【正文】 (i)壓塞 — 塑料蓋擰封灌裝機(jī) (j)錫箔熱封 — 塑料蓋擰封灌裝機(jī) 灌裝與定量的基本方法 灌裝方法 由于液料的物理化學(xué)性質(zhì)各有差異，灌裝時(shí)就有不同的灌裝要求。灌裝頭數(shù)少至 6 頭，多至 60 頭以上。它們的根本區(qū)別在于供料裝置及灌裝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)各有特點(diǎn)，從而使灌裝的形式各異。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。 在自動(dòng)化食品包裝線上，灌裝與封蓋通常作為一體機(jī)型設(shè)計(jì)，而且洗瓶、灌裝和封蓋三合一機(jī)型也得到開發(fā)應(yīng)用，這樣既可以使包裝工序緊湊，有可以降低食品在傳輸過程中受到二次污染的可能性。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。 2 灌裝機(jī)概述 簡(jiǎn)敘 灌裝機(jī)廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中的汽水、啤酒和果汁飲料等產(chǎn)品的裝填灌注。 結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)高精度化。目前包裝機(jī)械廠家普遍使用 PLC動(dòng)力負(fù)載控制器，雖然 PLC 彈性很大，但仍未具有電腦（含軟件）所擁有的強(qiáng)大功能。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。工商業(yè)產(chǎn)品已趨向精致化及多元化，在大環(huán)境變化下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的包裝機(jī) 各 種方能適應(yīng)市場(chǎng)需求。 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。目前國(guó)外灌裝機(jī)使用的電子閥有三種形式：探針式（液位傳感器）電子閥、配置電磁流量計(jì)的電子閥、配置定量筒的電子閥。精確的灌裝量，灌裝過程的高速、可靠，盡量小的液損，整條生產(chǎn)線的最優(yōu)化控制，都由于電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用而成為可能。我國(guó)的灌裝機(jī)械制造業(yè)，經(jīng)歷了仿制、引進(jìn)技術(shù)、消化吸收、創(chuàng)新、 自主開發(fā) 的過程，技術(shù)進(jìn)步及創(chuàng)新的速度更快，而且在不斷縮小與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)之間的距離。 (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)。通常由機(jī)、電、光、 液、氣等多種形式的傳動(dòng)、操縱、控制以及輔助等裝置組成。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 (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)。 (3)主傳送系統(tǒng) 主傳送系統(tǒng)是指將被包裝物品和包裝材料由一個(gè)包裝工位順次傳送到下一個(gè)包裝工位的裝置系統(tǒng)。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)。 實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械化和建立現(xiàn)代包裝工業(yè)，將會(huì)更好地適應(yīng)市場(chǎng)的實(shí)際需要，更加合理地利用勞動(dòng)力，為社會(huì)多創(chuàng)造財(cái)富 [9]。 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，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。負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 緒論 包裝機(jī)械化的重要意義 近半個(gè)多世紀(jì)來(lái)，隨著生產(chǎn)與流通日益社會(huì)化、現(xiàn)代化，產(chǎn)品包裝正以嶄新的面貌崛起，受到人們的普遍重視。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)了過去難以想象的新情況。 (a)能增加花色品種，改善產(chǎn)品質(zhì)量，加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力； (b)能 改善勞動(dòng)條件，避免污染危害環(huán)境； (c)能節(jié)約原材料，減少浪費(fèi)，降低成本； (d)能提高生產(chǎn)效率，加速產(chǎn)品的不斷更新。 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。 (2)包裝材料的整理與供送系統(tǒng) 包裝 材料的整理與供送系統(tǒng)是指將包裝材料進(jìn)行定長(zhǎng)切斷或整理排列，并逐個(gè)輸送至預(yù)定工位的裝置系統(tǒng)。 (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)。 (6)動(dòng)力機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng) 動(dòng)力機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)將動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制元件，使之實(shí)現(xiàn)預(yù)定動(dòng)作的裝置系統(tǒng)。 (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，包括包裝過程及其參數(shù)的控制，包裝質(zhì)量、故障與安全的控制。這些都體現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。 現(xiàn)代灌裝技術(shù)的目標(biāo)是精確、高效、自動(dòng)化。電子灌裝閥灌裝技術(shù)迅速發(fā)展是大勢(shì)所趨。我國(guó)一些灌裝設(shè)備制造廠也在開始研制適合中國(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。 機(jī)械功能多元化。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。 控制智能化。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)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制等事關(guān)包裝機(jī)械性能的優(yōu)劣，可通過負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 馬達(dá)、編碼器及數(shù)字控制（ NC）、動(dòng)力負(fù)載控制（ PLC）等高精密控制器來(lái)完成，并適度地做產(chǎn)品延伸，朝高科技產(chǎn)業(yè)的包裝設(shè)備來(lái)研發(fā)。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)型灌裝和直線型灌裝機(jī)兩大類。直線型灌裝機(jī)普遍為間歇?jiǎng)幼魇綑C(jī)型，包裝容器運(yùn)行至灌注部位有一個(gè)停歇?jiǎng)幼?，等待灌注，其效率相?duì)旋轉(zhuǎn)型要低，但灌裝平穩(wěn)，不易溢出，包裝質(zhì)量較易保證，而且相對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)型而言，其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。 旋轉(zhuǎn)型灌裝機(jī)的主要部件是灌裝機(jī)構(gòu)，亦稱灌裝閥或灌裝頭。按灌裝形式劃分，可分為常壓灌裝、等壓灌裝、真空灌裝、加壓灌裝等機(jī)型。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。隨著灌裝頭數(shù)的增加，灌裝能力也不斷的提高，一些機(jī)型已超過 30000 瓶 /小時(shí)的生產(chǎn)率。液料由貯液裝置（通常稱為貯液箱）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。(二 )停止進(jìn)液，即容器內(nèi)的液料達(dá)到定量要求時(shí)，進(jìn)液自動(dòng)停止。 (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。 (二 )進(jìn)液回氣。 (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。 (3)真空法灌裝 負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 真空法灌裝是在低于大氣壓力的條件下進(jìn)行灌裝的方法。 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。 (二 )進(jìn)液抽氣。 (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)。此法不但能提高灌裝速度，而且能減少液料與容器內(nèi) 殘留空氣的接觸和作用，故有利于延長(zhǎng)某些產(chǎn)品的保存期。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。此法適合灌裝低粘度不含氣的液料，其設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但灌裝速度較低。這種方法有時(shí)也用于汽水之類軟飲料的灌裝，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]。 (1)控制液位定量法 此法是通過灌裝時(shí)控制被灌容器（如瓶子）的液位來(lái)達(dá)到定量值的，習(xí)慣上稱為“以瓶定量法”?？梢姡?每次灌裝液料的容積等于一定高度的瓶子內(nèi)腔容積。這種方法，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。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。這種方法避免了瓶子本身的制造誤差帶來(lái)的影響，故定量精度較高。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 (3)定量泵定量法 此法是采用機(jī)械壓力灌裝的一種方法。要改變灌裝量，只需調(diào)節(jié)活塞的行程。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。 玻璃瓶與 PET 瓶的常壓灌裝有兩種形式。在有效的灌裝角度內(nèi)應(yīng)保證完成灌裝過程，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。對(duì)于稱重式常壓灌裝，灌裝閥靠電磁閥控制，當(dāng)容器被輸送至瓶托并與閥對(duì)中后，傳感器打開電磁灌裝閥進(jìn)行充液，由瓶托下的機(jī)械秤或電子秤進(jìn)行灌裝稱量，達(dá)到指定重量后，機(jī)械秤或電子秤控制的傳感器關(guān)閉電子灌裝閥，完成灌裝過程。 (2)容器與灌裝閥接觸并密封 頂開式的灌裝閥，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。技術(shù)含量高的常壓灌裝閥常在進(jìn)液口裝有不銹鋼金屬網(wǎng)，利用液體的表面張力，避免滴漏現(xiàn)象產(chǎn)生 [4]。負(fù)壓是在低于大氣壓的條件下進(jìn)行的。旋轉(zhuǎn)型是指瓶子隨灌裝閥一起做等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行灌裝。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)。 方案二：多缸負(fù)壓直線移動(dòng)型灌裝機(jī)。負(fù)壓原理同上所述。 該類型的灌裝機(jī)由于采用直線移動(dòng)和多缸的結(jié)構(gòu)形式，所以其占地面積大，使得其結(jié)構(gòu)過大，同時(shí)多缸結(jié)構(gòu)對(duì)負(fù)壓值要求較高，使用范圍小。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)。 5mm 1200179。 1800 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 4 灌裝機(jī)主體結(jié)構(gòu)和工作原理 目前灌裝機(jī)大多采用“旋轉(zhuǎn)型”結(jié)構(gòu)，即包裝容器隨灌裝閥一起作等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行灌裝，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)亦采用此種結(jié)構(gòu)，灌裝機(jī)的主體結(jié)構(gòu)由供料裝置、灌裝閥、托瓶機(jī)構(gòu)、供瓶裝置和瓶高調(diào)節(jié)裝置五部分組成，下面將分別討論： 灌裝閥 灌裝閥是液箱、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。 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)等壓灌裝工藝過程，灌裝時(shí)需先打開氣門充氣等壓，然后打開液門回氣。打開液門的方法有兩種：一種是仍依靠機(jī)械的方法，稱為機(jī)械式；另一種是依靠瓶?jī)?nèi)充氣反壓自動(dòng)打開，稱為自動(dòng)式。常用它灌裝牛奶、果汁等不含氣液料。當(dāng)液面達(dá)到管口時(shí)。 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。 灌裝閥的設(shè)計(jì) (1)確定閥體中閥門的數(shù)目 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)及其相對(duì)位置。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。而旋轉(zhuǎn)閥，通常用固定擋塊來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械啟閉，零件數(shù)目少，固然有一定的可靠性，但難于保證破瓶不灌液，外部布局也較復(fù)雜，故應(yīng)用不夠廣泛。 (4)確定啟閉閥門的結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)閥門在閥體中所處的位置及其啟閉結(jié)構(gòu)。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。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。特別是為了適應(yīng)包裝容器日新月異的變化和提高設(shè)備生產(chǎn)能力的實(shí)際需要，分件供送螺杠裝置正朝著多樣化、通用化和 高速化方向發(fā)展，并不斷擴(kuò)大它在灌裝、充填、封口、貼標(biāo)、計(jì)量、檢測(cè)以及自動(dòng)包裝線上的應(yīng)用，如分流、合流、升降、起伏、轉(zhuǎn)向和翻身等等。所以，設(shè)計(jì)中應(yīng)在滿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，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)。 供料裝置 、真空法、虹吸法等。給瓶子充氣為了負(fù)壓自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 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。它是將真空室與貯液箱合為一體的中小型供料裝置。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，從而封閉或開放進(jìn)液孔，以保持適當(dāng)?shù)囊好娓叨取．?dāng)托瓶臺(tái)將瓶子托起，先打開氣閥 充氣，接著又打開液閥灌液。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。并由托瓶機(jī)構(gòu)將其升起使瓶口和灌裝頭緊密接觸而進(jìn)行灌裝。 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。機(jī)械式托瓶機(jī)構(gòu)是依靠彈簧力使托瓶臺(tái)升降，無(wú)需密封，但彈簧在連續(xù)工作中容易失效，壓緊力也受到一定限制，它主要用于不含氣液料的灌裝機(jī)。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。機(jī)械與氣動(dòng)組合式托瓶機(jī)構(gòu)，工作穩(wěn)定可靠，壓縮空氣在環(huán)管中循環(huán)使用，只需補(bǔ)充漏損量，應(yīng)用廣泛。 在本設(shè)計(jì)中，我們采用的是機(jī)械式的托瓶機(jī)構(gòu)。在下滑筒的支承銷軸上裝有滾動(dòng)軸承，使托瓶臺(tái)連同上、下滑筒一 起沿著凸輪導(dǎo)軌升降。凸輪導(dǎo)軌安置在滾動(dòng)軸承的下方。因此，在灌裝時(shí)不再需要凸輪導(dǎo)軌，結(jié)構(gòu)有明顯簡(jiǎn)化。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。待調(diào)節(jié)至要求高度后，仍需壓緊桿、導(dǎo)向壓塊壓緊，并用鎖緊螺母鎖緊。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)慣量小河過載能力達(dá)，選用鼠籠或繞線式三相起步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)防護(hù)要求選擇。通常對(duì)在變載荷作用下，穩(wěn)定、長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)