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    灌装阀、活塞缸的结构及原理:灌装阀是储料缸、活塞缸和包装瓶三者之间的流体通路开关,根据灌装工艺要求,能依次对有关通路进行切换。如图2.5所示,该灌装阀为旋转阀,由灌装阀芯、灌装阀体、阀芯转动杆等组成。在灌装过程中,当出现灌装阻力过大(事故)时,物料可由溢流阀流出,即对该机起到过载保护作用。

     灌装阀,活塞缸组件图

    流量计计量的压力灌装:采用加压泵作为动力源,将灌装液体注入容器槽中,用流量计计量方法来进行灌装。[5]

     流量计计量的压力灌装原理图

    其原理图如图2.6所示,液体经过加压泵被注入到缓冲槽中,由于缓冲槽与外界存在一定的压力差,当缓冲槽底部导管上的电磁阀打开后,液体流经流量计从电磁阀流出,流量计对液体进行计量,计量完成后由流量计发出控制信号,使电磁阀关闭完成灌装。这种计量方法的优点是灌装计量范围大、调整灵活,适合经常调整灌装量的灌装系统。缺点是流量计及其附件成本高,控制系统复杂。

    在压力灌装之中灌装阀如图2.7所示,S. Bari等人对阀内部结构研究发现:通过对修改灌装阀流体路径的CFD调查,已经证实了模型的有效性。通过当前对灌装阀结构简单改造,增加填充率和降低或消除气蚀似乎可行的,例如相对于标准位置,阀杆提高10mm,增加了管入口角度和增加入口管的入口高度。因此,产品填充率会增加,同时压力损失减少可能对产品质量是有害的。如果圆柱形阀体形状保持不变,但是 ,这些变化对CIP性能产生负面影响。

    之后,设计了一种半球形阀体出口直径增加2毫米和连接阀体入口管角度减少5°。与其他圆柱形状设计不同的是,半球形的形状显示出壁面切应力增加和湍流强度增加。因此, 显著提高使用半球形的形状CIP方法除尘力。相较于原先设计半球形的阀体的性能也表现出了质量流量有了47%增长。

     1-O型圈 2-真空系统3-阀杆 4-端面密封5-阀体6-气泵

    填充阀的示意图

    2.2 控制设计

    可编控制器(PLC) 编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,它将逻辑运算、顺序控制、时序、计数、算术运算等控制程序,用指令形式存放在存储器中,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种机械或生产过程。[6]可编程控制器(PLC)是以微处理为基础,综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型、通用的自动控制装置,它具有结构简单、易于编程、性能优越、可靠性高、灵活通用和使用方便等一系列优点,近年来在工业生产过程的自动控制中得到了越来越广泛的应用。如图2.6所示。

    时间压力法计量控制系统:计量控制系统是全自动灌装机的重要部分,其控制程度、剂量稳定性直接影响到生产的品质。

    PLC的硬件设置与L/0分配:控制系统由一个控制箱、PLC、液位控制系统、传感器控制系统、变频调速系统、电源系统、汽缸控制系统以及触摸屏控制系统等组成。

    无级调速控制系统:灌装机的速度调整是用变频器无级调速实现的。由于系统在瓶灌装时的速度以及出瓶的速度要求是不一样的,所以要对变频器的输出频率进行按需调节。

    人机操作界面:操作人员可以通过人机界面与可编程控制器进行信息、数据的处理和交流。

    3课题研究的内容

    3.1 原始条件及技术要求

    介质:粘度低的洗手液

    包装容器规格:300ml

    灌装工位:5

    灌装速度(最高):20瓶/分钟

    3.2 设计内容

    机械结构的设计,选用合适材料。自动灌装机与主传动系统的设计,满足灌装的速度与要求,并对整个机械部分进行强度和稳定性计算校核。辅助系统选用,如传感器。最后绘制总装配图、零件图。

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