【文章內容簡介】 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液位的變化來實現(xiàn)。具體做法是：在每隔一定采樣時間T(T可根據經驗公。式，參考程序掃描時間來確定)，由液位傳感器測定實際的液位Y，經模量輸人模塊的A／D轉換后反饋給CPU中該值與給定的液位值r相比較得一個差值e，e經調用PID模塊調節(jié)后傳遞給閉環(huán)比例放大器，調整闊環(huán)比例閥芯的開口變化，進行一次糾偏，控制進液閥的送液量，以調整貯液缸內液位的高度。上述過程反復進行，從而實現(xiàn)對貯液缸內液位的控制。 灌裝閥的結構方案設計 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。而且根據灌裝工藝要求，能依次對有關通路進行切換。顯然，灌裝閥是關系到灌裝機能否正常工作而又高效的關鍵部件。傳統(tǒng)的半自動灌裝機多為臺式機型。結構簡單。只能實現(xiàn)稱量過程自動化，其它過程都靠手工完成，實際上只能算是一臺稱量機。這種機型效率低。不能滿足大規(guī)模生產的要求。 新型的全自動罐裝機是在傳統(tǒng)機型的基礎上進行改進設計的。稱量系統(tǒng)基本不變，另外增加了上料系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)等．實現(xiàn)了灌裝全過程的自動化。設備采用不銹鋼材料制作，易于清洗，外形美觀。 閥體結構方案選擇。根據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目及其相對位置。 2. 確定閥體的結構布局。 根據閥門的啟閉形式（單移、多移或旋轉），確定閥體可動部分與不動部分的結構布局，以及作相對運動表面之間的密封形式。比較而言，移動閥特別是端面式結構上容易實現(xiàn)彈簧的壓緊密封，流道截面大，彎路少，零件的結構形狀也很簡單，有利于提高灌裝速度并便于清洗，但零件數量較多，而且密封彈簧一旦失效，灌裝就難以進行。而旋轉閥，通常用固定擋塊（或控制氣缸）來實現(xiàn)機械啟閉，零件數目少，有一定可靠性，但難以保證破瓶不灌液，外部布局也較復雜，故應用不廣泛。 閥端結構方案選擇根據灌裝液料的工藝要求來確定長管或短管的閥端結構，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構要素。如短管形式的閥端結構，氣管和液閥采用可調的螺紋連接方式；膠墊與閥座之間所構成的液門盡量靠近閥端，有助于提高定量精度；灌裝時氣管的分散罩恰好位于液料進入瓶頸的部位，在分流圈上方還采用一個倒圓臺環(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生偏流現(xiàn)象。 閥門的啟閉結構考慮設備的生產能力、容器尺寸、貯液箱內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，），以求出液門至貯液箱自由液面的大致高度。然后對密封彈簧進行計算，修正閥的總體尺寸，為繪制結構草圖創(chuàng)造必要條件。 閥門的密封結構進液管座、閥體、回氣管座、進料管、閥套、彈簧、套管以及密封墊。所述進液管座和閥體對應設置在閥安裝板的上下兩面，進液管座內部設有進料口、進料通道以及開、閉進料通道及調整灌裝流速的控制裝置；在閥體內部設有通孔，所述回氣管座安裝在通孔內，在回氣管座內部設有與進料通道對應的通道；所述進料管上端插入回氣管座的通道內，下端延伸出閥體，其頂端為密封端面；所述設在閥體下的閥套套在進料管外部并可以沿進料管上下移動，閥套上端插入閥體內，并與閥體之間設有帶狀軸承和帶罩密封圈；所述彈簧套在閥套與閥體外部；所述套管套在進料管下端并固定在閥套上，并能與閥套一起沿進料管上下移動，套管的下端在與進料管的密封端面接觸時保持密封；所述密封墊墊在閥套的下端面上；在進料管與套管、閥套、閥體以及回氣管座之間設有回流通道；在閥體上開有外接負壓源并與回流通道相通的回流孔。 灌裝閥的結構設計與計算 灌裝閥的結構要求 一是優(yōu)良的阻隔性能，不僅可以阻隔氣體，還可以阻光．這一特點可使物品具有較長的貨架壽命二是具有優(yōu)良的機械性能，耐高溫，耐濕度變化，耐壓，耐蟲害，耐有害物質的侵蝕。三是不易破損，攜帶方便。適應現(xiàn)代社會快節(jié)奏的生活。四是表面裝飾性好?？梢源碳はM，促進銷售。五是可以回爐再生循環(huán)使用。 灌裝閥的結構設計設計結果：灌裝系統(tǒng)由稱料斗．支架．灌裝El機構和電機組成。稱料斗_內裝有物料傳感器．控制上料系統(tǒng)的運行。物料減少到一定位置，不足灌裝量時．控制上料系統(tǒng)的電機起動．開始向料斗中輸送物料。當料斗中的物料達到頂部位置時，傳感器控制上料電機關閉，停止上料。稱量斗內螺桿稱量．使用變頻電機．調解轉速能夠調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，支架底部裝可調地腳．調整灌裝El高度，適合不同高度的罐型灌裝。 密封彈簧的計算：圖27 靜壓力分析圖在錐閥口任取一點A,設定空間坐標系A(x,y,z), ： A點附近微小面積d上法向靜壓力為： (N)P1貯液箱液面口氣體壓強（Pa）液體密度（Kg/） g重力加速度（m/s）整個錐面口液壓水平分力互相抵消，垂直分力：故可求整個錐面口的靜壓力的垂直分力：P*d= ==*=所以 Pd=：由圓柱螺旋壓縮彈簧的計算公式得知，只要確定Fmax和Fmin就能設計出彈簧的結構尺寸。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： （） （2）充氣開啟，液門仍未開啟時彈簧受力方程： Fmax + N2′+ P′=W + Pd此時 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為液料箱氣體壓強與液閥環(huán)形面積乘積。Fmax還應滿足下式才能保證先充氣，后進液[22]。Fmax = W + Pd P′N2′ W2 + Pd P0故 W + Pd P1 Fmax W2 + Pd P0 (4)P0=P0*A0+W=3N P0=Pa 所以 取 Fmax=120N式中P0為大氣壓強與液閥環(huán)形面積乘積。N1氣門密封力N2流門密封力Fmax彈簧最大工作負荷W液閥重Pd液閥受箱內液體靜壓力P液閥受瓶內氣體靜壓力（4）等壓灌裝時，Pd→0,Fmax→Fmin,忽略其他因素，由（1）得 Fmin W P1 ()Fmin還應滿足下式Fmin 〈 W + N1 P1′則 W P1 Fmin W + N1 P1′ （） 取 Fmin=20N ,方向與圖中方向相反。彈簧的剛度為P′式中C=D2/d為彈簧指數。由上式得出彈簧剛度與彈簧指數成反比。據有關資料介紹，在等壓灌裝閥中的彈簧指數應取15左右為宜。查機械設計手冊選取彈簧。t=, P極=75kg, D=22mm單圈彈簧 P′=要求剛度 P=Fmax/h行程長為 2mm 則 P=120/2=60N/mm 圈數 n=P′**(圈) 取 n=9(圈) 故實行剛度 P=P′/9=* 總圈數 n總=9+= 自由高度 H0=n1t1+2d1=9*+2*4= 展開長度 57*=： 氣閥由外撥叉控制,故氣閥彈簧要求精度比液閥彈簧低,主要是緩沖外力對氣閥的壓力,并使操作省力,取位移量為d2=5mm,查機械設計手冊取d=2mm的彈簧[23].P=F2max/h2=50/5=10N/mm選取單圈 P′=間距 t= 圈數 n=P′**(圈) 取 n=6(圈) 總圈數 n總=6+= 外徑 D2=16mm 自由高度 H2=nt+2d2=6*+2*2= 展開長度 L=展開長度 L展=L*n總=*= 充氣時間的計算: ： 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(或叫等熵程)。已知 P0=, , , , 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)。P1—充氣后瓶內氣壓(即為貯液箱內壓力)。 Vb— 瓶內原有氣體的氣壓(即空瓶的容積)。 V1—瓶內氣壓增高至時,原有氣體被壓縮成的容積。 k—絕熱指數,對于空氣k=。由上式可求得:根據氣體絕熱過程的柏努利方程式,列出貯液箱氣道孔口截面的能量方程: （）式中: u1為貯液箱氣相空間的氣體流速,可近似認為 u10,y0′,u0′為瓶內瞬時氣壓為P0′: 令 稱為壓力比,因此,氣體經孔口射出的重量流量為: （）式中:ｆg—灌裝閥氣道孔口的截面積。由式可做出Ws—β線圖,圖中 稱為臨界壓力比,由 可求得 （）圖29 Ws—β曲線圖對于空氣 =,對應 Wkp為極限噴射量。圖中虛曲線是根據上面公式計算繪制的,實際上,由實驗測得,當β 時,流將為超音速,這時流量保持Wkp不變,故應為過M點的一條水平線。由β=: 由Ws—β曲線圖經過定積分,就可求出充氣過程中的氣體平均重量流量為: （）式中: =1/ 方括號內最后一項定積分的值,由式并令其中 進行換元積分求得 代入上式得 充氣所需時間 應該說明,以上計算忽略了氣道阻力的影響,計算中又取的平均重量流量,故存在一定誤差,根據實驗條件,～1秒左右[24]。 灌液時間的計算因灌裝過程中酒缸內的液位不變,其氣壓也基本不變,則灌裝過程屬于穩(wěn)定的管口自由出流。已知酒缸液面距離其口高度L1=122mm。又 所以 （） 又因灌液容積為 因此灌裝一瓶酒的時間為充氣時間和灌液時間之和，即t=tg+t1=+=為了驗證該閥是否合適，可由灌裝機頭數求得主軸轉速，即 n=Q/60j=8000/(60*40)=(r/min)得罐裝區(qū)理論應占時間為： t0= ＞，即t0＞t,所以此灌裝閥滿足要求。3 408型自動灌裝壓蓋聯(lián)合機酒缸的設計 酒缸供料方式的確定上料系統(tǒng)由貯料斗．提升螺桿．電機和支架組成。上料系統(tǒng)的貯料斗為振動式，防止物料粘連