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1、掌握灌装方法及原理，升瓶机构、灌装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、灌装机生阀结构、灌装时间计算方法、灌装机生产能力计算方法。产能力计算方法。第四章第四章灌装机械灌装机械 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
2、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。第四章第四章第四章第四章 灌装机械灌装机械灌装机械灌装机械 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
3、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U.S.BottLersU.S.BottLers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
4、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U.SU.S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
5、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
6、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
7、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11001100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10010001001000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
8、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
9、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4
10、.14.1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。图图图图4.24.2瓶子在灌装过程中展瓶子在灌装过程中展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开示意图开示意图
11、 二、灌装机的主要类型二、灌装机的主要类型二、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 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4.14.1、4.24.2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
12、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。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4.3,4.3,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
13、进行灌装阀门打开进行灌装,间歇进行操作。间歇进行操作。图图图图4.34.3直线灌装机工作原理图直线灌装机工作原理图直线灌装机工作原理图直线灌装机工作原理图定量灌装定量灌装,上盖上盖,将盖拧紧将盖拧紧,贴商标贴商标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
14、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。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
15、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4.1:4.1: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 表表表表4.14.1灌装机分类表灌装机分类表灌装机分类表灌装机分类表 一、灌装的基本方法一、灌装的基本方法一、灌装的基本方法一、灌装的基本方法各各种种液液
16、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。2.2.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
17、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
18、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: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。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
19、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。4.4.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
20、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
21、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
22、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
23、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
24、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
25、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4.44.4为
26、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6 6和和滑滑套套5 5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7 7和和滑滑套套5 5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1 1排排至至贮贮液液箱箱,当灌至排气管嘴当灌至排气管嘴c cc c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
27、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4 4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。图图图图4.44.4控制液位高度定量法原理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控制液位高度定量法原理图1-
28、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。2.2.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
29、容容积等于定量杯的容积。积等于定量杯的容积。图图4.54.5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2 2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4 4进入定量杯进入定量杯1 1中中,杯内空气经细管杯内空气经细管3 3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3 3
30、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。图图图图4-54-5旋塞定量杯旋塞定量杯旋塞定量杯旋塞定量杯式定量机构式定量机构式定量机构式定量机构1-1-定量杯定量杯,2-
31、,2-旋塞旋塞,3-,3-管子管子,4-4-进液管进液管,5-,5-灌装灌装嘴嘴图图图图4-64-6定量杯式定定量杯式定定量杯式定定量杯式定量机构量机构量机构量机构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4.64.6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1 1由由于于弹弹簧簧7 7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
32、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8 8连连同同进进液液管管9,9,定定量量杯杯1 1一一起起抬抬起起,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3 3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2 2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3 3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
33、定量量杯杯中中流流体体下下降降至至调调节节管管2 2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2 2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。3.3.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
34、的的行行程程来来控控制制。图图4.74.7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。图图图图4.74.7定量杯法定量原理图定量杯法定量原理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5 5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3 3的的月月亮亮槽槽流流入入活活塞塞缸缸4 4内
35、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6 6和和阀阀3 3时时,弹弹簧簧2 2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2 2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
36、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
37、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3 3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1.51.5毫米毫米,容积误差最好控制在容积误差最好控
38、制在0.40.4,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
39、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
40、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
41、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
42、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: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4.84.8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8 8固固定定在在贮贮液液箱箱9 9上上,阀阀蝶蝶3 3
43、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6 6保保证证橡橡皮皮活活门门4 4与与固固定定阀阀蝶蝶3 3间间的的密密封封,橡橡皮皮外外套套7 7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4 4与与阀阀蝶蝶3 3间间形形成成液液门进行灌装。门进行灌装。图图4.84.8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,10-1
44、0-阀座阀座,11,11,螺母螺母,12-,12-回气管回气管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4.94.9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2 2的上面的上面,图图图图4.94.9柱面式单移阀结构原理图柱面式单移阀结构原理图柱面式单移阀结构原理图
45、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4 4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2 2处处于于起起始始位位置置时时,抽抽气气孔孔7 7和和液液体体流流入入小小孔孔8 8与与罐罐体体均均不不相相通通,当当压压盖盖4 4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6 6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1 1
46、则则高高出出液液面面,小小孔孔6 6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6 6和和孔孔8 8接接通通,液液体体定定定定量量杯杯1 1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3 3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
47、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: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4.104.10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3 3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7
48、 7开开闭闭阀阀座座8 8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6 6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。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
49、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1 1、4,4,还有两个液体孔道还有两个液体孔道2 2、3,3,孔道孔道1 1与贮液箱与贮液箱中的气室相通中的气室相通,孔道孔道4 4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2 2与贮液箱中液室相通与贮液箱中液室相通,孔道孔道3 3与灌装与灌装瓶相通瓶相通,它们彼此也不相通。
50、阀盖它们彼此也不相通。阀盖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5 5、6 6、7 7彼此相通彼此相通,还还有液体通道有液体通道8 8、9 9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。图图图图4.104.10锥式旋转阀结锥式旋转阀结锥式旋转阀结锥式旋转阀结构原理图构原理图构原理图构原理图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,