液体灌装机结构部件:灌装液料的输送装置和液位控制装置

1、灌装液料的输送装置

灌装液料的输送装置也即供料装置,是将液料由储液箱经泵、输液管道送到储液箱中的装置。它包括储液箱、泵、管道、阀门、储液箱及高度调节装置、液位控制器等。不同灌装方法的灌装机供液装置的结构是不相同的,详见各灌装方法的灌装机供液装置。

 

 

2、液位控制装置

液体包装机要求有稳定的液位,一般都是通过液面浮球阀或液面电极来控制液位。常见的液位控制装置有浮球液位控制器、电接触液位控制器、电导式液位控制器以及PLC 控制液位的方法。

 

1)浮球液位控制器

浮球液位控制器适用于工业生产过程敞开或承压容器内液位的控制,浮球浮于液面, 其位置随液面波动而变化。灌装精度和速度都要求不高的灌装机常使用该控制器。根据液位的高限和低限,分为高液位控制器和低液位控制器。

(1)高液位控制浮球。高液位控制浮球控制储液箱内最高液位,其结构如图3-12 所示。当储液箱4内液面超过规定高度时,浮球1上升,浮球杆3和滑套6使密封圈8右移,打开进气7,于是无菌压缩气体由平衡气管经充气阀进入储液箱4,将液料压回储液库,液位下降至规定位置后,液位低使浮球1失去浮力。因浮球1自重和重锤2的作用,浮球杆3和滑套6将密封囫8左移,堵住进气孔7,便停止进气。高液位时,液位控制浮球 1上升,压住进气孔7,使气体不能从放气阀放出。

(2)低液位控制浮球。低液位控制浮球控制储液箱内最低液位,其结构如图3-13 所示。当储液箱内液面下降至规定的高度时,浮球1下降,同时浮球1和浮球杆3靠自重使密封绝4离开排气嘴7,储液箱上部的气体从排气嘴7排出,降低了储液箱气体的压力,于是液料由液库进入储液箱内。当液面上升到规定位置后,浮球1又使密封垫4堵住排气嘴7,针阀6用来调节排气快慢。

 

 

2)电导式液位控制器

电导式液位控制器是一种新型的液位控制仪表。由于其灵敏度可调,所以对低电导率的液体具有极强的抗结垢能力。适用于轻工、化工、水处理等行业的自动给液、排液控制及各种导电液体的上下限限位报瞀。该控制器通过测量电极与导电液体的接触,连通控制电路的电流,再由控制电路把这个电流信号转换为继电器的触点开关输出,从而实现了对液位的传感。该控制功能分单/双通路。其中单通道可实现1点液位的高度报警或控制;双通道可实现上、下限2点液位的高度报警或控制2个液缸的液位高度报警。典型应用于自来水、饮料、牛奶和啤酒灌装过程中的液位控制。如图3-14所示, 为工作液 位上限点, 为工作液位下限点, 为液缸内液面的最低点。当自动液位控制时,应使用3根长度不等的电极,适当选择 和 的长度,可使液位控制在 和 长度差之间。

 

3)音叉式液位限位开关

音叉式液位限位开关是一种新型的液位控制开关,又称为“电子浮子”,凡是有浮球限位开关和由于结构、湍流、搅动、气泡、振动等原因不能使用浮球限位开关的场合均可使 用“电子浮子”。

由于该液位控制开关无活动部件,因此无需保护和调整,是浮球液位控制器的升级换代产品。如图3-15所示,音叉由晶体激励产生振动,当音叉被液体浸没时,振动频率发生变化,这个频率变化由电子线路监测出来并输出一个开关量,2个音叉的位置可以根据要求的液位上下波动范围进行调整。

 

 

4)      PLC液位控制

近些年来,PLC逐步广泛用于全自动灌装机中并日益成熟,其对储液箱内液面控制方便、适用性广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单,但由于PLC使用大规模集成电器,其价格比机械开关、继电器和接触器都昂贵。图3 – 16所示为PLC液位控制示意图。

开机前,若储液箱中液面没有达到最低位,则入工按下启动按钮打开进液泵;当液面到达上限位置时,PLC控制进液泵停止;随后控制器将维持储液箱的液位在一个范围内 (即上下限为开关之间范围内),随着灌装的进行,液位逐渐降低,直到下限时控制进液泵打开,液位达到上限时控制进液泵停止。

另外,还有射频电容式液位控制器,超声波液位控制器、电接触式液位控制器等多种液位控制器,或根据灌装机的具体设计等要求进行选择使用。

 

 

液体灌装机结构部件:瓶托升降机构

 

液体灌装机的升降机构的作用是将送来的包装容器上升到规定的高度,以便完成灌装,然后再把灌装完的包装容器下降到规定位置。目前常用的升降机构有机械式、气动式、机械与气动组合式3种结构形式。

 

1)机械式

图3-8所示为机械式托瓶机构结构。该托瓶机构的上滑筒3与下滑筒6,借助拉杆5与压缩弹簧2组 成1个弹性套筒。在下滑筒6的支承销轴上装有滚动 轴承7,使托瓶台1连同上、下滑筒3、6 —起沿着凸轮导轨8升降。由于由上、下滑筒3、6等组成的弹性套筒是依靠压缩弹簧力上升的,因此具有缓冲作用,既能 保证灌装时瓶口的密封,同时对瓶子的高度误差也有 较好的适应能力。实际上它相当于圆柱凸轮-直动从动杆机构,只不过圆柱凸轮固定不动,而直动从动杆可 绕圆柱轮的中心轴线回转,其相对运动关系不变。

 

 

机械式托瓶机构具有结构简单、制造方便的特点。

托瓶机构依靠弹簧力使托瓶台升降,具有2定的缓冲作用,但在降瓶及无瓶区段有较大的弹簧力,将增加凸轮磨损,容易弯断辊子销轴。弹簧在连续工作中容易朱效,其压紧力也受到一定限制。

 

2)气动式        

图3 -9所示为气动式托瓶机构工作原理。托瓶台1的升降是由压力为(2.5 ~4) x105Pa的压缩空气作动力来完成的。

 

 

升瓶时,进气阅门5关闭,排气闻门4打开,压缩空气由气管7进入汽缸2,推动活絮3连同托瓶台1上升。使活塞3上部的存气经排气阀门4排出。降瓶时,在转盘旁的撞块控制下排气阀门4关闭,进气阀门5打开,压缩空气改由气管6和7同时进入汽缸2。由于活塞3上、下的气压相等,托瓶台1和瓶子等在自重作用下下降。实用中,它们也可由一只旋塞来代替,在旋塞上配置以取代进气阀门5,另一个孔则将汽缸2与大气接通,以取代排气阀门4,图3 -10所示为气动式托瓶机构结构。

托瓶升降机构的优点是升降瓶迅速,而且利用气体 的可压缩性实现缓冲,避免托升装料瓶的冲击损失,其 缺点是运行欠平稳。

 

3)机械与气动组合式

图3 -11所示为机械与气动组合式托瓶机构结构。 配有托瓶台1的套筒2可沿空心柱塞5滑动,方垫块8 起导向作用,防止套筒2升降时发生偏转。长瓶时,压缩空气由空心柱塞5下部经螺钉3上的中心孔道进入

套筒2内部,以推动托瓶运动,其速度通过凸轮导轨6和滚珠轴承7加以控制时,空心柱塞5内部的压缩空气依然被排到与各托瓶缸气路相连的环管中,再由此进入别的正待上升的托瓶缸内。

 

 

组合式托瓶升降机构利用气动托瓶,压缩空气可在环管中循环使用,减小动力消耗。 因此具有自缓冲功能,托升平稳,而且节约时间。同时,它又结合凸轮导轨的控制,使托瓶升降运动迅速、准确以及保证质鼉,这种机构应用很广泛,特别是对于等压式灌装机,因为已配备空气压缩装置,因此更宜采用。

上述3种类型的托瓶机械各有优缺点。机械式托瓶机构是依靠弹簧力使托瓶台升降,无需密封,但弹费在连续工作中容易失效,压紧力也受到一定限制,它主要用于不含气液料的灌装机。气动式托瓶机构以压缩空气作动力源,有良好的吸振缓冲能力,出现故障时也不易轧坏瓶子,但活塞的运动速度受气压变化影响较大。若压力下降较大,不但使瓶 的上升速度减悛,而且难以保持瓶口与灌装头的紧密接触;若压力上涨较大,则瓶的上升速度加快,以致不易与进料管对正并使瓶子受到较强的冲击力。机械与气动组合式托瓶机构,旋转稳定可靠,压缩空气在环管中循环使用,只需补充漏损量,应用广泛,但凸轮导轨也会增加额外的润滑、磨损和运转阻力。

对于等压法灌装机,因已有空压系统,宜采用气动式或机械与气动组合式托瓶机构。

液体灌装机结构部件:包装容器的输送装置

目前液体灌装机大多采用旋转型结构,即包装容器随灌装阀一起做等速回转运动,同时进行灌装。每台灌装机中灌装阀的数目称为灌装机的头数。旋转型灌装机的结构比较复杂,图3-1所示为TVF旋转型灌装机结构示意图,主要由包装容器的输送装置、瓶托升降机构、灌装液料的输送装置(即供料装置)、液位控制装置、灌装阀等组成。

液料由旋转分配器11进入环形储液箱8中,瓶子由瓶输送装置1、进瓶拨轮2送入到瓶的升降机构3上,瓶子在上升的同时绕灌装机回转,当瓶子和灌装阀10紧密接触时自动灌装液料,灌装结束后由升降机构3送入到水平位置,再由中间拨轮轮5送至压盖机上。每当灌装机工作结束时,可自动清洗。

 

 

包装容器的输送装置

在自动灌装机中,按照灌装的工艺要求,准确地将待灌容器送入主转盘升降机构托瓶台上,是保证灌装机正常而有秩序地工作的关键。一般输送机构的关键问题是容器的连续输送和容器的定时供给。常用的输送装置有螺杆、输送链带和星形拨轮等。图3-2所示为典型容器输送机构示意图。

 

 

1)螺杆式输送装置

这种装置可将规则或不规则排列的成批包装容器,按照包装工艺要求的条件完成增距、减距、分流、升降和翻身等动作,并将容器逐个送到包装工位。

(1)等螺距螺杆输送装置。等螺距螺杆输送装置如图3-3所示。

 

 

(2)变螺距螺杆输送装置。变螺距螺杆输送装置如图3-4所示。图3-4(a)所示为专门用于输送圆柱形包装容器的装置。输送嫘杆1上的螺旋槽沿输送蠔杆1输送方向逐渐缩小螺距,被输送的包装容器在静止滑板2上紧靠侧向导轨处于边滚动边减速状态的运动。图3-4(b)所示为专门用于输送棱柱形包装容器的装置,双环形槽沿输送螺杆 1输送方向逐渐增大螺距。

 

 

(3)特种变螺距螺杆输送装置。特种变螺距螺杆输送装置如图3-5所示。图3-5(a)和(b)所示装置不仅能改变输送容器的排列和间距,同时起着分流和合流的作用,使容器状态和后面的包装要求相适应。图3-5(c)所示为1对并列排列、转向相同的螺杆,它们的组合作用使包装容器在输送过程中,既能改变间距,又能改变运动状态。围3 -5(d)所示为1条水平变螺距螺杆和3条固定的卷曲导板组成的输送装置,它能使被输送的包装容器成倒状和翻身状态。

 

 

2)输送链带

常用的容器输送设备是活页链传送带,如图3 -6所示。活页链传送带由金属板通过绞链一个个串联而成,板的尺寸与容器的直径相吻合。传送率很高时,可以将数条传送带并排布置,构成宽幅传送带。有时也采用2个容器直径宽的链板制成传送带。转弯半径较大的弯道输送带使用特殊形状的链板。

 

 

为了使传送带运行平稳,在其下面设置了塑料滑轨。传送带通过齿轮驱动和折返,并借助自重张紧。链板两侧搁在塑料滑轨上,滑轨起托住链带、防止其跌落的作用。容器传送过程中,要求不损坏标签,并能不受碎玻璃渣的影响。

活页链传送带一般可分段地采用高压喷嘴进行喷冲淸洗。尽管如此,还需要采用专门的润滑系统和润滑剂实施润滑。应该注意到,这些润滑剂最终会进入废水中,但它们通常是可以降解的。

活页链传送带的应用及特点可归纳’如下:①它可以单条或多条并列安装,且可用于弯道传送;②其最大安装倾斜率达7% 可以利用传送带速度的差异,实现容器由多路变成单路,并可避免容器速度突然改变,它被广泛用于在单台设备之间做储存和缓冲区,以防止瓶流阻塞。基于上述特点,活页链传送带在灌装车间成为最主要的输送工具。为了实现容器的垂直输送(如将容器送往上一层楼),可采用带夹持勾的传送带。带橡胶软垫的夹持勾,安装在折返式传送带上并连同它一起运动,偶尔也采用两侧夹持式输送带。

 

3)星形拨轮

星形拨轮的作用是将螺杆输送装置送来的包装容器,按包装工艺要求送到灌装机的主传送机构上;或者将已灌装完的包装容器传送到压盖机的压盖工位上,其结构如图 3 -7所示。图中圆弧回转半径Rc和星轮高度h,主要由包装容器的直径和高度来决定。

 

 

液体灌装机分类

 

按照包装容器的传送形式可分为以下几种。

 

1)直线型灌装机

在灌装时,包装容器由一个工位直线式间歇地运动到另一个工位,并在停歇时完成灌装的机器称直线型灌装机。

 

2)旋转型灌装机

这种类型的灌装机在包装容器进入灌装工位后,围绕工作台回转1周,并做等速回转运动,并完成灌装。旋转型灌装机的结构如图3 -1所示。

 

 

还有一类灌装机械为无菌灌装机,常用于灌装果汁及牛奶的利乐灌装设备,属于复合纸的软包装的灌装设备,灌装容量为0.25L ~2L,有砖形、屋形和三角形,这些包装设备大多为国外进口设备。

日常生活中,洧要商品化包装的液体涉及很多领域,范围很广。包装容器各式各样,包装容量从几十毫升到上百升。液体灌装机械主要是为玻璃瓶、易拉罐、PET瓶3大类包装容器而设计的。

除上述列举的几类灌装机械外,制造商还能够生产按照客户特殊需要、特殊包装容器、特殊产品(如高黏度产品),而设计的灌装机。许多情况下,一种液体的包装,可以有几种灌装机械供选用。仅就食品行业(包括部分化工行业)常见的、灌装容最在150mL~ 2000mL的各式灌装设备进行简单的分类,如表3 -1所列。

采用机械化的灌装方法与灌装设备不仅可提高劳动生产率,减少产品损失,保证包装质量而且还可减少生产环境与被灌装液料的相互污染。

 

分类方法 灌装机机型 主要特点
按灌装原理分类 等压灌装机 用于啤酒、碳酸饮料及其他含气饮料的包装,也可以灌装不含气饮料
负压灌装机 用于不含气饮料、酒类的灌装,灌装阀很少有滴漏现象
常压灌装机 容积定烯、重力灌装。用于酒类、乳品、调味品以及矿物油、药品.保健品等花 果类产的灌装,液损很小
压力灌装机 用于不含气、黏度较大饮料及半流体的灌装,灌装速度较快,无液损
按灌装阀的排列形式分类 直线式灌装机 间欷式步进输送,适用特殊形状包装容器、大体积的液体包装,生产效率较低
旋转式灌装机 有直线式灌装机发展而成的符遍形式,高速连续工作,设备的生产率较离
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