掌握灌装方法及原理，升瓶机构、灌装
阀结构、灌装时间计算方法、灌装机生
产能力计算方法。
第四章 灌装机械
随随着着现现代代科科学学技技术术的的发发展展 ,,人人民民生生活活水水平平的的提提高高 ,,
人人们们的的消消费费习习惯惯也也随随之之相相应应的的变变化化,,同同时时对对消消费费品品的的
包包装装提提出出了了更更高高的的要要求求,,而而液液态态产产品品的的包包装装在在包包装装行行
业业中中占占有有很很大大比比例例,,这这是是由由于于液液体体包包装装涉涉及及的的行行业业广广
泛泛、、品品种种繁繁多多,,如如饮饮料料方方面面的的汽汽水水、、果果汁汁、、牛牛奶奶、、矿矿
泉泉水水、、蒸蒸馏馏水水、、啤啤酒酒、、果果酒酒等等;;调调味味品品方方面面的的酱酱油油、、
醋醋、、味味精精液液、、果果酱酱等等;;药药品品方方面面的的针针剂剂、、糖糖浆浆、、酊酊剂剂、、
气气雾雾剂剂等等;;农农药药乳乳剂剂、、化化工工产产品品的的各各种种瓶瓶装装、、化化妆妆品品
等等 ,,要要满满足足日日益益增增长长的的液液体体产产品品的的需需要要 ,,就就应应大大力力发发
展液体产品的包装机械。展液体产品的包装机械。
第四章第四章 灌装机械灌装机械
第一节第一节 概述概述
人类自从采用容器盛装液体以后人类自从采用容器盛装液体以后,,就产生了灌装方就产生了灌装方
法。十九世纪末二十世纪初以前法。十九世纪末二十世纪初以前,,通常使用水罐、通常使用水罐、
水杓进行人工灌装或直接将容器浸入液料中进行灌水杓进行人工灌装或直接将容器浸入液料中进行灌
装装,,大约在大约在19801980年美国年美国HorixHorix、、KieferKiefer和和
等三家公司开始制造容器灌装的机械装置。第一台等三家公司开始制造容器灌装的机械装置。第一台
商业用灌装机是商业用灌装机是KieferKiefer公司制造公司制造;Horix;Horix公司于公司于19201920
年首次制造了重力灌装机年首次制造了重力灌装机,,用于灌装番茄酱用于灌装番茄酱,,这家公这家公
司至今仍生产灌装机司至今仍生产灌装机,,二十年代初这几家公司着手二十年代初这几家公司着手
生产回转式灌装机生产回转式灌装机,,其中其中公司制造的是纯真空灌公司制造的是纯真空灌
装机装机,,二十世纪以来二十世纪以来,,灌装机械工业发展迅速灌装机械工业发展迅速,,那时那时
灌装的速度取决于人工将瓶子对准灌装阀灌装的速度取决于人工将瓶子对准灌装阀,,等待瓶等待瓶
子灌装完毕所需的时间。今天子灌装完毕所需的时间。今天,,回转式自动灌装机回转式自动灌装机
的生产能力的生产能力
己达每分钟己达每分钟20002000瓶。瓶。
我我国国在在解解放放前前几几乎乎没没有有灌灌装装机机械械,,灌灌装装生生产产绝绝大大部部分分
处处于于手手工工操操作作 ,,非非常常落落后后。。7070年年代代初初 ,,上上海海、、北北京京、、
广广州州、、青青岛岛、、烟烟台台等等地地引引进进三三十十多多条条灌灌装装线线,,其其中中有有
西西德德SeitzSeitz厂厂产产品品、、意意大大利利SimonaziSimonazi公公司司、、美美国国MererMerer
公公司司、、日日本本三三菱菱公公司司,,另另外外还还有有许许多多罗罗马马尼尼亚亚灌灌装装线线。。
随随后后,,我我国国广广东东轻轻工工机机械械厂厂、、北北京京酿酿酒酒机机械械厂厂、、上上海海
化化工工机机械械厂厂等等许许多多家家仿仿制制了了不不少少灌灌装装线线,,初初步步改改善善了了
灌灌装装生生产产的的落落后后面面貌貌,,但但灌灌装装机机械械的的发发展展与与国国际际先先进进
水水平平的的差差距距仍仍很很大大。。为为此此 ,,我我国国应应根根据据自自己己的的国国情情 ,,
吸吸收收国国外外的的先先进进技技术术,,设设计计和和生生产产出出具具有有先先进进水水平平的的
灌灌装装机机,,其其发发展展趋趋势势向向高高效效化化、、自自动动化化、、节节能能化化发发展展,,
力力图图采采用用新新技技术术、、新新材材料料,,如如计计算算机机辅辅助助设设计计、、微微机机
控制等控制等,,开创一代新型灌装机。开创一代新型灌装机。
那么那么,,何谓灌装机呢何谓灌装机呢??所谓灌装机就是将液体产品装所谓灌装机就是将液体产品装
入包装容器的机械称为灌装机。入包装容器的机械称为灌装机。
液体产品按其粘度可分为液体产品按其粘度可分为::
流流体体::在在自自身身重重力力作作用用下下即即可可以以按按一一定定速速度度流流过过圆圆
管管的的任任何何液液体体。。流流速速主主要要是是受受流流体体粘粘度度和和压压力力影影响响,,
一一般般粘粘度度范范围围规规定定为为1~1001~100厘厘泊泊,,如如酒酒类类、、果果汁汁、、牛牛
奶、酱油等。奶、酱油等。
半半流流体体::在在大大于于自自身身重重力力的的压压力力作作用用下下才才能能在在圆圆管管
中中流流动动的的液液体体叫叫半半流流体体,,其其粘粘度度范范围围为为100~1000100~1000厘厘泊泊,,
如松糕油、番酱酱、肉糜等。如松糕油、番酱酱、肉糜等。
粘滞流体粘滞流体::产品粘度超过产品粘度超过1000010000厘泊的厘泊的,,不属不属
于流体和半流体的范围。如浆糊之类于流体和半流体的范围。如浆糊之类
的产品属于这一范畴。的产品属于这一范畴。
对对于于低低粘粘度度液液料料,,根根据据液液体体中中是是否否含含有有二二氧氧化化碳碳气气
体体,,可可分分为为不不含含气气和和含含气气的的两两类类;;对对于于是是否否含含有有酒酒精精
成成份份又又可可分分为为软软饮饮料料((不不含含酒酒精精))和和硬硬饮饮料料((含含有有酒酒
精精))。。
流流体体的的流流动动特特性性还还会会受受温温度度、、粘粘度度、、固固体体粒粒子子的的
含量、分解性、表面张力或起泡特性等因素的影响。含量、分解性、表面张力或起泡特性等因素的影响。
包包装装容容器器目目前前按按其其材材料料分分主主要要有有玻玻璃璃瓶瓶、、金金属属罐罐、、
纸包容器、塑料瓶等纸包容器、塑料瓶等,,还可分为还可分为::
硬质容器硬质容器::任何可以承受任何可以承受1515磅的向下压力而不变磅的向下压力而不变
形的用金属、玻璃、陶瓷或塑料制成的、形的用金属、玻璃、陶瓷或塑料制成的、
加封盖后不漏液体的容器都称为硬质容器。加封盖后不漏液体的容器都称为硬质容器。
半硬质容器半硬质容器::任何以轻量塑料任何以轻量塑料((通常是吹塑成型或热通常是吹塑成型或热
成型成型))或是纸板及其复合纸材制成的或是纸板及其复合纸材制成的, , 加封盖后不漏加封盖后不漏
液体的容器叫半硬质容器。液体的容器叫半硬质容器。
图图 瓶子在灌装过程中的俯视图瓶子在灌装过程中的俯视图
非硬质容器非硬质容器::任何以塑料薄膜、任何以塑料薄膜、
金属箔、塑料复合薄膜或是由金属箔、塑料复合薄膜或是由
它们的复合物制成的容器都叫它们的复合物制成的容器都叫
非硬质容器。例如大家熟知的非硬质容器。例如大家熟知的
袋袋,,它一般要求灌装系统带有它一般要求灌装系统带有
制袋装置。通常是以活塞定容制袋装置。通常是以活塞定容,,
灌装系统将一定容量的液体灌灌装系统将一定容量的液体灌
装到由该装置生产的容器中。装到由该装置生产的容器中。
图图 瓶子在灌装过程中展瓶子在灌装过程中展
开示意图开示意图
二、灌装机的主要类型二、灌装机的主要类型
1. 1.按灌装瓶的主要运动形式分类按灌装瓶的主要运动形式分类
①①旋转型灌装机旋转型灌装机
待待灌灌瓶瓶由由传传送送系系统统((一一般般经经洗洗瓶瓶机机由由输输送送带带输输入入))
或或人人工工送送入入灌灌装装机机进进瓶瓶机机构构,,瓶瓶子子由由灌灌装装机机转转盘盘带带
动动绕绕主主立立轴轴旋旋转转运运动动进进行行连连续续灌灌装装,,转转动动近近一一周周时时
瓶瓶子子己己灌灌满满 ,,然然后后由由转转盘盘送送入入压压盖盖机机进进行行压压盖盖 ,,如如
图图、、所示所示::
这这种种灌灌装装机机在在食食品品、、饮饮料料行行业业应应用用最最广广泛泛,,如如汽汽
水水、、果果汁汁、、啤啤酒酒、、牛牛奶奶的的灌灌装装,,此此机机主主要要由由流流体体输输
送送((即即供供料料系系统统))、、容容器器输输送送((即即供供瓶瓶系系统统))、、灌灌装装
阀阀、、大大转转盘盘、、传传动动系系统统、、机机体体、、自自控控等等部部分分所所组组
成成,,其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作的关键。其中灌装阀是保证灌装机能否正常工作的关键。
②②直线型灌装机直线型灌装机
灌灌装装瓶瓶沿沿着着平平直直的的直直线线运运动动,,进进行行成成排排灌灌装装。。见见图图,,
凡凡送送来来一一排排空空瓶瓶由由推推瓶瓶板板向向前前推推送送一一次次 ,,到到送送至至灌灌液液管管
的下方时的下方时,,阀门打开进行灌装阀门打开进行灌装,,间歇进行操作。间歇进行操作。
图图 直线灌装机工作原理图直线灌装机工作原理图
ⅠⅠ——定量灌装定量灌装,,ⅡⅡ——上盖上盖,,ⅢⅢ——将盖拧紧将盖拧紧,,ⅣⅣ——贴商标贴商标ⅤⅤ——待装盒装箱待装盒装箱
1-1-推瓶板推瓶板,2-,2-限位拨盘限位拨盘,3,11,13-,3,11,13-传送带传送带,4-,4-传送盘传送盘,5-,5-瓶子瓶子,6-,6-上盖机构上盖机构,,
7-7-料斗料斗,8-,8-拧紧机构拧紧机构,9-,9-商标盒商标盒,10-,10-浆糊盒浆糊盒,12-,12-推料板推料板,14-,14-贮液箱贮液箱,15-,15-灌装管灌装管
这这种种灌灌装装机机相相对对旋旋转转灌灌装装机机来来讲讲 ,,结结构构比比较较简简单单 ,,
制制造造方方便便,,但但占占地地面面积积比比较较大大,,而而且且是是间间歇歇运运动动,,生生
产产能能力力的的提提高高也也受受到到一一定定限限制制,,因因此此一一般般只只用用于于无无
汽液料类的灌装汽液料类的灌装,,局限性较大。局限性较大。
③③自动化灌装机自动化灌装机
该该类类型型可可分分为为::单单机机自自动动机机和和联联合合自自动动机机((可可以以
包包括括连连续续进进行行洗洗瓶瓶、、灌灌装装、、压压盖盖、、贴贴标标、、装装箱箱等等
工工序序))。。自自动动灌灌装装以以采采用用机机械械传传动动控控制制为为主主的的最最普普
遍。遍。
此此外外,,还还有有按按灌灌装装方方法法、、关关闭闭装装置置及及定定量量装装置置等等多多
种分类方法种分类方法,,具体的详细内容见表具体的详细内容见表::
序
号
分类型式 型式、技术特性、灌装方法
1 按自动化程度分 手工灌装机 半自动
灌装机
单元自动灌
装机
液体包装联合
自动机
2 按机械结构分 单排式 多排式 旋转式 旋转式
3
按灌装方法分
在液位高度
不变的压力
灌装
变液位
的压力
下灌装
真空灌装 在压力下灌装
4 按关闭装置分 旋塞式 阀门式 滑阀式 气阀式
5 按定量装置分 定量杯定量 液位高
度定量
定量泵定量 安瓶定量
表表 灌装机分类表灌装机分类表
一、灌装的基本方法一、灌装的基本方法
各各种种液液体体产产品品的的物物理理性性质质和和化化学学性性质质均均不不相相同同,,在在灌灌
装装过过程程中中,,为为了了使使产产品品的的特特性性保保持持不不变变,,必必须须采采用用不不
同同的的灌灌装装方方法法。。一一般般灌灌装装机机常常采采用用下下列列几几种种灌灌装装方方
法法::
1. 1.常压法常压法
常常压压法法也也称称纯纯重重力力法法 ,,即即在在常常压压下下 ,,液液料料依依靠靠自自重重
流流进进包包装装容容器器内内。。大大部部分分能能自自由由流流动动的的不不含含气气液液料料
都都可可用用此此法法灌灌装装,,例例如如白白酒酒、、果果酒酒、、牛牛奶奶、、酱酱油油、、醋醋
等。等。
.等压法等压法
等等压压法法也也称称压压力力重重力力式式灌灌装装法法 ,,即即在在高高于于大大气气压压
的的条条件件下下,,首首先先对对包包装装容容器器充充气气,,使使之之形形成成与与贮贮液液箱箱
内内相相等等的的气气压压,,然然后后再再依依靠靠被被灌灌液液料料的的自自重重流流进进包包
装装容容器器内内。。这这种种方方法法普普遍遍用用于于含含气气饮饮料料 ,,如如啤啤酒酒、、
汽汽水水、、汽汽酒酒等等的的灌灌装装。。采采用用此此种种方方法法灌灌装装,,可可以以减减
少少这这类类产产品品中中所所含含二二氧氧化化碳碳的的损损失失,,并并能能防防止止灌灌装装
过程中过量起泡而影响产品质量和定量精度。过程中过量起泡而影响产品质量和定量精度。
3. 3.真空法真空法
是是在在低低于于大大气气压压的的条条件件下下进进行行灌灌装装的的 ,,可可按按两两种种
方式进行方式进行::
①①压差真空式压差真空式
即即贮贮液液箱箱内内处处于于常常压压 ,,只只对对包包装装容容器器抽抽气气使使之之形形
成成真真空空 ,,液液料料依依靠靠贮贮液液箱箱与与待待灌灌容容器器间间的的压压差差作作用用
产生流动而完成灌装产生流动而完成灌装,,国内此种方法较常用。国内此种方法较常用。
②②重力真空式重力真空式
即贮液箱内处于真空即贮液箱内处于真空,,包装容器首先抽气使之形包装容器首先抽气使之形
成与贮液箱内相等的真空成与贮液箱内相等的真空,,随后液料依靠自重流进随后液料依靠自重流进
包装容器内包装容器内,,因结构较复杂因结构较复杂,,国内较少用。真空法灌国内较少用。真空法灌
装应用面较广装应用面较广,,它即适用于灌装粘度稍大的液体物它即适用于灌装粘度稍大的液体物
料料,,如油类、糖浆等如油类、糖浆等,,也适用于灌装含维生素的液体也适用于灌装含维生素的液体
物料物料,,如蔬菜汁、果子汁等如蔬菜汁、果子汁等,,瓶内形成真空就意味着瓶内形成真空就意味着
减少了液料与空气的接触减少了液料与空气的接触,,延长了产品的保质期延长了产品的保质期,,真真
空法还适用于灌装有毒的物料空法还适用于灌装有毒的物料,,如农药等如农药等,,以减少毒以减少毒
性气体的外溢性气体的外溢,,改善劳动条件。改善劳动条件。
.压力法压力法
利利用用机机械械压压力力或或气气压压,,将将被被灌灌物物料料挤挤入入包包装装容容器器内内,,
这这种种方方法法主主要要用用于于灌灌装装粘粘度度较较大大的的稠稠性性物物料料,,例例如如灌灌
装装番番茄茄酱酱、、肉肉糜糜、、牙牙膏膏、、香香脂脂等等,,有有时时也也可可用用于于汽汽水水
一一类类软软饮饮料料的的灌灌装装,,这这时时靠靠汽汽水水本本身身的的气气压压直直接接灌灌入入
末末经经充充气气等等压压的的瓶瓶内内 ,,从从而而提提高高了了灌灌装装速速度度 ,,形形成成的的
泡泡沫沫因因汽汽水水中中无无胶胶体体尚尚易易消消失失,,对对灌灌装装质质量量有有一一定定影影
响响,,但不算太大。但不算太大。
5. 5.虹吸法虹吸法
利利用用虹虹吸吸原原理理完完成成的的灌灌装装方方法法。。此此种种方方法法出出现现最最
早早,,人们最容易接受人们最容易接受,,原理比较简单原理比较简单,,现在很少使用。现在很少使用。
上述几种灌装方法的正确选择上述几种灌装方法的正确选择,,除考虑液体本身的工除考虑液体本身的工
艺性能如粘度、重度、含气性、挥发性外艺性能如粘度、重度、含气性、挥发性外,,还必须考还必须考
虑产品的工艺要求、灌装机的机械结构等综合因素。虑产品的工艺要求、灌装机的机械结构等综合因素。
对于一般不含气的食用液料如瓶装牛奶、瓶装酒类对于一般不含气的食用液料如瓶装牛奶、瓶装酒类
等等,,可以采用常压法可以采用常压法,,亦可采用真空法亦可采用真空法,,为了减少灌装为了减少灌装
时液料中的含氧气量时液料中的含氧气量,,以便延长产品的保质期以便延长产品的保质期,,采用采用
较大的真空度的真空法更有利。另外较大的真空度的真空法更有利。另外,,采用真空法其采用真空法其
灌装阀的结构较简单灌装阀的结构较简单,,液漏损失小。但是事物是辩证液漏损失小。但是事物是辩证
的的,,真空度越大真空度越大,,酒的香味越易损失酒的香味越易损失,,而且真空法较之而且真空法较之
常压法尚需增加设备成本。应当指出常压法尚需增加设备成本。应当指出,,对于某种液料对于某种液料
的灌装不一定选择单一的方法的灌装不一定选择单一的方法,,也可以综合选择几种也可以综合选择几种
方法方法,,例如为了减少啤酒中的含氧量例如为了减少啤酒中的含氧量,,避免保存期失避免保存期失
光变质光变质,,一种方法是灌装前对瓶内抽取真空一种方法是灌装前对瓶内抽取真空,,然后再然后再
充入二氧化碳进行等压灌装充入二氧化碳进行等压灌装,,即采用真空即采用真空——等压法等压法,,
另一种方法是用二氧化碳充气等压另一种方法是用二氧化碳充气等压,,瓶内被替代的空气瓶内被替代的空气
被引入单独设置的回气箱被引入单独设置的回气箱,,并不排至贮液箱。灌并不排至贮液箱。灌 装前阶装前阶
段在等压下进行段在等压下进行,,灌装后阶段可加快回气速度灌装后阶段可加快回气速度,,形成与贮形成与贮
液箱的压差液箱的压差,,从而提高灌装速度从而提高灌装速度,,即采用等压即采用等压——压力压力((差差
压压))法。法。
二、定量方法二、定量方法
准准确确的的定定量量灌灌装装不不但但与与产产品品的的成成本本有有着着直直接接的的关关系系 ,,
同同时时也也影影响响产产品品在在消消费费者者心心中中的的信信誉誉。。包包装装物物品品的的定定量量
一一般般有有重重量量定定量量和和容容积积定定量量两两种种。。重重量量定定量量由由于于要要增增添添
秤秤等等计计量量衡衡器器,,所所以以机机器器的的结结构构比比较较复复杂杂,,适适用用于于比比重重经经
常常变变化化的的固固体体物物料料 ,,且且往往往往要要配配置置一一套套电电路路用用以以机机电电配配
合合;;容容积积定定量量机机器器的的定定量量结结构构比比较较简简单单,,一一般般不不需需电电路路配配
合合。。液液体体产产品品一一般般易易采采用用容容积积式式定定量量 ,,常常见见的的有有如如下下三三
种方法种方法::
1. 1.控制液位高度定量法控制液位高度定量法
这这种种方方法法是是通通过过控控制制被被灌灌容容器器中中液液位位的的高高度度以以达达到到
定定量量灌灌装装的的目目的的。。因因为为每每次次灌灌装装的的液液料料容容积积等等于于一一
定定高高度度的的瓶瓶子子内内腔腔容容积积,,故故习习惯惯称称它它为为““以以瓶瓶定定量量””。。
该该法法结结构构比比较较简简单单,,不不需需要要辅辅助助设设备备,,使使用用方方便便,,但但对对
于于要要求求定定量量准准确确度度高高的的产产品品不不宜宜采采用用,,因因为为瓶瓶子子的的容容
积精度直接影响灌装量的精度。积精度直接影响灌装量的精度。
图图为为消消毒毒鲜鲜牛牛奶奶、、鲜鲜果果子子汁汁等等的的灌灌装装机机构构。。(a)(a)
为为非非灌灌装装位位置置 ,(b),(b)为为灌灌装装位位置置。。当当橡橡皮皮垫垫66和和滑滑套套55
被被上上升升的的瓶瓶子子1111顶顶起起后后,,灌灌装装头头77和和滑滑套套55间间出出现现间间隙隙,,
液液体体流流入入瓶瓶内内,,瓶瓶内内原原有有气气体体由由排排气气管管11排排至至贮贮液液箱箱,,
当灌至排气管嘴当灌至排气管嘴cc——cc截面时截面时,,气体不再能排出气体不再能排出,,
随随着着液液料料的的继继续续灌灌入入,,液液面面超超过过排排气气管管嘴嘴,,瓶瓶口口部部分分的的剩剩
余余气气体体只只得得被被压压缩缩,,一一旦旦压压力力平平衡衡,,液液料料就就不不再再进进入入瓶瓶内内
而沿排气管上升而沿排气管上升, ,
根根据据连连通通器器原原理理 ,,一一
直直升升至至与与贮贮液液箱箱内内
液液位位水水平平为为止止 ,,然然后后
瓶瓶子子下下降降 ,,压压缩缩弹弹簧簧
44保保证证灌灌装装头头与与滑滑套套
间间的的重重新新密密封封 ,,排排气气
管管内内的的液液料料也也滴滴入入
瓶瓶内内 ,,从从而而完完成成了了一一
次次定定量量灌灌装装 ,,只只要要操操
作作条条件件不不变变 ,,瓶瓶内内每每
次次灌灌装装的的液液料料高高度度
也保持不变。也保持不变。
图图 控制液位高度定量法原理图控制液位高度定量法原理图
1-1-排气管排气管,2-,2-灌装架灌装架,3-,3-螺母螺母,4-,4-弹簧弹簧,5-,5-滑滑
套套,6-,6-橡皮垫橡皮垫,7-,7-灌装头灌装头,,
8-8-压紧螺母压紧螺母,9-,9-调节螺母调节螺母,10-,10-贮液箱贮液箱,11-,11-
瓶子瓶子
对于这种定量方法对于这种定量方法,,若改变每次的灌装量若改变每次的灌装量,,则只需改则只需改
变排气管嘴进入瓶中的位置。变排气管嘴进入瓶中的位置。
.定量杯定量法定量杯定量法
这这种种方方法法是是先先将将液液体体注注入入定定量量杯杯中中进进行行定定量量,,然然后后
再再将将计计量量的的液液体体注注入入待待灌灌瓶瓶中中 ,,因因此此 ,,每每次次灌灌装装的的容容
积等于定量杯的容积。积等于定量杯的容积。
图图为旋塞定量原理示意图。首先三通旋塞为旋塞定量原理示意图。首先三通旋塞22位于左位于左
图所示的位置图所示的位置,,液体靠静压通过进液管液体靠静压通过进液管44进入定量杯进入定量杯11
中中,,杯内空气经细管杯内空气经细管33排出排出,,当定量杯内的液面达到细当定量杯内的液面达到细
管的下缘时管的下缘时,,空气无法排出空气无法排出,,但由于贮液箱内液面较但由于贮液箱内液面较
高高,,定量杯内液面则继续上升至高于细管下缘处定量杯内液面则继续上升至高于细管下缘处,,杯杯
内空气则被压缩直到两处压力平衡而停止。内空气则被压缩直到两处压力平衡而停止。
管管 33内内的的液液面面根根据据连连通通
器器的的原原理理 ,,将将继继续续上上升升
至至同同贮贮液液箱箱内内液液面面相相平平,,
然然后后三三通通旋旋塞塞逆逆时时针针旋旋
转转90°,90°,如如左左图图所所示示 ,,使使定定
量量杯杯内内的的液液体体同同贮贮液液箱箱
内内的的液液体体隔隔开开 ,,同同时时定定
量量杯杯内内液液体体 ((包包括括细细管管
内液体内液体))流入待灌瓶中。流入待灌瓶中。
若若改改变变灌灌装装量量 ,,则则只只需需
调调节节管管子子在在定定量量杯杯中中的的
高度或者更换定量杯。高度或者更换定量杯。
图图4-5 4-5 旋塞定量杯旋塞定量杯
式定量机构式定量机构
1-1-定量杯定量杯,2-,2-旋塞旋塞
,3-,3-管子管子,,
4-4-进液管进液管,5-,5-灌装灌装
嘴嘴
图图4-6 4-6 定量杯式定定量杯式定
量机构量机构
1-1-定量杯定量杯,2-,2-定量调定量调
节管节管,3-,3-阀体阀体,,
4-4-锁紧螺母锁紧螺母,5-,5-密封密封
圈圈,6-,6-进液管进液管,,
7-7-弹簧弹簧,8-,8-喇叭口喇叭口
图图所所示示为为直直动动定定量量杯杯的的一一种种结结构构。。在在下下面面没没有有待待
灌灌瓶瓶时时,,定定量量杯杯11由由于于弹弹簧簧77的的作作用用而而下下降降,,并并浸浸入入贮贮液液
箱箱的的液液体体中中,,则则箱箱内内的的液液体体沿沿着着其其周周边边流流入入并并充充满满定定
量量杯杯。。随随后后待待灌灌瓶瓶由由瓶瓶托托抬抬起起,,瓶瓶嘴嘴将将喇喇叭叭入入口口88连连同同
进进液液管管9,9,定定量量杯杯11一一起起抬抬起起 ,,使使定定量量杯杯超超出出液液面面 ,,并并使使
进进液液管管中中间间隔隔板板上上、、下下孔孔均均与与阀阀体体33的的中中间间相相通通,,这这样样
定定量量杯杯中中液液体体由由调调节节管管22流流下下,,经经中中间间隔隔板板的的上上孔孔流流至至
阀阀体体33的的中中间间槽槽,,再再由由隔隔板板的的下下孔孔经经进进液液管管下下端端流流进进待待
灌灌瓶瓶中中,,瓶瓶内内空空气气则则由由喇喇叭叭头头上上的的透透气气孔孔逸逸出出,,当当定定量量
杯杯中中流流体体下下降降至至调调节节管管22的的上上端端面面时时,,定定量量灌灌装装则则完完成成。。
定定量量杯杯中中容容量量可可由由调调节节管管22在在定定量量杯杯中中的的高高度度来来调调节节,,
也可更换定量杯。本结构适用于灌装酒类产品。也可更换定量杯。本结构适用于灌装酒类产品。
.定量泵定量法定量泵定量法
这这是是一一种种采采用用压压力力法法灌灌
装装的的定定量量方方法法 ,,一一般般由由
动动力力控控制制活活塞塞往往复复运运动动,,
将将物物料料从从贮贮料料缸缸吸吸入入活活
塞塞缸缸 ,,然然后后再再压压入入灌灌装装
容容器器中中 ,,由由此此每每次次灌灌装装
物物料料的的容容积积用用活活塞塞往往复复
运运动动的的行行程程来来控控制制。。图图
是是利利用用定定量量泵泵进进行行定定
量灌装番茄酱的原理图。量灌装番茄酱的原理图。
图图 定量杯法定量原理图定量杯法定量原理图
1-1-阀体阀体,2-,2-弹簧弹簧,3-,3-滑阀滑阀,4-,4-活塞缸活塞缸,5-,5-
活塞活塞,6-,6-喇叭口喇叭口
活活塞塞55由由凸凸轮轮((图图中中末末示示出出))控控制制作作上上下下往往复复运运动动,,当当
活活塞塞向向下下运运动动时时,,酱酱液液在在重重力力及及气气压压差差作作用用下下,,由由贮贮
液液缸缸底底部部的的孔孔经经阀阀33的的月月亮亮槽槽流流入入活活塞塞缸缸44内内。。当当待待
灌灌容容器器由由瓶瓶托托抬抬起起并并顶顶紧紧喇喇叭叭头头66和和阀阀33时时,,弹弹簧簧22受受
压压缩缩而而滑滑阀阀上上的的月月亮亮槽槽上上升升,,则则贮贮料料缸缸与与活活塞塞缸缸隔隔
断断 ,,滑滑阀阀上上的的下下料料孔孔与与活活塞塞缸缸接接通通 ,,与与此此同同时时 ,,活活塞塞
正正好好在在凸凸轮轮作作用用下下向向上上运运动动,,酱酱液液再再从从活活塞塞缸缸压压入入
待待灌灌容容器器内内,,当当灌灌好好酱酱液液的的容容器器连连同同瓶瓶托托一一起起下下降降
时时 ,,弹弹簧簧22迫迫使使滑滑阀阀也也向向下下运运动动 ,,滑滑阀阀上上的的月月亮亮槽槽又又
将将贮贮料料缸缸与与活活塞塞沟沟通通 ,,以以便便进进行行下下一一次次灌灌装装循循环环。。
假假若若在在某某一一个个瓶瓶托托上上没没有有待待灌灌容容器器时时,,尽尽管管活活塞塞到到
达达某某一一工工作作位位置置仍仍然然在在凸凸轮轮作作用用下下要要向向上上运运动动,,但但
由由于于滑滑阀阀上上月月亮亮槽槽没没有有向向上上移移动动,,故故酱酱液液仍仍被被压压回回
贮料缸贮料缸,,不致影响下一次灌装循环的正常进行。不致影响下一次灌装循环的正常进行。
对对于于这这种种定定量量方方法法,,若若要要改改变变每每次次的的灌灌装装量量,,则则只只需需设设法法
调节活塞的行程。调节活塞的行程。
比比较较上上述述三三种种定定量量方方法法,,从从定定量量精精度度来来看看,,第第一一种种方方法法
由由于于直直接接受受到到瓶瓶子子容容积积精精度度以以及及瓶瓶口口密密封封程程度度的的影影响响 ,,
其其定定量量精精度度不不及及后后二二种种方方法法高高,,若若从从机机械械结结构构看看,,第第一一种种
显然最为简单显然最为简单,,因此因此,,它自然得到广泛应用。它自然得到广泛应用。
定量方法的正确选择定量方法的正确选择,,主要应考虑产品所需要的定量主要应考虑产品所需要的定量
精度精度,,如我国对如我国对640640毫升啤酒部颁标准为毫升啤酒部颁标准为±±1010毫升毫升,,国外国外
为为±±33毫升。对瓶装酒类等按高度定量的产品毫升。对瓶装酒类等按高度定量的产品,,最好不超最好不超
过过毫米毫米,,容积误差最好控制在容积误差最好控制在±±％％,,越是名贵的产越是名贵的产
品品,,显然其误差应越小。定量方法的正确选择显然其误差应越小。定量方法的正确选择,,还应考虑还应考虑
到液料本身的工艺性到液料本身的工艺性,,例如对含气饮料灌装若采用定量例如对含气饮料灌装若采用定量
杯定量法杯定量法,,则贮液箱内的泡沫反倒可能降低定量精度则贮液箱内的泡沫反倒可能降低定量精度,,因因
此此,,在这种情况下在这种情况下,,一般以采用控制液位高度定量为好。一般以采用控制液位高度定量为好。
一、灌装的工艺过程一、灌装的工艺过程
灌灌装装阀阀是是自自动动灌灌装装机机执执行行机机构构的的主主体体部部件件,,它它的的功功能能在在
于于根根据据灌灌装装工工艺艺要要求求,,以以最最快快的的速速度度沟沟通通或或切切断断贮贮液液箱箱、、
气气室室和和灌灌装装容容器器之之间间流流体体流流动动的的通通道道,,保保证证灌灌装装工工艺艺过过程程
的顺利进行。的顺利进行。
不不同同类类型型的的液液料料其其物物理理化化学学性性质质各各不不相相同同,,因因此此对对灌灌装装
工工艺艺要要求求存存在在差差异异形形成成了了对对阀阀的的不不同同要要求求,,不不同同的的灌灌装装方方
法有不同的灌装工艺过程。法有不同的灌装工艺过程。
采用常压法灌装的工艺过程是采用常压法灌装的工艺过程是::
1. 1.进液回气进液回气;2.;2.停止进液停止进液;3.;3.排除余液排除余液
采用真空法灌装的工艺过程一般是采用真空法灌装的工艺过程一般是::
1. 1.抽气真空抽气真空;2.;2.进液回气进液回气;3.;3.停止进液停止进液;4.;4.排除余液排除余液
采用压力法灌装一般过程是采用压力法灌装一般过程是::
1. 1.吸料定量吸料定量;2.;2.挤料回气挤料回气
有有的的等等压压法法灌灌装装工工艺艺过过程程中中,,还还要要考考虑虑在在排排除除余余液液前前
对对瓶瓶颈颈余余压压先先进进行行压压力力释释放放,,避避免免迅迅速速降降至至常常压压时时会会发发
生大量冒泡。生大量冒泡。
排除余液是指排除回气管中残留的液料。在虹吸法和真排除余液是指排除回气管中残留的液料。在虹吸法和真
空灌装方法中空灌装方法中,,排除余液是与最后停止灌装同时进行的。排除余液是与最后停止灌装同时进行的。
采用等压法灌装含气性物料时采用等压法灌装含气性物料时,,排除余液最好是在停止排除余液最好是在停止
进液后进液后,,让其略为稳定一定的时间再进行让其略为稳定一定的时间再进行,,这样可使液料这样可使液料
逸出的二氧化碳气体赶走瓶颈处的空气逸出的二氧化碳气体赶走瓶颈处的空气,,这有利于产品这有利于产品
的保存的保存,,同时不会影响产品的质量。同时不会影响产品的质量。
二、阀体结构二、阀体结构
完完成成上上述述灌灌装装工工艺艺要要求求的的灌灌装装头头有有多多种种形形式式 ,,
根根据据阀阀中中可可动动部部分分的的运运动动形形式式主主要要可可分分为为三三种种
类型类型::
1. 1.单移阀单移阀
阀阀体体中中有有一一件件可可动动部部分分,,它它相相对对于于不不动动部部分分开开
闭闭阀阀时时作作往往返返一一次次的的直直线线移移动动,,根根据据可可动动部部分分移移
动前后开闭流体通路的方法又可分成两种动前后开闭流体通路的方法又可分成两种::
①①端面式端面式
利用移动块的端面来开闭流体通路的。利用移动块的端面来开闭流体通路的。
如如图图所所示示,,是是一一个个端端
面面式式灌灌装装阀阀的的结结构构图图。。
它它可可用用于于马马口口铁铁罐罐、、
广广口口玻玻璃璃瓶瓶的的灌灌装装。。
阀阀座座1010借借助助螺螺母母88固固定定
在在贮贮液液箱箱99上上 ,,阀阀蝶蝶33用用
螺螺纹纹连连接接于于阀阀座座1010上上 ,,
并并用用螺螺母母1111吊吊紧紧 ,,弹弹簧簧
66保保证证橡橡皮皮活活门门 44与与固固
定定阀阀蝶蝶 33间间的的密密封封 ,,橡橡
皮皮外外套套77同同样样起起密密封封防防
漏漏作作用用。。升升瓶瓶后后在在活活
门门 44与与阀阀蝶蝶 33间间形形成成液液
门进行灌装。门进行灌装。
图图 端面式单移阀结构原理图端面式单移阀结构原理图
1-1-托瓶台托瓶台,2-,2-待灌容器待灌容器,3-,3-固定阀蝶固定阀蝶,4-,4-橡皮活橡皮活
门门,,
5-5-滑套滑套,6-,6-弹簧弹簧,7-,7-橡皮外套橡皮外套,8-,8-螺母螺母,9-,9-贮液贮液
箱箱,,
10-10-阀座阀座,11,,11,螺母螺母,12-,12-回气管回气管
②②柱面式柱面式
利利用用移移动动块块柱柱面面上上的的孔孔
道道与与不不动动部部分分((阀阀座座))的的
孔道接通与否来开闭的。孔道接通与否来开闭的。
如图如图所示为柱面式所示为柱面式
灌装阀的结构原理图灌装阀的结构原理图,,
它是利用往复式圆柱形它是利用往复式圆柱形
阀芯和阀体阀芯和阀体,,其上适当其上适当
位置开径向孔来达到灌位置开径向孔来达到灌
装阀的启闭要求。用螺装阀的启闭要求。用螺
纹调节高度的定量杯连纹调节高度的定量杯连
接在阀芯接在阀芯22的上面的上面, , 图图 柱面式单移阀结构原理图柱面式单移阀结构原理图
1-1-定量杯定量杯,2-,2-阀芯阀芯,3-,3-弹簧弹簧,4-,4-压盖压盖,5-,5-容器容器,,
6-6-下孔口下孔口,7-,7-抽气孔抽气孔,8-,8-上孔口上孔口
压压盖盖44下下无无罐罐体体时时,,定定量量杯杯浸浸没没在在贮贮液液箱箱中中,,阀阀芯芯22处处于于
起起始始位位置置时时 ,,抽抽气气孔孔77和和液液体体流流入入小小孔孔88与与罐罐体体均均不不相相
通通,,当当压压盖盖44下下面面有有罐罐体体时时,,定定量量杯杯随随同同阀阀芯芯上上升升,,同同时时
小小孔孔66对对准准抽抽气气口口 ,,罐罐内内气气体体被被排排除除 ;;当当阀阀芯芯继继续续上上升升 ,,
定定量量杯杯11则则高高出出液液面面,,小小孔孔66离离开开抽抽气气孔孔,,与与真真空空系系统统切切
断断;;同同时时孔孔66和和孔孔88接接通通,,液液体体定定定定量量杯杯11流流入入罐罐体体内内,,最最
后后,,灌灌装装头头在在弹弹簧簧33的的作作用用下下,,阀阀芯芯恢恢复复到到原原位位,,完完成成一一
个个工工作作循循环环。。这这种种灌灌装装头头适适用用于于非非粘粘性性食食用用液液体体的的灌灌
装。装。
2. 2.旋转阀旋转阀
阀阀体体中中的的可可动动部部分分相相对对于于不不动动部部分分在在开开闭闭阀阀时时作作往往
复复一一次次或或多多次次的的旋旋转转摆摆动动,,在在摆摆动动的的两两极极限限位位置置,,由由可可
动动部部分分上上的的孔孔眼眼是是否否对对准准不不动动部部分分上上的的孔孔眼眼来来完完成成流流
体体通通路路的的开开闭闭,,根根据据相相对对转转动动面面是是沿沿圆圆柱柱面面((或或圆圆锥锥面面
))还是沿平面进行还是沿平面进行,,又可以分成下述两种形式又可以分成下述两种形式::
①①柱式柱式((或锥式或锥式))
此种阀其可动部分此种阀其可动部分——旋塞的圆柱面旋塞的圆柱面((或圆锥或圆锥))上开有一定上开有一定
夹夹角角的的孔孔眼眼,,它它们们分分别别与与不不动动部部分分——阀阀座座的的孔孔眼眼相相对对
应应。。图图为为一一种种简简单单的的旋旋塞塞阀阀,,只只要要控控制制旋旋柄柄33摆摆动动
到到一一定定的的角角度度,,就就能能通通过过旋旋塞塞77开开闭闭阀阀座座88上上的的流流体体通通
路路。。显显然然,,旋旋塞塞在在阀阀座座中中的的来来回回转转动动容容易易摩摩损损而而产产生生
漏漏液液 ,,因因此此 ,,一一般般做做成成锥锥塞塞形形式式 ,,并并用用弹弹簧簧66压压紧紧 ,,以以便便
补补偿偿,,但但弹弹簧簧力力也也不不能能过过紧紧,,否否则则控控制制旋旋柄柄转转动动的的阻阻力力
太太大大,,更更易易磨磨损损,,但但对对于于粘粘性性物物料料的的灌灌装装,,这这种种结结构构的的
磨损并不引起漏液磨损并不引起漏液,,而应着重考虑如何便于拆卸。而应着重考虑如何便于拆卸。
②②盘式盘式
此种阀在其可动部件此种阀在其可动部件−−阀盖的端平面上开有一定夹角阀盖的端平面上开有一定夹角
的孔眼的孔眼,,它们分别与不动部件阀座的孔眼相对应。它们分别与不动部件阀座的孔眼相对应。
图图4..114..11为盘式等压灌装啤酒、汽水的一种灌装机构。为盘式等压灌装啤酒、汽水的一种灌装机构。
阀座阀座ⅡⅡ用螺钉固定在贮液箱的大转盘上用螺钉固定在贮液箱的大转盘上,,内部有两个内部有两个
气体孔道气体孔道11、、4,4,还有两个液体孔道还有两个液体孔道22、、3,3,孔道孔道11与贮液箱与贮液箱
中的气室相通中的气室相通,,孔道孔道44与灌装瓶相通与灌装瓶相通,,但它们彼此之间但它们彼此之间
并不相通。孔道并不相通。孔道22与贮液箱中液室相通与贮液箱中液室相通,,孔道孔道33与灌装与灌装
瓶相通瓶相通,,它们彼此也不相通。阀盖它们彼此也不相通。阀盖ⅠⅠ套在固定于阀座套在固定于阀座
中的短轴上中的短轴上,,阀盖上有气体孔道阀盖上有气体孔道55、、66、、77彼此相通彼此相通,,还还
有液体通道有液体通道88、、99彼此也相通彼此也相通,,阀盖上旋爪由固定挡块阀盖上旋爪由固定挡块
拔动拔动,,使阀盖旋转使阀盖旋转,,并与阀座处于不同的相对位置并与阀座处于不同的相对位置,,从从
而完成灌装工艺的各个过程。而完成灌装工艺的各个过程。
图图 锥式旋转阀结锥式旋转阀结
构原理图构原理图
1-1-螺母螺母,2-,2-垫片垫片,3-,3-旋旋
柄柄,4-,4-压盖压盖,5-,5-密封垫密封垫
圈圈,,
6-6-弹簧弹簧,7-,7-旋塞旋塞,8-,8-阀阀
座座
图图 盘式灌装阀结构图盘式灌装阀结构图
ⅠⅠ--阀盖，阀盖， ⅡⅡ--阀座，阀座， ⅢⅢ--制止球制止球
第第一一工工作作位位置置((充充气气等等压压):):此此时时阀阀盖盖由由原原始始位位置置逆逆时时
针针方方向向旋旋转转40°,40°,所所处处的的位位置置是是阀阀盖盖上上孔孔道道55、、66与与阀阀座座
上上的的孔孔道道11、、44相相对对应应,,此此时时贮贮液液箱箱内内气气室室的的气气体体由由阀阀
座座上上孔孔道道11经经过过阀阀盖盖上上孔孔道道55、、6,6,再再转转入入阀阀盖盖上上孔孔道道4,4,
并进入待灌瓶中并进入待灌瓶中,,从而完成充气等压过程。从而完成充气等压过程。
第第二二工工作作位位置置((进进液液回回气气):):此此时时阀阀盖盖逆逆时时针针方方向向旋旋
转转40°40°。。所所处处的的位位置置是是阀阀盖盖上上的的孔孔道道88、、99与与阀阀座座上上的的
孔孔道道22、、33相相对对应应,,则则贮贮液液箱箱中中的的液液体体依依靠靠液液位位差差由由阀阀
座座上上的的孔孔道道2,2,经经过过阀阀盖盖上上的的孔孔道道88、、99再再转转入入阀阀座座上上
的的孔孔道道3,3,并并进进入入待待灌灌瓶瓶中中,,而而瓶瓶内内气气体体由由阀阀座座上上的的孔孔
道道4,4,经经过过阀阀盖盖上上的的孔孔道道77、、6,6,再再转转入入阀阀座座上上的的孔孔道道1,1,
并排入贮液箱的气室内并排入贮液箱的气室内,,从而完成进液回气过程。从而完成进液回气过程。
第第三三工工作作位位置置((气气、、液液全全闭闭):):此此时时阀阀盖盖顺顺时时针针方方向向
旋旋转转80°,80°,这这样样阀阀盖盖上上只只有有孔孔道道55、、88分分别别与与阀阀座座上上孔孔
道道44、、22相相对对应应 ,,实实际际上上不不能能沟沟通通贮贮液液箱箱与与待待灌灌瓶瓶间间
的的气气体体通通道道和和液液体体通通道道 ,,从从而而使使气气、、液液道道均均处处于于关关
闭状态。闭状态。
第第四四工工作作位位置置((排排除除余余液液):):此此时时阀阀盖盖再再沿沿逆逆时时针针
方方向向旋旋转转40°,40°,这这样样又又回回到到第第一一工工作作位位置置,,气气道道中中的的余余
液液由由于于自自重重流流入入待待灌灌瓶瓶中中 ,,从从而而完完成成排排除除余余液液过过程程 ,,
以免影响下一灌装循环的正常进行。以免影响下一灌装循环的正常进行。
第第五五工工作作位位置置((气气、、液液全全闭闭):):此此时时阀阀盖盖再再顺顺时时针针
方方向向转转40°,40°,这这样样又又回回到到第第三三工工作作位位置置,,也也就就是是原原始始位位
置置,,从而完成一个灌装工艺循环。从而完成一个灌装工艺循环。
另另外外在在阀阀座座中中还还装装有有制制止止球球 ,,当当无无瓶瓶或或灌灌装装时时瓶瓶子子破破裂裂 ,,
由由于于液液体体流流速速突突然然增增大大,,制制止止球球则则堵堵塞塞阀阀座座上上的的进进液液孔孔道道,,
从而减少了液体损失。从而减少了液体损失。
比比较较上上述述两两种种旋旋转转阀阀,,柱柱式式旋旋转转阀阀磨磨损损漏漏液液问问题题较较难难解解
决决,,故故多多用用于于粘粘度度较较高高的的物物料料,,而而盘盘式式旋旋转转阀阀液液料料在在阀阀体体
内内尚尚需需迂迂回回穿穿过过孔孔眼眼,,势势必必增增加加制制造造与与清清洗洗的的困困难难,,故故多多
用于粘度较低的物料。用于粘度较低的物料。
3. 3.多移阀多移阀
阀阀体体中中有有几几件件可可动动部部分分作作直直线线移移动动以以完完成成液液路路或或气气路路
的开闭的开闭,,根据控制液门打开的方法根据控制液门打开的方法,,又可分成下面两种又可分成下面两种::
①①气动式气动式
气阀在机械作用下首先打开气阀在机械作用下首先打开,,待瓶内充气达到与贮液箱待瓶内充气达到与贮液箱
内气相空间等压时内气相空间等压时,,瓶内气压产生的向上作用力正好足以瓶内气压产生的向上作用力正好足以
克服液阀的密封力克服液阀的密封力,,于是液阀会自动打开。于是液阀会自动打开。
图图为用于灌装啤酒、为用于灌装啤酒、
汽水等含汽饮料的灌汽水等含汽饮料的灌
装阀装阀,,阀体阀体99用螺栓固用螺栓固
定于贮液箱底部定于贮液箱底部,,密封密封
圈圈88可防止漏液可防止漏液,,在气在气
阀阀11和通气胶垫和通气胶垫33之间之间
形成一个气门形成一个气门,,在液阀在液阀
55和阀座和阀座99底部之间形底部之间形
成液门成液门,,关阀胶垫关阀胶垫2222保保
证液门关闭时不漏液证液门关闭时不漏液,,
在排气按钮在排气按钮1111的锥形的锥形
端部与胶垫之间又形端部与胶垫之间又形
成一个气门成一个气门,,由于两个由于两个
气门和一个液门的开气门和一个液门的开
闭闭,,从而完成整个灌装从而完成整个灌装
工艺过程。工艺过程。
图图 气动式多移阀结气动式多移阀结
构原理图构原理图
1-1-气阀气阀,2-,2-气阀套气阀套,3-,3-通通
气胶垫气胶垫,4-,4-弹簧口弹簧口,5-,5-液液
阀阀,6-,6-键键,7-,7-入液套入液套
,8,29-,8,29-密封圈密封圈,9-,9-阀座阀座
10-10-关阀按纽关阀按纽,11-,11-派出派出
按纽按纽,12-,12-排气调节阀排气调节阀
,13-,13-排气嘴排气嘴,14,26-,14,26-弹弹
簧簧,15-,15-喷气护罩喷气护罩,16-,16-对对
中罩中罩,17-,17-瓶口胶垫瓶口胶垫,18-,18-
升瓶导柱升瓶导柱,19-,19-回气管回气管
,20-,20-分散罩分散罩,21-,21-阀底胶阀底胶
垫垫,,
22-22-关阀胶垫关阀胶垫,23-,23-顶杆顶杆
24-24-跳珠跳珠,25-,25-大螺栓大螺栓,27,27
--推杆推杆,28-,28-推杆套推杆套,30-,30-
提气阀叉提气阀叉
其工作过程如下其工作过程如下::
第一过程第一过程((充气等压充气等压):):当待灌空瓶由托瓶台顶起上当待灌空瓶由托瓶台顶起上
升时升时,,瓶口对准对中罩瓶口对准对中罩16,16,接着与瓶口胶垫接着与瓶口胶垫1717接触并得接触并得
以密封以密封,,然后顶起对中罩沿着升降导柱然后顶起对中罩沿着升降导柱1818继续上升继续上升,,对对
中罩顶面侧边的凸台顶起顶杆中罩顶面侧边的凸台顶起顶杆23,23,通过跳珠通过跳珠2424将推杆将推杆
2727顶起顶起,,再通过提气阀叉再通过提气阀叉3030将气阀将气阀11提起提起,,贮液箱上气贮液箱上气
室内的压缩气体则从气阀的圆周上三个凹槽通入室内的压缩气体则从气阀的圆周上三个凹槽通入,,经经
过液阀过液阀55中心的孔道与回气管中心的孔道与回气管1919进入待灌瓶内进入待灌瓶内,,从而完从而完
成充气等压过程。第二过程成充气等压过程。第二过程((进液回气进液回气):):由于气阀由于气阀11的的
提起提起,,解除了对气阀解除了对气阀22向下的压力向下的压力,,同时同时,,由于待灌空瓶由于待灌空瓶
内已充气内已充气,,增加了对液阀下端向上的压力增加了对液阀下端向上的压力,,因此因此,,弹簧弹簧44
则能伸张则能伸张,,并将与气阀并将与气阀22相连的液阀相连的液阀55提起提起,,使下面的关使下面的关
阀胶垫阀胶垫2222升高并与阀座升高并与阀座99内下部的环形孔口离开内下部的环形孔口离开,,液门液门
则打开则打开,,
阀体内的液料则从液阀下面锥端的外环缝隙经过弯曲孔阀体内的液料则从液阀下面锥端的外环缝隙经过弯曲孔
道流入中部的环孔道流入中部的环孔,,顺着回气管顺着回气管1919的外面流下的外面流下,,又因回气又因回气
管装有一个橡胶分散罩管装有一个橡胶分散罩20,20,它恰好停在瓶径位置它恰好停在瓶径位置,,因此流因此流
入的液料受这个分散罩阻挡入的液料受这个分散罩阻挡,,沿瓶壁四周流入沿瓶壁四周流入,,保证稳定保证稳定
灌装灌装,,不至冒泡不至冒泡,,随着瓶内液料的逐渐上升随着瓶内液料的逐渐上升,,瓶内气体则瓶内气体则
从回气管的中心孔经过液阀上端的通气胶垫从回气管的中心孔经过液阀上端的通气胶垫33与气阀与气阀11间间
的孔道返回贮液缸的气室内。为了防止弹簧的孔道返回贮液缸的气室内。为了防止弹簧44伸张时将伸张时将
气门阻塞气门阻塞,,影响进液时回气影响进液时回气,,在液阀杆中部有一凸台在液阀杆中部有一凸台,,当当
碰及入液套碰及入液套77的上孔口时的上孔口时,,液阀则不能继续上升。液阀则不能继续上升。
无瓶或灌瓶时爆瓶无瓶或灌瓶时爆瓶,,则对中罩因无瓶子上升的压力而则对中罩因无瓶子上升的压力而
自动下降自动下降,,解除了对顶杆和推杆的压力解除了对顶杆和推杆的压力,,此时弹簧此时弹簧2626压下压下
推杆、气阀、液阀关闭推杆、气阀、液阀关闭,,不致漏失液料。另外不致漏失液料。另外,,对于瓶上对于瓶上
有孔洞的破瓶有孔洞的破瓶,,虽然推杆并不下降虽然推杆并不下降,,但由于瓶内始终充气但由于瓶内始终充气
不足不足,,液门无法自动打开液门无法自动打开,,液料也不致漏失。液料也不致漏失。
第第三三过过程程((液液满满关关阀阀):):进进入入瓶瓶内内的的液液料料,,直直至至略略超超过过回回气气管管
下下端端后后而而自自动动停停止止,,随随后后,,固固定定在在贮贮液液缸缸旋旋转转轨轨道道旁旁的的控控制制
曲曲线线块块碰碰触触关关闭闭按按钮钮10,10,装装在在关关闭闭按按钮钮尾尾端端曲曲头头上上的的跳跳珠珠2424
则则向向右右跳跳开开,,使使推推杆杆2727受受弹弹簧簧2626的的压压力力而而下下降降((但但推推杆杆下下端端
并并不不与与顶顶杆杆顶顶端端接接触触),),推推杆杆的的下下降降带带动动气气阀阀1,1,压压住住通通气气胶胶
垫垫3,3,使使气气门门关关闭闭,,同同时时压压下下液液阀阀5,5,因因受受瓶瓶口口与与瓶瓶口口胶胶垫垫1717和和
阀底胶垫阀底胶垫2121的互相紧压而封闭的互相紧压而封闭,,故仍残留有压力气体。故仍残留有压力气体。
第第四四过过程程((压压力力释释放放):):装装有有液液料料的的瓶瓶子子在在随随着着托托瓶瓶台台下下降降
前前,,尚尚需需将将瓶瓶颈颈内内残残留留的的气气压压缓缓慢慢排排出出,,以以免免突突然然降降压压引引起起
大大量量泡泡沫沫溢溢出出,,致致使使容容量量不不足足,,为为此此利利用用另另一一个个固固定定的的曲曲线线
块块,,碰碰触触排排气气按按钮钮11使使瓶瓶颈颈内内的的压压缩缩气气通通过过阀阀座座下下端端侧侧面面的的
小小孔孔道道 ,,进进入入排排气气调调节节阀阀11再再进进入入排排气气按按钮钮室室 ,,然然后后从从斜斜下下
的的排排气气嘴嘴1313放放出出。。对对不不同同的的蕴蕴藏藏压压 ,,可可用用滚滚花花纹纹的的圆圆头头来来
调调节节排排气气针针阀阀的的开开口口大大小小,,使使在在离离开开控控制制线线板板时时,,不不再再有有气气
压蕴藏。压蕴藏。
第五过程第五过程((排除余液排除余液):):由于瓶颈部分蕴藏的气压消除由于瓶颈部分蕴藏的气压消除,,当瓶当瓶
子下降时子下降时,,回气管中心小孔内残存的余液则滴入瓶内。回气管中心小孔内残存的余液则滴入瓶内。
随随着着顶顶杆杆2323的的下下降降,,跳跳珠珠2424在在关关阀阀按按钮钮内内部部弹弹簧簧((可可同同时时受受
压压压压缩缩和和扭扭转转))的的作作用用下下向向左左跳跳回回,,整整个个灌灌装装阀阀回回复复到到初初始始
状态状态,,至此至此,,灌装过程全部完成。灌装过程全部完成。
为为了了调调整整瓶瓶内内液液料料的的定定量量高高度度,,回回气气管管中中部部,,在在分分散散罩罩2020的的
下下面面有有一一个个凸凸节节,,用用作作将将回回气气管管旋旋入入液液阀阀内内,,并并将将关关阀阀胶胶垫垫
2222压压紧紧,,对对于于不不同同灌灌装装高高度度的的瓶瓶子子,,则则应应更更换换不不同同长长度度的的回回
气管。气管。
显显然然 ,,这这种种阀阀能能较较好好地地满满足足含含气气饮饮料料等等压压灌灌装装的的工工艺艺要要
求求,,特特别别是是采采用用沿沿壁壁灌灌装装和和压压力力释释放放的的措措施施,,使使灌灌装装更更为为稳稳
定定。。但但由由于于增增加加了了不不少少零零件件((共共约约6060多多个个),),阀阀的的结结构构显显得得
较较为为复复杂杂,,增增加加了了制制造造装装配配和和调调整整的的困困难难,,特特别别是是弹弹簧簧的的设设
计和制造质量必须保证计和制造质量必须保证,,否则很难达预定的灌装工艺要求。否则很难达预定的灌装工艺要求。
②②机械式机械式
气气阀阀在在机机械械作作用用下下
首首先先打打开开 ,,过过一一定定时时
间间后后 ,,液液阀阀仍仍在在机机械械
作用下打开。作用下打开。
图图为为此此阀阀原原理理图图 ,,
待待灌灌瓶瓶内内由由托托瓶瓶台台升升
起起并并顶顶紧紧阀阀端端密密封封圈圈
33继继续续上上升升 ,,下下液液管管 22
及及液液阀阀芯芯 55克克服服阀阀弹弹
簧簧88的的弹弹力力一一起起上上升升 ,,
与与此此同同时时 , , 气气管管1414在在
气气阀阀弹弹簧簧1717的的作作用用下下
也跟也跟
1-1-下液门胶垫下液门胶垫,2-,2-
下液管下液管,3-,3-密封圈密封圈
,4-,4-密封圈密封圈,,
5-5-液阀芯液阀芯,6-,6-液阀液阀
座座,7-O,7-O型密封圈型密封圈
,8-,8-液阀弹簧液阀弹簧,,
9-9-液孔液孔,10-,10-密封圈密封圈
,11-,11-上液门胶垫上液门胶垫
,12-O,12-O型密封圈型密封圈,,
13-13-气阀座气阀座,14-,14-气气
管管,15-O,15-O型密封圈型密封圈,,
16-16-气孔气孔17-17-气阀弹气阀弹
簧簧,18-,18-蝶形弹簧蝶形弹簧..
图图 机械式多移机械式多移
阀结构原理图阀结构原理图
随随上上升升 ,,致致使使下下液液管管22的的末末端端仍仍然然保保持持与与套套在在气气
管管下下端端的的胶胶垫垫11密密封封 ,,所所以以尽尽管管液液阀阀55与与液液阀阀座座66
间间的的上上液液门门已已打打开开 ,,但但是是液液料料并并不不能能流流出出 ,,而而气气
管管上上的的气气孔孔却却露露在在气气阀阀座座1313的的外外面面与与气气室室相相通通 ,,
以以便便对对瓶瓶子子完完成成充充气气和和抽抽气气。。一一但但气气管管顶顶端端碰碰
及及蝶蝶形形螺螺栓栓18,18,则则气气管管不不再再能能上上升升,,随随着着瓶瓶子子由由托托
瓶瓶台台继继续续顶顶起起 ,,则则下下液液管管末末端端与与胶胶垫垫11间间的的下下液液
门门才才被被打打开开,,贮贮液液箱箱内内液液料料由由气气阀阀座座1313与与液液阀阀座座
66间间的的的的环环孔孔 ,,经经液液阀阀芯芯55与与液液阀阀座座66间间的的锥锥形形环环
隙隙,,再再经经液液阀阀芯芯上上的的孔孔99通通过过下下液液门门流流入入瓶瓶内内,,瓶瓶
内内被被排排挤挤的的气气体体由由气气管管返返回回气气室室,,从从而而完完成成进进液液
回气过程。回气过程。
三、阀端结构三、阀端结构
根根据据气气体体和和液液料料进进出出瓶瓶子子的的不不同同状状况况 ,,灌灌装装阀阀阀阀端端
的的气气液液道道布布置置方方法法可可以以分分为为两两类类::一一类类是是中中心心管管灌灌液液 ,,
环环隙隙回回气气 ;;另另一一类类是是环环隙隙灌灌液液 ,,中中心心管管回回气气 ,,前前者者即即所所
谓长管灌装阀谓长管灌装阀,,而后者则称为短管灌装阀。而后者则称为短管灌装阀。
1. 1.长管阀的结构特点长管阀的结构特点
它它们们的的基基本本特特点点在在于于灌灌装装过过程程中中 ,,灌灌装装嘴嘴口口伸伸入入到到
接接近近瓶瓶底底的的部部位位,,灌灌装装过过程程分分为为两两个个阶阶段段::第第一一阶阶段段为为
液液料料尚尚末末到到达达灌灌装装嘴嘴口口之之前前,,属属于于管管嘴嘴自自由由出出流流::第第二二
阶阶段段在在液液料料开开始始淹淹没没灌灌装装嘴嘴口口之之后后 ,,属属于于管管嘴嘴淹淹没没出出
流流。。而而第第二二过过程程占占灌灌装装过过程程的的绝绝大大部部分分 ,,此此阶阶段段中中液液
料料仅仅表表面面一一层层和和背背压压气气体体接接触触 ,,减减少少了了氧氧气气在在液液料料中中
的的溶溶解解 ,,但但由由于于灌灌装装管管径径受受瓶瓶口口尺尺寸寸与与自自身身结结构构限限制制 ,,
灌装流通截面较小灌装流通截面较小,,灌装时流量偏低。灌装时流量偏低。
.短管阀的结构特点短管阀的结构特点
它它们们的的特特点点是是::灌灌装装过过程程中中,,灌灌装装嘴嘴口口伸伸入入到到瓶瓶颈颈部部
位位,,灌灌装装的的水水力力过过程程完完全全是是稳稳定定的的管管嘴嘴自自由由出出流流。。在在
回回气气管管上上均均装装有有分分散散罩罩,,使使灌灌装装过过程程形形成成沿沿壁壁流流。。由由
于于灌灌装装管管呈呈环环隙隙状状,,浸浸润润周周边边和和液液道道截截面面相相对对圆圆形形管管
大大,,对液流阻力相应减小对液流阻力相应减小,,灌装易控制灌装易控制,,呈稳定的层流。呈稳定的层流。
另另外外,,对对于于控控制制瓶瓶内内液液位位高高度度的的定定量量方方法法,,在在设设计计阀阀
端端结结构构时时还还应应注注意意使使液液门门尽尽量量靠靠近近瓶瓶口口,,以以便便瓶瓶内内液液
料料升升至至回回气气管管之之后后,,瓶瓶径径处处气气体体能能在在较较小小空空间间内内尽尽快快
被被压压缩缩,,尽尽早早达达到到气气压压平平衡衡,,同同时时要要求求出出液液口口截截面面不不能能
过大过大,,以便液料能很快被截流以便液料能很快被截流,,保证定量精度。保证定量精度。
四、阀门的启闭结构四、阀门的启闭结构
目目前前灌灌装装机机的的阀阀门门开开闭闭结结构构一一般般采采用用下下列列几几种种
形式形式::
1. 1.由升瓶机构进行控制由升瓶机构进行控制
它它可可控控制制阀阀体体中中可可动动部部分分产产生生轴轴向向直直线线移移动动 ,,
因因此此,,对对于于单单移移阀阀及及多多移移阀阀中中的的气气阀阀,,均均可可采采用用升升
瓶瓶机机构构,,通通过过待待灌灌瓶瓶的的升升降降来来开开闭闭,,对对于于机机械械式式多多
移移阀阀中中的的液液阀阀亦亦可可采采用用升升瓶瓶机机构构分分两两次次升升瓶瓶法法来来
控控制制打打开开,,这这种种形形式式无无需需另另外外增增加加控控制制机机构构,,且且能能
保保证证无无瓶瓶不不灌灌装装,,但但在在多多移移阀阀中中,,要要由由下下面面的的升升瓶瓶
机机构构首首先先打打开开位位于于上上端端的的气气阀阀 ,,结结构构上上尚尚需需精精心心
设计。设计。
.由固定挡块进行控制由固定挡块进行控制
它它可可控控制制阀阀体体中中可可动动部部分分产产生生回回转转摆摆动动或或径径
向向、、轴轴向向的的直直线线移移动动 ,,因因此此 ,,对对旋旋转转阀阀一一般般均均采采
用用灌灌装装机机转转盘盘旋旋转转轨轨道道旁旁的的固固定定挡挡块块来来控控制制阀阀
门门的的开开闭闭;;对对于于压压力力法法的的单单移移阀阀也也可可采采用用固固定定挡挡
块块来来控控制制;;对对于于多多移移阀阀中中压压力力释释放放等等径径向向移移动动的的
阀阀门门,,亦亦要要采采用用固固定定挡挡板板来来控控制制。。为为了了防防止止无无瓶瓶
时时液液阀阀仍仍然然打打开开出出现现漏漏液液,,有有时时就就需需另另外外采采用用气气
动动、、电电动动或或机机械械的的自自控控方方法法;;一一但但升升瓶瓶台台无无瓶瓶时时,,
则则要要使使固固定定挡挡块块对对相相应应的的灌灌装装阀阀失失去去控控制制,,避避免免
产生漏液现象。产生漏液现象。
.由固定挡块及回转拔叉进行控制由固定挡块及回转拔叉进行控制
它它是是利利用用固固定定挡挡块块拔拔动动回回转转拔拔叉叉摆摆动动,,再再由由拔拔叉叉带带
动动阀阀体体中中可可动动部部分分作作直直线线移移动动。。因因此此,,在在需需要要清清洗洗阀阀
时时,,不不可可采采用用这这种种结结构构代代替替瓶瓶子子开开闭闭阀阀门门,,另另外外,,对对于于
多多移移阀阀中中气气阀阀的的开开闭闭,,还还可可采采用用这这种种结结构构来来代代替替升升瓶瓶
机机构构的的控控制制,,这这样样可可把把拔拔叉叉放放在在适适当当的的位位置置,,避避免免了了由由
下面升瓶机构首先打开上端气阀的困难。下面升瓶机构首先打开上端气阀的困难。
4. 4.利用瓶内充气压力进行控制利用瓶内充气压力进行控制
这这是是当当今今国国际际上上流流行行的的含含气气饮饮料料灌灌装装机机,,当当待待灌灌瓶瓶
中中的的气气压压达达到到与与贮贮液液箱箱内内的的背背压压相相等等时时,,液液阀阀弹弹簧簧自自
动动打打开开液液门门,,完完成成灌灌装装,,此此种种阀阀的的优优点点是是不不仅仅能能保保证证碎碎
瓶瓶时时不不漏漏液液,,还还能能保保证证瓶瓶上上有有孔孔洞洞的的破破瓶瓶及及充充气气不不足足
时时不不漏漏液液,,使使灌灌装装能能够够稳稳定定进进行行。。但但其其缺缺点点是是对对阀阀门门
封闭弹簧的设计封闭弹簧的设计,,制造精度有较高的要求。制造精度有较高的要求。
五、阀门的密封结构五、阀门的密封结构
由由于于灌灌装装阀阀是是安安装装在在流流体体通通路路上上的的开开关关,,保保证证不不向向
外外漏漏气气和和漏漏液液是是十十分分重重要要的的。。因因此此在在阀阀门门开开闭闭处处的的
接接触触面面,,可可动动部部分分相相对对于于不不动动部部分分的的运运动动面面,,以以及及安安
装装于于贮贮液液箱箱上上的的接接合合面面和和压压紧紧于于瓶瓶口口上上的的接接触触面面等等
都都有有一一个个选选择择何何种种密密封封防防漏漏的的结结构构问问题题,,但但大大致致可可归归
纳为平面及圆柱面间的两大类问题。纳为平面及圆柱面间的两大类问题。
1. 1.接触平面的密封接触平面的密封
在灌装阀中一般采用密封材料进行压紧密封在灌装阀中一般采用密封材料进行压紧密封,,这种这种
密封形式容易保证防漏密封形式容易保证防漏,,只需改变压紧力就能改变密只需改变压紧力就能改变密
封力以及磨损后的重新密封封力以及磨损后的重新密封,,故使用寿命较长故使用寿命较长,,安全安全
可靠。可靠。
.相对运动圆柱面的密封相对运动圆柱面的密封
在在灌灌装装阀阀中中一一般般采采用用密密封封材材料料进进行行自自封封型型密密封封,,所所
谓谓自自封封型型密密封封是是将将密密封封材材料料于于压压紧紧时时形形成成适适当当的的
预预压压紧紧量量,,借借助助于于材材料料的的反反弹弹力力压压紧紧密密封封面面而而起起密密
封封作作用用的的。。这这种种密密封封形形式式运运动动磨磨损损后后容容易易产产生生泄泄
漏漏。。假假若若预预紧紧力力过过大大,,又又要要增增加加运运动动过过程程中中的的摩摩擦擦
阻阻力力 ,,相相应应的的也也就就增增加加了了磨磨损损的的速速度度 ,,泄泄漏漏后后只只得得
更换密封材料。更换密封材料。
灌装液料由贮液槽经泵灌装液料由贮液槽经泵((或直接由高位槽或直接由高位槽))及输液管及输液管
将液体产品输入贮液箱将液体产品输入贮液箱, , 再由贮液箱再由贮液箱经灌装阀输入经灌装阀输入
待灌容器中待灌容器中,,这就形成了整个灌装液料的供送系统。这就形成了整个灌装液料的供送系统。
对于等压法、真空法有时还需对贮液箱充气或抽气。对于等压法、真空法有时还需对贮液箱充气或抽气。
由此可见由此可见,,不同的灌装方法就应有不同的供料系统。不同的灌装方法就应有不同的供料系统。
1. 1.常压法灌装的液料供送机构常压法灌装的液料供送机构
此此法法是是在在常常压压下下灌灌装装的的,,因因此此,,灌灌装装系系统统较较为为简简单单。。
液液体体产产品品由由高高位位槽槽或或泵泵经经输输液液管管送送进进灌灌装装机机的的贮贮液液
箱箱 ,,贮贮液液箱箱内内液液面面一一般般由由浮浮子子式式控控制制器器保保持持基基本本恒恒
定定,,但但也也有有用用电电磁磁阀阀控控制制的的,,贮贮液液箱箱内内的的流流体体产产品品再再
经过灌装阀的开关进入待灌容器中。经过灌装阀的开关进入待灌容器中。
第四节第四节 灌装机的常用机构灌装机的常用机构
一、灌装的供料机构一、灌装的供料机构
.等压法灌装的液料供料机构等压法灌装的液料供料机构
图图为此法供料原理图。入酒总管为此法供料原理图。入酒总管33与灌装机顶部与灌装机顶部
的输入头的输入头99相连相连,,输入头下端有六根供酒管输入头下端有六根供酒管1414与环形酒与环形酒
缸缸1212相通。相通。 1-1-无菌压缩气管无菌压缩气管,2,2
--入酒总管入酒总管,3-,3-单单
向阀向阀,4-,4-透明管透明管,5,5
--先运行阀先运行阀,6-,6-截截
止阀止阀,7-,7-低液位浮低液位浮
泡泡,8-,8-截止阀截止阀,9-,9-
视镜视镜,10-,10-入酒总入酒总
阀阀,11-,11-平衡气压平衡气压
管管,12-,12-入酒缸气入酒缸气
管管,13-,13-放气阀放气阀, 14, 14
- - 输入头输入头,15-,15-充气充气
阀阀,16-,16-调节针阀调节针阀
,17-,17-高液位浮泡高液位浮泡
,18-,18-环形酒缸环形酒缸,19,19
--供酒管供酒管,20,20旋转旋转
立轴立轴图图 等压法供料系统简图等压法供料系统简图
在打开入酒总阀在打开入酒总阀1616之前之前,,需打开先运行阀需打开先运行阀5,5,以透明管以透明管44
观察进酒压力观察进酒压力,,若流动缓慢是来酒压力不足若流动缓慢是来酒压力不足,,若酒液冲若酒液冲
出来是来酒压力过高出来是来酒压力过高,,均需调节均需调节,,待正常后方可准备打待正常后方可准备打
开总阀。开总阀。无菌压缩气管无菌压缩气管11分叉为两路分叉为两路,,一路为入酒缸气一路为入酒缸气
管管12,12,它经输入头直接与环形酒缸相通它经输入头直接与环形酒缸相通,,其作用是在开其作用是在开
机前对酒缸充气产生一定的压力机前对酒缸充气产生一定的压力,,以免酒液初入缸时以免酒液初入缸时
因突然降压而冒泡。因突然降压而冒泡。 该管上截止阀该管上截止阀88在入酒总阀在入酒总阀1010打打
开后则需关闭开后则需关闭;;另一路为平衡气管另一路为平衡气管11, 11, 它以输入头接它以输入头接
至高液浮泡至高液浮泡1717上的充气阀上的充气阀15,15,其作用为控制酒缸内液其作用为控制酒缸内液
位的高度。位的高度。
当当液液面面太太高高时时,,即即液液压压高高于于气气压压,,高高位位浮浮泡泡即即上上升升
打打开开充充气气阀阀15, 15, 无无菌菌压压缩缩空空气气进进入入酒酒缸缸,,以以补补充充气气压压
的不足的不足,,保证啤酒能稳定地进入酒缸。保证啤酒能稳定地进入酒缸。
当当液液面面下下降降时时,,即即液液压压低低于于气气压压,,低低液液位位浮浮泡泡77下下降降,,
则则打打开开放放气气阀阀13, 13, 酒酒缸缸内内较较高高气气压压被被释释放放 ,,气气压压降降
低低使使进进液液增增多多。。因因此此酒酒缸缸内内液液面面基基本本稳稳定定在在视视镜镜99
的中部。的中部。
酒箱系一个矩形切面的环形酒缸酒箱系一个矩形切面的环形酒缸,,在环形酒缸的在环形酒缸的
下面装有很多个灌装阀下面装有很多个灌装阀,,分别与环形酒缸底面的孔分别与环形酒缸底面的孔
口相连口相连,,以便把啤酒从贮液箱内装进待灌瓶中。以便把啤酒从贮液箱内装进待灌瓶中。
.压力法灌装的液料供送机构压力法灌装的液料供送机构
图图为此法灌装供料简图为此法灌装供料简图,,它由稳压装置它由稳压装置,,旋塞旋塞
阀阀,,推料活塞和充填器四个主要部分组成。推料活塞和充填器四个主要部分组成。
物料由人工或泵送入贮液箱内物料由人工或泵送入贮液箱内,,在灌装时因来料压在灌装时因来料压
力不稳力不稳,,会产生定量误差会产生定量误差, , 因此常采用如图因此常采用如图所所
示的稳压装置来稳定供料压力示的稳压装置来稳定供料压力,,提高灌装精度。提高灌装精度。
物物料料由由供供料料泵泵送送至至三三通通
14,14,在在三三通通管管的的上上端端有有一一
个个稳稳压压活活塞塞15,15,压压缩缩空空气气
经经过过减减压压调调整整后后进进入入气气
缸缸19,19,形形成成对对稳稳压压活活塞塞一一
定定的的压压力力 ,,当当三三通通管管内内
出出料料压压力力增增加加或或减减少少时时,,
与与稳稳压压活活塞塞杆杆1919相相连连的的
感感应应板板则则要要上上升升或或下下降降,,
上上、、下下无无触触点点开开关关则则要要
发发出出信信号号控控制制供供料料泵泵运运
转转或或停停转转。。因因此此供供料料的的
压压力力始始终终保保持持稳稳定定 ,,保保
证了灌装质量。证了灌装质量。
图图 压力法供料系统简图压力法供料系统简图
ⅠⅠ--稳压装置稳压装置 ⅡⅡ--旋塞阀旋塞阀 ⅢⅢ--推料活塞推料活塞 ⅣⅣ--冲冲
填器填器
1-1-滚球滚球,2-,2-顶杆顶杆,3-,3-凸轮凸轮,4-,4-活塞活塞,5-,5-活塞缸活塞缸,6,6
--调节伞齿轮调节伞齿轮,7-,7-可调螺母可调螺母,8-,8-活塞杆活塞杆,9-,9-摇摇
块块10-10-导杆导杆,11-,11-连杆连杆,12-,12-齿轮齿轮,13-,13-曲柄曲柄,14-,14-
三通三通,15-,15-稳压活塞稳压活塞,16-,16-气缸气缸,17-,17-下无触点下无触点
开关开关, 18-, 18-上无触点开关上无触点开关,19-,19-稳压活塞杆稳压活塞杆,20,20
齿条齿条
对对于于炼炼乳乳、、番番茄茄酱酱等等的的灌灌装装 ,,在在供供料料系系统统中中可可省省略略
稳稳压压装装置置,,旋旋塞塞阀阀由由往往复复运运动动的的齿齿条条2020经经齿齿轮轮1212带带动动
作作来来回回摆摆动动,,一一个个位位置置沟沟通通三三通通1414及及推推料料活活塞塞缸缸5,5,这这
时时活活塞塞44正正好好在在连连杆杆机机构构带带动动下下向向左左运运动动,,物物料料由由三三
通通被被吸吸入入活活塞塞,,旋旋塞塞阀阀的的另另一一个个位位置置沟沟通通活活塞塞及及充充填填
器器 , , 这这时时活活塞塞44正正好好又又在在连连杆杆机机构构带带动动下下向向右右运运动动 ,,
物物料料被被推推送送至至灌灌装装容容器器内内。。活活塞塞4 4 的的运运动动行行程程可可调调
节节,,这这是是通通过过转转动动伞伞齿齿轮轮66使使可可调调螺螺母母77移移动动而而实实现现的的。。
为为了了防防止止物物料料的的滴滴漏漏,,在在充充填填器器底底部部特特意意安安装装一一只只有有
孔孔道道的的滚滚柱柱1,1,当当旋旋转转阀阀来来回回摆摆动动时时 ,,带带动动凸凸轮轮33也也一一
起起来来回回摆摆动动, , 从从而而使使顶顶杆杆22上上下下串串动动,,压压迫迫滚滚柱柱11实实现现
快速启闭快速启闭,,提高了灌装精度。提高了灌装精度。
.真空法灌装的液料供送装置真空法灌装的液料供送装置
真空法灌装系统结构较复杂真空法灌装系统结构较复杂,,形式较多形式较多,,但根据其采但根据其采
用灌装方式不同用灌装方式不同,,大体可分两种类型大体可分两种类型::一种方式是在一种方式是在
待灌瓶和贮液箱中都建立真空待灌瓶和贮液箱中都建立真空,,而液体是靠自重产而液体是靠自重产
生流动而灌装的生流动而灌装的;;另一种方式是在瓶中建立真空另一种方式是在瓶中建立真空,,靠靠
压差完成灌装。因此真空法灌装机的供料系统可有压差完成灌装。因此真空法灌装机的供料系统可有
单室、双室、多室、三室等多种形式单室、双室、多室、三室等多种形式,,单室属于前单室属于前
一种真空法灌装一种真空法灌装,,其余属于后一种方法。其余属于后一种方法。
①①单室单室
这是一种真空室与贮液箱合为一室的供料系统。这是一种真空室与贮液箱合为一室的供料系统。
图图为其工作原理图。为其工作原理图。
被灌液体经输液管被灌液体经输液管11由由
进液孔进液孔33送入贮液箱送入贮液箱55内内,,
箱内液面依靠浮子液位箱内液面依靠浮子液位
控制器控制器44控制基本恒定控制基本恒定,,
箱内液面上部空间的气箱内液面上部空间的气
体由真空泵经真空管体由真空泵经真空管22
抽走抽走,,从而形成真空从而形成真空,,瓶瓶
子由托瓶台子由托瓶台77带动上升带动上升
并首先打开气阀并首先打开气阀99对瓶对瓶
内抽气内抽气,,接着瓶子继续接着瓶子继续
上升打开液阀上升打开液阀88进行灌进行灌
液液,,瓶内被置换的气体瓶内被置换的气体
吸至贮液箱内再被抽走。吸至贮液箱内再被抽走。
图图 单室真空法供料系统简图单室真空法供料系统简图
1-1-进液管进液管,2-,2-真空管真空管,3-,3-进液孔进液孔,4-,4-浮子浮子
液位控制器液位控制器
5-5-贮液箱贮液箱,6-,6-立轴立轴,7-,7-托瓶台托瓶台,8-,8-液阀液阀,9-,9-
气阀气阀
这种结构使贮液箱内整个液面成为挥发面这种结构使贮液箱内整个液面成为挥发面,,故不宜灌故不宜灌
装含有芳香性的液体装含有芳香性的液体,,但它的总体结构比较简单但它的总体结构比较简单,,并并
容易清洗。容易清洗。
上上述述单单室室真真空空灌灌装装阀阀的的开开启启需需两两次次升升瓶瓶才才能能完完成成,,
故故易易出出现现磨磨损损漏漏溢溢的的问问题题。。有有的的单单室室有有真真空空阀阀、、气气
阀阀、、液液阀阀是是一一起起开开闭闭的的,,这这时时,,只只需需贮贮液液箱箱的的真真空空度度
大大于于阀阀口口上上液液料料的的位位压压头头,,仍仍能能保保证证瓶瓶内内不不先先被被抽抽成成
一一定定的的真真空空,,液液料料就就被被封封着着不不会会泄泄漏漏,,还还有有的的单单室室真真
空空阀阀,,只只设设液液阀阀,,其其气气管管是是与与大大气气相相通通的的,,这这种种结结构构更更
为为简简单单,,但但势势必必增增加加了了真真空空泵泵的的负负荷荷,,贮贮液液箱箱内内真真空空
度的稳定也受到一定的影响。度的稳定也受到一定的影响。
②②双室双室
这是只有一个贮液箱与一个真空室的供料系统。这是只有一个贮液箱与一个真空室的供料系统。
图图为其工作原理图为其工作原理图,,液体产品液体产品
经输液管经输液管1010输送到贮液箱输送到贮液箱44内内,,箱箱
内液位由浮子液位控制器内液位由浮子液位控制器1111控制控制,,
真空泵经真空管真空泵经真空管99将真空室将真空室88内气内气
体抽走体抽走,,使之形成真空使之形成真空, , 灌装机构灌装机构
有一进液管通往贮液箱有一进液管通往贮液箱,,另有一抽另有一抽
气管通往真空室气管通往真空室,,一但瓶子顶紧灌一但瓶子顶紧灌
装机构端部的密封垫装机构端部的密封垫,,瓶内气体则瓶内气体则
被抽走被抽走,,随后随后,,液料在贮液箱与瓶液料在贮液箱与瓶
内压差作用下流入瓶中内压差作用下流入瓶中,,当瓶内液当瓶内液
位升高至抽气管下缘时位升高至抽气管下缘时,,继续流入继续流入
瓶内的多余液体被抽进真空室瓶内的多余液体被抽进真空室,,再再
经回流器经回流器77回到贮液箱回到贮液箱,,当没有瓶当没有瓶
子或瓶子破损时子或瓶子破损时,,不能由瓶中抽出不能由瓶中抽出
空气空气,,也就不能进行灌装。也就不能进行灌装。
图图 双室真空法供料装置示意图双室真空法供料装置示意图
1-1-输液管输液管,2-,2-真空室真空室,3-,3-吸气管吸气管,,
4-4-回流管回流管,5-,5-灌装阀灌装阀,,
6-6-吸液管吸液管,7-,7-浮子浮子,8-,8-贮液箱贮液箱
与单室比较与单室比较,,这种双室供料系统减少了挥发面这种双室供料系统减少了挥发面,,但因余液但因余液
经真空室直接流回贮液室经真空室直接流回贮液室, , 因此箱内液面难以控制稳定。因此箱内液面难以控制稳定。
③③多室多室
这这种种结结构构不不仅仅使使
贮贮液液箱箱与与真真空空室室
分分开开 ,,而而且且另另设设
一一个个液液位位控控制制箱箱,,
真真空空箱箱也也不不只只一一
个。个。
如图如图为其工为其工
作原理图。贮液作原理图。贮液
箱箱1010的上方设一的上方设一
真空室真空室13,13,
图图 多室真空法灌装系统示意图多室真空法灌装系统示意图
1-1-高位槽高位槽,2-,2-送液管送液管,3-,3-真空泵真空泵,4-,4-真空管真空管,5-,5-液位控制箱液位控制箱,6-,6-进液管进液管,7-,7-真真
空管空管,,
8-8-电动机电动机,9-,9-破气阀破气阀,10-,10-贮液箱贮液箱,11-,11-升瓶滑道升瓶滑道,12-,12-瓶子瓶子,13-,13-真空室真空室,14-,14-真真
空管空管,,
15-15-灌装阀灌装阀,16-,16-传送装置传送装置,17,17真空塔上室真空塔上室,18-,18-真空塔下室真空塔下室,19-,19-浮子液位控浮子液位控
制器制器
高位槽高位槽11经送液管经送液管2 2 将液料输送给液位控制箱将液料输送给液位控制箱
5(5(其内的液位靠浮子液位控制器其内的液位靠浮子液位控制器1818控制控制),),再经再经
进液管进液管66与贮液箱接通与贮液箱接通,,在液位控制箱上方装有在液位控制箱上方装有
真空塔真空塔1717及上室及上室16,16,上室至下室以及下室至液上室至下室以及下室至液
位控制箱之间均有管道接通位控制箱之间均有管道接通,,管道上均装有控管道上均装有控
制阀门制阀门,,真空塔上室通过真空管真空塔上室通过真空管1414与真空室与真空室1313
相通相通, , 真空塔的上室、下室又分别通过真空管真空塔的上室、下室又分别通过真空管44、、
77与破气阀与破气阀99相通相通,,灌装时的余液先被抽回到真灌装时的余液先被抽回到真
空室空室13, 13, 又被吸回到真空塔的上室又被吸回到真空塔的上室,,这时由于上这时由于上
室处于真空室处于真空,,所以通往下室管口处的橡皮垫被所以通往下室管口处的橡皮垫被
吸住吸住, , 而使阀门封闭而使阀门封闭,,当破气阀当破气阀99中的开口对准中的开口对准
真空管真空管44时时,,
通过真空管通过真空管77使真空塔的下室也处于真空使真空塔的下室也处于真空, , 于是于是
上室通往下室的阀门自动打开上室通往下室的阀门自动打开,,下室通往液位下室通往液位
控制箱控制箱55的同样结构的阀门则被封闭的同样结构的阀门则被封闭,,上室中的上室中的
液体流入下室液体流入下室,,当真空管当真空管77通过破气阀通过破气阀88与大气与大气
接通时接通时,,下室处于常压状态下室处于常压状态,,上室通往下室的阀上室通往下室的阀
门则关闭门则关闭,,下室通往液位控制箱的阀门则打开下室通往液位控制箱的阀门则打开,,
余液再由下室流入液位控制箱余液再由下室流入液位控制箱,,因此因此,,余液对贮余液对贮
液箱液位波动的影响甚微。液箱液位波动的影响甚微。
④④三室三室
图图为三室结构的液体物料真空自动灌装为三室结构的液体物料真空自动灌装
机示图。机示图。
贮液箱贮液箱88安装在作连续运转的灌装机工作台安装在作连续运转的灌装机工作台66上上,,待灌装待灌装
的液体物料通过进料管的液体物料通过进料管22从高位槽输送入贮液箱从高位槽输送入贮液箱88中中,,
液门高度由浮子式液门高度由浮子式
液位控制器液位控制器99控制控制,,
贮料箱内液料通过贮料箱内液料通过
装料管路装料管路1111与灌注与灌注
器器44中物料灌注通道中物料灌注通道
连通连通,,真空分配箱真空分配箱1414
通过四根管柱螺栓通过四根管柱螺栓
安装在贮料箱安装在贮料箱88上方上方,,
使贮料箱使贮料箱 图图 三室真空法供料装置系统图三室真空法供料装置系统图
1-1-分配头分配头,2-,2-输液管输液管,3-,3-吸气管吸气管,4-,4-通气管通气管,5-,5-真空上室真空上室,6-,6-吸气软管吸气软管,7-,7-真空真空
下室下室
8-8-吸液软管吸液软管,9-,9-灌装阀灌装阀,10-,10-上阀门上阀门,11-,11-通气孔通气孔,12-,12-下阀门下阀门,13-,13-升降杆升降杆
14-14-浮子浮子,15-,15-托瓶台托瓶台,16-,16-贮液箱贮液箱,17-,17-升瓶凸轮升瓶凸轮
大气相通大气相通,,真空分配箱真空分配箱1414分上室和下室两部分分上室和下室两部分,,上室是上室是
真空灌装机的真空室真空灌装机的真空室,,它通过换向阀它通过换向阀11及真空管路及真空管路33与与
真空机系统相连通真空机系统相连通,,以便抽取真空箱室及管道等系统以便抽取真空箱室及管道等系统
中的空气中的空气,,建立起真空建立起真空, , 在真空分配箱上室盖板上连在真空分配箱上室盖板上连
接着许多抽真空软管接着许多抽真空软管13,13,它各与相应的装料灌注器它各与相应的装料灌注器44中中
的真空通道相连接的真空通道相连接,,真空分配箱的上室与下室间经换真空分配箱的上室与下室间经换
向阀向阀11有管道相连通有管道相连通,,通过换向阀将能按需要改变下室通过换向阀将能按需要改变下室
的真空状态的真空状态;;上室与下室间还通过安装在上室底部的上室与下室间还通过安装在上室底部的
液料回流用上阀门液料回流用上阀门1212连通连通,,以便将抽真空软管以便将抽真空软管13 13 自装自装
料瓶内吸抽来的液料可能回流到下室。真空分配箱下料瓶内吸抽来的液料可能回流到下室。真空分配箱下
室底部也安装有液料回流用下阀门室底部也安装有液料回流用下阀门5,5,使下室中的回流使下室中的回流
液料可能流回到贮料箱液料可能流回到贮料箱88内内,,完成液料的回流输送完成液料的回流输送, , 真真
空分配箱虽然结构上比较复杂空分配箱虽然结构上比较复杂,,但却使真空灌装机的但却使真空灌装机的
结构紧凑了结构紧凑了,,且利于提高灌装生产能力和工作可靠性。且利于提高灌装生产能力和工作可靠性。
二、灌装的供瓶机构二、灌装的供瓶机构
在在自自动动灌灌装装机机中中,,按按照照灌灌装装的的工工艺艺要要求求,,准准确确地地将将
待待灌灌瓶瓶送送入入主主转转盘盘升升降降机机构构托托瓶瓶台台上上,,是是保保证证灌灌装装
机机正正常常而而有有秩秩序序地地工工作作的的关关键键。。一一般般供供瓶瓶机机构构的的关关
键问题是瓶的连续输送和瓶的定时供给。键问题是瓶的连续输送和瓶的定时供给。
常用的连续输送装置有链带传送常用的连续输送装置有链带传送,,一般采用不锈钢一般采用不锈钢
或尼龙坦克链带或尼龙坦克链带,,为了减少链带与瓶底间的摩擦为了减少链带与瓶底间的摩擦,,有有
时设法在链带上加些肥皂水时设法在链带上加些肥皂水,,以便润滑。以便润滑。
由洗瓶机出来的瓶子由输送带送来后由洗瓶机出来的瓶子由输送带送来后,,为了防止为了防止
挤坏、堵塞和准确地送入灌装机挤坏、堵塞和准确地送入灌装机,,必须设法使瓶子必须设法使瓶子
单个地保持适当的间距送进单个地保持适当的间距送进, , 目前瓶子的定时送给目前瓶子的定时送给
一般采用分件供送螺杆或拔盘式等限位机构。一般采用分件供送螺杆或拔盘式等限位机构。
11、分件供送螺杆机、分件供送螺杆机
构构
图图 给给出出了了典典型型
送送瓶瓶机机构构的的示示意意图图 ,,
它它的的基基本本组组成成包包括括由由
锥锥齿齿轮轮传传动动的的变变螺螺距距
螺螺杆杆、、固固定定侧侧向向导导板板、、
链链式式水水平平输输送送带带 ((末末
画画出出 ))和和组组合合式式拔拔瓶瓶
轮轮等等 , , 分分件件供供送送螺螺杆杆
在在结结构构上上是是一一种种空空间间
高高副副机机构构 ,,它它的的结结构构
形式受供形式受供
图图4-20 4-20 典型送瓶机构的示意图典型送瓶机构的示意图
送送瓶瓶的的大大小小、、形形状状等等的的制制约约。。从从外外观观形形式式看看,,前前端端应应设设计计
呈截锥台形呈截锥台形,,有助于将玻璃瓶顺畅地导入螺杆的工作区段有助于将玻璃瓶顺畅地导入螺杆的工作区段,,
而而另另一一端端应应具具有有与与玻玻璃璃瓶瓶同同半半径径的的圆圆弧弧过过渡渡角角,,以以
便便和和星星形形拔拔轮轮同同步步衔衔接接,,为为了了使使刚刚进进入入螺螺杆杆工工作作区区
段段的的玻玻璃璃瓶瓶运运动动平平稳稳,,第第一一段段最最好好采采用用等等螺螺距距,,使使它它
暂暂不不产产生生加加速速度度,,鉴鉴于于星星形形拔拔轮轮的的节节距距通通常常都都大大于于
两两只只玻玻璃璃瓶瓶原原来来在在链链带带上上紧紧相相接接触触时时运运动动的的中中心心距距,,
显显然然 ,,最最后后一一段段螺螺旋旋线线一一定定要要变变螺螺距距 , , 为为改改善善瓶瓶的的
惯惯性性运运动动,,它它应应该该制制约约玻玻璃璃瓶瓶以以等等加加速速度度规规律律逐逐渐渐
增增大大其其间间距距。。实实践践证证明明,,对对于于中中、、小小型型自自动动灌灌装装机机
((一一般般为为250250瓶瓶//分分以以内内),),只只需需将将螺螺杆杆设设计计呈呈等等螺螺距距
段段与与变变螺螺距距段段即即可可,,虽虽然然其其加加速速度度曲曲线线不不连连续续,,有有阶阶
跃跃突突变变,,但但在在加加速速度度值值不不很很大大时时,,仍仍不不致致发发生生明明显显的的
柔柔性性冲冲击击。。设设计计供供送送螺螺杆杆的的关关键键在在于于,,必必须须在在满满足足
被被供供送送瓶瓶的的主主体体直直径径及及有有效效高高度度、、星星形形拔拔轮轮节节距距和和
生产能力等条件下生产能力等条件下,,预选螺杆的内外径及长度。预选螺杆的内外径及长度。
合合理理确确定定螺螺旋旋线线的的组组合合形形式式、、
旋向及螺旋槽的基本参数。旋向及螺旋槽的基本参数。
.花盘式限位机构花盘式限位机构
如如图图所所示示,,待待瓶瓶或或罐罐由由
输输送送机机运运送送 ,,经经花花盘盘轮轮分分隔隔
装装置置而而直直到到输输送送机机端端头头。。在在
最最前前端端的的瓶瓶或或罐罐到到达达要要求求位位
置置时时,,就就碰碰上上电电开开关关9,9,使使推推板板
88立立即即将将要要求求数数量量的的一一排排瓶瓶
或或罐罐横横向向推推进进一一个个距距离离。。推推
板板88行行进进中中驱驱动动摆摆盘盘6,6,使使之之逆逆
时时针针转转动动 ,,但但凸凸轮轮55及及棘棘爪爪摆摆
杆杆44不不动动 ,,推推板板88行行进进到到与与摆摆
盘盘66脱离接触时脱离接触时,,摆盘摆盘66受弹簧作用而恢复到原位。受弹簧作用而恢复到原位。
图图 定数量供给的花盘限位装置定数量供给的花盘限位装置
1-1-输送带输送带,2-,2-花盘轮花盘轮,3-,3-棘轮棘轮,4-,4-棘爪摆杆棘爪摆杆,5-,5-凸轮凸轮,,
6-6-摆盘摆盘,7-,7-销子销子,8-,8-推板推板,9-,9-开关开关
推推板板88做做返返回回运运动动时时, , 又又驱驱动动摆摆盘盘66使使之之顺顺时时针针转转动动,,同同
时时通通过过销销子子77使使凸凸轮轮55一一起起转转动动,,从从而而迫迫使使棘棘爪爪杆杆44摆摆动动,,
脱脱离离开开棘棘轮轮3,3,此此时时,,花花盘盘轮轮由由传传动动装装置置驱驱动动转转动动,,对对输输
送送来来的的瓶瓶或或罐罐做做连连接接分分隔隔传传送送。。当当推推板板8 8 往往回回运运动动到到
又又与与摆摆盘盘66脱脱离离接接触触时时 ,,凸凸轮轮55受受弹弹簧簧作作用用又又转转回回到到原原
位位,,棘棘爪爪摆摆杆杆也也往往回回摆摆动动到到原原位位, , 棘棘爪爪嵌嵌入入棘棘轮轮轮轮齿齿中中,,
制制动动住住花花盘盘轮轮22的的转转动动,,在在棘棘爪爪脱脱离离开开棘棘轮轮的的时时间间间间隔隔
内内,,经由花盘轮分隔传送出要求数量的瓶或罐经由花盘轮分隔传送出要求数量的瓶或罐 。。
.拨瓶轮拨瓶轮
此机构是将瓶的限位器送来的瓶子此机构是将瓶的限位器送来的瓶子, , 准确地送入灌准确地送入灌
装机中瓶的升降机构或将灌满的瓶子从升降机构取下装机中瓶的升降机构或将灌满的瓶子从升降机构取下
送入传送带的机构。送入传送带的机构。
如图如图所示所示::拔瓶轮中拔瓶轮中
的尺寸的尺寸hh及及RcRc均由瓶子的均由瓶子的
高度和直径来决定高度和直径来决定, , 拔瓶拔瓶
轮一般采用酚醛层压板等轮一般采用酚醛层压板等
材料材料,,以免与玻璃瓶产生以免与玻璃瓶产生
硬性碰撞硬性碰撞,,拔瓶轮一般由拔瓶轮一般由
上、下两片组成上、下两片组成,,为了保为了保
证拨轮与托瓶台的位置相证拨轮与托瓶台的位置相
对应对应,,在轮片上应开有圆在轮片上应开有圆
槽形孔槽形孔,,调好后再安装在调好后再安装在
转轴上。转轴上。
图图 拔瓶轮拔瓶轮
为了使瓶子稳定传送为了使瓶子稳定传送,,在传送带旁边还需要安装在传送带旁边还需要安装
护瓶杆护瓶杆,,在进出瓶拔轮外还要安装导板在进出瓶拔轮外还要安装导板,,护瓶杆离开护瓶杆离开
传送中心线的距离要可调传送中心线的距离要可调,,以适应不同规格的瓶子。以适应不同规格的瓶子。
另另外外 ,,送送瓶瓶机机构构不不仅仅要要将将瓶瓶子子分分隔隔转转弯弯 ,,而而且且传传递递速速度度必必
须须与与洗洗瓶瓶机机的的速速度度匹匹配配, , 否否则则易易出出现现倒倒瓶瓶、、缺缺瓶瓶或或阻阻塞塞现现
象象 ,,为为了了防防止止倒倒瓶瓶时时影影响响正正常常生生产产 ,,某某些些灌灌装装机机在在分分件件供供
送送螺螺杆杆、、拔拔轮轮的的传传动动部部分分安安装装有有离离合合器器,,一一旦旦出出现现故故障障使使
其其自自动动停停转转,,有有的的还还安安装装微微动动开开关关, , 当当离离合合器器脱脱开开的的同同时时,,
压迫微动开关压迫微动开关,,使全机停转。使全机停转。
三、瓶的升降机构三、瓶的升降机构
在在一一般般旋旋转转型型灌灌装装机机中中,,由由拔拔瓶瓶轮轮送送来来的的瓶瓶子子必必须须根根据据灌灌
装装工工作作过过程程的的需需要要 ,,先先把把瓶瓶子子升升到到规规定定的的位位置置 ,,以以便便进进行行
灌灌装装。。然然后后再再把把己己灌灌满满的的瓶瓶子子下下降降到到规规定定的的位位置置,,以以便便拔拔
瓶瓶轮轮将将其其送送到到传传送送链链带带上上送送走走,,这这一一动动作作是是由由瓶瓶的的升升降降机机
构完成的。构完成的。
对对于于瓶瓶的的升升降降机机构构的的要要求求是是::运运行行平平稳稳、、迅迅速速、、准准确确、、安安
全可靠、结构简单全可靠、结构简单,,常用的有下列三种形式常用的有下列三种形式::
.机械式瓶的升降机构机械式瓶的升降机构
图图为为机机械械式式升升瓶瓶机机构构
原原理理图图,,瓶瓶托托的的上上滑滑筒筒33和和
下下滑滑筒筒66通通过过拉拉杆杆55与与弹弹簧簧
22组组成成一一完完整整的的弹弹性性筒筒,,在在
下下滑滑筒筒的的拔拔销销上上装装有有滚滚动动
轴轴承承7,7,使使整整个个瓶瓶托托可可沿沿着着
凸凸轮轮导导轨轨的的曲曲线线升升降降。。由由
于于上上滑滑筒筒与与下下滑滑筒筒间间还还可可
产产生生相相对对运运动动 ,,这这不不仅仅保保
证证了了瓶瓶口口灌灌装装时时的的密密封封 ,,
同同时时又又保保证证了了有有一一定定高高度度
误差的瓶子仍可正常灌装。误差的瓶子仍可正常灌装。 图图 机械式升瓶机构原理图机械式升瓶机构原理图
1-1-瓶托台瓶托台,2-,2-弹簧弹簧,3-,3-上滑筒上滑筒,4-,4-滑座滑座
5-5-拉杆拉杆,6-,6-下滑筒下滑筒,7-,7-轴承轴承
每每只只瓶瓶托托用用螺螺母母固固定定装装在在下下转转盘盘边边缘缘的的孔孔中中,,并并随随转转
盘盘一一起起绕绕立立轴轴旋旋转转,,显显然然这这种种机机械械式式升升瓶瓶机机构构实实际际上上
是是由由圆圆柱柱轮轮－－直直动动从从动动杆杆机机构构完完成成的的,,与与一一般般不不同同的的
是是 ,,这这里里圆圆柱柱凸凸轮轮不不动动 ,,而而直直动动从从动动杆杆绕绕圆圆柱柱的的轴轴线线
旋旋转转,,因因此此, , 它它们们之之间间的的相相对对运运动动与与圆圆柱柱凸凸轮轮旋旋转转的的
直直动动从从动动机机构构是是一一致致的的。。瓶瓶托托上上升升时时 ,,凸凸轮轮倾倾角角αα最最
大大,,许用推荐值为许用推荐值为[α]≤30°[α]≤30°
这种升瓶机构的结构比较简单这种升瓶机构的结构比较简单,,但是工作可靠性差但是工作可靠性差,,
如果灌装机运转过程中出现故障如果灌装机运转过程中出现故障,,瓶子沿着滑道上升瓶子沿着滑道上升,,
很容易将瓶子挤坏很容易将瓶子挤坏,,对瓶子质量要求很高对瓶子质量要求很高,,特别是瓶特别是瓶
颈不能弯曲颈不能弯曲,,瓶子被推上瓶托时瓶子被推上瓶托时,,要求位置准确要求位置准确,,在工在工
作中作中,,缓冲弹簧也容易失效缓冲弹簧也容易失效,,需要经常更换。因此需要经常更换。因此,,这这
种结构适用于小型的半自动化的不含气体的液料灌种结构适用于小型的半自动化的不含气体的液料灌
装机中。装机中。
.气动式瓶的升降机构气动式瓶的升降机构
图图为其原理图及结构为其原理图及结构
图图,,所用压缩空气的压力所用压缩空气的压力
通常为通常为~4kgf/~4kgf/cm。从图。从图
中可以看到当控制碰块使中可以看到当控制碰块使
阀门阀门66关闭、阀门关闭、阀门88开启时开启时,,
压缩空气将自下部进气管压缩空气将自下部进气管
55进入到气进入到气缸缸11中中,,活塞活塞22受受
到下端压力气体的作用向到下端压力气体的作用向
上运动上运动,,托瓶台托瓶台44及其所承及其所承
托的瓶子向上升起托的瓶子向上升起,,在此在此
过程中灌装嘴插入瓶内过程中灌装嘴插入瓶内,,
以便进行灌装工作。以便进行灌装工作。
图图 气动式瓶的升降机构气动式瓶的升降机构
1-1-气缸气缸,2-,2-活塞活塞.-连杆连杆,4-,4-托瓶台托瓶台,,
5-5-下部进气管下部进气管,6-,6-阀门阀门,,
7-7-上部进气管上部进气管,8-,8-排气阀门排气阀门
灌装完毕后灌装完毕后,,控制机构关闭排气阀门控制机构关闭排气阀门8,8,开启阀门开启阀门6,6,压压
力气体自活塞力气体自活塞22上端引入气缸上端引入气缸11中中,,活塞活塞22上端面压力上端面压力
加上活塞加上活塞22、连杆、连杆33、托瓶台、托瓶台44及已装物料的瓶子等及已装物料的瓶子等
在自重的作用下在自重的作用下,,托瓶台迅速降到与灌装机转盘水托瓶台迅速降到与灌装机转盘水
平面等高的平面上平面等高的平面上,,再由排卸装置将装料瓶自灌装再由排卸装置将装料瓶自灌装
机转盘上排卸出去封口。阀门机转盘上排卸出去封口。阀门66与排气阀与排气阀88通常用凸通常用凸
轮式碰块及转柄进行控制轮式碰块及转柄进行控制,,在灌装机工作运转中在灌装机工作运转中,,由由
设置的程序凸轮碰块作开或关的控制操纵。这种升设置的程序凸轮碰块作开或关的控制操纵。这种升
降机构降机构,,克服了机械式升降机构的缺点克服了机械式升降机构的缺点,,因为它采用因为它采用
气体传动气体传动,,有吸震能力有吸震能力,,当发生故障时当发生故障时,,瓶子被卡住瓶子被卡住,,
压缩空气好比弹簧一样被压缩压缩空气好比弹簧一样被压缩,,这时瓶子不再上升这时瓶子不再上升,,
故不会挤坏。但是故不会挤坏。但是,,活塞的运动速度受到空气压力活塞的运动速度受到空气压力
的影响的影响,,若压缩空气的压力下降时。若压缩空气的压力下降时。
33则瓶的上升速度减慢则瓶的上升速度减慢,,以致不能保证瓶嘴与灌装以致不能保证瓶嘴与灌装
阀的密封阀的密封,,若压缩空气压力增加若压缩空气压力增加,,则瓶的上升速度则瓶的上升速度
快快,,导致瓶不易与进液管对中导致瓶不易与进液管对中,,又使瓶子下降时冲又使瓶子下降时冲
击力增大击力增大,,如若灌装含气性气体如若灌装含气性气体,,则容易使液料中则容易使液料中
的二氧化碳逸出。的二氧化碳逸出。
.气动机械混合式升瓶机构气动机械混合式升瓶机构
此机械是以气动机构作托瓶升起、用凸轮推杆此机械是以气动机构作托瓶升起、用凸轮推杆
机构将已料瓶降下的综合式升降机构。它利用气机构将已料瓶降下的综合式升降机构。它利用气
动机构托瓶升起具有自缓冲功能动机构托瓶升起具有自缓冲功能,,托升平稳。且托升平稳。且
节约时间的优点节约时间的优点,,同时又利用了凸轮推杆机构能同时又利用了凸轮推杆机构能
较好地获得平稳的运动控制的特点较好地获得平稳的运动控制的特点,,使托瓶升降使托瓶升降
运动得到快而好的工作质量。但此种托瓶升降机运动得到快而好的工作质量。但此种托瓶升降机
构的机械结构较为复杂。构的机械结构较为复杂。
如图如图为此种托瓶升降为此种托瓶升降
的原理图。柱塞杆的原理图。柱塞杆44为空为空
气套筒结构气套筒结构,,上端装有密上端装有密
封塞组件封塞组件33、下端固定装、下端固定装
有封头有封头7,7,组成活塞部件。组成活塞部件。
封头封头77上固联着压缩空气上固联着压缩空气
输送管道和减压排气阀。输送管道和减压排气阀。
托瓶台安装件置于气缸托瓶台安装件置于气缸
内内,,是固定不动的；气缸是固定不动的；气缸
部件则是托瓶升降的运部件则是托瓶升降的运
动部件动部件,,当作托瓶升降工当作托瓶升降工
作运行时作运行时,,压缩空气自封压缩空气自封
头头77进入；经柱塞杆进入；经柱塞杆44、、
密封塞密封塞33内内
图图 气动机械混合式升瓶机构气动机械混合式升瓶机构
1-1-托瓶台托瓶台,2-,2-气缸气缸,3-,3-密封塞密封塞,4-,4-柱塞杆柱塞杆,,
5-5-下降凸轮下降凸轮,6-,6-滚轮滚轮,,
7-7-封头封头,8-,8-减压阀减压阀
的中心孔进入到活塞上部空间的中心孔进入到活塞上部空间,,驱使气缸部件以活部件驱使气缸部件以活部件
为导柱向上托瓶升送为导柱向上托瓶升送,,并维持到完成灌装为止。此时升并维持到完成灌装为止。此时升
降器上滚轮降器上滚轮66已已到达使装料瓶作下降运动的凸轮到达使装料瓶作下降运动的凸轮55廓形廓形
部分部分,,随着灌装机继续运转随着灌装机继续运转;;滚轮滚轮66受凸轮受凸轮55下降廓形的下降廓形的
约束约束,,带动气缸部件作下降运动。为减少其动力消耗。带动气缸部件作下降运动。为减少其动力消耗。
此时应停止压缩空气的供给此时应停止压缩空气的供给,,且视凸轮结构形式的不同且视凸轮结构形式的不同,,
即凸轮下降廓形与滚轮间的接触约束方式的不同即凸轮下降廓形与滚轮间的接触约束方式的不同,,设置设置
减压排气阀减压排气阀,,达到托瓶下降平稳达到托瓶下降平稳,,节省辅助工作时间节省辅助工作时间,,且且
减少动力消耗的目的。为此减少动力消耗的目的。为此,,应根据灌装机灌装的工作应根据灌装机灌装的工作
程序程序,,设置压缩气的开关控制器。设置压缩气的开关控制器。
上述三种升降瓶机构各有其优缺点。在设计时上述三种升降瓶机构各有其优缺点。在设计时,,应根应根
据灌装机的具体要求据灌装机的具体要求,,进行具体的分析进行具体的分析,,选择和设计出选择和设计出
先进合理先进合理,,经济可靠的结构。经济可靠的结构。
四、灌装瓶高度调节机构四、灌装瓶高度调节机构
由由于于灌灌装装机机涉涉及及的的包包装装容容器器瓶瓶子子的的规规格格很很多多 ,,如如
640640毫毫升升的的啤啤酒酒瓶瓶其其高高度度为为 289±±瓶瓶身身直直径径
75±;35075±;350毫毫 升升 的的 高高 度度 为为 231±,231±,身身 径径 为为
±,±,小小瓶瓶汽汽水水的的高高度度为为203mm,203mm,为为了了使使一一台台
灌灌装装机机满满足足多多种种瓶瓶高高的的灌灌装装，，需需要要调调节节装装有有灌灌装装阀阀
的的贮贮液液缸缸与与装装有有升升瓶瓶台台的的转转盘盘之之间间的的距距离离,,使使贮贮液液缸缸
能能沿沿着着立立柱柱相相对对于于转转盘盘作作上上、、下下移移动动,,目目前前常常用用的的高高
度调节结构有三种形式：度调节结构有三种形式：
.中央调节式中央调节式
如图如图所示所示,,贮液缸底部转轴贮液缸底部转轴11的下端为螺杆结构的下端为螺杆结构
它与固装在转盘上的法它与固装在转盘上的法
兰式螺母兰式螺母22相连接相连接,,并用并用
固定螺栓固定螺栓33拧紧拧紧,,调节时调节时,,
松开螺栓松开螺栓,,转动贮液缸转动贮液缸,,
其本达到所需瓶高后其本达到所需瓶高后,,
再调整灌装阀与升瓶台再调整灌装阀与升瓶台
的中心的中心,,使其基本对准使其基本对准,,
最后再重新拧紧螺栓最后再重新拧紧螺栓,,
这种结构最为简单这种结构最为简单,,但但
由于灌装阀与升瓶台调由于灌装阀与升瓶台调
节后不易对中节后不易对中,,故仅适故仅适
应于灌装广口瓶或铁罐应于灌装广口瓶或铁罐,,
同时由于采用中央螺纹同时由于采用中央螺纹
支承支承,,贮液缸运转时稳贮液缸运转时稳
定性也较差。定性也较差。
图图 转动液缸中央调节式转动液缸中央调节式
1-1-贮液缸底部立轴贮液缸底部立轴,2-,2-法兰式螺母法兰式螺母
3-3-固定螺栓固定螺栓,4-,4-下转盘下转盘
因此在另外一些小型灌装机上因此在另外一些小型灌装机上,,采用蜗杆蜗轮的调采用蜗杆蜗轮的调
节结构节结构,,如图如图所示。所示。
图图 蜗轮蜗杆式中央瓶高调节机构原理图蜗轮蜗杆式中央瓶高调节机构原理图
1-1-压紧螺母压紧螺母,2-,2-销轴销轴,3-,3-传动键传动键,4-,4-下部立轴下部立轴,5-,5-蜗轮蜗轮,6-,6-蜗杆蜗杆,7-,7-下罩壳下罩壳,8-,8-
上转盘上转盘
调节时调节时,,首先松开锁紧螺母首先松开锁紧螺母1,1,退出销轴退出销轴22使传动上下转盘使传动上下转盘
一起转动的键失去作用一起转动的键失去作用,,然后用手柄摇动蜗杆然后用手柄摇动蜗杆6,6,使蜗轮使蜗轮55
转动转动,,由于蜗轮与下部立轴由于蜗轮与下部立轴44的端部采用螺纹联接的端部采用螺纹联接,,因此因此,,
蜗轮一边转动蜗轮一边转动,,一边上下移动一边上下移动,,并带动上转盘并带动上转盘88也一起上也一起上
下移动下移动,,从而实现高度调节。从而实现高度调节。
.三立柱调节式三立柱调节式
如图如图所示。在贮液缸与转所示。在贮液缸与转
盘之间除由轴套盘之间除由轴套11、立轴、立轴22联接联接
外外,,还有三根端部为螺纹联接还有三根端部为螺纹联接
的立轴的立轴5,5,与之相配的三只螺母与之相配的三只螺母
66的端部又固联有链轮的端部又固联有链轮7,7,调节调节
时时,,松开紧定装置松开紧定装置3,3,只需转动只需转动
某一链轮某一链轮,,则三根立柱一起被则三根立柱一起被
升降升降,,同时并不改变灌装阀相同时并不改变灌装阀相
对于升瓶台的中心位置对于升瓶台的中心位置,,因此因此,,
这种结构更为合理这种结构更为合理,,已得到了已得到了广泛的运用。广泛的运用。
图图 三立柱调节式三立柱调节式
1-1-轴套轴套,2-,2-立轴立轴,3-,3-紧定装置紧定装置,4-,4-导导
向平键向平键,5-,5-立轴立轴
6-6-螺母螺母,7-,7-链轮链轮,8-,8-下转盘下转盘
.电动调节式电动调节式
对对于于较较大大型型的的灌灌装装机机,,为为了了代代替替费费力力的的手手工工调调节节,,有有
的的采采用用电电机机减减速速后后带带动动调调节节螺螺杆杆,,使使贮贮液液缸缸升升降降达达
到所需的高度。到所需的高度。
第五节第五节 灌装机的工作原理灌装机的工作原理
一、灌装机的工作过程一、灌装机的工作过程
洗洗瓶瓶机机将将瓶瓶子子的的里里外外洗洗净净后后,,并并经经检检查查质质量量合合格格的的瓶瓶
子子 ,,由由传传送送带带送送入入自自动动灌灌装装机机的的限限位位机机构构 ,,根根据据规规定定的的
要要求求按按一一定定距距离离排排列列好好 ,,送送入入拨拨瓶瓶轮轮 ,,拨拨瓶瓶轮轮准准确确地地将将
瓶瓶送送入入瓶瓶的的升升降降机机构构。。升升降降机机构构把把升升降降活活塞塞顶顶起起,,瓶瓶随随
之之上上升升,,于于是是瓶瓶口口打打开开灌灌装装阀阀的的气气门门,,充充气气等等压压,,然然后后打打
开开液液门门,,进进行行灌灌液液,,灌灌液液后后进进行行压压力力释释放放,,然然后后关关闭闭液液门门、、
气门。气门。
完成灌装后完成灌装后,,瓶的升降机构立即进入下降滑道瓶的升降机构立即进入下降滑道,,在下降在下降
滑道的作用下滑道的作用下,,升降活塞筒体被滑道强制下降升降活塞筒体被滑道强制下降,,因而装因而装
好的瓶子随之下降到最低位置好的瓶子随之下降到最低位置,,当转过一定角度后当转过一定角度后,,瓶瓶
子进入拨瓶机构子进入拨瓶机构,,被被拨瓶机构退出拨瓶机构退出,,送去进行上盖送去进行上盖,,这这
样就完成了整个灌装工作的一个工作循环过程。样就完成了整个灌装工作的一个工作循环过程。
二、灌装机的传动原理二、灌装机的传动原理
旋旋转转型型自自动动灌灌装装机机,,所所用用的的动动力力都都是是电电动动机机,,其其功功率率
一一般般在在1~31~3千千瓦瓦之之间间 ,,电电动动机机的的转转速速通通常常是是很很高高的的 ,,而而
灌灌装装机机的的转转速速不不过过每每分分钟钟几几转转 ,,满满足足不不了了灌灌装装工工作作的的
要求要求,,因此因此,,它的传动就需要一套合理的变速系统。它的传动就需要一套合理的变速系统。
有有的的灌灌装装机机上上还还采采用用调调速速电电机机,,直直接接无无级级变变速速,,但但这这
种种传传动动对对电电机机要要求求很很高高,,必必须须防防尘尘、、防防水水等等,,而而且且价价格格
也较贵。也较贵。
对于旋转型灌装机传动部分的要求有以下几点：对于旋转型灌装机传动部分的要求有以下几点：
1. 1.传动平稳传动平稳
由由于于主主机机完完成成灌灌装装任任务务是是在在一一个个酒酒缸缸上上进进行行的的,,它它的的
进进瓶瓶、、出出瓶瓶准准确确地地灌灌装装等等都都要要求求在在平平稳稳的的工工作作条条件件下下
进行。进行。
2. 2.传动系统结构简单传动系统结构简单
传传动动系系统统简简单单 ,,一一方方面面可可以以减减少少功功率率的的消消耗耗 ,,另另一一方方
面设备的精度易达到面设备的精度易达到,,同时维修方便。同时维修方便。
3. 3.安全装置安全装置
旋旋转转型型灌灌装装机机经经常常出出现现的的问问题题是是瓶瓶子子经经常常卡卡住住,,在在设设
计计时时应应考考虑虑安安全全装装置置 ,,在在机机器器发发生生故故障障时时 ,,能能自自动动停停车车
或自动报警或自动报警,,以便及时排除故障。以便及时排除故障。
由由于于要要适适应应使使用用厂厂家家经经常常改改变变本本厂厂灌灌装装产产品品的的需需求求,,
充充分分发发挥挥设设备备的的潜潜力力 ,,做做到到一一机机多多用用 ,,提提高高的的设设备备的的
适适应应能能力力,,因因此此灌灌装装机机的的速速度度应应能能当当能能够够改改变变（（调调速速））
以满足需要。以满足需要。
另另外外,,在在设设计计传传动动系系统统时时考考虑虑到到安安装装、、调调试试、、保保养养
的的方方便便性性 ,,要要满满足足人人体体工工程程学学的的要要求求 ,,给给工工人人带带来来方方
便便,,要尽量缩短维修时间要尽量缩短维修时间,,要求便于维修、保养。要求便于维修、保养。
三、灌装机的调整三、灌装机的调整
根据使用情况和产品情况有时需要对机器进行调根据使用情况和产品情况有时需要对机器进行调
整整,,下面介绍几种常用的方法。下面介绍几种常用的方法。
.酒缸液位的调整酒缸液位的调整
因为酒液位的高低直接影响到灌装速度。若液位因为酒液位的高低直接影响到灌装速度。若液位
过低甚至使一定的灌装角度中灌不满瓶子过低甚至使一定的灌装角度中灌不满瓶子,,因此灌装因此灌装
机要求酒缸中的液位可以调整控制在合适的位置上机要求酒缸中的液位可以调整控制在合适的位置上,,
并且在灌装过程中能基本保持不变并且在灌装过程中能基本保持不变,,以便灌装速度稳以便灌装速度稳
定。定。
.灌装量的调整灌装量的调整
灌装机的定量形式多是以瓶定量的灌装机的定量形式多是以瓶定量的,,若更换灌装瓶子若更换灌装瓶子
容量时容量时,,可调节升降机构中活塞芯子的高低来实现可调节升降机构中活塞芯子的高低来实现,,
因此灌装瓶子容量的改变因此灌装瓶子容量的改变,,从而也就调整了灌装量。从而也就调整了灌装量。
若灌装机的定量形式是定量杯定量的若灌装机的定量形式是定量杯定量的,,则改变定量杯则改变定量杯
的容积的容积,,也同时调整了灌装量。也同时调整了灌装量。
.转速的调整转速的调整
灌灌装装机机上上常常用用的的调调速速装装置置一一般般是是机机械械无无级级调调速速的的这这
里只讲一下三角皮带机械式无级调速原理里只讲一下三角皮带机械式无级调速原理::
如图如图所示为皮带无级调速原理图。通过专用的所示为皮带无级调速原理图。通过专用的
三角宽胶带三角宽胶带——无级调速带无级调速带,,将二对锥盘联接起来将二对锥盘联接起来,,ⅠⅠ
轴为主动轴轴为主动轴,,ⅡⅡ轴为从动轴轴为从动轴,,若从若从ⅠⅠ轴输入一个固定轴输入一个固定
不变的转速不变的转速VV时时,,当转动手柄当转动手柄11通过齿轮通过齿轮,,螺纹收紧锥螺纹收紧锥
盘迫使主动轮的作用半径增大盘迫使主动轮的作用半径增大,,无级调速带的周长不无级调速带的周长不
变变,,则则ⅡⅡ轴上二锥盘压缩弹簧轴上二锥盘压缩弹簧,,使二轴的作用半径变使二轴的作用半径变
小小,,轴的输出转速即可提高。轴的输出转速即可提高。
反之反之,,当退开轴二锥盘当退开轴二锥盘,,轴二锥盘在弹簧作用下收轴二锥盘在弹簧作用下收
紧紧,,则输出转速降低。则输出转速降低。这种无级调速器运转平稳这种无级调速器运转平稳,,结结
构简单构简单,,但是调速范围小但是调速范围小,,随着负载变化随着负载变化,,它的打滑率它的打滑率
也随之变化也随之变化,,输出转速近似对称于输入转速变化。输出转速近似对称于输入转速变化。
只能用在作为传动链内部只能用在作为传动链内部
的速度匹配调节用的速度匹配调节用,,不能不能
用在有准确传动比要求的用在有准确传动比要求的
传动系统中。传动系统中。
它它只只适适用用于于扭扭矩矩不不大大的的
传传动动上上 ,,当当较较大大扭扭矩矩采采用用
时时 ,,它它的的尺尺寸寸很很大大 ,,它它的的变变
速范围通常是在速范围通常是在2~42~4内。内。
以以上上我我们们介介绍绍了了三三种种调调整整
方方法法 ,,这这仅仅仅仅是是比比较较简简单单
的的调调整整方方法法 ,,就就是是上上述述这这
三三种种之之间间也也是是息息息息相相关关 ,,
因因此此 ,,在在调调整整机机器器地地要要注注
意各个部分的相互关系。意各个部分的相互关系。
图图 皮带无级调速原理图皮带无级调速原理图
四、旋转型灌装机主要存在的问题四、旋转型灌装机主要存在的问题
此此类类灌灌装装机机具具有有结结构构紧紧凑凑,,连连续续生生产产效效率率较较高高等等优优点点,,
但还存在着如下问题但还存在着如下问题::
(1)(1)结结构构比比较较复复杂杂 ,,如如它它的的灌灌装装系系统统是是比比较较复复杂杂的的 ,,轻轻
工机械发展的方向是力求结构简单、体积小、重量轻。工机械发展的方向是力求结构简单、体积小、重量轻。
(2) (2)传动机构庞大。如主轴采用了较大的轴承。传动机构庞大。如主轴采用了较大的轴承。
(3) (3)成本太高。如酒缸采用不锈钢可铸铜等材料成本太高。如酒缸采用不锈钢可铸铜等材料,,增加增加
了成本。了成本。
(4) (4)加工要求高加工要求高,,特别是密封问题特别是密封问题
另另外外,,由由于于传传动动系系统统在在主主机机的的下下方方,,带带来来了了维维修修麻麻烦烦,,同同
时时由由于于主主机机的的旋旋转转运运动动,,它它的的转转速速受受到到离离心心力力大大小小的的限限
制制,,也限制了生产能力的提高。也限制了生产能力的提高。
第六节第六节 灌装机的设计计算灌装机的设计计算
一、灌装机的工艺计算一、灌装机的工艺计算
1. 1.输液部分计算输液部分计算
液体产品从贮液槽送往贮液箱的输液管一般为圆管液体产品从贮液槽送往贮液箱的输液管一般为圆管,,
因此尺寸的确定就是合理选择圆管的内径和壁厚。因此尺寸的确定就是合理选择圆管的内径和壁厚。
①①圆管内径的确定圆管内径的确定
设输液管的内径为设输液管的内径为 , ,其截面积为其截面积为 , ,液体在液体在
管内流动的速度为管内流动的速度为: , : , 为流经管道任一为流经管道任一
截面上液料的体积流量截面上液料的体积流量,,那么那么,,输液管的内径为输液管的内径为::
(4-1) (4-1)
又又 (4- (4-
2)2)
式中式中: : ＷＷ——重量流量重量流量..指单位时间内流经管道指单位时间内流经管道
任一横截面任一横截面 的液料重量的液料重量;;
ρ— ρ—液体产品的密度液体产品的密度;;
G— G—每瓶灌装液料的重量每瓶灌装液料的重量;;
— —灌装的最大生产能力。灌装的最大生产能力。
流体类别及工作条件 流速 流体类别及工作条件 流速
一般液体
粘度50cp液体(Φ25～Φ50)
粘度100cp液体(Φ25～Φ50)
粘度1000cp液体(Φ25～Φ50)
低压气体
真空操作下的气体
中压蒸汽(10~40工业气压)
压气机排出管(低压)
往复泵吸入管(水一类液体)
离心泵吸入管(水一类液体)
鼓风机吸入管
~
~
~
~
8~15
<10
20~40
20~30
~
~
10~15
粘度50cp液体(<Φ25)
粘度100cp液体(<Φ25)
粘度1000cp液体(<Φ25)
液体自流速度(冷凝液)
压强较高的气体
低压蒸汽(10工业气压)
压气机吸气管
压气机排出管(高压)
往复泵排出管(水一类液体
)
离心泵排出管(水一类液体
)
鼓风机排出管
~
~
~
15~25
15~20
10~20
10~20
~
~
15~20
表表 液料液料((流体流体))输送常用流速范围输送常用流速范围
流流速速uu一一般般根根据据经经验验选选取取,,这这是是因因为为流流速速增增大大,,管管径径则则小小,,
虽虽使使材材料料消消耗耗和和基基建建投投资资减减少少,,但但增增大大了了流流体体的的动动力力消消
耗耗 ,,又又使使操操作作费费用用提提高高 ,,因因此此 ,,在在设设计计时时应应根根据据具具体体情情况况
参参考考表表选选取取 ,,根根据据体体积积流流量量VV及及uu流流速速代代入入公公式式计计算算
所等于的管径所等于的管径,,还必须根据工程手册中查取的规格圆整。还必须根据工程手册中查取的规格圆整。
②②圆管壁厚圆管壁厚
一一般般根根据据管管子子的的耐耐压压和和耐耐腐腐蚀蚀等等情情况况,,按按标标准准规规格格选选
定壁厚。定壁厚。
③③高位贮液槽安装高度或液料输送泵的功率计算高位贮液槽安装高度或液料输送泵的功率计算
要在单位时间内供给灌装机贮液箱一定量的液料要在单位时间内供给灌装机贮液箱一定量的液料,,其其
能量可以来自高位贮液槽的位能能量可以来自高位贮液槽的位能,,也可以来自输入泵的也可以来自输入泵的
机械能机械能,,究竟需要多少能量呢？究竟需要多少能量呢？
这这可可由由流流体体力力学学中中能能量量守守恒恒的的柏柏努努利利方方程程式式来来求求解解,,一一
般般先先取取供供料料开开始始及及终终了了的的两两个个截截面面作作为为分分析析面面,,即即取取液液
槽槽的的自自由由液液面面作作为为1-11-1液液面面,,取取灌灌装装面面贮贮液液箱箱中中进进液液管管口口
作为作为2-22-2截面截面,,然后列出两截面间的柏努利方程式然后列出两截面间的柏努利方程式::
(4-3) (4-3)
式式中中:Z:Z为为位位压压头头; ; 为为静静压压头头; ; 为为动动压压头头,,其其中中αα为为动动
能能修修正正系系数数 ,,层层流流时时αα=2,=2,紊紊流流时时α≈α≈1,1,计计算算开开始始时时 ,,一一般般可可
先先假假定定α≈α≈1,1,最最后后根根据据计计算算结结果果可可再再进进行行验验算算、、修修正正;He;He
为为泵泵的的压压头头,,它它指指单单位位重重量量的的液液料料通通过过泵泵后后获获得得的的能能量量; ;
为为损损失失压压头头,,它它包包括括直直管管阻阻力力损损失失 及及局局部部阻阻力力损损失失
之和之和,,其计算方法可查阅流体力学的有关资料。其计算方法可查阅流体力学的有关资料。
.灌装时间的计算灌装时间的计算
①①灌装的水利过程灌装的水利过程
根根据据水水利利学学知知识识,,液液料料由由贮贮液液箱箱或或定定量量杯杯经经过过灌灌装装阀阀流流入入
待待灌灌瓶瓶内内,,这这一一过过程程应应该该看看成成是是液液体体的的管管嘴嘴出出流流,,按按照照定定量量方方
法法和和灌灌转转阀阀的的嘴嘴口口伸伸入入瓶瓶内内位位置置的的不不同同,,又又可可分分成成以以下下几几种种
情况情况::
图图 高度定量短管灌装高度定量短管灌装 图图 高度定量长管灌装高度定量长管灌装 图图 定量杯定量短管灌装定量杯定量短管灌装
液液位位高高度度定定量量方方法法,,若若灌灌装装嘴嘴口口伸伸入入到到瓶瓶颈颈部部分分,,由由于于
贮贮溢溢箱箱内内液液位位保保持持恒恒定定,,而而贮贮液液箱箱内内液液面面上上气气压压和和待待
灌灌瓶瓶内内的的气气压压基基本本上上又又是是一一个个定定值值,,因因此此,,液液体体流流动动速速
度度是是基基本本不不变变的的,,灌灌装装过过程程则则属属于于稳稳定定的的管管嘴嘴自自由由出出
流情况流情况,,如图如图。。
同同样样对对于于采采用用控控制制液液位位高高度度定定量量法法,,若若灌灌装装嘴嘴口口伸伸
入入在在接接近近瓶瓶底底部部,,那那么么灌灌装装过过程程分分为为两两步步,,第第一一步步在在液液
面面尚尚末末灌灌至至灌灌装装嘴嘴口口之之前前一一段段,,属属于于稳稳定定的的管管嘴嘴自自由由
出出流流情情况况::第第二二步步,,在在液液料料嘴嘴口口之之后后一一段段,,由由于于作作用用在在嘴嘴
口口上上的的静静压压力力随随着着瓶瓶内内液液料料的的逐逐渐渐上上升升而而变变化化,,故故属属
于不稳定的管嘴淹没出流情况于不稳定的管嘴淹没出流情况,,如图如图所示。所示。
对对于于定定量量杯杯定定量量法法,,若若灌灌装装嘴嘴口口伸伸入入在在瓶瓶颈颈部部分分,,由由于于
定定量量杯杯内内液液位位在在灌灌装装过过程程中中逐逐渐渐变变化化,,因因此此,,液液体体流流动动
速速度度也也随随时时间间变变化化,,灌灌装装过过程程则则属属于于不不稳稳定定的的管管嘴嘴自自
由由出出流流情情况况。。如如图图所所示示。。同同样样对对于于定定量量杯杯定定量量
法法 ,,若若灌灌装装嘴嘴口口伸伸入入在在接接近近瓶瓶底底 ,,那那么么 ,,灌灌装装过过程程也也分分
两两部部 ::第第一一步步 ,,在在液液料料尚尚末末灌灌至至灌灌装装嘴嘴口口之之前前一一段段 ,,属属
于于不不稳稳定定的的管管嘴嘴自自由由出出流流情情况况；；第第二二步步,,在在液液料料已已淹淹
没没嘴嘴口口之之后后一一段段,,属属于于不不稳稳定定的的管管嘴嘴淹淹没没出出流流情情况况。。
如图如图所示。所示。
淹淹没没出出流流可可以以减减小小自自由由出出流流时时液液料料落落下下时时产产生生的的
冲冲出出力力,,使使灌灌装装较较为为稳稳定定,,但但是是由由于于灌灌装装嘴嘴口口上上的的水水
头头不不能能保保持持稳稳定定 ,,又又均均是是不不稳稳定定的的淹淹没没出出流流。。由由此此 ,,
目前尽量采用环隙进液并沿瓶壁降落的阀端结构目前尽量采用环隙进液并沿瓶壁降落的阀端结构, ,
这这不不仅仅使使灌灌装装
始始终终保保持持稳稳定定
的的管管嘴嘴出出流流状状
态态 ,,同同时时又又避避免免
了了液液料料落落下下产产
生生的的冲冲击击力力 ,,使使
灌灌装装更更为为稳稳定定 ,,
这这种种结结构构的的阀阀
对对于于含含气气饮饮料料
的的灌灌装装更更显显得得
有利。有利。
图图 定量杯定量长管灌装定量杯定量长管灌装
②②液料流量的计算液料流量的计算
经过灌装阀孔口出流的液料体积流量为：经过灌装阀孔口出流的液料体积流量为：
(4-4) (4-4)
式中式中: : ——孔中截面上液料的流速孔中截面上液料的流速;;
——孔口中液道口的截面积。孔口中液道口的截面积。
液液料料流流速速 可可以以由由孔孔口口截截面面及及贮贮液液箱箱((或或定定量量杯杯))中中
自由液面间列柏努利方程式求得。自由液面间列柏努利方程式求得。
(4-5) (4-5)
式式中中: : 为为灌灌装装时时贮贮液液箱箱自自由由液液面面的的液液料料流流速速根根据据液液体体
流流动动的的连连续续性性方方程程式式,,可可 将将折折算算成成 ,,而而阻阻力力损损失失ΣΣhh也也
可写成用可写成用 表达的一般形式表达的一般形式,,则上式可改写成为：则上式可改写成为：
(4-6) (4-6)
(4-7)(4-7)
式中式中: : ——贮液箱贮液箱((或定量杯或定量杯))自由液面的面积自由液面的面积;;
——贮贮液液箱箱((或或定定量量杯杯))自自由由溢溢面面的的速速度度折折算算系系
数数,,对于贮液箱情况对于贮液箱情况,,因自由面积较大故可取因自由面积较大故可取 ;;
——从从由由自自液液面面至至灌灌装装嘴嘴口口截截面面之之间间，，因因通通
流截面积不同各段流道的速度折数系数流截面积不同各段流道的速度折数系数;;
——各段直管阻力系数之和各段直管阻力系数之和;;
——各种局部阻力系数之和。各种局部阻力系数之和。
由此由此,,可求得孔口截面上液料的流速为可求得孔口截面上液料的流速为
(4-8) (4-8)
因此因此,,经孔口出流的液料流量为经孔口出流的液料流量为: :
(4-9)(4-9)
式中式中: C: C——灌装阀中液道的流量系数灌装阀中液道的流量系数;;
Y Y——孔口截面上的有效压头孔口截面上的有效压头((包括静压头与位压头包括静压头与位压头))。。
由由上上式式可可见见,,液液料料体体积积流流量量主主要要是是三三个个参参数数的的函函数数,,这这
三三个个参参数数为为：：(1)(1)液液道道量量系系数数C,(2)C,(2)孔孔口口截截面面积积 ,(3),(3)孔孔
口截面上有效压头Ｙ口截面上有效压头Ｙ,,现分别讨论如下现分别讨论如下::
.流流量量系系数数C:C:它它实实际际上上就就是是液液料料流流经经灌灌装装阀阀中中液液道道
所所受受的的阻阻力力损损失失系系数数 ,,显显然然 ,,阀阀中中流流道道阻阻力力越越小小 ,C,C值值越越
大大,,但但CC值永远小于值永远小于1,1,
流量系数流量系数CC可通过计算来确定。当阀的结构及操作可通过计算来确定。当阀的结构及操作
条件确定后条件确定后,,其各段阻力系数均可查表获得其各段阻力系数均可查表获得,,对于环隙对于环隙
进液的阀端结构进液的阀端结构,,可以参考缝隙流的有关公式可以参考缝隙流的有关公式,,先求出先求出
液料在缝隙始、终两端的压力降液料在缝隙始、终两端的压力降ΔΔP,P,然后求出该段缝然后求出该段缝
隙的能量损失隙的能量损失ΔΔP/P/γγ,,最后再反算出该段缝隙的阻力最后再反算出该段缝隙的阻力
系数为系数为 。根据各段阻力系数。根据各段阻力系数ξξ及每段的速及每段的速
度度
折算系数折算系数k,k,则可采用阻力损失叠加原则求出各项之和。则可采用阻力损失叠加原则求出各项之和。
但由于灌装阀中各个局部阻力之间距离很近但由于灌装阀中各个局部阻力之间距离很近,,在两个阻在两个阻
力之间很难形成一段变流力之间很难形成一段变流,,由于相互干扰的结果使流量由于相互干扰的结果使流量
系数降低系数降低,,所以应予以修正所以应予以修正,,其修正系数其修正系数εε一般建议取一般建议取
～～,,由此由此::
(4-10) (4-10)
为为了了计计算算时时参参考考,,表表4-34-3列列出出了了在在2020℃℃时时几几种种食食用用液液体体
的的主主要要水水力力特特性性参参数数::流流量量系系数数CC的的另另一一种种确确定定方方法法是是
实实验验法法。。一一般般参参照照现现有有同同类类型型灌灌装装机机的的运运转转条条件件测测定定
上上述述液液料料流流量量计计算算公公式式中中的的其其余余各各项项 ,,即即测测定定、、YY、、VV
的的数数值值(V(V可可由由测测定定的的灌灌装装时时间间间间接接计计算算求求得得),),然然后后按按照照
分工就很容易求得该阀液道的流量系数分工就很容易求得该阀液道的流量系数CC。。
液料名称 重度γ 粘度μ
青岛啤酒
北京啤酒
上海啤酒
汽 水
白 酒
果 酒
牛 奶
表表4-3 4-3 几种食用液体的主要水力特性参数几种食用液体的主要水力特性参数
例例如如::某某一一台台白白酒酒真真空空灌灌装装机机,,实实测测真真空空度度为为600mm600mm酒酒柱柱,,
灌灌装装时时间间为为秒秒秒秒 ,,酒酒缸缸液液面面至至阀阀口口为为150mm,150mm,阀阀口口截截
面积为面积为,,计算可得计算可得C==。。
又又如如::一一台台640640毫毫
升升的的啤啤酒酒等等压压
灌灌装装机机 ,,实实测测得得
灌灌装装时时间间为为 1010
秒秒 ,,酒酒缸缸液液面面至至
阀阀口口高高度度差差为为
23mm,23mm,阀阀口口面面积积
50mm,50mm,计计算算可可得得
C==.
.阀口截面积阀口截面积
在瓶口尺寸允许的情况下应尽量取大值在瓶口尺寸允许的情况下应尽量取大值..当截面当截面
积积AA相同时相同时,,还应尽量增大水力半径还应尽量增大水力半径,,有有
利于减小局部损失利于减小局部损失,,增大流量增大流量,,减少灌装时间。减少灌装时间。
所所谓谓水水力力半半径径是是指指通通流流口口的的通通流流面面积积与与润润湿湿周周边边
之比之比,,即即::
(4-11) (4-11)
式中式中: A: A——过流面积过流面积;;
L L——润湿周边长度。润湿周边长度。
对于圆形孔口对于圆形孔口::
正方形孔口正方形孔口: :
矩形孔口矩形孔口: :
环形孔口环形孔口: :
由由此此可可见见,,以以圆圆形形和和正正方方形形的的水水力力半半径径最最大大,,矩矩
形次之形次之,,环形最小。环形最小。
但但从从灌灌装装的的稳稳定定性性看看 ,,就就尽尽量量增增大大截截面面上上的的润润
浸浸周周边边长长度度 ,,从从而而减减小小水水力力半半径径 ,,使使雷雷诺诺系系数数ＲＲee
减减小小 ,,液液料料流流动动则则更更加加稳稳定定。。所所以以圆圆形形管管适适合合于于
输液道输液道,,而环形孔口适合于灌装阀孔口。而环形孔口适合于灌装阀孔口。
.孔口截面上有效压头孔口截面上有效压头Y:Y:它包括两项它包括两项,,一项是孔口截一项是孔口截
面上的静压头面上的静压头 ,,它除受自由出流还是淹没它除受自由出流还是淹没
出出
流的影响外流的影响外((自由出流时为常数自由出流时为常数,,淹没出流时随淹没淹没出流时随淹没
高度的变化而变化高度的变化而变化))。主要取决于贮液箱和瓶内气。主要取决于贮液箱和瓶内气
相的压力差相的压力差,,在常压法和等压法以及依靠自重的真在常压法和等压法以及依靠自重的真
空阀中空阀中,,气相压力差基本上为零气相压力差基本上为零((不考虑排气道的阻不考虑排气道的阻
力力),),在依靠压差灌装的真空阀中在依靠压差灌装的真空阀中,,气相压力差应大气相压力差应大
于零于零,,若提高灌装速度应取大值若提高灌装速度应取大值,,但必须保证灌装时但必须保证灌装时
贮液箱内的液料及瓶内顶隙处的余液不被真空泵抽贮液箱内的液料及瓶内顶隙处的余液不被真空泵抽
走走;;另一项是孔口截面上的位压头另一项是孔口截面上的位压头ΔΔZ,Z,它除了受控它除了受控
制液位高度定量还是定量杯定量的影响外制液位高度定量还是定量杯定量的影响外((控制液控制液
位高度定量时为常数位高度定量时为常数,,定量杯定量时随定量杯内液定量杯定量时随定量杯内液
位的变化而变化位的变化而变化), ),
主主要要取取决决于于贮贮液液箱箱内内自自由由液液面面至至灌灌装装阀阀孔孔口口截截
面面间间的的高高度度 ((取取孔孔口口截截面面为为计计算算基基准准面面,,即即 =0),=0),
假假如如贮贮液液箱箱内内液液料料高高度度为为 ,,灌灌装装嘴嘴口口至至瓶瓶底底的的
高度为高度为 ,,并令并令 ,,显然显然,,当当 一一
定定 ,,ββ越越大大 , , 越越大大 ,,生生产产能能力力则则越越高高 ,,实实验验证证明明 ,,在在
ββ=5=5和和αα>1>1的的情情况况下下,,可可得得到到最最大大生生产产能能力力,,在在ββ>10>10
的的情情况况下下 ,,采采用用定定量量杯杯的的灌灌装装可可以以近近似似认认为为属属于于
液液位位恒恒定定,,由由此此可可见见,,采采用用小小截截面面的的定定量量杯杯对对提提高高
生产能力更为有利。生产能力更为有利。
③③灌装时间的计算灌装时间的计算
灌灌装装的的水水力力过过程程包包括括稳稳定定的的管管嘴嘴自自由由出出流流,,不不稳稳定定
的的管管嘴嘴自自由由出出流流和和不不稳稳定定的的管管嘴嘴淹淹没没出出流流等等,,下下面面针针
对每种情况分别讨论灌装时间的计算方法。对每种情况分别讨论灌装时间的计算方法。
1)1)稳定的管嘴自由出流稳定的管嘴自由出流
如如图图所所示示,,由由于于流流经经管管嘴嘴孔孔口口的的液液料料流流量量恒恒定定
不变即不变即VsVs为常量为常量,,所以灌装时间为所以灌装时间为::
(4-12) (4-12)
式中式中: V: V——每瓶所需灌装液料的容积每瓶所需灌装液料的容积;;
——孔口出流的液料体积流量。孔口出流的液料体积流量。
由式可见由式可见,,只有增大只有增大VsVs才能提高灌装机的生产能力才能提高灌装机的生产能力,,
而而VsVs的增加的增加,,又在于三个参数又在于三个参数CC、、 、和、和Y,Y,但在增但在增
大三个参数的同时大三个参数的同时,,应考虑到应考虑到CC、、YY的增大将导致的增大将导致
液料流速的提高液料流速的提高,,这将有害于灌装的稳定进行这将有害于灌装的稳定进行,,而而
的提高除应考虑瓶口尺寸的限制外的提高除应考虑瓶口尺寸的限制外,,在按液位高度在按液位高度
定量的结构中定量的结构中,,还应考虑当液位升至回气管后还应考虑当液位升至回气管后,,能能
否在孔口截面上截断液流否在孔口截面上截断液流,,以便保证定量精度。以便保证定量精度。
2)2)不稳定的管嘴自由出流不稳定的管嘴自由出流
如如图图所所示示,,由由于于孔孔口口截截面面上上的的位位压压头头是是变变化化的的,,
流流经经该该截截面面的的液液料料是是变变量量,,即即VsVs是是的的函函数数。。当当定定量量
杯杯内内液液料料降降至至任任意意位位置置时时,,流流经经管管嘴嘴孔孔口口的的液液料料瞬瞬
时流量为：时流量为：
(4-13) (4-13)
式中式中: F: F——定量杯的截面积定量杯的截面积;;
dz dz——定量杯液料高度的微小增量定量杯液料高度的微小增量;;
d dτ—τ—对应于增量对应于增量FF··dzdz的时间的时间
式式中中负负号号表表明明定定量量杯杯内内液液料料高高度度是是随随时时间间增增长长而而
减少的减少的,,由此可得由此可得::
(4-14) (4-14)
定量杯内液料全部注入瓶内所需灌液时间应为定量杯内液料全部注入瓶内所需灌液时间应为::
(4-15) (4-15)
式式中中：： ——从从管管嘴嘴孔孔口口至至定定量量杯杯内内充充满满液液料料时时的的高高度度
;;
——从管嘴孔口至定量杯内流完液料时的高度。从管嘴孔口至定量杯内流完液料时的高度。
假假如如定定量量杯杯的的截截面面积积AA不不是是常常数数而而是是变变数数 ,,那那么么 ,,可可
以以由由随随高高度度变变化化的的函函数数关关系系A=A(z)A=A(z)代代入入积积分分式式求求得得,,
也也可可以以由由图图解解析析法法来来解解决决 ::首首先先画画出出定定量量杯杯的的三三视视
图图 ,,然然后后沿沿定定量量杯杯高高度度方方向向用用若若干干水水平平截截面面将将其其分分
割割,,计计算算出出定定量量杯杯被被分分割割的的每每个个部部分分的的容容积积
,,再再近近似似取取灌灌装装每每份份容容量量时时所所对对应应的的孔孔口口截截面面上上的的
平平均均有有效效压压头头就就为为该该部部分分不不变变的的有有效效压压头头
,,则灌装每份容量所需时间应为则灌装每份容量所需时间应为::
(4-16) (4-16)
因此因此,,可以求得流完定量杯内液料所需的时间为可以求得流完定量杯内液料所需的时间为::
(4-17) (4-17)
只要将定量杯分割的分数ｎ取得足够大只要将定量杯分割的分数ｎ取得足够大,,就可以就可以
使计算能获得足够的精确度。使计算能获得足够的精确度。
3)3)由液位高度定量的不稳定管嘴淹没出流由液位高度定量的不稳定管嘴淹没出流
如如图图所所示示,,整整个个灌灌装装时时间间应应包包括括淹淹没没管管咀咀前前、、后后两两部部
分分时时间间的的和和,,即即 ,,前前段段为为稳稳定定的的自自由由出出流流,,其其灌灌装装
时时间间的的ττ''的的计计算算方方法法前前面面己己述述;;后后段段为为不不稳稳定定的的管管咀咀淹淹没没出出
流流,,由由于于孔孔口口截截面面上上的的静静压压头头是是变变化化的的,,流流经经该该截截面面的的液液料料
流流量量是是变变量量,,即即VsVs是是ΔΔp/p/γγ的的函函数数((ΔΔpp指指贮贮液液箱箱自自由由液液面面与与管管
咀孔口截面间的压力差咀孔口截面间的压力差))。。
当液料在瓶内淹没管咀孔口高度为当液料在瓶内淹没管咀孔口高度为hh时时,,其瞬时流量为其瞬时流量为::
(4-18) (4-18)
式中式中: P1: P1——贮液箱内气相空间的压力；贮液箱内气相空间的压力；
P0 P0——灌装瓶内气相空间的压力；灌装瓶内气相空间的压力；
F0 F0——待灌瓶内腔的截面积；待灌瓶内腔的截面积；
dh dh——瓶内液料高度的微小增量瓶内液料高度的微小增量
对对于于瓶瓶的的内内腔腔截截面面积积A:A:一一般般瓶瓶体体部部分分为为截截面面积积不不变变
的的圆圆柱柱体体 ,,而而瓶瓶颈颈部部分分的的截截面面积积随随瓶瓶的的高高度度而而变变化化 ,,
因因此此 ,,灌灌液液时时间间也也应应分分两两部部分分来来求求积积分分 ,,瓶瓶颈颈部部分分的的
积积分分值值可可以以由由函函数数关关系系A0A0＝＝f(h)(f(h)(一一般般可可近近似似认认为为是是
圆圆台台体体))代代入入直直接接求求出出 ,,也也可可以以用用上上述述类类似似的的线线图图解解
析法求得。析法求得。
从从开开始始淹淹没没管管咀咀孔孔口口至至瓶瓶内内灌灌满满定定量量液液料料为为止止所所
需灌液时间应为需灌液时间应为::
(4-19) (4-19)
式中式中::ΔΔp'p'——贮液箱与灌装瓶内气相的压力差；贮液箱与灌装瓶内气相的压力差；
h' h'——瓶体部分离开管嘴孔口的最高高度瓶体部分离开管嘴孔口的最高高度
h“h“——颈颈部部分分灌灌满满定定量量液液料料后后离离开开管管嘴嘴孔孔口口 的的
最高高度最高高度
hihi——对对应应于于瓶瓶颈颈部部分分所所分分割割的的容容积积ViVi中中液液料料离离开开管管
嘴孔口的平均高度。嘴孔口的平均高度。
4) 4)由定量杯定量的不稳定管咀淹没出流由定量杯定量的不稳定管咀淹没出流
如如图图所所示示，，同同样样，，整整个个罐罐装装时时间间应应包包括括淹淹没没管管嘴嘴
前前、、后后两两部部分分时时间间的的和和，，即即 。。前前段段为为不不稳稳定定
的的自自由由出出流流,,其其灌灌装装时时间间ττ''的的计计算算方方法法前前面面己己述述,,后后段段为为
不不稳稳定定的的管管嘴嘴淹淹没没出出流流 ,,由由于于孔孔口口截截面面上上的的位位压压头头和和
静静压压头头均均是是变变化化的的 ,,流流经经该该截截面面的的液液料料流流量量当当然然也也是是
变量变量,,即即VsVs是是ΔΔzz和和ΔΔp/p/γγ的函数。的函数。
当当液液料料在在瓶瓶内内淹淹没没管管嘴嘴孔孔口口高高度度hh时时 ,,相相应应定定量量杯杯的的
液料高度为液料高度为z,z,这时流经管嘴孔口的瞬时流量为这时流经管嘴孔口的瞬时流量为::
(4-20) (4-20)
欲解上式必须首先求出两个变量欲解上式必须首先求出两个变量hh和和zz的关系。的关系。
因因 (4-21) (4-21)
式中式中: F: F——定量杯和横截面积定量杯和横截面积;;
F0 F0——瓶内腔的横截面积。瓶内腔的横截面积。
两边积分解得两边积分解得::
(4-22) (4-22)
积积分分常常数数 可可由由初初始始条条件件求求得得,,当当液液料料刚刚刚刚淹淹没没
管管嘴嘴口口,,即即h=0h=0时时,,相相应应定定量量杯杯内内液液料料高高度度为为 ，，
故故 。。又又设设定定量量杯杯内内充充满满液液料料时时离离开开管管嘴嘴孔孔
口口的的距距离离为为 ,,管管嘴嘴孔孔口口离离开开瓶瓶底底的的距距离离为为 ,,由由式式
(4-22)(4-22)可求得可求得 。。
在在上上述述瞬瞬时时流流量量公公式式中中,,将将变变量量ZZ用用变变量量hh转转换换后后
可得可得::
(4-23) (4-23)
同同样样 ,,要要按按瓶瓶体体部部分分及及瓶瓶颈颈部部分分两两段段来来积积分分 ,,得得
到到开开始始淹淹没没管管嘴嘴孔孔口口至至瓶瓶内内灌灌满满定定量量液液料料为为止止所所
需的灌装时间为需的灌装时间为::
(4-24) (4-24)
(4-24) (4-24)
④④充气或抽气时间的计算充气或抽气时间的计算
对于常压法对于常压法,,其灌装时间即为灌液时间其灌装时间即为灌液时间,,而而
对于等压法或真空法对于等压法或真空法,,其灌装所需时间应为其灌装所需时间应为
灌灌液液时间时间与充气或抽气与充气或抽气时间时间两两项项之和。之和。
1)1)充气等充气等压时间压时间
当当空空瓶瓶上上升升至至灌灌装装阀阀的的瓶瓶口口帽帽接接触触并并密密封封时时 ,,瓶瓶
内内的的空空气气由由常常压压充充气气至至与与贮贮液液箱箱液液面面上上的的气气压压相相等等,,
以以流流体体力力学学可可知知,,这这一一过过程程是是容容器器内内((即即贮贮液液箱箱内内气气
相相空空间间))的的气气体体经经收收缩缩形形管管嘴嘴的的外外射射流流动动,,因因为为充充气气
的的气气道道在在灌灌装装的的内内部部,,而而充充气气的的时时间间又又很很短短,,故故可可把把
充充气气过过程程近近似似看看成成是是没没有有摩摩擦擦损损失失的的绝绝热热过过程程((或或
叫等叫等熵过熵过程程))。。
由气体由气体绝热过绝热过程方程式可知程方程式可知
(4-25) (4-25)
式中式中: P0—: P0—充气前瓶内的气充气前瓶内的气压压((即即为为大气大气压压););
P1 P1——充气后瓶内气压充气后瓶内气压((即为贮液箱内压力即为贮液箱内压力););
V0 V0—— 瓶内原有气体的气压瓶内原有气体的气压((即空瓶的容积即空瓶的容积););
V1V1——瓶瓶内内气气压压增增高高至至时时 ,,原原有有气气体体被被压压缩缩成成的的容容
积积;;
k k——绝热指数绝热指数,,对于空气对于空气k==。。
由上式可求得由上式可求得::
(4-26) (4-26)
因因此此,,对对于于一一只只瓶瓶所所补补充充进进入入空空气气容容积积为为::ΔΔV=V0-V,V=V0-V,
充气等压所需时间充气等压所需时间::
(4-27) (4-27)
式式中中: : ——瓶瓶内内气气压压增增高高至至P1P1时时,,瓶瓶内内气气体体的的重重度度,,由由
绝热过程方程式可知绝热过程方程式可知
——向向瓶瓶内内充充气气过过程程中中,,流流经经气气道道孔孔口口截截面面上上
的气体平均重量流量。的气体平均重量流量。
显显然然,,气气体体的的重重量量流流量量WsWs是是一一个个变变量量,,这这是是因因为为瓶瓶内内
气气压压是是由由P0P0不不断断变变化化为为P1P1的的,,随随着着瓶瓶内内瞬瞬时时气气压压 的的
不同不同,Ws,Ws也就有不同的瞬时值也就有不同的瞬时值,,即即WsWs是是 的函数的函数..
根根据据气气体体绝绝热热过过程程的的柏柏努努利利方方程程式式,,列列出出贮贮液液箱箱气气
道孔口截面的能量方程道孔口截面的能量方程: :
(4-28) (4-28)
式式中中: : 为为贮贮液液箱箱气气相相空空间间的的气气体体流流速速,,可可近近似似认认
为为 为为瓶瓶内内瞬瞬时时气气压压为为P0'P0'时时瓶瓶内内空空气气的的重重
量及灌装阀气道孔口的气体流速量及灌装阀气道孔口的气体流速..由式可求得由式可求得::
(4-29) (4-29)
令令 称称为为压压力力比比,,因因此此,,气气体体经经孔孔口口射射出出的的重重量量流流
量为量为::
(4-30)(4-30)
式中式中::ｆｆgg——灌装阀气道孔口的截面积。灌装阀气道孔口的截面积。
由式可做出由式可做出WsWs—β—β线图线图,,如如
图图所示所示,,图中图中 称为临称为临
界压力比界压力比,,由由 可求得可求得
。对于空气。对于空气 =,=,对应对应
WkpWkp为极限喷射量。图中为极限喷射量。图中
虚曲线是根据上面公式计虚曲线是根据上面公式计
算绘制的算绘制的,,实际上实际上,,由实验由实验
测得测得,,当当ββ< < 时时,,气流将为气流将为
超音速超音速,,这时流量保持这时流量保持WkpWkp
不变不变,,故应为过故应为过MM点的一条点的一条
水平线。水平线。
图图 流量与压力比曲线流量与压力比曲线
由由WsWs—β—β曲曲线线图图经经过过定定积积分分 ,,就就可可求求出出充充气气过过程程中中的的
气体平均重量流量为气体平均重量流量为::
(4-31) (4-31)
式中式中::
应应该该说说明明 ,,以以上上计计算算忽忽略略了了气气道道阻阻力力的的影影响响 ,,计计算算中中
又又取取的的平平均均重重量量流流量量,,故故存存在在一一定定误误差差,,根根据据实实验验条条件件,,
有人建议取充气等压时间为有人建议取充气等压时间为～～11秒左右。秒左右。
2)2)抽气真空时间抽气真空时间
对对于于真真空空法法灌灌装装而而言言 ,,灌灌液液前前瓶瓶内内要要形形成成一一定定的的真真
空空度度,,气气压压必必须须由由原原有有的的P0P0降降低低为为P1,P1,则则瓶瓶内内原原有有空空气气
的的体体积积V1V1将将膨膨胀胀部部分分的的气气体体不不断断被被抽抽走走,,温温度度基基本本保保
持持不不变变,,因因此此这这一一过过程程可可以以近近似似看看成成是是等等温温过过程程,,由由气气
体等温过程方程式求得体等温过程方程式求得::
(4-32) (4-32)
体体积积增增大大部部分分的的空空气气即即为为必必须须抽抽走走的的空空气气量量 ,,所所以以
抽气真空的时间应为抽气真空的时间应为: :
(4-33) (4-33)
式式中中: : 为为真真空空泵泵平平均均分分配配在在每每头头灌灌装装阀阀上上的的抽抽气气
速率。速率。
它它应应由由真真空空泵泵的的抽抽气气速速率率WsWs减减去去真真空空系系
统统的的泄泄漏漏量量 以以及及液液料料中中溶溶解解空空气气逸逸出出量量 ,,再再
除以灌装机的头数而求得除以灌装机的头数而求得,,即即: :
真真空空系系统统由由于于设设备备和和管管道道连连接接不不严严密密 ,,单单位位时时间间
内被漏入的空气量一般可由表内被漏入的空气量一般可由表估算估算::
被被灌灌装装液液料料中中原原来来所所溶溶解解的的
空空气气 ,,由由于于抽抽成成一一定定真真空空 ,,溶溶
解解量量则则有有所所减减少少,,简简单单估估算算时时,,
可可参参考考每每立立方方米米水水中中溶溶解解
××10 10 千千克克空空气气来来计计算算 ,,因因
此此,,单单位位时时间间内内由由液液料料中中逸逸出出
的空气量应为的空气量应为::
= =××10 10 ××QQ××V (4-35V (4-35））
式中式中: Q: Q——灌装机的生产能力；灌装机的生产能力；
V V——每瓶液料定量灌装每瓶液料定量灌装
的容积。的容积。
表表 真空系统的空气渗入量真空系统的空气渗入量
真空度
（mmHg）
空 气 渗 漏 量
（kg/h）
200~375
125~200
75~125
25~75
~
~
~
~
设设计计时时 ,,亦亦可可先先假假定定每每只只瓶瓶在在抽抽气气真真空空阶阶段段所所需需的的时时
间间 ,,然然后后根根据据上上面面几几个个公公式式反反过过来来估估算算真真空空泵泵的的抽抽气气
速速率率,,待待泵泵选选定定后后,,尚尚需需校校核核瓶瓶在在进进液液回回气气阶阶段段能能否否保保
证证瓶瓶内内始始终终维维持持己己形形成成的的真真空空度度P,P,这这就就要要求求被被灌灌入入液液
料料所所逐逐步步占占据据的的瓶瓶内内容容积积的的空空气气必必须须及及时时抽抽走走, , 即即要要
求求::
(4-36) (4-36)
式式中中: : VV——为为每每瓶瓶液液料料定定量量灌灌装装的的容容积积,,粗粗略略计计算算时时可可
以取以取V=V0V=V0。。
假假若若不不能能满满足足上上面面不不等等式式,,则则需需重重新新选选择择WsWs或或者者设设
法改变法改变ττ
.生产能力的计算生产能力的计算
旋转型的自动灌装机的生产能力可用下式计算旋转型的自动灌装机的生产能力可用下式计算::
Q=60an (4-37)Q=60an (4-37)
式中式中: Q: Q——生产能力生产能力((瓶瓶//小时小时););
a a——灌装机头数灌装机头数;;
n n——灌装台的转速灌装台的转速((转转//分分))。。
由式由式(4-37)(4-37)可见可见,,要提高灌装机的生产能力就必要提高灌装机的生产能力就必
须增大头数须增大头数aa和转速和转速nn。如果采用增大灌装机的头。如果采用增大灌装机的头
数数aa来提高生产率来提高生产率,,那么那么,,灌装机的旋转台直径也要灌装机的旋转台直径也要
相应增大相应增大,,这不仅使机器庞大这不仅使机器庞大,,
而且在旋转台转速一定的情况下而且在旋转台转速一定的情况下,,还必须考虑离还必须考虑离
心力的影响心力的影响,,即瓶托上的瓶子在尚末升瓶压紧灌即瓶托上的瓶子在尚末升瓶压紧灌
装阀之前以及在灌满液料降瓶离开灌装阀之后装阀之前以及在灌满液料降瓶离开灌装阀之后,,
其绕立轴旋转时产生的离心力都必须小于瓶子与其绕立轴旋转时产生的离心力都必须小于瓶子与
瓶托之间的摩擦力瓶托之间的摩擦力,,否则瓶子将会被抛出托瓶台否则瓶子将会被抛出托瓶台,,
从而影响正常操作从而影响正常操作,,由此可得灌装头中心到立轴由此可得灌装头中心到立轴
中心的距离中心的距离,,必须满足下列不等式必须满足下列不等式::
(4-38) (4-38)
式中式中: f: f——瓶与托瓶台间的摩擦系数。瓶与托瓶台间的摩擦系数。
如果采用增大立轴的转速如果采用增大立轴的转速nn来提高生产率来提高生产率,,那么那么,,
除同样需要考虑离心力的影响外除同样需要考虑离心力的影响外,,主要的还需考主要的还需考
虑灌装时间的影响虑灌装时间的影响,,当当nn值提高值提高,,但液料灌装速度但液料灌装速度
没有提高而与没有提高而与nn值不相适应时值不相适应时,,瓶子在瓶子在旋转台上旋转台上
转动一周的时间内并末能灌满转动一周的时间内并末能灌满,,没有达到定量要没有达到定量要
求求,,生产循环也因此受到破坏。生产循环也因此受到破坏。
立立轴轴旋旋转转一一周周即即灌灌装装机机完完成成一一个个工工作作循循环环所所
需时间为需时间为::
TT＝＝60/n (4-39)60/n (4-39)
在在完完成成一一个个工工作作循循环环的的时时间间内内必必须须包包括括下下列列
几个部分几个部分::
(4-40) (4-40)
如如图图所所示示 ,,其其中中T1T1为为进进出出
瓶瓶之之间间的的无无瓶瓶区区所所占占去去的的时时
间间 ,,无无瓶瓶区区的的大大小小由由进进瓶瓶、、出出
瓶瓶拔拔轮轮的的结结构构所所决决定定,,显显然然,,拔拔
轮轮取取得得越越大大,,进进出出瓶瓶越越稳稳,,但但所所
占占无无瓶瓶区区的的角角度度相相应应也也要要增增
大大。。T2T2、、 为为升升瓶瓶、、降降瓶瓶所所占占
去去的的时时间间 ,,它它们们除除应应考考虑虑升升瓶瓶
前前、、降降瓶瓶后后尚尚需需稍稍为为稳稳定定的的
时时间间外外 ,,同同时时还还应应考考虑虑升升降降瓶瓶
凸凸轮轮所所允允许许的的压压力力角角 ,,参参照照机机
械械原原理理的的有有关关知知识识 ,,瓶瓶托托上上升升
时时为为工工作作行行程程 ,,许许用用压压力力角角推推
荐荐为为 [[αα]]≤≤3030°°。。瓶瓶托托下下降降时时为为
空行程空行程,,许用压力角许用压力角[[αα]]≤≤7070°°。。
图图 旋转型灌装机的工作旋转型灌装机的工作
循环图循环图
由由此此可可见见 ,,圆圆柱柱凸凸轮轮的的半半径径越越大大 ,,升升降降行行程程越越短短 ,,升升
降降瓶瓶区区在在转转盘盘上上所所占占的的角角度度就就可可越越小小,,但但随随着着升升降降
瓶瓶凸凸轮轮半半径径的的减减小小,,在在满满足足一一定定压压力力角角的的情情况况下下,,升升
降降瓶瓶区区所所占占角角度度增增大大 ,,经经济济效效果果不不一一定定有有利利 ,,另另外外 ,,
在在选选择择灌灌装装阀阀的的阀阀端端结结构构时时,,采采用用短短管管法法当当然然较较之之
采采用用长长管管法法可可减减少少升升降降瓶瓶的的行行程程,,从从而而减减少少升升降降瓶瓶
区区。。T3T3、、T3T3′′为为开开阀阀 ,,关关阀阀区区所所占占的的时时间间 ,,这这与与灌灌装装
阀阀的的结结构构形形式式和和开开闭闭方方法法有有关关系系,,例例如如,,一一般般旋旋转转阀阀
较较之之移移动动阀阀开开启启所所需需时时间间长长些些,,利利用用固固定定挡挡块块开开闭闭
较较之之利利用用瓶瓶子子本本身身升升降降开开闭闭所所需需时时间间长长些些,,根根据据一一
般般阀阀的的生生产产情情况况,,有有人人建建议议这这段段时时间间为为~~1秒秒左左右右。。
T4T4为为灌灌装装区区所所占占时时间间,,它它必必须须保保证证定定量量灌灌装装足足够够的的
需要。需要。
因因此此,,确确定定立立轴轴转转速速nn的的关关键键是是必必须须保保证证转转盘盘上上灌灌装装
区所占时间区所占时间T4T4大于工艺上所需时间大于工艺上所需时间,,即满足不等式即满足不等式::
(4-41) (4-41)
式式中中: : 它它在在常常压压法法、、等等压压法法、、真真空空法法下下的的
不不同同计计算算方方法法上上面面均均己己叙叙述述 ,,设设计计时时 ,,可可以以先先根根据据确确
定定的的操操作作条条件件及及阀阀的的结结构构计计算算得得出出 ,,再再由由上上述述不不
等等式式确确定定T4,T4,然然后后根根据据结结构构及及其其它它条条件件确确定定转转盘盘上上灌灌
装区所占角度装区所占角度 ,,从而可以求得立轴转速从而可以求得立轴转速nn应为应为::
(4- (4-
42) 42)
对对于于定定量量杯杯定定量量法法的的灌灌装装 ,,确确定定立立轴轴转转速速nn还还必必须须
保保证证充充满满定定量量杯杯所所需需的的时时间间,,在在转转盘盘上上,,一一般般要要求求在在
开开阀阀前前、、关关阀阀后后这这段段区区间间内内完完成成,,即即要要求求满满足足不不等等
式式::
(4-43) (4-43)
式式中中: : 为为充充满满定定量量杯杯工工艺艺上上所所需需的的时时间间,,它它可可采采用用
下式计算下式计算::
(4-44) (4-44)
式中式中: D: D——定量杯的直径定量杯的直径;;
H H——定量杯的高度定量杯的高度;;
uu——定定量量杯杯由由液液面面
沉下的速度沉下的速度;;
g g——重力加速度重力加速度;;
η—η—比例系数。比例系数。
uu值值由由控控制制定定量量
杯杯沉沉降降的的凸凸轮轮曲曲线线
所所决决定定,,ηη值值由由图图
中中查查得得 ,,它它与与 uu值值和和
液料的粘度有关。液料的粘度有关。
图图 定量杯充满时间的校正定量杯充满时间的校正
系数曲线系数曲线
二、机械计算二、机械计算
在在自自动动灌灌装装机机设设计计中中,,必必须须合合理理选选择择电电动动机机功功率率,,以以保保证证
灌灌装装机机的的正正常常运运转转。。同同时时,,也也将将根根据据灌灌装装机机功功率率的的大大小小,,进进
行行灌灌装装机机零零部部件件((如如立立轴轴 ,,传传动动齿齿轮轮等等))的的设设计计 ,,如如果果电电动动机机
功功率率选选择择得得过过小小 ,,将将会会影影响响机机器器的的使使用用性性能能或或电电动动机机长长时时
间间超超负负荷荷工工作作而而容容易易发发热热烧烧坏坏,,如如果果选选择择过过大大,,将将使使机机器器笨笨
重重,,浪费材料浪费材料,,增加机器成本增加机器成本,,并且也不能发挥电机应有效能。并且也不能发挥电机应有效能。
1. 1.功率的计算功率的计算
灌灌装装所所需需功功率率与与它它的的结结构构及及工工作作过过程程有有关关 ,,由由于于功功率率损损
失失因因素素是是十十分分复复杂杂的的,,故故难难以以用用分分析析法法进进行行精精确确计计算算,,故故采采
用用对对一一些些主主要要功功率率损损失失因因素素进进行行分分析析计计算算 ,,然然后后迭迭加加再再乘乘
以以一一个个系系数数,,近近似似求求得得灌灌装装机机功功率率,,一一般般情情况况下下,,灌灌装装机机的的启启
动功率为最大动功率为最大,,启动时启动时,,功率主要消耗在以下几方面。功率主要消耗在以下几方面。
1) 1)启动液缸功率启动液缸功率
启启动动液液缸缸功功率率即即为为使使贮贮液液箱箱、、贮贮液液箱箱内内液液料料、、旋旋
转转台台等等绕绕立立轴轴旋旋转转的的另另部部件件由由静静止止到到达达工工作作转转速速所所
消耗的功率。消耗的功率。
由由理理论论力力学学可可知知,,使使物物体体由由静静止止到到达达角角速速度度为为ωω时时,,
消消耗耗的的功功应应等等于于物物体体所所获获得得的的动动能能 ,,整整个个转转盘盘以以角角
速度速度ωω绕立轴转动的动能为绕立轴转动的动能为::
(4-45) (4-45)
式中：式中：∑∑JJ——整个转盘对于立轴的转动惯量；整个转盘对于立轴的转动惯量；
ω—ω—角速度。角速度。
假假若若启启动动时时间间为为 则则启启动动整整个个转转盘盘由由静静止止到到角角速速
度度ωω所消耗的功率为所消耗的功率为::
(4-46) (4-46)
式中式中::τ—τ—启动时间启动时间, , 常取常取秒。秒。
2)2)克克服服升升瓶瓶机机构构的的滚滚轮轮沿沿固固定定凸凸轮轮滚滚动动时时的的工工作作阻阻
力和摩擦力所需消耗的功率力和摩擦力所需消耗的功率
升升瓶瓶机机构构的的滚滚轮轮沿沿固固定定凸凸轮轮水水平平区区段段滚滚动动时时的的
摩擦阻力为摩擦阻力为::
(4-47) (4-47)
式中式中: Z1: Z1——水平区段内升瓶机构的数目水平区段内升瓶机构的数目;;
G1 G1——升瓶机构内弹簧的压缩力升瓶机构内弹簧的压缩力;;
G2 G2——升瓶机构及盛有液料瓶子的总重升瓶机构及盛有液料瓶子的总重;;
K K——滚轮沿凸轮轨道的滚动摩擦系数滚轮沿凸轮轨道的滚动摩擦系数;;
ff——采采用用滚滚动动轴轴承承做做为为滚滚轮轮,,其其轴轴承承折折合合在在轴轴上上的的
摩擦系数摩擦系数;;
d d——滚动轴承中沿滚珠中心的圆周直径滚动轴承中沿滚珠中心的圆周直径;;
D D——滚轮直径。滚轮直径。
升升瓶瓶机机构构的的滚滚轮轮沿沿固固定定凸凸轮轮升升瓶瓶区区段段滚滚动动时时的的
摩擦阻力为摩擦阻力为::
(4-48) (4-48)
式中式中::α—α—滑道升角滑道升角;;
G3 G3——升瓶机构及空瓶的总重。升瓶机构及空瓶的总重。
升升瓶瓶机机构构的的滚滚轮轮沿沿固固定定凸凸轮轮滚滚动动时时的的工工作作阻阻
力和摩擦阻力所消耗的功率力和摩擦阻力所消耗的功率::
(4-49) (4-49)
式式中中: : RR——升升瓶瓶机机构构绕绕灌灌装装机机中中心心立立轴轴的的回回转转半半
径。径。
3)3)克克服服支支承承立立轴轴的的轴轴承承摩摩擦擦阻阻力力所所需需消消耗耗的的功功
率率
因因立立轴轴转转速速较较低低,,采采用用滑滑动动轴轴承承较较为为适适宜宜,,由由
机械零件可知机械零件可知::
(4-50) (4-50)
式中式中::ＰＰ——作用在轴承上的动载荷作用在轴承上的动载荷;;
f f——摩擦系数摩擦系数,,一般取一般取－－;;
D D——推力轴承的最大直径推力轴承的最大直径;;
D1 D1——推力轴承的最小直径。推力轴承的最小直径。
灌装机的启动功率为灌装机的启动功率为::
(4-51) (4-51)
式中式中: : ——与传动系统效率因素有关的系数。与传动系统效率因素有关的系数。
2. 2.电机的选择电机的选择
1)1)对对电电机机的的要要求求在在选选择择电电机机时时,,首首先先应应考考虑虑到到生生
产产情情况况对对电电机机的的要要求求,,灌灌装装机机工工作作的的环环境境比比较较潮潮湿湿,,
并并有有些些小小量量冲冲击击。。因因此此,,要要求求电电机机有有防防潮潮及及防防震震装装
置置((防震是次要的防震是次要的),),并且要连续进行工作。并且要连续进行工作。
2)2)功率选择功率选择
电电机机功功率率的的选选择择,,以以启启动动和和连连续续生生产产时时其其中中最最大大的的功功率率
为选择电机功率的依据为选择电机功率的依据,,考虑到备用系数考虑到备用系数,,电机功率应为电机功率应为
(4-52) (4-52)
由由于于功功率率计计算算存存在在误误差差,,更更好好的的方方法法是是通通过过试试验验确确定定功功
率率,,即即对对样样机机或或类类似似的的灌灌装装机机在在规规定定的的操操作作条条件件上上采采用用瓦瓦
特计法进行测定。特计法进行测定。
3 3）用类比法选择电机）用类比法选择电机
在设计中往往可以采用这种方法来选择电机在设计中往往可以采用这种方法来选择电机,,到工厂到工厂
及有关单位去搜集与所设计的灌装机类型、生产能力等及有关单位去搜集与所设计的灌装机类型、生产能力等
条件相近的灌装机所采用的电机类型条件相近的灌装机所采用的电机类型,,功率大小等方面功率大小等方面
的有关资料的有关资料,,然后参考这些资料来选择所设计的灌装机然后参考这些资料来选择所设计的灌装机
的电机功率和类型。的电机功率和类型。
.灌装机主轴的计算灌装机主轴的计算
旋旋转转型型灌灌装装机机的的主主轴轴是是重重要要的的零零件件之之一一,,它它用用A4A4、、
A5A5碳碳素素钢钢及及3030、、3535、、4040、、4545优优质质钢钢制制造造。。在在必必要要时时,,
可可在在其其表表面面上上镀镀以以金金属属保保护护层层或或用用不不锈锈钢钢制制造造也也有有
用铸铁或铸钢制造的。用铸铁或铸钢制造的。
旋旋转转型型灌灌装装机机的的轴轴,,主主要要是是受受扭扭或或除除了了受受扭扭外外还还受受
有轴向力有轴向力,,按其主要是受扭来计算直径按其主要是受扭来计算直径::
(4-53) (4-53)
式中式中: : ——轴某断面上所承受最大扭矩轴某断面上所承受最大扭矩;;
N N——灌装机所需最大功率灌装机所需最大功率((轴所传递功率轴所传递功率););
n n——灌装机转速。灌装机转速。
根据强度条件根据强度条件::
(4-54) (4-54)
式中式中: : ——许用剪应力；许用剪应力；
——抗扭截面模数。抗扭截面模数。
对于实心轴对于实心轴: :
(4-55) (4-55)
式中式中: D: D——空心轴的外径空心轴的外径;;
d d——空心轴的内孔直径。空心轴的内孔直径。
故可按下式计算轴的直径故可按下式计算轴的直径::
对于实心轴对于实心轴::
(4-56) (4-56)
(4-57)(4-57)
对于空心轴对于空心轴::
(4-58) (4-58)
式式中中: : ——许许用用剪剪应应力力,,根根据据实实验验结结果果和和强强度度理理论论
来来确确定定 ,,它它与与载载荷荷的的性性质质((动动还还是是静静))及及应应力力集集中中等等
因因素素有有关关。。一一般般对对软软钢钢取取250kg/cm 250kg/cm ～～1000kg/cm 1000kg/cm ,,
计算时可参考设计规范。计算时可参考设计规范。
