灌裝生產(chǎn)線上灌裝閥的設(shè)計說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本論文設(shè)計公開了一種液體灌裝閥，液體灌裝方法及在生產(chǎn)線旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)上的布置與安排,該液體灌裝閥的結(jié)構(gòu)是,閥體的上部設(shè)有液體進(jìn)口,滑動體與閥體滑動配合并在其間設(shè)有彈性抵壓件控制灌裝閥在灌裝過程中的密封,滑動體的下部設(shè)有液體出口；出口與灌裝頭上裝有密封裝置，通過擠壓力接觸密封，閥體上固設(shè)有排氣管,該排氣管的一端從滑動體穿過后伸出液體出

2、口與灌裝頭連接,另一端與外界相通而形成排氣通道；在滑動體與排氣管上設(shè)有相配合的密封面,在液體灌裝閥導(dǎo)通時,液體進(jìn)口與液體出口之間形成灌液通道，灌裝頭的最大尺寸與大于液道的最大尺寸，和滑動體的外徑對齊，可以避免灌裝過程中液體沖擊力形成大量泡沫等對灌裝精度和效率的影響，在排氣通道在安裝壓緊螺母處設(shè)有螺紋,用來安裝壓緊螺母 ，閥可以通過調(diào)節(jié)螺母和壓緊螺母調(diào)節(jié)彈簧的張力和閥體尺寸，用來調(diào)節(jié)灌裝過程中一些小的光裝誤差，本發(fā)明在于灌裝完成后能及時停

3、止灌裝,灌裝精度高,節(jié)約能源,應(yīng)用廣泛，效率高，且液體灌裝閥結(jié)構(gòu)簡單。</p><p>　　關(guān)鍵詞 滑動體；排氣管；布置；彈性低壓件</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This paper design discloses a liquid filling valve, the liqui

4、d filling method and filling machine production line rotation arrangement and arrangement, the liquid filling valve structure is, the upper part of the body with liquid imports, sliding body and body sliding cooperate an

5、d in it is worth with elastic pressure a control in the process of filling valve in filling sealing, sliding the lower part of the body with liquid export; xports and filling sealing device equipped with head, through t&

6、lt;/p><p>　　Keywords: sliding body; The exhaust; Decorate; low pressure of Elastic</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要III</b></p><p>　　AbstractIV&l

7、t;/p><p><b>　　目錄III</b></p><p><b>　　1 諸論V</b></p><p>　　1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義V</p><p>　　1.2國內(nèi)外的發(fā)展概V</p><p>　　1.3 本課題要達(dá)到的要求VI</p>

8、<p>　　2 灌裝生產(chǎn)線的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計VII</p><p>　　2.1 方案的選取VII</p><p>　　2.2 生產(chǎn)線各機(jī)構(gòu)的設(shè)計VIII</p><p>　　2.3 本章小結(jié)XII</p><p>　　3 灌裝的基本原理和灌裝閥的分析與設(shè)計XIII</p><p>　　3.1 灌裝的基本

9、原理XIII</p><p>　　3.1.1 灌裝的基本方法XIII</p><p>　　3.1.2 定量方法XIV</p><p>　　3.2 灌裝閥的分析與設(shè)計XIV</p><p>　　3.2.1灌裝閥的工作原理XIV</p><p>　　3.2.2閥總體結(jié)構(gòu)的分類和設(shè)計XVI</p>

10、<p>　　3.2.3閥端結(jié)構(gòu)的設(shè)計和受力分析XVIII</p><p>　　3.2.4閥門的啟閉控制結(jié)構(gòu)設(shè)計與分類XIX</p><p>　　3.2.5閥門的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計XX</p><p>　　3.2.6 灌裝時間的計算和過程XXI</p><p>　　3.2.7灌裝閥閥體材料的選定XXVI</p>&l

11、t;p>　　3.2.8灌裝閥彈簧的安裝分析和設(shè)計XXVII</p><p>　　3.2.9灌裝閥彈簧的設(shè)計XXVIII</p><p>　　4灌裝過程的調(diào)整與機(jī)器存在的主要問題XXXII</p><p>　　5 電器控制和調(diào)試與維護(hù)XXXIV</p><p>　　5.1電氣的控制XXXIV</p><p&g

12、t;　　5.2設(shè)備調(diào)試與維護(hù)XXXIV</p><p><b>　　6總結(jié)XXXVI</b></p><p>　　7 致謝XXXVII</p><p>　　8 參考文獻(xiàn)XXXVIII</p><p>　　9 附錄XXXVIII</p><p><b>　　1 諸論</b&

13、gt;</p><p>　　灌裝閥是自動灌裝機(jī)執(zhí)行的主體部件,是灌裝生產(chǎn)線上必不可少的東西，灌裝閥的好壞決定了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，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(jìn)行，不同類型的液料其物理化學(xué)性質(zhì)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。</p><p>　

14、　諸如飲料、酒類、調(diào)味料、化妝品及藥品等，為了提高自動化生產(chǎn)線上瓶裝液體產(chǎn)品控量灌裝的問題，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，特進(jìn)行本課題灌裝閥機(jī)構(gòu)的設(shè)計研究</p><p>　　1.1 本課題的研究內(nèi)容和意義</p><p>　　灌裝閥是自動灌裝機(jī)執(zhí)行的主體部件,是灌裝生產(chǎn)線上必不可少的東西，灌裝閥的好壞決定了生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，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

15、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(jìn)行，不同類型的液料其物理化學(xué)性質(zhì)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。</p><p>　　從上世紀(jì)八十年代開始，中國每年都要進(jìn)口大量的飲料、乳品和啤酒包裝機(jī)械，至今引進(jìn)的勢頭仍然是有增無減。這些機(jī)械大多是高速自動化生產(chǎn)線，可靠性強，產(chǎn)量高，部分設(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)，使中國部分飲料

16、、乳品和啤酒企業(yè)的包裝水平得以與發(fā)達(dá)國家同步發(fā)展。與此同時，中國包裝機(jī)械的生產(chǎn)也取得了長足的進(jìn)步，部分灌裝、封口一體設(shè)備已經(jīng)達(dá)到較高水平，包括塑料飲料瓶、酸奶杯、無菌包裝成型設(shè)備和貼標(biāo)機(jī)在內(nèi)的包裝生產(chǎn)線水平也得到了提升，已經(jīng)可以滿足中型企業(yè)的需要，部分已經(jīng)可以替代進(jìn)口設(shè)備，并且出口量逐年提高，灌裝閥作為灌裝機(jī)中不可缺少的部分，應(yīng)用十分廣泛，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一定的差距，對灌裝閥重新研究設(shè)計將大大

17、推動中國包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，提高包裝行業(yè)在國際中的低位。 品包裝機(jī)械的產(chǎn)值在300億元人民幣左右，而每年進(jìn)口的食品包裝機(jī)械約10億美元。其中飲料、乳品和啤酒包裝機(jī)械占有相當(dāng)大的比重。</p><p>　　1.2國內(nèi)外的發(fā)展概</p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人民生活水平的提高,人們的消費習(xí)慣也隨之相應(yīng)的變化,同時對消費品的包裝提出了更高的要求,而液態(tài)產(chǎn)品的包裝在包裝行

18、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(diào)味品方面的醬油、醋、味精液、果醬等;藥品方面的針劑、糖漿、酊劑、氣霧劑等;農(nóng)藥乳劑、化工產(chǎn)品的各種瓶裝、化妝品等,要滿足日益增長的液體產(chǎn)品的需要,就應(yīng)大力發(fā)展液體產(chǎn)品的包裝機(jī)械人類自從采用容器盛裝液體以后,就產(chǎn)生了灌裝方法。十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初以前,通常使用水罐、水杓進(jìn)行人工灌裝或直接將容器浸入液料中進(jìn)行灌裝,大約在

19、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(jī)械裝置。第一臺商業(yè)用灌裝機(jī)是Kiefer公司制造;Horix公司于1920年首次制造了重力灌裝機(jī),用于灌裝番茄醬,這家公司至今仍生產(chǎn)灌裝機(jī),二十年代初這幾家公司著手生產(chǎn)回轉(zhuǎn)式灌裝機(jī),其中U.S公司制造的是純真空灌裝機(jī),二十世紀(jì)以來,灌裝機(jī)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(zhǔn)灌裝閥,等待瓶子灌裝完畢所需的時間。今天,</p&g

20、t;<p>　　1.3 本課題要達(dá)到的要求</p><p>　　包裝是食品和化工等產(chǎn)品生產(chǎn)中必不可少的一個環(huán)節(jié)，例如啤酒，其他碳酸飲料等產(chǎn)品在人們的生活中已占據(jù)了重要的地位，從而也帶動了灌裝機(jī)械的發(fā)展。鑒于做本設(shè)計的學(xué)生屬機(jī)電專業(yè)，再者我國目前包裝機(jī)械行業(yè)的發(fā)展空間比較的大，研究包裝機(jī)械方面的課題對他們個人和社會都有積極意義，是對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和鍛煉。一方面鞏固、增長我們的專業(yè)知識，培養(yǎng)我們綜合

21、運用知識的能力，為以后的工作積累經(jīng)驗，另一方面也希望我們能在自己的課題上有所發(fā)現(xiàn)、改進(jìn)、創(chuàng)新，提出一些建設(shè)性的意見。灌裝閥的設(shè)計，題目綜合性強，需要學(xué)生有扎實的基礎(chǔ)知識和廣博的知識面及計算機(jī)基礎(chǔ)。所以，在整個設(shè)計過程中需要可以充分發(fā)揮其主動性，積極性，培養(yǎng)了我們的綜合分析問題和解決問題的能力，促進(jìn)我們由知識型向智能型轉(zhuǎn)化。 </p><p>　　在產(chǎn)品設(shè)計過程中全面了解自動灌裝的工作原理，灌裝閥的的運動過程

22、，各部件的功能，保證產(chǎn)品質(zhì)量基本要求上，盡量提高閥的工作效率，考慮灌裝閥在整個機(jī)械當(dāng)中的作用，全局考慮灌裝機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，和理的布置閥在機(jī)器中的位置，以達(dá)到現(xiàn)有制造技術(shù)條件下的最高的生產(chǎn)率</p><p>　　2 灌裝生產(chǎn)線的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　2.1 方案的選取</b></p><p>　　灌裝生產(chǎn)線按灌裝瓶的不同主要分為

23、三類灌裝機(jī)：</p><p>　?。?） 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)</p><p>　　待灌瓶由傳送系統(tǒng)(一般經(jīng)洗瓶機(jī)由輸送帶輸入)或人工送入灌裝機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu),瓶子由灌裝機(jī)轉(zhuǎn)盤帶動繞主立軸旋轉(zhuǎn)運動進(jìn)行連續(xù)灌裝,轉(zhuǎn)動近一周時瓶子己灌滿,然后由轉(zhuǎn)盤送入壓蓋機(jī)進(jìn)行壓蓋,該閥的就是在旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)上進(jìn)行設(shè)計的，如圖2.1、2.2所示。</p><p>　　這種灌裝機(jī)在食品、飲料行業(yè)應(yīng)用最廣

24、泛,如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌裝,此機(jī)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(zhuǎn)盤、傳動系統(tǒng)、機(jī)體、自控等部分所組成,其中灌裝閥是保證灌裝機(jī)能否正常工作的關(guān)鍵。</p><p>　?。?） 直線型灌裝機(jī)</p><p>　　灌裝瓶沿著平直的直線運動,進(jìn)行成排灌裝。見圖2.3,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(jìn)行灌裝,間歇進(jìn)行操作。

25、這種灌裝機(jī)相對旋轉(zhuǎn)灌裝機(jī)來講,結(jié)構(gòu)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(chǎn)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。</p><p>　　（3） 自動化灌裝機(jī)</p><p>　　該類型可分為:單機(jī)自動機(jī)和聯(lián)合自動機(jī)(可以包括連續(xù)進(jìn)行洗瓶、灌裝、壓蓋、貼標(biāo)、裝箱等工序)。自動灌裝以采用機(jī)械傳動控制為主的最普遍。</p><p

26、>　　此外,還有按灌裝方法、關(guān)閉裝置及定量裝置等多種分類方法,具體的詳細(xì)內(nèi)容見表2.1:</p><p>　　2.2 生產(chǎn)線各機(jī)構(gòu)的設(shè)計</p><p>　?。?）灌裝的供料機(jī)構(gòu)</p><p>　　灌裝液料由貯液槽經(jīng)泵(或直接由高位槽)及輸液管將液體產(chǎn)品輸入貯液箱, 再由貯液箱經(jīng)灌裝閥輸入待灌容器中,這就形成了整個灌裝液料的供送系統(tǒng)。對于等壓法、真空法有時還

27、需對貯液箱充氣或抽氣。由此可見,不同的灌裝方法就應(yīng)有不同的供料系統(tǒng)。供料機(jī)構(gòu)的設(shè)計對灌裝速度和精度的影響起著至關(guān)重要的作用，一般供料機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)大體可分為四類：</p><p>　?、?常壓法灌裝的液料供送機(jī)構(gòu)</p><p>　　此法是在常壓下灌裝的,因此,灌裝系統(tǒng)較為簡單。液體產(chǎn)品由高位槽或泵經(jīng)輸液管送進(jìn)灌裝機(jī)的貯液箱,貯液箱內(nèi)液面一般由浮子式控制器保持基本恒定,但也有用電磁閥控制的,貯液

28、箱內(nèi)的流體產(chǎn)品再經(jīng)過灌裝閥的開關(guān)進(jìn)入待灌容器中。</p><p>　?、?等壓法灌裝的液料供料機(jī)構(gòu)</p><p>　　附錄圖1為此法供料原理圖。入酒總管3與灌裝機(jī)頂部的輸入頭9相連,輸入頭下端有六根供酒管14與環(huán)形酒缸12相通。在打開入酒總閥16之前,需打開先運行閥5,以透明管4觀察進(jìn)酒壓力,若流動緩慢是來酒壓力不足,若酒液沖出來是來酒壓力過高,均需調(diào)節(jié),待正常后方可準(zhǔn)備打開總閥。無菌壓

29、縮氣管1分叉為兩路,一路為入酒缸氣管12,它經(jīng)輸入頭直接與環(huán)形酒缸相通,其作用是在開機(jī)前對酒缸充氣產(chǎn)生一定的壓力,以免酒液初入缸時因突然降壓而冒泡。 該管上截止閥8在入酒總閥10打開后則需關(guān)閉;另一路為平衡氣管11, 它以輸入頭接至高液浮泡17上的充氣閥15,其作用為控制酒缸內(nèi)液位的高度。</p><p>　　當(dāng)液面太高時,即液壓高于氣壓,高位浮泡即上升打開充氣閥15, 無菌壓縮空氣進(jìn)入酒缸,以補充氣壓的不足,保

30、證啤酒能穩(wěn)定地進(jìn)入酒缸當(dāng)液面下降時,即液壓低于氣壓,低液位浮泡7下降,則打開放氣閥13, 酒缸內(nèi)較高氣壓被釋放,氣壓降低使進(jìn)液增多。因此酒缸內(nèi)液面基本穩(wěn)定在視鏡9的中部。</p><p>　　酒箱系一個矩形切面的環(huán)形酒缸,在環(huán)形酒缸的下面裝有很多個灌裝閥,分別與環(huán)形酒缸底面的孔口相連,以便把啤酒從貯液箱內(nèi)裝進(jìn)待灌瓶中。 </p><p>　?、?壓力法灌裝的液料供送機(jī)構(gòu)</p>

31、;<p>　　附錄圖2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。</p><p>　　物料由人工或泵送入貯液箱內(nèi),在灌裝時因來料壓力不穩(wěn),會產(chǎn)生定量誤差, 因此常采用如附錄圖所示的穩(wěn)壓裝置來穩(wěn)定供料壓力,提高灌裝精度。 </p><p>　　物料由供料泵送至三通14,在三通管的上端有一個穩(wěn)壓活塞15,壓縮空氣經(jīng)過減壓調(diào)整后進(jìn)入氣缸19,形成對

32、穩(wěn)壓活塞一定的壓力,當(dāng)三通管內(nèi)出料壓力增加或減少時,與穩(wěn)壓活塞桿19相連的感應(yīng)板則要上升或下降,上、下無觸點開關(guān)則要發(fā)出信號控制供料泵運轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)。因此供料的壓力始終保持穩(wěn)定,保證了灌裝質(zhì)量。對于煉乳、番茄醬等的灌裝,在供料系統(tǒng)中可省略穩(wěn)壓裝置,旋塞閥由往復(fù)運動的齒條20經(jīng)齒輪12帶動作來回擺動,一個位置溝通三通14及推料活塞缸5,這時活塞4正好在連桿機(jī)構(gòu)帶動下向左運動,物料由三通被吸入活塞,旋塞閥的另一個位置溝通活塞及充填器, 這時活塞

33、4正好又在連桿機(jī)構(gòu)帶動下向右運動,物料被推送至灌裝容器內(nèi)?；钊? 的運動行程可調(diào)節(jié),這是通過轉(zhuǎn)動傘齒輪6使可調(diào)螺母7移動而實現(xiàn)的。為了防止物料的滴漏,在充填器底部特意安裝一只有孔道的滾柱1,當(dāng)旋轉(zhuǎn)閥來回擺動時,帶動凸輪3也一起來回擺動, 從而使頂桿2上下串動,壓迫滾柱1實現(xiàn)快速啟閉,提高了灌裝精度。</p><p>　?、?真空法灌裝的液料供送裝置</p><p>　　真空法灌裝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較

34、復(fù)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(chǎn)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。因此真空法灌裝機(jī)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，具體方法過程這里不做詳細(xì)介紹。</p><p>　　（2）灌裝的供瓶機(jī)構(gòu)</p><p>　　在自動灌裝

35、機(jī)中,按照灌裝的工藝要求,準(zhǔn)確地將待灌瓶送入主轉(zhuǎn)盤升降機(jī)構(gòu)托瓶臺上,是保證灌裝機(jī)正常而有秩序地工作的關(guān)鍵。一般供瓶機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問題是瓶的連續(xù)輸送和瓶的定時供給。</p><p>　　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(shè)法在鏈帶上加些肥皂水,以便潤滑。</p><p>　　由洗瓶機(jī)出來的瓶子由輸送帶送來后,為了防止擠壞、堵塞和準(zhǔn)確地送入

36、灌裝機(jī),必須設(shè)法使瓶子單個地保持適當(dāng)?shù)拈g距送進(jìn), 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(jī)構(gòu)。</p><p>　?、?分件供送螺桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　在自動灌裝機(jī)中,按照灌裝的工藝要求,準(zhǔn)確地將待灌瓶送入主轉(zhuǎn)盤升降機(jī)構(gòu)托瓶臺上,是保證灌裝機(jī)正常而有秩序地工作的關(guān)鍵。一般供瓶機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵問題是瓶的連續(xù)輸送和瓶的定時供給。</p><p>　　常用的

37、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(shè)法在鏈帶上加些肥皂水,以便潤滑。</p><p>　　由洗瓶機(jī)出來的瓶子由輸送帶送來后,為了防止擠壞、堵塞和準(zhǔn)確地送入灌裝機(jī),必須設(shè)法使瓶子單個地保持適當(dāng)?shù)拈g距送進(jìn), 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(jī)構(gòu)。</p><p>　　圖2.4給出了典型送瓶機(jī)構(gòu)的示意圖,它的基本組成包括由錐

38、齒輪傳動的變螺距螺桿、固定側(cè)向?qū)О?、鏈?zhǔn)剿捷斔蛶?末畫出)和組合式拔瓶輪等, 分件供送螺桿在結(jié)構(gòu)上是一種空間高副機(jī)構(gòu),它的結(jié)構(gòu)形式受供送瓶的大小、形狀等的制約。從外觀形式看,前端應(yīng)設(shè)計呈截錐臺形,有助于將玻璃瓶順暢地導(dǎo)入螺桿的工作區(qū)段, 而另一端應(yīng)具有與玻璃瓶同半徑的圓弧過渡角,以便和星形拔輪同步銜接,為了使剛進(jìn)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(chǎn)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

39、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(yīng)該制約玻璃瓶以等加速度規(guī)律逐漸增大其間距。實踐證明,對于中、小型自動灌裝機(jī)(一般為250瓶/分以內(nèi)),只需將螺桿設(shè)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(shè)計供送螺桿的關(guān)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(chǎn)能力等條件下,預(yù)選螺桿的內(nèi)外徑及長度,合理確定螺

40、旋線的組合形式、 旋向及螺旋槽的基本參數(shù)。</p><p><b>　　②花盤式限位機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　如圖2.5所示,待瓶或罐由輸送機(jī)運送,經(jīng)花盤輪分隔裝置而直到輸送機(jī)端頭。在最前端的瓶或罐到達(dá)要求位置時,就碰上電開關(guān)9,使推板8立即將要求數(shù)量的一排瓶或罐橫向推進(jìn)一個距離。推板8行進(jìn)中驅(qū)動擺盤6,使之逆時針轉(zhuǎn)動,但凸輪5及棘爪擺桿4不動,推板8行進(jìn)到與

41、擺盤6脫離接觸時,擺盤6受彈簧作用而恢復(fù)到原位。</p><p>　　推板8做返回運動時, 又驅(qū)動擺盤6使之順時針轉(zhuǎn)動,同時通過銷子7使凸輪5一起轉(zhuǎn)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(qū)動轉(zhuǎn)動,對輸送來的瓶或罐做連接分隔傳送。當(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)動,在棘爪脫離開棘輪的時間

42、間隔內(nèi),經(jīng)由花盤輪分隔傳送出要求數(shù)量的瓶或罐 。 </p><p><b>　?、?撥瓶輪</b></p><p>　　此機(jī)構(gòu)是將瓶的限位器送來的瓶子, 準(zhǔn)確地送入灌裝機(jī)中瓶的升降機(jī)構(gòu)或?qū)⒐酀M的瓶子從升降機(jī)構(gòu)取下送入傳送帶的機(jī)構(gòu)。如圖2.6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(chǎn)生硬性碰撞,拔瓶輪一般由上

43、、下兩片組成,為了保證撥輪與托瓶臺的位置相對應(yīng),在輪片上應(yīng)開有圓槽形孔,調(diào)好后再安裝在轉(zhuǎn)軸上。 </p><p>　　為了使瓶子穩(wěn)定傳送,在傳送帶旁邊還需要安裝護(hù)瓶桿,在進(jìn)出瓶拔輪外還要安裝導(dǎo)板,護(hù)瓶桿離開傳送中心線的距離要可調(diào),以適應(yīng)不同規(guī)格的瓶子。另外,送瓶機(jī)構(gòu)不僅要將瓶子分隔轉(zhuǎn)彎,而且傳遞速度必須與洗瓶機(jī)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(chǎn),某些灌裝機(jī)在分件供送螺桿、拔輪

44、的傳動部分安裝有離合器,一旦出現(xiàn)故障使其自動停轉(zhuǎn),有的還安裝微動開關(guān), 當(dāng)離合器脫開的同時,壓迫微動開關(guān),使全機(jī)停轉(zhuǎn)。</p><p>　?。?） 瓶的升降機(jī)構(gòu)</p><p>　　在一般旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)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(jìn)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(jī)構(gòu)完成的。

45、</p><p>　　瓶的升降機(jī)構(gòu)控制著灌裝閥閥口的啟閉，他在灌裝過程中起著相當(dāng)?shù)淖饔?，在一般旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)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(jìn)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(jī)構(gòu)完成的。</p><p>　　如圖2.7所示每只瓶托固定裝在下轉(zhuǎn)盤邊緣的孔上,并隨轉(zhuǎn)盤一起繞立軸旋轉(zhuǎn),

46、顯然這種機(jī)械式升瓶機(jī)構(gòu)實際上是由圓柱輪－直動從動桿機(jī)構(gòu)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(zhuǎn),因此, 它們之間的相對運動與圓柱凸輪旋轉(zhuǎn)的直動從動機(jī)構(gòu)是一致的。瓶托上升時,凸輪傾角α最大,許用推薦值為[α]≤30°</p><p>　　這種升瓶機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單,但是工作可靠性差,如果灌裝機(jī)運轉(zhuǎn)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(zhì)量要求很高,特別是瓶

47、頸不能彎曲,瓶子被推上瓶托時,要求位置準(zhǔn)確,在工作中,緩沖彈簧也容易失效,需要經(jīng)常更換。因此,這種結(jié)構(gòu)適用于小型的半自動化的不含氣體的液料灌裝機(jī)中。</p><p>　　對于瓶的升降機(jī)構(gòu)的要求是:運行平穩(wěn)、迅速、準(zhǔn)確、安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單,常用的有下列三種形式:1.機(jī)械式瓶的升降機(jī)構(gòu)，2.氣動式瓶的升降機(jī)構(gòu)，3.氣動機(jī)械混合式升瓶機(jī)構(gòu)。這三種升降瓶機(jī)構(gòu)各有其優(yōu)缺點。在設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)灌裝機(jī)的具體要求,進(jìn)行具體的分析,

48、選擇和設(shè)計出先進(jìn)合理,經(jīng)濟(jì)可靠的結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　2.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要介紹了灌裝生產(chǎn)線上灌裝機(jī)的選取，旋轉(zhuǎn)式灌裝機(jī)生產(chǎn)線上各重要的相關(guān)機(jī)構(gòu)基本功能和所能實現(xiàn)的運動，從中可以對灌裝生產(chǎn)線做出相當(dāng)?shù)睦斫夂驼J(rèn)識，能做出進(jìn)一步創(chuàng)新和改進(jìn)。</p><p>　　3 灌裝的基本原理和灌裝閥的分析與設(shè)計&l

49、t;/p><p>　　3.1 灌裝的基本原理</p><p>　　3.1.1 灌裝的基本方法</p><p>　　各種液體產(chǎn)品的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均不相同,在灌裝過程中,為了使產(chǎn)品的特性保持不變,必須采用不同的灌裝方法。一般灌裝機(jī)常采用下列幾種灌裝方法:</p><p><b>　　（1）常壓法</b></p>

50、<p>　　常壓法也稱純重力法,即在常壓下,液料依靠自重流進(jìn)包裝容器內(nèi)。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、醋等。</p><p><b>　?。?）等壓法</b></p><p>　　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(nèi)相等的氣壓,然后再依靠被灌液料的自重流進(jìn)包裝

51、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。采用此種方法灌裝,可以減少這類產(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。</p><p><b>　?。?） 真空法</b></p><p>　　是在低于大氣壓的條件下進(jìn)行灌裝的,可按兩種方式進(jìn)行:</p><p><b>　?、?壓差真

52、空式</b></p><p>　　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)生流動而完成灌裝,國內(nèi)此種方法較常用。</p><p><b>　?、?重力真空式</b></p><p>　　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

53、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,國內(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,瓶內(nèi)形成真空就意味著減少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,以減少毒性氣體的外溢,改善勞動條件。 </p><p><b>　?。?） 壓力法</b></p><p>　　利用

54、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(jīng)充氣等壓的瓶內(nèi),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(zhì)量有一定影響,但不算太大。</p><p><b>　?。?） 虹吸法</b></p><p>　　利用虹吸

55、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。</p><p>　　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(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

56、用真空法其灌裝閥的結(jié)構(gòu)較簡單,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瓶內(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—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

57、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—壓力(差壓)法。</p><p>　　3.1.2 定量方法</p><p>　　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。重量定量由于要增添秤等計量衡器,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

58、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,常見的有如下三種方法：</p><p>　?。?） 控制液位高度定量法</p><p>　　這種方法是通過控制被灌容器中液位的高度以達(dá)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(nèi)腔容積,故習(xí)慣稱它為“以瓶定量”。該法結(jié)構(gòu)比較簡單,不需要輔助設(shè)備,使用方便,但對于要求定量準(zhǔn)確度高的

59、產(chǎn)品不宜采用,因為瓶子的容積精度直接影響灌裝量的精度</p><p>　?。?） 定量杯定量法</p><p>　　這種方法是先將液體注入定量杯中進(jìn)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。</p><p>　?。?） 定量泵定量法</p><p>　　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

60、復(fù)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(fù)運動的行程來控制。</p><p>　　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(jī)械結(jié)構(gòu)看,第一種顯然最為簡單,因此,它自然得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　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

61、國對640毫升啤酒部頒標(biāo)準(zhǔn)為±10毫升,國外為±3毫升。對瓶裝酒類等按高度定量的產(chǎn)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(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。</p><p>　　3.2 灌裝閥的

62、分析與設(shè)計</p><p>　　3.2.1灌裝閥的工作原理</p><p>　　灌裝閥是灌裝生產(chǎn)線上的核心部件，它是完成完成灌裝工藝要求必要部件，其功能在于根據(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(jìn)行。</p><p>　　不同類型的液料其物理化學(xué)性質(zhì)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

63、要求,不同的灌裝方法有不同的灌裝工藝過程。</p><p>　　如圖3.1所示為灌裝閥的工作原理：(a)為非灌裝位置,(b)為灌裝位置。當(dāng)橡皮墊6和滑套5被上升的瓶子11頂起后,灌裝頭7和滑套5間出現(xiàn)間隙,液體流入瓶內(nèi),瓶內(nèi)原有氣體由排氣管1排至貯液箱,當(dāng)灌至排氣管嘴c—c截面時,氣體不再能排出,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(jìn)入瓶內(nèi)而沿排氣管上升,

64、根據(jù)連通器原理,一直升至與貯液箱內(nèi)液位水平為止,然后瓶</p><p><b>　　子下</b></p><p>　　降著液料的繼續(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(jìn)入瓶內(nèi)而沿排氣管上升, 壓縮彈簧4保證灌裝頭與滑套間的重新密封,排氣管內(nèi)的液料也滴入瓶內(nèi),從而完成了一次定量灌裝,只要操作條件不變,瓶內(nèi)每次灌裝的液料高度也

65、保持不變。如圖3.1所示：8壓緊螺母用來調(diào)劑彈簧彈力，保證灌裝頭與滑套間的重新密封。調(diào)結(jié)螺母9用來調(diào)節(jié)排氣管與灌裝頭進(jìn)入瓶子的深度。</p><p>　　當(dāng)然不同類型的液料其物理化學(xué)性質(zhì)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。</p><p>　　采用常壓法灌裝的工藝過程是:</p><p>　　1.進(jìn)液回氣;2

66、.停止進(jìn)液;3.排除余液</p><p>　　采用真空法灌裝的工藝過程一般是:</p><p>　　1.抽氣真空;2.進(jìn)液回氣;3.停止進(jìn)液;4.排除余液</p><p>　　采用壓力法灌裝一般過程是:</p><p>　　1.吸料定量;2.擠料回氣</p><p>　　有的等壓法灌裝工藝過程中,還要考慮在排除余液前對

67、瓶頸余壓先進(jìn)行壓力釋放,避免迅速降至常壓時會發(fā)生大量冒泡，這里不再做詳述。</p><p>　　排除余液是指排除回氣管中殘留的液料。在虹吸法和真空灌裝方法中,排除余液是與最后停止灌裝同時進(jìn)行的。采用等壓法灌裝含氣性物料時,排除余液最好是在停止進(jìn)液后,讓其略為穩(wěn)定一定的時間再進(jìn)行,這樣可使液料逸出的二氧化碳?xì)怏w趕走瓶頸處的空氣,這有利于產(chǎn)品的保存,同時不會影響產(chǎn)品的質(zhì)量</p><p>　　

68、3.2.2閥總體結(jié)構(gòu)的分類和設(shè)計</p><p>　　完成灌裝工藝要求的灌裝閥有多種形式,根據(jù)閥中可動部分的運動形式主要可分為三種類型:</p><p><b>　　（1）單移閥</b></p><p>　　閥體中有一件可動部分,它相對于不動部分開閉閥時作往返一次的直線移動,根據(jù)可動部分移動前后開閉流體通路的方法又可分成兩種:</p>

69、;<p><b>　?、?端面式</b></p><p>　　利用移動塊的端面來開閉流體通路的。 </p><p>　　如圖3.2所示，閥總體結(jié)構(gòu)是由灌裝頭1，橡皮墊2，滑套3，彈簧4，下調(diào)節(jié)螺母5，固定螺母6，閥體7，上調(diào)節(jié)螺母8，壓緊螺母9，排氣管10，構(gòu)成的，在1和7的錐面上裝有密封材料，起著密封防漏的作用，8將閥與貯料箱固定壓緊，5.8.9起著調(diào)

70、節(jié)閥的彈簧壓力和排氣管與灌裝瓶相對位置的作用</p><p><b>　?、谥媸?lt;/b></p><p>　　利用移動塊柱面上的孔道與不動部分(閥座)的孔道接通與否來開閉的。</p><p>　　如圖3.3所示為柱面式灌裝閥的結(jié)構(gòu)原理圖,它是利用往復(fù)式圓柱形閥芯和閥體,其上適當(dāng)位置開徑向孔來達(dá)到灌裝閥的啟閉要求。用螺紋調(diào)節(jié)高度的定量杯連接在閥

71、芯2的上面, 壓蓋4下無罐體時,定量杯浸沒在貯液箱中,閥芯2處于起始位置時,抽氣孔7和液體流入小孔8與罐體均不相通,當(dāng)壓蓋4下面有罐體時,定量杯隨同閥芯上升,同時小孔6對準(zhǔn)抽氣口,罐內(nèi)氣體被排除;當(dāng)閥芯繼續(xù)上升,定量杯1則高出液面,小孔6離開抽氣孔,與真空系統(tǒng)切斷;同時孔6和孔8接通,液體定定量杯1流入罐體內(nèi),最后,灌裝頭在彈簧3的作用下,閥芯恢復(fù)到原位,完成一個工作循環(huán)。這種灌裝頭適用于非粘性食用液體的灌裝。</p>&

72、lt;p><b>　?。?）旋轉(zhuǎn)閥</b></p><p>　　閥體中的可動部分相對于不動部分在開閉閥時作往復(fù)一次或多次的旋轉(zhuǎn)擺動,在擺動的兩極限位置,由可動部分上的孔眼是否對準(zhǔn)不動部分上的孔眼來完成流體通路的開閉, 根據(jù)相對轉(zhuǎn)動面是沿圓柱面(或圓錐面)還是沿平面進(jìn)行,又可以分成下述兩種形式:</p><p><b>　?、僦?或錐式)</b&

73、gt;</p><p>　　此種閥其可動部分—旋塞的圓柱面(或圓錐)上開有一定夾角的孔眼,它們分別與不動部分—閥座的孔眼相對應(yīng)。圖3.4為一種簡單的旋塞閥,只要控制旋柄3擺動到一定的角度,就能通過旋塞7開閉閥座8上的流體通路。顯然,旋塞在閥座中的來回轉(zhuǎn)動容易摩損而產(chǎn)生漏液,因此,一般做成錐塞形式,并用彈簧6壓緊,以便補償,但彈簧力也不能過緊,否則控制旋柄轉(zhuǎn)動的阻力太大,更易磨損,但對于粘性物料的灌裝,這種結(jié)構(gòu)的磨

74、損并不引起漏液,而應(yīng)著重考慮如何便于拆卸。</p><p><b>　　②盤式</b></p><p>　　此種閥在其可動部件?閥蓋的端平面上開有一定夾角的孔眼,它們分別與不動部件閥座的孔眼相對應(yīng)。</p><p>　　圖3.5為盤式等壓灌裝啤酒、汽水的一種灌裝機(jī)構(gòu)。閥座Ⅱ用螺釘固定在貯液箱的大轉(zhuǎn)盤上,內(nèi)部有兩個氣體孔道1、4,還有兩個液體孔道

75、2、3,孔道1與貯液箱中的氣室相通,孔道4與灌裝瓶相通,但它們彼此之間并不相通。孔道2與貯液箱中液室相通,孔道3與灌裝瓶相通,它們彼此也不相通。閥蓋Ⅰ套在固定于閥座中的短軸上,閥蓋上有氣體孔道5、6、7彼此相通,還有液體通道8、9彼此也相通,閥蓋上旋爪由固定擋塊拔動,使閥蓋旋轉(zhuǎn),并與閥座處于不同的相對位置,從而完成灌裝工藝的各個過程。</p><p>　　第一工作位置(充氣等壓):此時閥蓋由原始位置逆時針方向旋轉(zhuǎn)

76、40°,所處的位置是閥蓋上孔道5、6與閥座上的孔道1、4相對應(yīng),此時貯液箱內(nèi)氣室的氣體由閥座上孔道1經(jīng)過閥蓋上孔道5、6,再轉(zhuǎn)入閥蓋上孔道4,并進(jìn)入待灌瓶中,從而完成充氣等壓過程。</p><p>　　第二工作位置(進(jìn)液回氣):此時閥蓋逆時針方向旋轉(zhuǎn)40°。所處的位置是閥蓋上的孔道8、9與閥座上的孔道2、3相對應(yīng),則貯液箱中的液體依靠液位差由閥座上的孔道2,經(jīng)</p><p

77、>　　過閥蓋上的孔道8、9再轉(zhuǎn)入閥座上的孔道3,并進(jìn)入待灌瓶中,而瓶內(nèi)氣體由閥座上的孔道4,經(jīng)過閥蓋上的孔道7、6,再轉(zhuǎn)入閥座上的孔道1,并排入貯液箱的氣室內(nèi),從而完成進(jìn)液回氣過程。</p><p>　　第三工作位置(氣、液全閉):此時閥蓋順時針方向旋轉(zhuǎn)80°,這樣閥蓋上只有孔道5、8分別與閥座上孔道4、2相對應(yīng),實際上不能溝通貯液箱與待灌瓶間的氣體通道和液體通道,從而使氣、液道均處于關(guān)閉狀態(tài)。&

78、lt;/p><p>　　第四工作位置(排除余液):此時閥蓋再沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)40°,這樣又回到第一工作位置,氣道中的余液由于自重流入待灌瓶中,從而完成排除余液過程,以免影響下一灌裝循環(huán)的正常進(jìn)行。</p><p>　　第五工作位置(氣、液全閉):此時閥蓋再順時針方向轉(zhuǎn)40°,這樣又回到第三工作位置,也就是原始位置,從而完成一個灌裝工藝循環(huán)。</p><p

79、>　　另外在閥座中還裝有制止球,當(dāng)無瓶或灌裝時瓶子破裂,由于液體流速突然增大,制止球則堵塞閥座上的進(jìn)液孔道,從而減少了液體損失。</p><p>　　比較上述兩種旋轉(zhuǎn)閥,柱式旋轉(zhuǎn)閥磨損漏液問題較難解決,故多用于粘度較高的物料,而盤式旋轉(zhuǎn)閥液料在閥體內(nèi)尚需迂回穿過孔眼,勢必增加制造與清洗的困難,故多用于粘度較低的物料。</p><p><b>　?。?）多移閥</b&g

80、t;</p><p>　　閥體中有幾件可動部分作直線移動以完成液路或氣路的開閉，詳細(xì)見目錄</p><p>　　3.2.3閥端結(jié)構(gòu)的設(shè)計和受力分析</p><p>　?。?）閥端結(jié)構(gòu)的設(shè)計分析</p><p>　　根據(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

81、,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)計時，應(yīng)考慮到閥端的大小和進(jìn)液排氣道路的安排對整個閥工作的效率的影響，本設(shè)計產(chǎn)品閥端如圖3.6所示，它采用中心管回氣，屬于后者短管灌裝閥。這兩類的特點是：</p><p><b>　?、俣坦荛y的結(jié)構(gòu)特點</b></p><p>　　它們的特點是: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

82、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圓形管大,對液流阻力相應(yīng)減小,灌裝易控制,呈穩(wěn)定的層流。</p><p>　　另外,對于控制瓶內(nèi)液位高度的定量方法,在設(shè)計閥端結(jié)構(gòu)時還應(yīng)注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,盡早達(dá)到氣壓平衡,同時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。&

83、lt;/p><p><b>　?、陂L管閥的結(jié)構(gòu)特點</b></p><p>　　它們的基本特點在于灌裝過程中,灌裝嘴口伸入到接近瓶底的部位,灌裝過程分為兩個階段: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:第二階段在液料開始淹沒灌裝嘴口之后,屬于管嘴淹沒出流。而第二過程占灌裝過程的絕大部分,此階段中液料僅表面一層和背壓氣體接觸,減少了氧氣在液料中的溶解,但由于灌

84、裝管徑受瓶口尺寸與自身結(jié)構(gòu)限制,灌裝流通截面較小,灌裝時流量偏低。</p><p>　?。?）閥端的受力分析</p><p>　　當(dāng)瓶口頂起閥門的那一刻，液體通過閥口流向待灌裝瓶，如圖3.7所示的閥端結(jié)構(gòu)，在閥門開啟后，液體對灌裝頭存在在沖擊壓力，壓力在閥門擠壓彈簧的時候是增減的過程，</p><p>　　其沖擊壓力可按閥口開的最大，流量最大的那一撥時候計算，液體成

85、自由落體狀態(tài)，液體的流速V0在開啟的那一刻由0慢慢增大到一定的值，根據(jù)能量守恒定律:</p><p><b>　　(3.1)</b></p><p>　　利用牛頓第二定律和微積分原理得：</p><p><b>　　(3.2)</b></p><p>　　根據(jù)以上兩個式子可求得在某時間段灌裝頭所承受

86、的壓力，灌裝系統(tǒng)在沖擊下將產(chǎn)生振動，噪音，密封裝置的損壞和灌裝精度，降低設(shè)備的使用壽命，影響正常工作。</p><p>　　應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣頊p少液壓沖擊，通常有以下幾種方法：</p><p>　　①減小開啟閥門口的大?。?lt;/p><p>　?、跍p小管道直徑來控制流量的減??；</p><p>　?、墼谙到y(tǒng)中設(shè)置蓄能器和安全閥；</p&g

87、t;<p>　　④在閥中安裝緩沖裝置；</p><p>　　⑤采用橡膠裝置吸收液壓沖擊時的能量；</p><p>　　3.2.4閥門的啟閉控制結(jié)構(gòu)設(shè)計與分類</p><p>　?。?） 如圖3.8所示：本設(shè)計是由升瓶機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制</p><p>　　在一般旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)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

88、規(guī)定的位置,以便進(jìn)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(jī)構(gòu)完成的。</p><p>　　它可控制閥體中可動部分產(chǎn)生軸向直線移動,在凸輪作用下，頂桿通過導(dǎo)向盤帶動待灌瓶子直線運動，通過待灌瓶口與閥的灌裝頭接觸，擠壓彈簧，來控制閥門的開啟，一段時間后，隨著瓶子的下降，滑套在彈簧的作用下也灌裝都壓緊，閥門關(guān)閉。這種形式無需另外增加控制機(jī)構(gòu),且能保證無瓶不灌

89、裝,且效率高，定量準(zhǔn)確。</p><p>　　(2) 由固定擋塊進(jìn)行控制</p><p>　　它可控制閥體中可動部分產(chǎn)生回轉(zhuǎn)擺動或徑向、軸向的直線移動,因此,對旋轉(zhuǎn)閥一般均采用灌裝機(jī)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)軌道旁</p><p>　　的固定擋塊來控制閥門的開閉;對于壓力法的單移閥也可采用固定擋塊來控制;對于多移閥中壓力釋放等徑向移動的閥門,亦要采用固定擋板來控制。為了防止無瓶時液閥

90、仍然打開出現(xiàn)漏液,有時就需另外采用氣動、電動或機(jī)械的自控方法;一但升瓶臺無瓶時,則要使固定擋塊對相應(yīng)的灌裝閥失去控制,避免產(chǎn)生漏液現(xiàn)象。</p><p>　　(3) 由固定擋塊及回轉(zhuǎn)拔叉進(jìn)行控制</p><p>　　它是利用固定擋塊拔動回轉(zhuǎn)拔叉擺動,再由拔叉帶動閥體中可動部分作直線移動。因此,在需要清洗閥時,不可采用這種結(jié)構(gòu)代替瓶子開閉閥門,另外,對于多移閥中氣閥的開閉,還可采用這種結(jié)構(gòu)來

91、代替升瓶機(jī)構(gòu)的控制,這樣可把拔叉放在適當(dāng)?shù)奈恢?避免了由下面升瓶機(jī)構(gòu)首先打開上端氣閥的困難。</p><p>　　(4) 利用瓶內(nèi)充氣壓力進(jìn)行控制</p><p>　　這是當(dāng)今國際上流行的含氣飲料灌裝機(jī),當(dāng)待灌瓶中的氣壓達(dá)到與貯液箱內(nèi)的背壓相等時,液閥彈簧自動打開液門,完成灌裝,此種閥的優(yōu)點是不僅能保證碎瓶時不漏液,還能保證瓶上有孔洞的破瓶及充氣不足時不漏液,使灌裝能夠穩(wěn)定進(jìn)行。但其缺點是

92、對閥門封閉彈簧的設(shè)計,制造精度有較高的要求。</p><p>　　3.2.5閥門的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　由于灌裝閥是安裝在流體通路上的開關(guān),保證不向外漏氣和漏液是十分重要的。因此在閥門開閉處的接觸面,可動部分相對于不動部分的運動面,以及安裝于貯液箱上的接合面和壓緊于瓶口上的接觸面等都有一個選擇何種密封防漏的結(jié)構(gòu)問題,</p><p>　　如圖所示3.9為

93、灌裝頭的密封問題，在灌裝頭和滑套接觸的部位，采用錐面，在滑套和灌裝頭上安裝密封成通過彈簧提供壓緊力進(jìn)行密封。</p><p>　　圖3.9灌裝頭與滑套接觸 圖3.10灌裝閥與貯液箱</p><p>　　密封圖 的接觸面</p><p>　　如圖3.10所示，為貯液箱與

94、閥的結(jié)合面，同圖5.1類似，在閥與貯液箱的接觸部位用錐面連接，在它們之間加上密封圈，通過壓緊螺母提供壓力，進(jìn)行壓緊</p><p>　　閥門的密封和結(jié)構(gòu)大致可分為兩類：</p><p>　　（1） 接觸平面的密封</p><p>　　在灌裝閥中一般采用密封材料進(jìn)行壓緊密封,這種密封形式容易保證防漏,只需改變壓緊力就能改變密封力以及磨損后的重新密封,故使用壽命較長,安

95、全可靠。 </p><p>　　（2） 相對運動圓柱面的密封</p><p>　　在灌裝閥中一般采用密封材料進(jìn)行自封型密封,所謂自封型密封是將密封材料于壓緊時形成適當(dāng)?shù)念A(yù)壓緊量,借助于材料的反彈力壓緊密封面而起密封作用的。這種密封形式運動磨損后容易產(chǎn)生泄漏。假若預(yù)緊力過大,又要增加運動過程中的摩擦阻力,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。</p><p&

96、gt;<b>　?、?接觸平面的密封</b></p><p>　　在灌裝閥中一般采用密封材料進(jìn)行壓緊密封,這種密封形式容易保證防漏,只需改變壓緊力就能改變密封力以及磨損后的重新密封,故使用壽命較長,安全可靠。 </p><p>　?、?相對運動圓柱面的密封</p><p>　　在灌裝閥中一般采用密封材料進(jìn)行自封型密封,所謂自封型密封是將密封材料

97、于壓緊時形成適當(dāng)?shù)念A(yù)壓緊量,借助于材料的反彈力壓緊密封面而起密封作用的。這種密封形式運動磨損后容易產(chǎn)生泄漏。假若預(yù)緊力過大,又要增加運動過程中的摩擦阻力,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。</p><p>　　3.2.6 灌裝時間的計算和過程</p><p>　?。?）灌裝的水利過程</p><p>　　根據(jù)水利學(xué)知識,液料由貯液箱或定量杯經(jīng)過灌裝

98、閥流入待灌瓶內(nèi),這一過程應(yīng)該看成是液體的管嘴出流,按照定量方法和灌轉(zhuǎn)閥的嘴口伸入瓶內(nèi)位置的不同,又可分成以下幾種情況：</p><p>　　液位高度定量方法在本書中所設(shè)計使用的為圖3.11所示的高度定量短管灌裝，灌裝嘴口伸入到瓶頸部分,由于貯溢箱內(nèi)液位保持恒定,而貯液箱內(nèi)液面上氣壓和待灌瓶內(nèi)的氣壓基本上又是一個定值,因此,液體流動速度是基本不變的,灌裝過程則屬于穩(wěn)定的管嘴自由出流情況。</p>&l

99、t;p>　　同樣對于采用控制液位高度定量法,若灌裝嘴口伸入在接近瓶底部,那么灌裝過程分為兩步,第一步在液面尚末灌至灌裝嘴口之前一段,屬于穩(wěn)定的管嘴自由出流情況:第二步,在液料嘴口之后一段,由于作用在嘴口上的靜壓力隨著瓶內(nèi)液料的逐漸上升而變化,故屬于不穩(wěn)定的管嘴淹沒出流情況,如圖3.12所示。 </p><p>　　對于定量杯定量法,若灌裝嘴口伸入在瓶頸部分,由于定量杯內(nèi)液位在灌裝過程中逐漸變化,因此

100、,液體流動速度也隨時間變化,灌裝過程則屬于不穩(wěn)定的管嘴自由出流情況。如圖3.12所示。同樣對于定量杯定量法,若灌裝嘴口伸入在接近瓶底,那么,灌裝過程也分兩部:第一步,在液料尚末灌至灌裝嘴口之前一段,屬于不穩(wěn)定的管嘴自由出流情況；第二步,在液料已淹沒嘴口之后一段,屬于不穩(wěn)定的管嘴淹沒出流情況，如圖3.13所示。</p><p>　　如圖3.14所示淹沒出流可以減小自由出流時液料落下時產(chǎn)生的沖出力,使灌裝較為穩(wěn)定,但

101、是由于灌裝嘴口上的水頭不能保持穩(wěn)定,又均是不穩(wěn)定的淹沒出流。由此,目前盡量采用環(huán)隙進(jìn)液并沿瓶壁降落的閥端結(jié)構(gòu), 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(chǎn)生的沖擊力,使灌裝更為穩(wěn)定,這種結(jié)構(gòu)的閥對于含氣飲料的灌裝更顯得有利。</p><p>　?。?） 液料流量的計算</p><p>　　經(jīng)過灌裝閥孔口出流的液料體積流量為：</p><p>　　

102、經(jīng)過灌裝閥孔口出流的液料體積流量為：</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　式中: u0 —孔中截面上液料的流速;</p><p>　　A0 —孔口中液道口的截面積。</p><p>　　液料流速 可以由孔口截面及貯液箱(或定量杯)中自由液面間列柏努利方程式求得。</

103、p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　式中: u0為灌裝時貯液箱自由液面的液料流速根據(jù)液體流動的連續(xù)性方程式,可 u1將折算成u0,而阻力損失Σh也可寫成用u0表達(dá)的一般形式,則上式可改寫成為：</p><p><b>　?。?.5)</b></p><p><b>

104、　　(3.6)</b></p><p>　　式中:A1—貯液箱(或定量杯)自由液面的面積;</p><p>　　—貯液箱(或定量杯)自由溢面的速度折算系數(shù),對于貯液箱情況,因自由面積較大故可取 ;</p><p>　　—從由自液面至灌裝嘴口截面之間，因通流截面積不同各段流道的速度折數(shù)系數(shù);</p><p>

105、;　　—各段直管阻力系數(shù)之和;</p><p>　　—各種局部阻力系數(shù)之和。</p><p>　　由此,可求得孔口截面上液料的流速為</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　因此,經(jīng)孔口出流的液料流量為: </p><p><b>　　(3.8)</b&

106、gt;</p><p><b>　　=75.07ml</b></p><p>　　式中: C—灌裝閥中液道的流量系數(shù),取值為0—1之間;</p><p>　　Y—孔口截面上的有效壓頭(包括靜壓頭與位壓頭)。</p><p>　　由上式可見,液料體積流量主要是三個參數(shù)的函數(shù),這三個參數(shù)為：(1)液道量系數(shù)C,(2)孔口截面

107、積,(3)孔口截面上有效壓頭Ｙ,現(xiàn)分別討論如下:</p><p><b>　　a.流量系數(shù)C:</b></p><p>　　它實際上就是液料流經(jīng)灌裝閥中液道所受的阻力損失系數(shù),顯然,閥中流道阻力越小,C值越大,但C值永遠(yuǎn)小于1,流量系數(shù)C可通過計算來確定。當(dāng)閥的結(jié)構(gòu)及操作條件確定后,其各段阻力系數(shù)均可查表獲得,對于環(huán)隙進(jìn)液的閥端結(jié)構(gòu),可以參考縫隙流的有關(guān)公式,先求出液

108、料在縫隙始、終兩端的壓力降ΔP,然后求出該段縫隙的能量損失ΔP/γ,最后再反算出該段縫隙的阻力系數(shù)為根。據(jù)各段阻力系數(shù)ξ及每段的速度折算系數(shù)k,則可采用阻力損失疊加原則求出各項之和。</p><p>　　但由于灌裝閥中各個局部阻力之間距離很近,在兩個阻力之間很難形成一段變流,由于相互干擾的結(jié)果使流量系數(shù)降低,所以應(yīng)予以修正,其修正系數(shù)ε一般建議取0.77～0.87,由此:</p><p>

109、<b>　　(3.9)</b></p><p>　　為了計算時參考,表3-1列出了在20℃時幾種食用液體的主要水力特性參數(shù):流量系數(shù)C的另一種確定方法是實驗法。一般參照現(xiàn)有同類型灌裝機(jī)的運轉(zhuǎn)條件測定上述液料流量計算公式中的其余各項,即測定、Y、V的數(shù)值(V可由測定的灌裝時間間接計算求得),然后按照分工就很容易求得該閥液道的流量系數(shù)C。</p><p>　　例如:某一臺