必須采用壓力灌裝方法，靠重力就行不通。因此，在灌裝時(shí)對(duì)不同的液體，應(yīng)用先了解其性能，然后再選擇灌裝方法。1293 灌裝生產(chǎn)線機(jī)械部分設(shè)計(jì)按照灌裝生產(chǎn)線的定義，全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線是由一系列機(jī)器或機(jī)構(gòu)的組合，一般主要包括以下幾個(gè)部分：吹瓶機(jī)；洗瓶機(jī)(包括烘干機(jī)等) ；理瓶機(jī)；灌裝機(jī)；封蓋機(jī)；打包機(jī)；傳輸及輔助設(shè)置等。下面就其中幾個(gè)主要單元，理瓶機(jī)、灌裝機(jī)、封蓋機(jī)和傳輸系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和討論。這四個(gè)部分是組成全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線不少缺少的設(shè)備，它們之間有工藝過(guò)程的先后順序。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(jī)前， 經(jīng)理瓶機(jī)對(duì)瓶子進(jìn)行排序檢測(cè)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(jī)、封蓋機(jī)，最后經(jīng)傳輸設(shè)備將其送出進(jìn)行包裝，完成一個(gè)完整的工藝流程。其中理瓶機(jī)的主要作用就是排放瓶子，它是后序工藝進(jìn)行自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)。3．1 理瓶機(jī)設(shè)計(jì)理瓶機(jī)按進(jìn)瓶方式分有轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)瓶、螺桿進(jìn)瓶、撥盤(pán)進(jìn)瓶等多種方式，各種進(jìn)瓶方式在原理上差別不大，各有各和優(yōu)點(diǎn)，選擇合理的進(jìn)行方式，能夠給自動(dòng)化生產(chǎn)線帶來(lái)更好的平滑性。3．1．1 轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)瓶方式轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)瓶方式就是將上個(gè)工序出來(lái)的瓶子(干凈的擺放無(wú)序的瓶子) 用轉(zhuǎn)盤(pán)作為傳送機(jī)構(gòu)一個(gè)一個(gè)列隊(duì)送到傳送帶上。簡(jiǎn)單的說(shuō)其作用就是對(duì)瓶子進(jìn)行整理、擺放作用， 為下一個(gè)工序理順瓶子做好準(zhǔn)備。轉(zhuǎn)盤(pán)式理瓶機(jī)的工作原理如圖 3．1 所示。它由兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)組成，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。從入口傳輸設(shè)備送來(lái)的瓶子被輸送到理瓶機(jī)前，經(jīng)過(guò)與理瓶機(jī)切入被輸出到理瓶機(jī)后端，并按一定的間隔、速度和方向傳入到下一級(jí)輸送帶上。理瓶機(jī)在中間的主要作用就是用來(lái)控制輸出瓶子的間隔和速度。因此，在整個(gè)灌裝系統(tǒng)中，理瓶機(jī)的工作能力也會(huì)對(duì)整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線起到影響作用，它直接影響灌裝線的運(yùn)作速度。理瓶機(jī)的傳送方式一般多為連續(xù)性轉(zhuǎn)動(dòng)，這種進(jìn)瓶方式多用于連續(xù)式灌裝生產(chǎn)線。依據(jù)其原理圖，容易發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)瓶端可能會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)瓶子同時(shí)切入到兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)的凹槽中，引起旋轉(zhuǎn)盤(pán)的卡阻情況或瓶子碰撞等情況。因此在轉(zhuǎn)盤(pán)方式進(jìn)瓶設(shè)計(jì)中必須在其外輪廓圓周上設(shè)計(jì)一個(gè)阻檔板，以保證每次只能有一個(gè)瓶子與兩個(gè)轉(zhuǎn)輪的凹槽相切。轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)瓶的優(yōu)點(diǎn)是，傳輸速度快，瓶子擺放整齊、間隔均勻等。但是也存在著一定的缺點(diǎn)，轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)瓶工作在高速時(shí)，由于拔盤(pán)的相對(duì)于瓶子的速度很高，在與瓶子接觸時(shí)會(huì)發(fā)生碰撞(接觸之間會(huì)存在小的間隙 )，因此會(huì)出現(xiàn)碎瓶、缺瓶等現(xiàn)象，這就要求必須有個(gè)檢測(cè)裝置對(duì)瓶子好壞進(jìn)行判斷。所以在設(shè)計(jì)中采用常規(guī)的轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)瓶方式進(jìn)行10圖 3．1 轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)頹原理圖． Fig 3．1 Schematic diagram ofturntable into the bottle 傳輸?shù)耐瑫r(shí)，需要在轉(zhuǎn)盤(pán)后方加了一個(gè)識(shí)別裝置，由它負(fù)責(zé)對(duì)瓶子進(jìn)行判斷。判斷的主要以據(jù)為：瓶口完整、瓶身無(wú)裂紋、無(wú)碎瓶。以上判斷不合格的，由機(jī)械手對(duì)其進(jìn)行清理。3．1．2 螺桿進(jìn)瓶方式螺桿進(jìn)瓶方式是將排列好的瓶子用螺桿(與轉(zhuǎn)盤(pán)進(jìn)瓶方式不同之處在于此) 作為傳送機(jī)構(gòu)將瓶子按一定的速度和間隔送出嘲。該種進(jìn)瓶方式適用范圍較廣，無(wú)論是直線式灌裝機(jī)還是回轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)大都采用螺桿進(jìn)瓶的方式。螺桿進(jìn)瓶也會(huì)出現(xiàn)碎瓶、缺瓶等現(xiàn)象， 這與螺桿本身的設(shè)計(jì)有關(guān)，如傾角大小、螺距長(zhǎng)短、螺旋線形狀等等，在進(jìn)瓶時(shí)采取等螺距以便于瓶子的平穩(wěn)進(jìn)入。為了加工及進(jìn)瓶方便，設(shè)計(jì)時(shí)把進(jìn)口端設(shè)計(jì)為錐形，螺紋深度也由淺至深，便于瓶子能逐步平穩(wěn)進(jìn)入。一般螺桿設(shè)計(jì)并無(wú)問(wèn)題，但碎瓶率、缺瓶率卻依然較高，原因有兩種：經(jīng)過(guò)傳輸設(shè)備送入的瓶子在進(jìn)入理瓶機(jī)入口處，都有一個(gè)向前的速度，在到達(dá)螺桿時(shí)瓶子的運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生突變，沖擊力很大，如果前面的瓶子沒(méi)有及時(shí)被螺桿帶走，在螺桿處就易產(chǎn)生碎瓶現(xiàn)象；無(wú)論模制瓶還是管制瓶，瓶壁都比較光滑，經(jīng)過(guò)清洗烘干消毒后，瓶身的摩擦力迅速增加，由于摩擦力和沖擊力的作用，進(jìn)瓶螺桿經(jīng)過(guò)一段時(shí)間工作后溫度升高，螺桿表面粘度增加，使瓶子爬行運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生粘瓶現(xiàn)象，導(dǎo)致瓶子進(jìn)不了螺旋槽并相互擠壓，從而出現(xiàn)碎瓶、缺瓶現(xiàn)象。14113．1．3 轉(zhuǎn)盤(pán)與螺桿相結(jié)合轉(zhuǎn)盤(pán)與螺桿相結(jié)合的進(jìn)瓶方式是通過(guò)將兩者的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而設(shè)計(jì)的一種進(jìn)瓶方式。其中最常用的是轉(zhuǎn)盤(pán)與螺桿相結(jié)合進(jìn)瓶。轉(zhuǎn)盤(pán)與螺桿相結(jié)合的進(jìn)瓶方式就是在螺桿之前安裝 1 個(gè)轉(zhuǎn)盤(pán)，由轉(zhuǎn)盤(pán)將瓶送進(jìn)螺桿后再由螺桿傳送，如圖 3．2 所示。這種進(jìn)瓶方式運(yùn)行平穩(wěn)可靠，在送瓶過(guò)程中瓶子的接觸壓應(yīng)力由轉(zhuǎn)盤(pán)承擔(dān)，瓶子進(jìn)轉(zhuǎn)盤(pán)所受應(yīng)力比瓶子進(jìn)螺桿所受應(yīng)力要小得多，有了螺桿的存在，進(jìn)瓶處可留出充足的操作位置，既解決了螺桿所受應(yīng)力問(wèn)題又解決了轉(zhuǎn)盤(pán)的位置局限性。同時(shí)還起到理瓶作用，在進(jìn)螺桿時(shí)瓶子已經(jīng)不再具有沖擊力并逐一排好了隊(duì)，自然就不容易出現(xiàn)碎瓶、缺瓶的現(xiàn)象了。因此， 從理論上講這種進(jìn)瓶方式的可靠性更高。圖 3．2 轉(zhuǎn)盤(pán)與螺桿結(jié)合進(jìn)瓶原理圖Fig 3．2 Schematic diagram ofturntable with the screw into the bottle 對(duì)于灌裝機(jī)方面，為了提高灌裝速度的常采用多頭灌裝設(shè)計(jì)，這就要求理瓶機(jī)要有相應(yīng)的速度，然而理瓶機(jī)一次只能傳輸一個(gè)瓶子，這就嚴(yán)重的制約了整個(gè)灌裝生產(chǎn)線的速度，為了解決這一矛盾，采用多個(gè)理瓶機(jī)同時(shí)進(jìn)行傳輸工作來(lái)滿足。本文采用兩臺(tái)理瓶機(jī)共同工作來(lái)滿足灌裝機(jī)的需求。在兩條傳輸線中間再設(shè)計(jì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)式理瓶機(jī)，其作用主要是將來(lái)自兩條線路的瓶子進(jìn)行合并。由于理瓶機(jī)的速度限制，單臺(tái)理瓶機(jī)不能滿足多頭灌裝機(jī)的速度要，因此需要多臺(tái)理瓶子機(jī)共同工作來(lái)完成，這種設(shè)計(jì)方法可以適應(yīng)高速灌裝傳輸速度的要求【2s1。3．2 灌裝機(jī)及其主要部件的設(shè)計(jì)灌裝機(jī)是整個(gè)灌裝機(jī)構(gòu)的主體部分，其主要由以下幾個(gè)大的部分組成：灌裝機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、插、拔管機(jī)構(gòu)。其中灌裝機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是該機(jī)的主體部件，其它所有機(jī)構(gòu)、輔件均安裝在這上面。123．2．1 灌裝機(jī)灌裝部件的設(shè)計(jì)灌裝機(jī)灌裝部分設(shè)計(jì)，按照灌裝方式的不同，灌裝機(jī)在結(jié)構(gòu)上也有一定的差異。首先我們以容器杯定量方法進(jìn)行研究。這種灌裝方法是通過(guò)一個(gè)固定容積的計(jì)量杯作為計(jì)量器件。灌裝機(jī)構(gòu)采用的是壓力灌裝方法，即通過(guò)氣缸帶動(dòng)灌裝活塞進(jìn)行對(duì)液體的吸入， 達(dá)到預(yù)設(shè)計(jì)量值后，經(jīng)換向閥換向再由氣缸推動(dòng)活塞將液體擠出，以提高灌裝速度。其原理如圖 3．3 所示，容器杯計(jì)量灌裝的工作過(guò)程如下：氣缸 1 上移，同時(shí)電磁閥 3A．B 向?qū)?，活?2 隨氣缸 l 一起運(yùn)動(dòng)，液體被吸入容器杯中，經(jīng) D1 檢測(cè)到達(dá)預(yù)設(shè)量活后塞停止，AB 向關(guān)閉吸入過(guò)程結(jié)束；氣缸下移帶動(dòng)活塞下移，同時(shí)電磁閥 3B．C 向打開(kāi)， 液體被壓入瓶中，經(jīng) D2 檢測(cè) BC 向關(guān)閉，灌裝過(guò)程結(jié)束，一個(gè)完整的灌裝過(guò)程完成。圖 3．3 容器杯計(jì)量原理圖Fi93．3 Schematic diagram of cup container measurement 這種灌裝方法的優(yōu)點(diǎn)是，液體在灌裝過(guò)程中不受外界條件的干擾，計(jì)量準(zhǔn)確、灌裝速度快，應(yīng)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別的影響，以體積計(jì)量主要的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)于不同的液體，在灌裝中不必改變計(jì)量系統(tǒng)，計(jì)量準(zhǔn)確。但這種灌裝方法也存在不少缺點(diǎn)，灌裝中在吸入和壓出過(guò)程中，液體沖擊振蕩比較大，動(dòng)力元件氣缸在高速工作中噪音大，而且容器杯計(jì)量范圍不好調(diào)節(jié)，對(duì)于體積隨溫度變化大的液體，容器杯計(jì)量就不能適用【冽。第二種灌裝方式還是壓力灌裝法，與前一種不同的是計(jì)量方法和液體驅(qū)動(dòng)力的差異1613：全自塾渣簽壅鱉翅絲劍圣絲笪絲過(guò)皇堡壅而已。這種灌裝是采用加壓泵作為動(dòng)力源，將灌裝液體注入容器槽中，用流量計(jì)計(jì)量方法來(lái)進(jìn)行灌裝。其原理圖如圖 3．4 所示，液體經(jīng)過(guò)加壓泵被注入到緩沖槽中，由于緩沖槽與外界存在一定的壓力差，當(dāng)緩沖槽底部導(dǎo)管上的電磁閥打開(kāi)后，液體流經(jīng)流量計(jì)從電磁閥流出，流量計(jì)對(duì)液體進(jìn)行計(jì)量，計(jì)量完成后由流量計(jì)發(fā)出控制信號(hào)，使電磁閥關(guān)閉完成灌裝。這種計(jì)量方法的優(yōu)點(diǎn)是灌裝計(jì)量范圍大、調(diào)整靈活，適合經(jīng)常調(diào)整灌裝量的灌裝系統(tǒng)。缺點(diǎn)是流量計(jì)及其附件成本高，控制系統(tǒng)復(fù)雜。以上兩種方法的工作原理基本相似，差別之處在于計(jì)量的方法不同。對(duì)于大型全自動(dòng)灌裝機(jī)，由于其灌裝適應(yīng)范圍大，因此，大型全自動(dòng)液體灌裝機(jī)一般都采用流量計(jì)計(jì)量方法進(jìn)行灌裝設(shè)計(jì)。大型灌裝機(jī)的單個(gè)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(jì)的灌裝機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)方式，由 24 個(gè)灌裝頭組成塔式灌裝機(jī)。對(duì)于前面討論的兩種灌裝方式，區(qū)別只是在計(jì)量方法上不同，其灌裝原理基本相同，其余各部分基本上采用的圖 3．4 流量計(jì)灌裝原理圖Fig 3．4 Schematic diagram offlowmeter fiUer 是相同的設(shè)計(jì)方法，所以我們只選擇其中一種方案進(jìn)行討論，下面以流量計(jì)計(jì)量方法進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。全自動(dòng)液體灌裝機(jī)采用 24 頭旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)動(dòng)方法進(jìn)行灌裝。當(dāng)傳輸設(shè)備將瓶子導(dǎo)入到灌1714————————————堡墮墜墜登堡笪絲壘墼——————————一裝機(jī)前，經(jīng)過(guò)位置檢測(cè)后，使旋轉(zhuǎn)塔旋轉(zhuǎn)一個(gè)瓶位以待下一個(gè)瓶子的進(jìn)入。瓶子旋轉(zhuǎn)塔底部托盤(pán)經(jīng)定位檢測(cè)到位后，由氣缸推動(dòng)插拔管機(jī)構(gòu)將導(dǎo)流管插入瓶中，電磁閥打開(kāi)， 開(kāi)始灌裝，計(jì)量完成后，電磁閥關(guān)閉，插拔管機(jī)構(gòu)退出。由于選擇的是連續(xù)灌裝方式， 在第一個(gè)瓶子進(jìn)行灌裝過(guò)程中，第二個(gè)瓶子也開(kāi)始按前一個(gè)瓶子的工作過(guò)程進(jìn)行工作， 這樣每一個(gè)灌裝頭按相同的工作方式周期性工作。3．2．2 灌裝機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是由一大的旋轉(zhuǎn)盤(pán)和主軸及支架組成，它是灌裝機(jī)的主體，灌裝頭均勻的分布在旋轉(zhuǎn)盤(pán)的圓周上，并隨同旋轉(zhuǎn)盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在旋轉(zhuǎn)盤(pán)的底部安裝了一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，由它帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速由傳輸機(jī)進(jìn)入灌裝機(jī)之間的檢測(cè)元件控制，也就灌裝機(jī)的轉(zhuǎn)速受進(jìn)瓶速度的影響。3．2．3 插、拔管機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)插、拔管機(jī)構(gòu)是由一個(gè)氣缸連同一根管子組成，在灌裝過(guò)程中由氣缸推動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將管子插入瓶子中或從瓶子中拔出。執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一個(gè)滑塊和--N 導(dǎo)軌組成，在灌裝過(guò)程中，當(dāng)瓶子到達(dá)指定位置后，由氣缸推動(dòng)插、拔管機(jī)構(gòu)將管子插入到瓶子底部，同時(shí)在圖 3．5 灌裝機(jī)圖Fig 3．5 Diagram of filling machine 灌裝中隨著液面的上升，插、拔管機(jī)構(gòu)逐漸上升，其動(dòng)作速度由氣缸的確定，最終在完15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(jì)的目的主要在于，由于不是采用的真空灌裝，在液體灌裝過(guò)程中容器瓶中存在大量的氣體，當(dāng)高速流動(dòng)的液體從瓶口流下時(shí)，使大量氣體混入其中，會(huì)在容器瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生大量氣泡影響灌裝。采用插、拔管機(jī)構(gòu)使導(dǎo)管插入瓶子底部， 這樣在灌裝時(shí)液體從瓶子底部逐漸上長(zhǎng)，并始終保持導(dǎo)管口不露出液面以減少氣體的混入，保證灌裝的穩(wěn)定性，也避免了氣體的污染。整個(gè)灌裝機(jī)設(shè)計(jì)的模擬圖如圖 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減少灌裝過(guò)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(dǎo)管與流量計(jì)相連，這樣設(shè)計(jì)是為了保證導(dǎo)管在每個(gè)瓶子交替灌裝時(shí)始終充滿液體，不會(huì)對(duì)流量計(jì)造成氣泡沖擊，使計(jì)量準(zhǔn)確，電磁閥設(shè)計(jì)在流量計(jì)的后方就是為了這個(gè)目的。在灌裝機(jī)灌裝過(guò)程中，灌裝機(jī)的速度對(duì)瓶子的位置也有影響，灌裝機(jī)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(jī)底部托架之間有足夠大的摩擦力。為了克服這個(gè)不足，在設(shè)計(jì)中在灌裝機(jī)底部設(shè)計(jì)了一個(gè)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。3．3 封蓋機(jī)設(shè)計(jì)封蓋機(jī)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(méi)有螺紋，封口時(shí)通過(guò)擠壓和收口將瓶蓋壓封在瓶口上，或是向普通的包裝瓶中的第二層塑料蓋，其只需簡(jiǎn)單的壓入瓶口中。這種封蓋方式多用于啤酒類的灌裝，其要求封蓋速度快，瓶口能承受一定的壓力。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(shí)通過(guò)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(qiáng)度較小，不能承受大的壓力。本文在設(shè)計(jì)時(shí)采用的是旋蓋封口方法。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】 。例如飲料、酒水類瓶子的封口。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(kāi)啟方便等優(yōu)點(diǎn)，所以一些不含氣的液料，諸如飲料、酒類、調(diào)味料、化妝品及藥品、嬰兒食品等瓶裝物品的封口大量采用螺紋蓋封口。另外在大型的自動(dòng)化灌裝線上，旋轉(zhuǎn)封蓋更利于流水線作業(yè)，它可以采取與灌裝機(jī)進(jìn)、出瓶相同的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。旋蓋機(jī)一般與灌裝機(jī)聯(lián)動(dòng)，并且作·體機(jī)型設(shè)計(jì)，從而減小灌裝至封蓋的行程，使生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)更為緊湊。封蓋機(jī)分為兩個(gè)部分：即投蓋機(jī)構(gòu)和旋蓋機(jī)構(gòu)。灌裝完成的瓶子經(jīng)傳輸設(shè)備導(dǎo)出， 由投蓋裝置將蓋子投放到瓶口，在下一個(gè)工藝過(guò)程中由旋蓋裝置將其擰緊。1916————————————墅型堇筐塑生墼墮垡三—————————一3．3．1 投蓋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)投蓋機(jī)的主要作用是將瓶蓋有序的、準(zhǔn)確的放入瓶口，為下一個(gè)工序旋蓋做好準(zhǔn)備。從灌裝機(jī)出來(lái)的瓶子通過(guò)輸送設(shè)備傳輸?shù)酵渡w機(jī)前，在經(jīng)過(guò)投蓋機(jī)時(shí)由瓶口將蓋子帶走， 而蓋子則在其導(dǎo)軌上靠重力自動(dòng)下滑來(lái)填補(bǔ)空缺。由于這種封蓋方式采用的是多頭螺紋封口方式，所以在擺放過(guò)程中無(wú)需基準(zhǔn)，只需將蓋子垂直放置于瓶口正中即可。使得整個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。3．3．2 旋蓋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為了適應(yīng)現(xiàn)代包裝機(jī)高速、高效和高可靠性生產(chǎn)的需要，在廣泛吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)機(jī)型的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種回轉(zhuǎn)型旋蓋機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理采用的是和灌裝機(jī)相同的原理。它采用多工位回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，為了和灌裝機(jī)保持有相同的灌裝速度，也采用 24 個(gè)封蓋頭進(jìn)行封蓋。單個(gè)封蓋的設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分：一個(gè)是下壓機(jī)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。第二個(gè)部分是擰緊機(jī)構(gòu)，在瓶蓋被夾緊后，旋蓋機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，使瓶蓋在瓶口旋緊。在旋蓋機(jī)中，保證旋蓋松緊程度是采用磁耦合離合器來(lái)完成的，它是由 2 塊鑲有 20 塊磁鐵的圓盤(pán)組成，磁鐵平均分配在圓周上。上下圓盤(pán)之間設(shè)有一個(gè)可調(diào)節(jié)距離的間隙，上下圓盤(pán)由磁力線聯(lián)系起來(lái)，當(dāng)上圓盤(pán)的主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁力作用帶動(dòng)下圓盤(pán)運(yùn)動(dòng)，起到力的傳遞作用。當(dāng)上下圓盤(pán)問(wèn)的空隙距離調(diào)整合適時(shí)，耦合器的兩部分基本保證相同的最大力矩，當(dāng)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(guò)大損壞瓶子或瓶蓋Ⅲ】 。當(dāng)需要改變旋蓋的松緊程度時(shí)，只需要調(diào)整旋蓋頭的旋力，這時(shí)，只需松開(kāi)固定套的內(nèi)六角緊定螺釘旋轉(zhuǎn)連接套，然后改變固定套的高度進(jìn)而改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(dāng)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(jī)中應(yīng)用的摩擦式離合器相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：由于旋蓋時(shí)兩圓盤(pán)不接觸，所以離合器沒(méi)有磨損，且?guī)缀鯚o(wú)功率損耗，便于維護(hù)?？看帕€傳遞扭矩，離合器不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象，這樣便于提高工作轉(zhuǎn)速。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，離合器中傳遞的振動(dòng)很少，使運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。兩圓盤(pán)的空隙用機(jī)械方式控制，調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、方便且確定后不易變位。3．4 輔助機(jī)械的設(shè)計(jì)及選取輔助機(jī)械分為氣源及其干燥設(shè)備和輔助傳動(dòng)設(shè)備。輔助傳動(dòng)部設(shè)備主要為步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳輸設(shè)備，步進(jìn)電機(jī)和變頻器由可編程控制器控制，以滿足灌裝中傳輸速度和灌裝速度相統(tǒng)一，所以在硬件上沒(méi)有太多要求，只需要選擇適合的硬件即可，其主要部分在17控制系統(tǒng)上。3．4．1 空氣壓縮機(jī)組的工作過(guò)程設(shè)計(jì)中采用的是兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)交替工作。在設(shè)備上電開(kāi)機(jī)后，系統(tǒng)首先對(duì)空縮機(jī)的運(yùn)行條件進(jìn)行檢查，當(dāng)冷卻水壓力、空壓機(jī)曲軸箱油壓滿足要求時(shí)，l#機(jī)啟動(dòng)，2# 機(jī)作為備用，其啟動(dòng)方式均采用 Y_一△起動(dòng)方式，Y ．一 △起動(dòng)延時(shí)為 6 秒。起動(dòng)后，儲(chǔ)氣罐開(kāi)始充氣，在儲(chǔ)氣罐壓力達(dá)到設(shè)定值 0．7MPa 時(shí)空縮機(jī)進(jìn)氣閥關(guān)閉，機(jī)器空運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)儲(chǔ)氣罐壓力下降到 0．65Mpa 時(shí)，進(jìn)氣閥打開(kāi)，再次進(jìn)行充氣。由于故障等原因使儲(chǔ)氣罐壓力降到設(shè)定值 0．55Mpa 時(shí)，且 l 群機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，則 2 群機(jī)起動(dòng)并正常運(yùn)行，其運(yùn)行原理同 1#機(jī)相同，繼續(xù)對(duì)儲(chǔ)氣罐充氣。在儲(chǔ)氣罐壓力降到 0．55Mpa 時(shí)，且 2 撐機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)，l#機(jī)起動(dòng)并正常運(yùn)行。與此同時(shí)，兩臺(tái)機(jī)器的正常運(yùn)行時(shí)間均為 12 小時(shí)， 也就是說(shuō)，一臺(tái)機(jī)器運(yùn)行到 12 小時(shí)時(shí)，無(wú)論其有無(wú)故障，或是儲(chǔ)氣罐壓力是否低于0．55Mpa，均要停機(jī)并啟動(dòng)另一臺(tái)機(jī)器。圖 3．6 氣體干燥器工作原理圖Fig 3．6 Schematic diagram ofgas dryer 2l183．4．2 氣體干燥設(shè)備的工作原理氣體干燥系統(tǒng)的主要作用是去除壓縮氣體中的水分，起到干燥和凈化的作用。氣體干燥系統(tǒng)的工作原理如圖 3．6 所示，開(kāi)機(jī)后，A 塔先做吸附運(yùn)行，B 塔做再生運(yùn)行，在設(shè)定的時(shí)序控制下，進(jìn)氣電磁閥 A2 打開(kāi) A1、Bl、B2 均關(guān)閉，壓縮空氣經(jīng) A2 閥，從底部進(jìn)入 A 塔，在向上運(yùn)輸過(guò)程中，氣體中的水分被塔內(nèi)吸附劑吸掉，干燥的氣體通過(guò)梭閥 C 進(jìn)入儲(chǔ)氣缺罐，與此同時(shí)，在 A2 打開(kāi)后，經(jīng)延時(shí) 10 秒 B1 打開(kāi)，用 B 塔中的殘余氣體從上到下運(yùn)動(dòng)，將吸附劑中的小分從 B1 閥帶出，經(jīng)消聲器排空。其開(kāi)啟的 10 秒時(shí)間是進(jìn)行 B 塔脫附工作。在 A2 打開(kāi)后延時(shí)十分鐘后 B2 電磁閥打開(kāi)，同時(shí) A2 閥關(guān)閉， B 塔進(jìn)行充氣，十秒后，A1 閥打開(kāi)，A 塔中剩余氣體從上至下經(jīng) Al 閥，從 D 消聲器排出，并將 A 塔中水分帶出，使 A 塔脫附，經(jīng)延時(shí)十秒 A1 閥關(guān)閉。此時(shí)，由于 A 塔中的壓力下降，B 塔中的壓力上長(zhǎng)，梭閥 C 將 A 排氣口關(guān)閉，將 B 排氣口打開(kāi)。同理，在B2 閥開(kāi)啟十分鐘后，A2 閥打開(kāi)，B2 閥關(guān)閉，延時(shí)十秒，Bl 閥打開(kāi)，使 B 塔進(jìn)行脫附運(yùn)行。就這樣兩塔交替運(yùn)行，進(jìn)行對(duì)氣體的干燥。3．5 本章小結(jié)本章主要是對(duì)灌裝機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論研究的。其中分別以理瓶機(jī)、灌裝機(jī)、封蓋機(jī)進(jìn)行單獨(dú)研究與設(shè)計(jì)。對(duì)各個(gè)獨(dú)立裝置的研討，主要目的是為了更好的將這些裝置組合起來(lái)，充分發(fā)揮各組成部分的性能。例如文中提到的理瓶機(jī)，由于其進(jìn)瓶方式為單一進(jìn)瓶，而灌裝、封蓋機(jī)等都采用的是多頭并行工作，因此，理瓶機(jī)的速度將會(huì)制約整個(gè)自動(dòng)灌裝機(jī)的速度，通過(guò)分析可采用多臺(tái)理瓶機(jī)同時(shí)工作來(lái)解決這一問(wèn)題。本章就是從這個(gè)目的出發(fā)，研究討論全自動(dòng)灌裝機(jī)的各組成部分，以提高灌裝系統(tǒng)的合理化。