0前言
目前,在我國有關行業中,大容量的液體定量灌裝技術裝備與國外相比,顯得相當落後。大部份企業還是依靠人力和陳舊的機械式磅秤進行定量灌裝,勞動強度較大,灌裝精度很低,生產效率也相當低;僅有一小部份企業采用了由K8凯发登录入口計、二次儀表和油槍等組成的灌裝設備,雖然勞動強度減小了,但灌裝精度還不夠高,尤其是滴漏現象較嚴重,既造成浪費,又影響文明生產。針對這種客觀情況,我們於1996年初開始研製電子稱重式大容量液體自動定量灌裝機,吸收國外同類產品的先進技術並結合我國的實際情況,經過一年的努力,終於在今年初研製成功,各項指標均達到設計要求。由於采用先進的電子稱重技術和氣動技術並由電腦自動控製,具有準確、快速、可靠以及無滴漏、無溢冒的顯著特點。得到有關專家領導的好評,如能推廣應用將會有較高的經濟效益和社會效益,目前已開始投入小批量生產。
1　性能特點和技術參數
本機與同類液體灌裝機相比,具有以下特點:
a )適用容量範圍較大。它可以用於各種油液、飲料和其它無腐蝕性液體的大容量定量灌裝。單次灌裝容量可在0～200kg內任意設定。
b)具有從灌裝容器的底部或上部灌裝兩種方式。對於易產生泡沫和飛濺的液體的灌裝,用底部灌裝是非常適宜的,可完全杜絕產生泡沫和飛濺現象。
c)灌裝精度高。與容積式灌裝相比,其精度要高得多,可達0. 2%。
d)灌裝速度快。如灌裝180kg的大桶,隻需1分鍾左右的時間。
e)操作十分簡便。隻需1人,方便地按一下按鈕即可自動灌裝。利用鍵盤即可簡便設定灌裝量。
f)可靠性好。所有關鍵部位均采用進口元件,質量優良,使用壽命長。
本機的主要技術參數:
灌裝重量: 20～200kg
灌裝速度:≥120kg/min
灌裝精度:±0 . 25%
液體壓力: 0. 05～0 . 25MPa
電源: 220V(交流)
氣源壓力: 0. 5MPa
2　結構及工作原理
本機結構比較簡單 ,主要由機架、稱重台、稱重傳感器、稱重顯示儀、灌裝頭、無杆氣缸、壓緊裝置、接油器和電磁閥、電氣控製係統等組成。灌裝過程中各機械動作均由氣缸實現,動作的快慢通過調節單向節流閥來實現。
工作過程原理:將容器(桶)放到稱重台上,由稱重傳感器將重量信號輸入稱重顯示儀,顯示皮重和自動去皮,將桶口與灌裝頭對準後,掀壓緊按鈕開關,壓桶臂下降將桶壓住定位,然後灌裝頭由無杆氣缸帶動下降到桶底部,接著進油管上的流體電磁閥打開,灌裝頭頭部的密封堵頭也隨著打開,從底部進行灌裝。當重量達到第一設定重量後,(一般為規定灌裝量的99%左右) ,由稱重顯示儀發出信號,流體電磁閥關閉,這時管道內和灌裝頭中的剩餘液體在慣性和重力作用下以較緩的速度流入桶內,當重量達到設定重量後,稱重顯示儀再次發出信號,密封堵頭由氣缸帶動迅速向上進行關閉灌裝口。接著灌裝頭由無杆氣缸帶動上升,粘在灌裝頭管外的油滴入接油器內,當再次灌裝時積在接油器內的油液沿著灌裝頭管子外壁流入桶內。
3　提高灌裝精度的技術措施
流體灌裝機的計量方式,一般分容積式計量和稱重式計量,容積式計量方式常見的有液位定量、定量杯定量和定量泵定量。稱重式計量一般有機械杠杆式和電子稱重式。本機采用了電子稱重式。稱重計量誤差,除決定於稱重傳感器和稱重顯示儀的精度外,主要決定於以下兩個因素①灌裝時液體對容器的衝力的大小和重複性;②電磁閥關閉時間的重複性。下麵對此作簡單分析:設稱重傳感器所稱出重量為W ,桶重量為P 1 ,液體重量為P 2 ,液體衝力為P 3 ;
則W=P 1 +P 2 + P 3 ;移項後W - P 1 =P 2 + P 3。
令W -P 1 =W′儀表液體淨重,則W′= P 2 +P 3。……( 1)
液體衝力可由下列公式計算:
其中ρ:液體的密度kg/m 3 ;
Q :灌裝K8凯发登录入口m 3 /s;
S 1、S 2分別為灌裝(閥)口截麵積和容器中液麵麵積m 2 ;
由公式( 1)可知,要使儀表顯示的液體重量與液體的實際重量完全相同,隻有當液體衝力為零的狀況下才可達到。但實際上,液體衝力在灌裝時一般是不可避免的。然而我們隻要能設法使灌裝時的液體衝力波動控製在一定的微小範圍內則就能滿足對灌裝精度的要求。控製液體衝力波動的技術措施有以下幾條:①采取分段灌裝的方法,即在開始灌裝時用較大的速度(K8凯发登录入口) ,而在快結束時減小灌裝速度,在設計上采用二隻大小口徑的電磁閥控製。②灌裝閥采用電液比例K8凯发登录入口閥,可獲得更高的灌裝精度。這種閥的K8凯发登录入口是隨電流的大小而變化。利用這特性,可以根據灌裝重量與設定灌裝量之間的接近程度逐漸減小K8凯发登录入口直至關閉,可最大限度的減小液體衝力的影響。但這種閥的使用條件較嚴格,價格較貴,且需配備計算機控製。③設法減小管道內液體壓力的波動量。如控製貯油箱的液位在比較小的範圍內;管道上裝溢流閥,保持管道係統壓力恒定等。
電磁閥關閉時間對灌裝精度的影響是容易理解的,關閉時間長,則誤差大,所以關閉時間應該越短越好。另外電磁閥存在重複誤差,因而也引起重量誤差,而電磁閥關閉時間差引起的重量誤差與灌裝K8凯发登录入口成正比。所以應選擇重複誤差小的電磁閥,並設法盡量減小灌裝結束前的K8凯发登录入口。
4　結論
我們研製成功的電子稱重式大容量自動液體灌裝機,雖然具有很多優點,是目前糧油、化工、石油等行業大桶灌裝的理想設備,但還存在著不少需進一步完善提高的地方,例如操作上還需人工對桶、人工擰蓋等,尚需進一步研究提高。
 

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