0002-定量泵式灌裝機設計（全套CAD圖14張+說明書）

0002-定量泵式灌裝機設計（全套CAD圖14張+說明書）,定量,灌裝,設計,全套,cad,14,說明書,仿單 定量灌裝機現(xiàn)況和發(fā)展文獻綜述 李安琪 吉林大學 生物與農(nóng)業(yè)工程學院 包裝工程專業(yè) 學號：18040326 卡號：200404249 摘要：簡述了灌裝機中稱重系統(tǒng)的應用，其設計原理結構特性及其發(fā)展前景。 關鍵詞：稱重 灌裝機 前言 稱重式液料灌裝系統(tǒng)的控制機理,從理論上對稱重式液料灌裝進行了分析研究,提出了常用二段灌裝的大小流量最佳切換點應是一個實時調(diào)節(jié)量,并在此基礎上設計了一種效果比較理想的新型控制系統(tǒng)[1]。 稱重式定量包裝計量的允許偏差和定量包裝秤的離散范園，分析了影響定量包裝秤離散范圍的因素及其有關工藝參數(shù)的確定方法[2]。 1、稱重系統(tǒng)在我國的應用 目前，在我國有關行業(yè)中，大容量的液體定量灌裝技術裝備與國外相比，顯得相當落后。大部份企業(yè)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(chǎn)效率也相當?shù)?；僅有一小部份企業(yè)采用了由流量電子稱重[3]。 在分析稱重式振動給料器工作原理的基礎上,分析其控制儀表的設計過程。實際應用表明:電子稱重控制儀表具有穩(wěn)定性好、體積小、可操作性強、性價比高等優(yōu)點。儀表的各項指標滿足國標要求[4]。 定量稱重系統(tǒng)的設計須注意其機構組成、工作原理及其主要技術參數(shù)[5]。比如煤倉料位的連續(xù)在線測量一直是國內(nèi)外煤炭工業(yè)長期以來未能徹底解決的難點問題。調(diào)研和分析國內(nèi)外現(xiàn)有料位計的基礎上,開發(fā)了一種基于稱重信號的防爆型智能重錘料位計,能夠定時連續(xù)測量筒倉料位,具有數(shù)字顯示、自檢、可編程控制、上下限聲光報警以及聯(lián)網(wǎng)功能,并適應具有爆炸危險的場合?？蓮V泛用于煤礦、冶金、電力、化工、建材等行業(yè)的料位檢測 [6]。噴煤原煤上煤系統(tǒng)取消電振給煤機 ,采用皮帶電子稱重式配煤機 ,同時采用變頻器調(diào)速 ,使煙煤與無煙煤的配比穩(wěn)定、精確。對于穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗、提高經(jīng)濟效益大為有利[10]。再比如煉油廠大容量的油罐計量是生產(chǎn)管理、經(jīng)濟核算的一個重要環(huán)節(jié)。過去人工或儀表沿用的方法是測高度、算容積、測密度、量溫度,用溫度校正密度,再根據(jù)容積和密度計算出油品的質(zhì)量。除了勞動量大、手續(xù)繁瑣外,還要采用多種儀表,而且在計算時往往會出現(xiàn)誤差[7]。稠油粘度高、密度大、附著力強的特點,若采用常規(guī)計量方式,導致計量誤差大,不能滿足油田開發(fā)精細管理的要求。集分離與計量功能于一身的油井計量方法,即采用稱重法對稠油進行計量以消除油中含氣造成的假體積而帶來的測量誤差。該計量方法與常規(guī)計量方式相比具有明顯的技術經(jīng)濟優(yōu)勢,在油田上具有推廣應用前景[12]。今年4月在錦州召開全國計量工作會議,討論了國家計量局制訂的貯罐液體計量系統(tǒng)采用稱重法計量儀表的規(guī)程討論稿,明確了今后我國的貯罐液體計量系統(tǒng)應采用稱重式計量儀表。采用稱重法計量液體的重量,可節(jié)省密度分析、溫度測量、密度修正、液位測量等多道繁瑣手續(xù),減少積累誤差,從而使計量過程更為合理。由于被測液體并不和儀表直接接觸,儀表可適用于很多種工業(yè)液體(如有泡沫、波動、粘性、腐蝕等等)的計量[8]。 進口定量灌裝設備屬于高科技產(chǎn)品,一般配置有高精密的計量設備,由高穩(wěn)定性和高靈敏度的傳感器、優(yōu)化的可編程邏輯控制器( PIC)或微電腦控制系統(tǒng)、氣動、電動、液壓機械傳動執(zhí)行機構等組成,是機、電、儀一體化的生產(chǎn)線。但在這條大型生產(chǎn)線上的核心仍是計量設備,在引進過程要特別關注。計量設備的實際準確度決定著定量灌裝設備的科技含量及價值[28]。 2、高精度自動計量液體灌裝機、灌裝閥的原理 2.1高精度自動計量液體灌裝機的原理 該灌裝機的整體機構相當簡單，見左圖。它由步進電機、齒輪泵灌裝頭、輸送帶和電氣控制箱組成。電氣部分主要包括步進電機及其驅(qū)動電源、定位電磁鐵、計數(shù)器、灌裝頭電磁閥、輸送電機及相應控制電路[9]。該機構通過變速減速裝置把步進電機的輸出軸與齒輪泵的驅(qū)動軸連接起來，這樣步進電機既可以作為灌裝液體的動力源，又可以通過控制步進電機的運行步數(shù)而達到精確控制齒輪泵的轉(zhuǎn)數(shù)，從而實現(xiàn)精確計量的目的[17]。其特點是具有極高的計量準確度和較好的重復性，灌裝容量范圍很大，且可方便的任意調(diào)整。能適應各種大小容器[18]。 2.2閥系統(tǒng)的結構特點 定量灌裝閥系統(tǒng)是由三個汽缸或油缸(上位缸、下位缸、控制缸)、兩個單向閥(上位閥、下位閥)、一個定量缸和管路以及其他配件組成[30](見圖1)。 圖1　結構示意圖 1- 儲料罐　2- 上位缸　　 3- 控制缸　4- 上位閥　　 5- 定量缸　6- 下位缸　　 7- 下位閥　8- 清洗管接頭 儲料罐1 位于高位,由管路與上位閥4 連通。上位閥4 被一彈性膜分成上下兩部分, 可將物料與上位缸的動作件分開,以保證物料的衛(wèi)生。下部分是帶有彈簧復位的單向閥主體, 與儲料罐1 和定量缸5 相連。閥的上部安裝了上位缸2, 該缸的活塞桿通過彈性膜的作用, 控制上位閥4 的開啟。在上位缸的上部還安裝了一個控制缸3, 通過該缸可確定上位缸活塞桿的行程為大小兩種方式, 進而控制上位閥4 開啟口大小。定量缸5 與上位閥4 的出口相連, 并通過管路與下位閥7 相連, 并通過活塞運動, 實現(xiàn)物料的定量吸入和排出。下位閥7 的結構與上位閥4 基本相同, 但沒有安裝控制缸。下位閥7 的下部為灌裝頭, 物料通過該灌裝頭出口灌裝到容器中。在灌裝頭的出口處安裝有網(wǎng)柵, 借助物料的表面張力可防止物料因自重而泄漏。閥系統(tǒng)在清洗狀態(tài)時, 該灌裝頭的出口可與備用的清洗管接頭8 相連[29]。閥系統(tǒng)的特點: 由于該閥系統(tǒng)在定量缸5 吸入物料時, 使上位閥2 開啟, 在其中的物料排出時使上位閥2 關閉, 所以不會因物料吸入在定量缸內(nèi)產(chǎn)生大的負壓, 可有效地防止灌裝時產(chǎn)生氣泡。該灌裝閥系統(tǒng)具有以下的優(yōu)點: (1) 灌裝時無氣泡無飛濺, 灌裝精度高。 (2) 由于灌裝狀態(tài)良好, 可實現(xiàn)高速灌裝。 (3) 送往該灌裝閥系統(tǒng)的液體物料, 即使排氣不完全, 也可實現(xiàn)理想的灌裝。 (4) 由于不受定量缸的容積、形狀等的影響, 灌裝閥系統(tǒng)的設計可不受制約。 在該灌裝閥系統(tǒng)中, 單向閥處于大開度時, 可對閥的管路系統(tǒng)進行清洗和除去閥系統(tǒng)中的空氣。單向閥處于小開度時, 可進行灌裝填充作業(yè)。該結構特點除了可高效率、迅速、順利地對系統(tǒng)進行清洗及排除閥內(nèi)的空氣外, 在進行灌裝作業(yè)時, 還很容易實現(xiàn)定量缸活塞運動的節(jié)拍與單向閥的啟閉節(jié)拍同步。 3、滴灌控制系統(tǒng)的原理 滴灌控制系統(tǒng)的定時器是滴灌系統(tǒng)控制模塊的一個重要器件。其系統(tǒng)工作原理、計算機控制系統(tǒng)的組成和定時器芯片CPLD/FPGA的邏輯功能,采用了滴灌控制系統(tǒng)的核心元件定時器設計;用VHDL進行滴灌控制定時器ASIC的設計思路,并對滴灌控制系統(tǒng)定時器的邏輯功能進行仿真[19]。仿真結果表明,定時器能完成設計的復位、測試、定時和計時功能[14]。 自制液體自動灌裝機及其控制系統(tǒng)主要應用于牛奶、果汁飲料等灌裝的一種8工位回轉(zhuǎn)式液體灌裝機。其控制部分設計主要包括PLC控制落杯、灌裝、封口、退杯等的協(xié)調(diào)工作及電機間歇運動;步進電動機的啟動電路;氣動落杯、退杯系統(tǒng)等[15]。 在糧油食品、化工、石油等工業(yè)領域中，有許多呈液體狀態(tài)的產(chǎn)品以瓶（桶）裝形式出廠，所以經(jīng)常采用液體灌裝機進行定量灌裝。目前，我國的自動液體灌裝機，絕大部分采用容積式計量的形式進行分裝，即采用氣缸活塞式的機械結構[16]。 4、灌裝機的發(fā)展動向 從1902年到1980年，經(jīng)過近80年發(fā)展，灌裝機已經(jīng)由機械化進入自動化時代，這兩個技術時代的產(chǎn)品特點，集中體現(xiàn)在液體灌裝機的心臟——灌裝閥上[19]。早期的液體灌裝機采用撞塊式機械閥灌裝，由于機械效率低、漏損高，液閥演變?yōu)閺椈勺詣涌刂芠20]。1980年以后，電動閥投入使用，隨著自動化程度的提高，整機的傳動系統(tǒng)、液、氣控制系統(tǒng)、送蓋系統(tǒng)都作了改進。目前、液體灌裝設備正朝以下幾個發(fā)那個面發(fā)展： 4.1高速度、高精度、自動化灌裝[21] 采用壓力灌裝、電動閥灌裝、微機監(jiān)控灌裝生產(chǎn)線來提高灌裝速度、精度和自動化程度。 4.2由繁到簡[22] 50年代末發(fā)明內(nèi)裝彈簧閥后，一些國家和公司根據(jù)當時閥內(nèi)裝的維修和清洗不方便且容易產(chǎn)生渦流等缺陷，將閥內(nèi)裝改為酒缸外裝閥[24]。最近幾年，一些采用閥外裝的國家和公司又采用閥內(nèi)裝的趨勢。另外，對于啤酒業(yè)來說，開始采用無酒缸灌裝機，便環(huán)形缸為環(huán)形管道[25]。灌裝機的龐大結構被簡化為框架式管道結構。 4.3防止噪音[23] 灌裝過程中的噪音主要來自氣送蓋、平托氣缸和傳動系統(tǒng)[26]。其中氣送蓋是最大的噪音源。為了排除噪音，國外采用了“撥輪送蓋”技術。噪音可降低20decibel[27]。 [1] 孫茂泉, 嚴偉躍. 稱重式液料灌裝機控制系統(tǒng)[J]. 輕工機械 , 2007,(03) [2] 趙治華. 稱重式定量包裝計量技術[J]. 包裝與食品機械 , 1997,(01) [3] 龔國治. 電子稱重式大容量液體灌裝機研制[J]. 糧油食品科技 , 1997,(05) [4] 王延峰, 崔光照. 稱重式振動給料器控制儀表的設計[J]. 輕工機械 , 2005,(03) [5] 張兄華, 劉方全. 小定量稱重系統(tǒng)的設計[J]. 包裝與食品機械 , 1998,(03) [6] 岳廣禮, 張廣軍, 王健, 王峴奇, 喬華. 煤礦用智能稱重式料位計的研制[J]. 潔凈煤技術 , 2005,(03) [7] 楊名濱. 稱重式油罐計量儀的應用[J]. 化工自動化及儀表 , 1986,(02) [8] 稱重式計基儀是貯罐液體計量系統(tǒng)的法定計量儀表[J]. 化工自動化及儀表 , 1986,(05) [9] 唐峰. 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