【正文】 瓶裝置 在包裝工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用多種類(lèi)型的分件供送螺桿裝置，可按某種工藝要求將規(guī)則或不規(guī)則的容器、物件以確定的速度、方向和間距分批或逐個(gè)地供送到給定的工位。考慮到設(shè)備的生產(chǎn)能力、容器尺寸、貯液箱內(nèi)液位高度以及防止液道出現(xiàn)空穴、液料不穩(wěn)定出流等不正?，F(xiàn)象，要妥善選擇液道、液門(mén)的出流截面尺寸和出流速度，以求出液門(mén)至貯液箱自由液面的大致高度。但零件數(shù)量偏多，而且密封彈簧一旦失效，灌裝就難于實(shí)現(xiàn)。 圖41 控制液位定量式灌裝閥調(diào)節(jié)螺母可改變每次的灌裝量。開(kāi)始灌裝時(shí)，瓶子上升，瓶口頂開(kāi)嵌有橡皮墊的滑套后，灌裝頭與滑套之間出現(xiàn)間隙，液料逐流如瓶?jī)?nèi)，并使瓶?jī)?nèi)空氣經(jīng)排氣管排至液箱。打開(kāi)氣門(mén)一般多依靠機(jī)械的方法。 本次設(shè)計(jì)的主要參數(shù)表31 主要參數(shù)[6]生產(chǎn)能力瓶子容積瓶子外徑瓶高瓶高誤差電動(dòng)機(jī)外形尺寸04000b/h210650ml75mm120320mm177。直線(xiàn)型灌裝機(jī)是指瓶子經(jīng)傳送盤(pán)、限位撥盤(pán)送至推瓶板處，推瓶板每隔一定時(shí)間把一定數(shù)量的空瓶推向灌裝位置，打開(kāi)閥門(mén)進(jìn)行成排灌裝，然后送出。該生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)能力大，自動(dòng)化程度高，占地面積小，它在白酒、果汁等的灌裝具有廣泛的使用范圍。即在料缸中安置一個(gè)真空泵，讓料缸處于常壓狀態(tài)下，只對(duì)瓶子內(nèi)部進(jìn)行抽氣，使其形成一定的真空度，液體物料靠?jī)扇萜鞯膲毫Σ?，流入瓶子并完成灌裝。玻璃瓶與PET瓶的常壓灌裝有時(shí)有灌裝閥的滴漏現(xiàn)象，產(chǎn)生液損或污染設(shè)備。灌裝容量則靠灌裝缸內(nèi)的定量料斗來(lái)控制。在常壓灌裝中，液料箱和計(jì)量裝置處于高位，包裝容器置于下方，在大氣壓力下，液料靠自重經(jīng)導(dǎo)液管注入容器中。每次灌裝物料的容積與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程成正比。要改變灌裝量，只需改變調(diào)節(jié)管在定量杯中的高度或更換定量杯。要改變灌裝量，只需改變排氣管口伸入瓶?jī)?nèi)的位置即可。 定量方法液料定量多用容積式定量法，大體有如下三種。(4)虹吸法灌裝虹吸法灌裝是應(yīng)用虹吸原理使液料經(jīng)虹吸管有貯液箱被吸入容器，直至兩者液位相等為止。真空法適用于灌裝粘度低一些的液料（如油類(lèi)、糖漿等）、含維生素的液料（如蔬菜汁、果子汁等）和有毒的液料（如農(nóng)藥等）。真空法灌裝的工藝過(guò)程為：(一)瓶抽真空。等壓法灌裝適用于含氣飲料，如啤酒、汽水等的灌裝，可減少其中所含二氧化碳的損失。等壓灌裝的工藝過(guò)程為：(一)充氣等壓。常壓灌裝的工藝過(guò)程為：(一)進(jìn)液排氣，即液料進(jìn)入容器，同時(shí)容器內(nèi)的空氣被排出。灌裝頭數(shù)少至6頭，多至60頭以上。根據(jù)不同的物料，灌裝形式有所不同，因此對(duì)應(yīng)的灌裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也多種多樣。旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)一般采用連續(xù)性灌注形式，即包裝容器在運(yùn)行中自動(dòng)完成灌注動(dòng)作，因而其工作效率可設(shè)計(jì)得很高?！　〗Y(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)高精度化。充分利用原有機(jī)型模組化設(shè)計(jì)，可在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型。 包裝機(jī)械的發(fā)展未來(lái)隨著包裝機(jī)械競(jìng)爭(zhēng)加劇，未來(lái)包裝業(yè)將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)，朝著研發(fā)技術(shù)、人才及高速包裝機(jī)等方向進(jìn)行，在技術(shù)發(fā)展上正朝著以下方向發(fā)展。精確的灌裝量，灌裝過(guò)程的高速、可靠，盡量小的液損，整條生產(chǎn)線(xiàn)的最優(yōu)化控制，都由于電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用而成為可能。(8)機(jī)身 我國(guó)包裝機(jī)械的現(xiàn)狀及包裝機(jī)械的發(fā)展未來(lái) 我國(guó)包裝機(jī)械的現(xiàn)狀灌裝機(jī)械制造水平的發(fā)展體現(xiàn)在灌裝閥核心技術(shù)的發(fā)展上：從重力灌裝到先進(jìn)的抽真空等壓灌裝；從平面閥密封結(jié)構(gòu)到堆形閥密封結(jié)構(gòu)。(5)成品輸出機(jī)構(gòu)成品輸出機(jī)構(gòu)是指從包裝機(jī)上卸下、定向排列并輸出的機(jī)構(gòu)。通常又將包裝機(jī)械分為八個(gè)組成要素:(1)被包裝物品的計(jì)量與供送系統(tǒng)被包裝物品的計(jì)量與供送系統(tǒng)是指將被包裝物品進(jìn)行計(jì)量、整理和排列，并輸送至預(yù)定工位的裝置系統(tǒng)。大量事實(shí)表明，實(shí)現(xiàn)包裝的機(jī)械化和自動(dòng)化，尤其是實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性的自動(dòng)包裝線(xiàn)，不僅體現(xiàn)了現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展方向，同時(shí)也可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。無(wú)論在國(guó)內(nèi)或國(guó)外，包裝工作已涉及各行各業(yè)，面廣量大，對(duì)人民生活、國(guó)際貿(mào)易和國(guó)防建設(shè)都帶來(lái)深刻的影響，甚至在現(xiàn)實(shí)生活中出現(xiàn)了過(guò)去難以想象的新情況。 包裝機(jī)械的組成 包裝機(jī)械由動(dòng)力機(jī)、傳動(dòng)部分和執(zhí)行部分等組成。(4)包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)包裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)是指直接進(jìn)行裹包、充填、封口、貼標(biāo)、捆扎和容器成型等包裝操作的機(jī)構(gòu)。(7)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)由各種自動(dòng)和手動(dòng)控制裝置等所組成，是現(xiàn)代包裝機(jī)的重要組成部分，包括包裝過(guò)程及其參數(shù)的控制，包裝質(zhì)量、故障與安全的控制?，F(xiàn)代灌裝技術(shù)的目標(biāo)是精確、高效、自動(dòng)化。我國(guó)一些灌裝設(shè)備制造廠(chǎng)也在開(kāi)始研制適合中國(guó)國(guó)情的電子閥灌裝機(jī)，但電子閥灌裝機(jī)在我國(guó)的推廣使用受到國(guó)產(chǎn)包裝容器幾何形狀精度不高和電子器件水平的制約?！　〗Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。未來(lái)包裝機(jī)械必須具備多功能化、調(diào)整操作簡(jiǎn)單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為食品包裝控制器的新趨勢(shì)。其型號(hào)規(guī)格繁多，按包裝容器的輸送形式可分為旋轉(zhuǎn)型灌裝和直線(xiàn)型灌裝機(jī)兩大類(lèi)。旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的主要部件是灌裝機(jī)構(gòu)，亦稱(chēng)灌裝閥或灌裝頭。旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)一般設(shè)計(jì)有多個(gè)灌裝頭，以提高生產(chǎn)效率。液料由貯液裝置（通常稱(chēng)為貯液箱）灌如包裝容器，常采用以下幾種方法：(1)常壓法灌裝常壓灌裝是在大氣壓力下直接依靠被灌裝液料的自重流入包裝容器內(nèi)的灌裝方法。(2)等壓法灌裝等壓法灌裝是利用貯液箱上部氣室的壓縮空氣，給包裝容器充氣，使二者的壓力接近相等，然后被灌裝液料靠自重流入該容器內(nèi)的灌裝方法。(四)釋放壓力，即釋放瓶頸內(nèi)殘留的壓縮氣體至大氣，以免瓶?jī)?nèi)突然降壓引起大量冒泡，影響包裝質(zhì)量和定量精度。 目前國(guó)內(nèi)常用差壓真空式，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。(四)液回流，即排氣管中的殘液經(jīng)真空室回流至貯液箱內(nèi)。但對(duì)灌裝含有芳香氣體的液料卻是不適合的，因?yàn)榛卦黾酉銡獾膿p失。這種方法有時(shí)也用于汽水之類(lèi)軟飲料的灌裝，由于其中不含有膠體物質(zhì)，形成泡沫易于消失，故可依靠其本身所具有的氣體壓力直接灌入未經(jīng)預(yù)先充氣的瓶?jī)?nèi)，從而大大提高了灌裝速度[5]?？梢?jiàn)，每次灌裝液料的容積等于一定高度的瓶子內(nèi)腔容積。若不考慮滴液等損失，則每次灌裝的液料容積應(yīng)與定量杯的相應(yīng)容積相等。(3)定量泵定量法此法是采用機(jī)械壓力灌裝的一種方法。常壓灌裝與負(fù)壓灌裝的最大區(qū)別就是不需要抽真空裝置，不需要密封的灌裝缸，制造成本大大降低。在有效的灌裝角度內(nèi)應(yīng)保證完成灌裝過(guò)程，即一個(gè)灌裝閥在有效灌裝角度的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間要大于容器的實(shí)驗(yàn)灌裝時(shí)間Tr。(2)容器與灌裝閥接觸并密封頂開(kāi)式的灌裝閥，為等液面常壓灌裝或漏斗控制的容積式常壓灌裝，灌裝原理與負(fù)壓灌裝相同。負(fù)壓是在低于大氣壓的條件下進(jìn)行的。并且吸取了負(fù)壓灌裝性能穩(wěn)定，破瓶不灌裝等優(yōu)點(diǎn)，是集常壓及雙缸負(fù)壓的優(yōu)點(diǎn)于一體又克服了兩種灌裝機(jī)的缺點(diǎn)而形成的灌裝機(jī)。負(fù)壓原理同上所述。根據(jù)灌裝的要求和以上的分析討論，我們決定采用方案一較為妥當(dāng)。 常壓法灌裝閥(a)控制液位定量式常壓法灌裝閥(b)定量杯定量式常壓法灌裝閥 等壓法灌裝閥 根據(jù)等壓灌裝工藝過(guò)程，灌裝時(shí)需先打開(kāi)氣門(mén)充氣等壓，然后打開(kāi)液門(mén)回氣。常用它灌裝牛奶、果汁等不含氣液料。當(dāng)瓶子下降時(shí)，由于壓縮彈簧的作用使灌裝頭與滑套重新封閉。比較而言，移動(dòng)閥特別是端面式結(jié)構(gòu)上容易實(shí)現(xiàn)彈簧的壓緊密封，流道截面大，彎路少，零件的結(jié)構(gòu)形狀亦較簡(jiǎn)單，有利于提高灌裝速度并便于清洗。(4)確定啟閉閥門(mén)的結(jié)構(gòu)形式根據(jù)閥門(mén)在閥體中所處的位置及其啟閉結(jié)構(gòu)。據(jù)此求得灌裝的時(shí)間，進(jìn)而考慮灌裝機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速及灌裝區(qū)所占角度，校核并休正所設(shè)計(jì)的閥是否符合給定的生產(chǎn)能力，只有滿(mǎn)足了這些要求才能最后確定灌裝閥結(jié)構(gòu)尺寸，繪制圖紙。所以，設(shè)計(jì)中應(yīng)在滿(mǎn)足被供送瓶罐的外形尺寸、星型撥輪節(jié)距及生產(chǎn)能力等的條件下，合理確定螺杠直徑及長(zhǎng)度、螺旋線(xiàn)旋向及組合形式、螺旋槽軸向剖面幾何形狀和星型撥輪尺廓曲線(xiàn)，進(jìn)而校核瓶罐受螺杠、導(dǎo)向板、輸送帶等綜合作用能否達(dá)到給定的速度和間距，減輕沖擊、震動(dòng)、卡滯現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)可靠運(yùn)動(dòng)。給瓶子充氣為了使瓶子之間壓力相等從而有利于灌裝；真空法供料裝置分為單室式、雙室式和多室式三種。箱內(nèi)設(shè)有浮子，它隨液位的波動(dòng)而在限定的范圍內(nèi)上浮或下沉，從而封閉或開(kāi)放進(jìn)液孔，以保持適當(dāng)?shù)囊好娓叨?。另外，采用此供料裝置，本機(jī)的結(jié)構(gòu)因而比較簡(jiǎn)單，也容易清洗貯液箱。托瓶機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式、氣動(dòng)式、機(jī)械與氣動(dòng)組合式等三種結(jié)構(gòu)形式。若壓力下降較小，不但使瓶子的上升速速度減慢，而且難于保持瓶口和灌裝頭的緊密接觸。在本設(shè)計(jì)中，我們采用的是機(jī)械式的托瓶機(jī)構(gòu)。凸輪導(dǎo)軌安置在滾動(dòng)軸承的下方。故我們可采用蝸輪蝸桿裝置來(lái)對(duì)灌裝機(jī)進(jìn)行調(diào)高。在經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)及反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合，要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小河過(guò)載能力達(dá)，選用鼠籠或繞線(xiàn)式三相起步電動(dòng)機(jī)。通常對(duì)在變載荷作用下，穩(wěn)定、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，要求所選用的電動(dòng)機(jī)的額定功率稍大于工作機(jī)功率。工