【文章內(nèi)容簡介】 降低酒輸送中的空氣壓力，或采用泵送的辦法，減少氧的溶解。 （ 4）灌裝前要用水充滿管道和灌裝機(jī)酒槽，排除其中的空氣，再以酒頂水，減少酒與空氣的接觸。 （ 5）清酒中添加抗氧化劑如維生素 C（或其鈉鹽）、亞硫酸氫鹽等。 3． 低溫灌裝 低溫灌裝是啤酒灌裝的基本要求。啤酒溫度低時(shí) CO2不易散失，泡沫產(chǎn)生量少，利于啤酒的灌裝。 （ 1）啤酒灌裝溫度在 2℃作用，不要超過 4℃，溫度高應(yīng)降溫后再灌裝。 （ 2）每次灌裝前（尤其在氣溫高時(shí)），應(yīng)使用 1～ 2℃的水將輸酒管道和灌裝機(jī)酒槽溫度降下來 。 灌裝方法的選擇 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 8 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(dòng)繞主立軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)灌裝 ,轉(zhuǎn)動(dòng)近一周時(shí)瓶子己灌滿 ,然后由轉(zhuǎn)盤送入壓蓋機(jī)進(jìn)行壓蓋 ,如圖 21 22所示 : 這種灌裝機(jī)在食品、飲料行業(yè)應(yīng)用最廣泛 ,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 圖 21 瓶子在灌裝過程中展開示意圖 轉(zhuǎn)盤、傳動(dòng)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 。 灌裝瓶沿著平直的直線運(yùn)動(dòng) ,進(jìn)行成排灌裝。見圖 22,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(shí) ,閥門打開進(jìn)行灌裝 ,間歇進(jìn)行操作 。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 9 圖 22 直線灌裝機(jī)工作原理圖 Ⅰ — 定量灌裝 ,Ⅱ — 上蓋 ,Ⅲ — 將蓋擰緊 ,Ⅳ — 貼商標(biāo)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(jī)構(gòu) , 7料斗 ,8擰緊機(jī)構(gòu) ,9商標(biāo)盒 ,10漿糊盒 ,12推料板 ,14貯液箱 ,15灌裝管 該類型可分為 :單機(jī)自動(dòng)機(jī)和聯(lián)合自動(dòng)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(dòng)灌裝以采用機(jī)械傳動(dòng)控制為主的最普遍。 4. 流體電子灌裝機(jī) 由對(duì)中裝置、閥體、閥芯、充排氣管、氣缸及控氣閥組構(gòu)成。對(duì)中裝置由對(duì)中杯、瓶口密封墊及升降器構(gòu)成，瓶口密封墊安裝在對(duì)中杯內(nèi)上部，對(duì)中杯可在升降器的帶動(dòng)下上下移動(dòng)。氣缸安裝在閥體頂部，閥芯一端與氣缸活塞相連，另一端與伸出閥體的充排氣管相連，可在氣缸的作用下移動(dòng)；控氣閥組通過管路與閥芯的內(nèi)腔及充排氣管相通。灌裝機(jī)采用本實(shí)用新型可真正實(shí)現(xiàn)灌裝 液面準(zhǔn)確劃一。 定量方法的選擇 液體定量多用容積式定量法，大體上有如下 3種。 。這種方法是通過灌裝時(shí)控制被灌容器（如瓶子）的液位來達(dá)到定量值的。習(xí)慣上稱作“以瓶定量法”。由連通器原理可知，當(dāng)瓶內(nèi)液位升止排氣管口時(shí)，氣體不再能排出，隨著液料的繼續(xù)灌入，瓶頸部分的殘留氣體被壓縮，當(dāng)其與管口內(nèi)截面上的靜壓力達(dá)到平衡時(shí)，則瓶內(nèi)液位保持不變，而液料卻沿排氣管一直升到與貯液箱的液位相等為止?？梢姡看喂嘌b液料的容積等于一定高度的瓶子內(nèi)腔容積。要改變每次的灌裝量，只需改變排氣管口伸入瓶內(nèi)的位置 即可。這種方法，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用最廣。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 10 。此法是將液料先注入頂兩杯中，然后再進(jìn)行灌裝的。若不考慮滴液等損失，則每次灌裝的液料容積應(yīng)與頂兩杯的相應(yīng)容積相等。要改變每次的灌裝量，只需改變調(diào)節(jié)管在頂兩杯中的高度或更換頂兩杯。這種方法避免了瓶子本身的制造誤差帶來的影響，故定量精度較高。但對(duì)于含氣飲料，因貯液箱內(nèi)泡沫較多，不宜采用。 。這是采用機(jī)械壓力灌裝的一種定量方法。每次灌裝物料的容積與活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的形成成正比。要改變每次的灌裝量，只需設(shè)法調(diào)節(jié)活塞的行程。 傳統(tǒng)的灌裝機(jī)定量方法是 采用浮子式液位控制器來控制貯液缸內(nèi)液位的高度，其工作原理是：浮子隨啤酒液高度的變化控制送液閥的開閉，由于浮子受到多個(gè)力的作用，特別是送液管流出液體的沖力作用使浮 子偏離平衡位置而上下波動(dòng)，影響液位的控制精度，以致影響啤酒的正常灌裝。隨著啤酒包裝線自動(dòng)化、柔性化要求的提高，部分灌裝機(jī)已應(yīng)用了 PLC(可編程控制器 )控制，實(shí)現(xiàn)無瓶不開閥、輸瓶、灌裝的變頻調(diào)速。這使充分利用 PLC控制優(yōu)勢(shì)，采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)較為成熟的控制方法一 PID(比例、積分、微分 )調(diào)節(jié)成為可能 PID由于其簡單、穩(wěn)定性好、可靠性高、為普通設(shè)計(jì)人 員所熟悉等特點(diǎn)，在控制領(lǐng)域有強(qiáng)大的生命力，特別是在 PLC控制的工作領(lǐng)域，更是得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)樵谙到y(tǒng)穩(wěn)定的情況下，對(duì)應(yīng)某一閥芯的節(jié)流面積有一相應(yīng)的液位高度，但由于灌裝速度的改變或者灌裝過程中出現(xiàn)破瓶、缺瓶現(xiàn)象，導(dǎo)致貯液缸內(nèi)流出的液體隨時(shí)問變化有所不同。在這種情況下，若保持送液閥開度不變則貯液缸內(nèi)液位會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，影響正常的灌裝。所以必須通過改變控制閥的開度，來控制其送液量，以保持液位的穩(wěn)定。由于貯液缸內(nèi)流出的液量不易確定，所以要想確定比例閥的開度，必須通過測定貯液缸內(nèi)液位的變化來實(shí)現(xiàn)。具體做法是：在每隔一定采 樣時(shí)間 T(T可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公。式，參考程序掃描時(shí)間來確定 )，由液位傳感器測定實(shí)際的液位 Y，經(jīng)模量輸人模塊的 A／ D轉(zhuǎn)換后反饋給 CPU中該值與給定的液位值 r相比較得一個(gè)差值 e， e經(jīng)調(diào)用 PID模塊調(diào)節(jié)后傳遞給閉環(huán)比例放大器，調(diào)整闊環(huán)比例閥芯的開口變化，進(jìn)行一次糾偏，控制進(jìn)液閥的送液量，以調(diào)整貯液缸內(nèi)液位的高度。上述過程反復(fù)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)貯液缸內(nèi)液位的控制。 灌裝閥的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 灌裝閥概述 灌裝閥是貯液箱、氣室（包括充氣室、排氣室、真空室）和灌裝容器這三者之間的流體通路開關(guān)。而且根據(jù)灌裝工藝 要求，能依次對(duì)有關(guān)通路進(jìn)行切換。顯然，灌裝閥是關(guān)系到灌裝機(jī)能否正常工作而又高效的關(guān)鍵部件。 傳統(tǒng)的半自動(dòng)灌裝機(jī)多為臺(tái)式機(jī)型。結(jié)構(gòu)簡單。只能實(shí)現(xiàn)稱量過程自動(dòng)化，其它過程都靠手工完成，實(shí)際上只能算是一臺(tái)稱量機(jī)。這種機(jī)型效率低。不能滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 11 新型的全自動(dòng)罐裝機(jī)是在傳統(tǒng)機(jī)型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的。稱量系統(tǒng)基本不變，另外增加了上料系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)等．實(shí)現(xiàn)了灌裝全過程的自動(dòng)化。設(shè)備采用不銹鋼材料制作，易于清洗，外形美觀。 閥體結(jié)構(gòu)方案選擇 。 根據(jù)選定的 灌裝方法和工藝過程，確定液室、氣室和容器之間所需的閥門數(shù)目及其相對(duì)位置。 2. 確定閥體的結(jié)構(gòu)布局。 根據(jù)閥門的啟閉形式（單移、多移或旋轉(zhuǎn)），確定閥體可動(dòng)部分與不動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)布局，以及作相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間的密封形式。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)形狀也很簡單，有利于提高灌裝速度并便于清洗，但零件數(shù)量較多，而且密封彈簧一旦失效，灌裝就難以進(jìn)行。而旋轉(zhuǎn)閥，通常用固定擋塊（或控制氣缸）來實(shí)現(xiàn)機(jī)械啟閉，零件數(shù)目少，有一定可靠性，但難以保證破瓶不灌液，外部布 局也較復(fù)雜，故應(yīng)用不廣泛。 閥端結(jié)構(gòu)方案選擇 根據(jù)灌裝液料的工藝要求來確定長管或短管的閥端結(jié)構(gòu)，欲保證定量精度及穩(wěn)定出流等，必須合理布置閥端的某些結(jié)構(gòu)要素。如短管形式的閥端結(jié)構(gòu)，氣管和液閥采用可調(diào)的螺紋連接方式；膠墊與閥座之間所構(gòu)成的液門盡量靠近閥端，有助于提高定量精度；灌裝時(shí)氣管的分散罩恰好位于液料進(jìn)入瓶頸的部位，在分流圈上方還采用一個(gè)倒圓臺(tái)環(huán)隙，而且閥座又呈凹環(huán)狀，這樣就可避免液門被打開后產(chǎn)生偏流現(xiàn)象。 閥門的啟閉結(jié)構(gòu) 考慮設(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、液門的出流截面尺寸和出流速度（例如，汽水的最大灌裝流量約為 ，啤酒約為 ），以求出液門至貯液箱自由液面的大致高度。然后對(duì)密封彈簧進(jìn)行計(jì)算，修正閥的總體尺寸，為繪制結(jié)構(gòu)草圖創(chuàng)造必要條件。 閥門的密封結(jié)構(gòu) 進(jìn)液管座、閥體、回氣管座、進(jìn)料管、閥套、彈簧、套管以及密封墊。所述進(jìn)液管座和閥體對(duì)應(yīng)設(shè)置在閥安裝板的上下兩面，進(jìn)液管座內(nèi)部設(shè)有進(jìn)料口、進(jìn)料通道以及開、閉進(jìn)料通道及調(diào)整灌裝流速的控制裝置；在閥體內(nèi)部設(shè)有通孔，所述回氣管座 安裝在通孔內(nèi)，在回氣管座內(nèi)部設(shè)有與進(jìn)料通道對(duì)應(yīng)的通道；所述進(jìn)料管上端插入回氣管座的通青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 12 道內(nèi)，下端延伸出閥體，其頂端為密封端面；所述設(shè)在閥體下的閥套套在進(jìn)料管外部并可以沿進(jìn)料管上下移動(dòng)，閥套上端插入閥體內(nèi)，并與閥體之間設(shè)有帶狀軸承和帶罩密封圈；所述彈簧套在閥套與閥體外部；所述套管套在進(jìn)料管下端并固定在閥套上，并能與閥套一起沿進(jìn)料管上下移動(dòng)，套管的下端在與進(jìn)料管的密封端面接觸時(shí)保持密封；所述密封墊墊在閥套的下端面上；在進(jìn)料管與套管、閥套、閥體以及回氣管座之間設(shè)有回流通道；在閥體上開有外接負(fù)壓源并與回流通道相通的回 流孔。 灌裝閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 灌裝閥的結(jié)構(gòu)要求 一是優(yōu)良的阻隔性能，不僅可以阻隔氣體，還可以阻光．這一特點(diǎn)可使物品具有較長的貨架壽命 二是具有優(yōu)良的機(jī)械性能，耐高溫，耐濕度變化，耐壓，耐蟲害，耐有害物質(zhì)的侵蝕。 三是不易破損，攜帶方便。適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)快節(jié)奏的生活。 四是表面裝飾性好。可以刺激消費(fèi)，促進(jìn)銷售。 五是可以回爐再生循環(huán)使用。 灌裝閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)結(jié)果： 灌裝系統(tǒng)由稱料斗．支架．灌裝 El 機(jī)構(gòu)和電機(jī)組成。稱料斗 _內(nèi)裝有物料傳感器．控制上料系統(tǒng)的運(yùn)行。物料減少到一 定位置，不足灌裝量時(shí)．控制上料系統(tǒng)的電機(jī)起動(dòng)．開始向料斗中輸送物料。當(dāng)料斗中的物料達(dá)到頂部位置時(shí)，傳感器控制上料電機(jī)關(guān)閉，停止上料。稱量斗內(nèi)螺桿稱量．使用變頻電機(jī)．調(diào)解轉(zhuǎn)速能夠調(diào)解灌裝量和灌裝速度。稱料斗下部落地支架，在支架上固定控制柜，支架底部裝可調(diào)地腳．調(diào)整灌裝 El高度，適合不同高度的罐型灌裝。 密封彈簧的計(jì)算 Pd的計(jì)算： 圖 27 靜壓力分析圖 在錐閥口任取一點(diǎn) A,設(shè)定空間坐標(biāo)系 A(x,y,z), 靜壓力分析圖如圖 示： A點(diǎn)附近微小面積 d? 上法向靜壓力為： ( 1 )dp pd p g d? ? ? ?? ? ? (N) P1貯液箱液面口氣體壓強(qiáng)（ Pa） ? 液體密度（ Kg/3 ） g重力加速度（ m/s2 ） 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 13 整個(gè)錐面口液壓水平分力互相抵消，垂直分力： * si n ( 1 ) * si ndpd dp x p g d x? ? ?? ? ? 故可求整個(gè)錐面口的靜壓力的垂直分力： P*d= ( 1 ) s ind p d p g xd?? ? ? ????? ?? 1 * * s in s inp x g x d?? ? ? ??? ?? ( 1 2)R R l???? si n ( 2 1) /R R l? ? ? 2 2 5 2 2 61 * sin 1 ( 2 1 ) 3 *10 * * ( 14 ) *10 165 .6p p R R N? ? ? ?? ? ? ? ? ? 22* s in { [ ( 2 1 ) /( 2 1 ) ] * ( 1 ) 1 }Dg x d g h h R R x y R h d x d y??? ? ? ?? ? ??? ?? = 2 2 2 2[ 2 2 1 1 ( 1 / 3 ) ( 2 1 ) ( 1 2 1 2 )g R h R h h h R R R R? ? ? ?? ? ? ? ? = 3 2 21 .0 1 3 * 1 0 * 9 .8 * [ * 1 4 * 1 0 2 .9 * 4 .5 * 8 0 ( 1 / 3 ) ( 1 0 2 . 9 8 0 )? ? ?? ? ? * 2 2 9(14 14 * ) ] *10 ??? = 所以 Pd= ： 由圓柱螺旋壓縮彈簧的計(jì)算公式得知，只要確定 Fmax和 Fmin就能設(shè)計(jì)出彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸。首先分析閥心的受力情況如圖 28所示 [6]。 圖 28 閥心受力圖 （ 1）灌裝前彈簧受力的平衡方程為： 651 0 / 64 0 *1 0 / 9. 48 *1 0 6. 75t V V s??? ? ?m a x 2 1F N P W N Pd?? ? ? ? ? （ ） （ 2）充氣開啟，液門仍未開啟時(shí)彈簧受力方程： Fmax + N2′ + P? ′ =W + Pd 此時(shí) N1→ 0,N2→ N2′ ,P? ≈ P? ′。 （ 3）液閥開啟 ,P? ′→ P1,N2′→ N2,有 Fmax + P1 W2 + Pd Fmax W2 + Pd P1 () 式中 P1為液料箱氣體 壓強(qiáng)與液閥環(huán)形面積乘積。 Fmax還應(yīng)滿足下式才能保證先充氣，后進(jìn)液 [22]。 Fmax = W + Pd P? ′ N2′ W2 + Pd P0 故 W + Pd