回转式自动灌装机设计说明书.docx

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1、1前言随着现代科学技术的开展，人民生活水平的提高，人们的消费习惯也随之相应的变化，同时对消费品的包装提出了更高的要求，而液态产品的包装在包装行业中占有很大比例,这是由于液体包装涉及的行业广泛、品种繁多,如饮料方面的汽水、果汁、牛奶、矿泉水、蒸偏水、啤酒、果酒等;调味品方面的酱油、醋、味精液、果酱等;药品方面的针剂、糖浆、酊剂、气雾剂等;农药乳剂、化工产品的各种瓶装、化装品等,要满足日益增长的液体产品的需要,就应大力开展液体产品的包装机械。人类自从采用容器盛装液体以后，就产生了灌装方法。十九世纪末二十世纪初以前,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装,大约在1980年美国H

2、Orix、Kiefer和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Kiefer公司制造;HoriX公司于1920年首次制造了重力灌装机,用于灌装番茄酱，这家公司至今仍生产灌装机,二十年代初这几家公司着手生产回转式灌装机,其中U.S公司制造的是纯真空灌装机,二十世纪以来,灌装机械工业开展迅速,那时灌装的速度取决于人工将瓶子对准灌装阀,等待瓶子灌装完毕所需的时间。今天，回转式自动灌装机的生产能力己达每分钟2000瓶。我们这次所设计的正是这种回转式自动灌装机，生产能力为10800瓶/时。由于啤酒的原料价格在不断的上涨，一方面，生产商要加强内部的管理；另一方面啤酒灌装和压盖中出现的冒泡

3、、灌不满、压盖的破坏等，都会对生产商带来不必要的损失。为了进一步提高灌装-压盖机的工作效率，因此我们进行了重新的设计。2灌装机的选择2.1灌装的根本原理（一）灌装的根本方法各种液体产品的物理性质和化学性质均不相同，在灌装过程中，为了使产品的特性保持不变,必须采用不同的灌装方法。一般灌装机常采用以下几种灌装方法：L常压法常压法也称纯重力法,即在常压下,液料依靠自重流进包装容器内。大局部能自由流动的不含气液料都可用此法灌装,例如白酒、果酒、牛奶、酱油、醋等。2.等压法等压法也称压力重力式灌装法，即在高于大气压的条件下，首先对包装容器充气,使之形成与贮液箱内相等的气压,然后再依靠被灌液料的自重流进包

4、装容器内。这种方法普遍用于含气饮料,如啤酒、汽水、汽酒等的灌装。采用此种方法灌装,可以减少这类产品中所含二氧化碳的损失，并能防止灌装过程中过量起泡而影响产品质量和定量精度。3.真空法真空法在低于大气压的条件下进行灌装的,可按两种方式进行：压差真空式即贮液箱内处于常压，只对包装容器抽气使之形成真空，液料依靠贮液箱与待灌容器间的压差作用产生流动而完成灌装,国内此种方法较常用。重力真空式即贮液箱内处于真空，包装容器首先抽气使之形成与贮液箱内相等的真空，随后液料依靠自重流进包装容器内，因结构较复杂，国内较少用。真空法灌装应用面较广,它即适用于灌装粘度稍大的液体物料,如油类、糖浆等,也适用于灌装含维生素

5、的液体物料,如蔬菜汁、果子汁等,瓶内形成真空就意味着减少了液料与空气的接触,延长了产品的保质期，真空法还适用于灌装有毒的物料，如农药等，以减少毒性气体的外溢，改善劳动条件。4.压力法利用机械压力或气压，将被灌物料挤入包装容器内，这种方法主要用于灌装粘度较大的稠性物料,例如灌装番茄酱、肉糜、牙膏、香脂等,有时也可用于汽水一类软饮料的灌装,这时靠汽水本身的气压直接灌入末经充气等压的瓶内，从而提高了灌装速度，形成的泡沫因汽水中无胶体尚易消失,对灌装质量有一定影响,但不算太大。5.虹吸法利用虹吸原理完成的灌装方法。此种方法出现最早，人们最容易接受,原理比拟简单,现在很少使用。上述几种灌装方法的正确选择

6、,除考虑液体本身的工艺性能如粘度、重度、含气性、挥发性外,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。对于一般不含气的食用液料如瓶装牛奶、瓶装酒类等,可以采用常压法,亦可采用真空法,为了减少灌装时液料中的含氧气量，以便延长产品的保质期，采用较大的真空度的真空法更有利。另外,采用真空法其灌装阀的结构较简单,液漏损失小。但是事物是辩证的，真空度越大,酒的香味越易损失,而且真空法较之常压法尚需增加设备本钱。应当指出,对于某种液料的灌装不一定选择单一的方法，也可以综合选择几种方法，例如为了减少啤酒中的含氧量,防止保存期失光变质，一种方法是灌装前对瓶内抽取真空,然后再充入二氧化碳进行等压灌装，

7、即采用真空一等压法，另一种方法是用二氧化碳充气等压,瓶内被替代的空气被引入单独设置的回气箱,并不排至贮液箱。灌装前阶段在等压下进行，灌装后阶段可加快回气速度，形成与贮液箱的压差，从而提高灌装速度，即采用等压一压力(差压)法。(一)定量方法准确的定量灌装不但与产品的本钱有着直接的关系，同时也影响产品在消费者心中的信誉。包装物品的定量一般有重量定量和容积定量两种。重量定量由于要增添秤等计量衡器,所以机器的结构比拟复杂,适用于比重经常变化的固体物料,且往往要配置一套电路用以机电配合;容积定量机器的定量结构比拟简单,一般不需电路配合。液体产品一般易采用容积式定量,常见的有如下三种方法：1.控制液位高度

8、定量法这种方法是通过控制被灌容器中液位的高度以到达定量灌装的目的。因为每次灌装的液料容积等于一定高度的瓶子内腔容积,故习惯称它为“以瓶定量。该法结构比拟简单,不需要辅助设备，使用方便,但对于要求定量准确度高的产品不宜采用，因为瓶子的容积精度直接影响灌装量的精度。图2T为消毒鲜牛奶、鲜果子汁等的灌装机构。（a）为非灌装位置，（b）为灌装位置。当橡皮垫6和滑套5被上升的瓶子11顶起后,灌装头7和滑套5间出现间隙,液体流入瓶内，瓶内原有气体由排气管1排至贮液箱，当灌至排气管嘴c-c截面时,气体不再能排出，随着液料的继续灌入，液面超过排气管嘴,瓶口局部的剩余气体只得被压缩，一旦压力平衡,液料就不再进入

9、瓶内而沿排气管上升，对于这种定量方法,假设改变每次的灌装量,那么只需改变排气管嘴进入瓶中的位置。图2-1控制液位高度定量法原理图I-排气管,2-灌装架,3-螺母,4-弹簧,5-滑套,6-橡皮垫,7-灌装头，8-压紧螺母,9-调节螺母，10-贮液箱，11-瓶子2.定量杯定量法这种方法是先将液体注入定量杯中进行定量,然后再将计量的液体注入待灌瓶中,因此,每次灌装的容积等于定量杯的容积。图2-2为旋塞定量原理示意图。首先三通旋塞2位于左图所示的位置,液体靠静压通过进液管4进入定量杯1中，杯内空气经细管3排出，当定量杯内的液面到达细管的下缘时,空气无法排出,但由于贮液箱内液面较高，定量杯内液面那么继续

10、上升至高于细管下缘处，杯内空气那么被压缩直到两处压力平衡而停止。管3内的液面根据连通器的原理,将继续上升至同贮液箱内液面相平,然后三通旋塞逆时针旋转90。,如左图所示,使定量杯内的液体同贮液箱内的液体隔开,同时定量杯内液体（包括细管内液体）流入待灌瓶中。假设改变灌装量,那么只需调节管子在定量杯中的高度或者更换定量杯。图2-3所示为直动定量杯的一种结构。在下面没有待灌瓶时,定量杯1由于弹簧7的作用而下降，并浸入贮液箱的液体中，那么箱内的液体沿着其周边流入并充满定量杯。随后待灌瓶由瓶托抬起,瓶嘴将喇叭入口8连同进液管9,定量杯1一起抬起,使定量杯超出液面,并使进液管中间隔板上、下孔均与阀体3的中间

11、相通,这样定量杯中液体由调节管2流下,经中间隔板的上孔流至阀体3的中间槽,再由隔板的下孔经进液管下端流进待灌瓶中，瓶内空气那么由喇叭头上的透气孔逸出，当定量杯中流体下降至调节管2的上端面时，定量灌装那么完成。定量杯中容量可由调节管2在定量杯中的高度来调节,也可更换定量杯。本结构适用于灌装酒类产品。图2-2旋塞定量杯式定量机构图2-3定量杯式定量机构I-定量杯,2-旋塞,3-管子,4-进液管，定量杯,2-定量调节管,3-阀体，5-灌装嘴4-锁紧螺母,5-密封圈,6-进液管,7-弹簧,8-喇叭口3.定量泵定量法这是一种采用压力法灌装的定量方法,一般由动力控制活塞往复运动，将物料从贮料缸吸入活塞缸,

12、然后再压入灌装容器中，由此每次灌装物料的容积用活塞往复运动的行程来控制。图2-4是利用定量泵进行定量灌装番茄酱的原理图。活塞5由凸轮（图中未示出）控制作上下往复运动，当活塞向下运动时，酱液在重力及气压差作用下，由贮液缸底部的孔经阀3的月亮槽流入活塞缸4内。当待灌容器由瓶托抬起并顶紧喇叭头6和阀3时,弹簧2受压缩而滑阀上的月亮槽上升,那么贮料缸与活塞缸隔断,滑阀上的下料孔与活塞缸接通,与此同时，活塞正好在凸轮作用下向上运动,酱液再从活塞缸压入待灌容器内，当灌好酱液的容器连同瓶托一起下降时,弹簧2迫使滑阀也向下运动,滑阀上的月亮槽又将贮料缸与活塞沟通，以便进行下一次灌装循环。假假设在某一个瓶托上没

13、有待灌容器时，尽管活塞到达某一工作位置仍然在凸轮作用下要向上运动,但由于滑阀上月亮槽没有向上移动，故酱液仍被压回贮料缸,不致影响下一次灌装循环的正常进行。对于这种定量方法,假设要改变每次的灌装量,那么只需设法调节活塞的行程。比拟上述三种定量方法，从定量精度来看，第一种方法由于直接受到瓶子容积精度以及瓶口密封程度的影响，其定量精度不及后二种方法高,假设从机械结构看,第一种显然最为简单,因此,它自然得到广泛应用。图2-4定量杯法定量原理图I-阀体,2-弹簧,3-滑阀,4-活塞缸,5-活塞,6-喇叭Fl定量方法的正确选择,主要应考虑产品所需要的定量精度,如我国对640毫升啤酒部颁标准为土10亳升，国

14、外为土3毫升。对瓶装酒类等按高度定量的产品，最好不超过1.5毫米,容积误差最好控制在0.4%,越是名贵的产品，显然其误差应越小。定量方法的正确选择,还应考虑到液料本身的工艺性，例如对含气饮料灌装假设采用定量杯定量法，那么贮液箱内的泡沫反倒可能降低定量精度，因此,在这种情况下，-一般以采用控制液位高度定量为好。2.2灌装机的主要类型灌装机就是将液体产品装入包装容器的机械称为灌装机。液体产品按其粘度可分为：流体:在自身重力作用下即可以按一定速度流过圆管的任何液体。流速主要是受流体粘度和压力影响,一般粘度范围规定为广100厘泊,如酒类、果汁、牛奶、酱油等。半流体:在大于自身重力的压力作用下才能在圆管

15、中流动的液体叫半流体，其粘度范围为100-IOoO厘泊,如松糕油、番酱酱、肉糜等。粘滞流体:产品粘度超过100oO厘泊的,不属于流体和半流体的范围。如浆糊之类的产品属于这一范畴。对于低粘度液料,根据液体中是否含有二氧化碳气体,可分为不含气和含气的两类;对于是否含有酒精成份又可分为软饮料（不含酒精）和硬饮料（含有酒精）O流体的流动特性还会受温度、粘度、固体粒子的含量、分解性、外表张力或起泡特性等因素的影响。包装容器目前按其材料分主要有玻璃瓶、金属罐、纸包容器、塑料瓶等,还可分为：硬质容器:任何可以承受15磅的向下压力而不变形的用金属、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。

16、半硬质容器:任何以轻量塑料（通常是吹塑成型或热成型）或是纸板及其复合纸材制成的，加封盖后不漏液体的容器叫半硬质容器非硬质容器:任何以塑料薄膜、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非硬质容器。例如大家熟知的袋,它一般要求灌装系统带有制袋装置。通常是以活塞定容,灌装系统将一定容量的液体灌装到由该装置生产的容器中。（一）按灌装瓶的主要运动形式分类旋转型灌装机待灌瓶由传送系统（一般经洗瓶机由输送带输入）或人工送入灌装机进瓶机构,瓶子由灌装机转盘带动绕主立轴旋转运动进行连续灌装，转动近一周时瓶子己灌满，然后由转盘送入压盖机进行压盖，如图2-5、2-6所示：图2-5瓶子在灌装过程中的俯视图这种灌装机在食品、饮料行业应用最广泛,如汽水、果汁、啤酒、牛奶的灌装,此机主要由流体输送（即供料系统）、容器输送（即供瓶系统）、灌装阀、大转盘、传动系统、机体、自