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1充氣置換機(jī)理
根據(jù)玻意耳-馬略特定律、査理定律和蓋,呂薩克定律律知,當(dāng)氣體溫度不太低(與室溫相比)、壓力不太大(與大氣壓力相比)時(shí),都可近似當(dāng)作理想氣體,其溫度八壓力p和體積/的互依變化關(guān)系遵循如下方程
pV=—RT (1)
或,改寫成
(2)
式中M——氣體質(zhì)匱
M——1摩爾氣體的質(zhì)量
R——普適氣體恒量,其量值與狀態(tài)參量的單位有關(guān)
如果認(rèn)為披壓縮氣體的溫度不變或近似為常數(shù),若令4=7?。則A亦為常數(shù),而式⑵簡(jiǎn)化為
M=^-“ (3)
A
這樣,將幾種氣體按質(zhì)量比例進(jìn)行混合,應(yīng)滿足
:P/M:…(4)
由式(4)可以看出,要實(shí)現(xiàn)混合氣體質(zhì)最的不同配比,只需相應(yīng)改變氣體的體積或壓力就可以了。從工程實(shí)用角度出發(fā),調(diào)節(jié)氣體壓力比調(diào)節(jié)氣體體積方便,結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單,因此在保證單一氣體體稅相等的條件下,即不難導(dǎo)出
:M2:…::p?%:…:P/“ (5)
實(shí)用中,欲制備氤和二氧化缺的混合氣體,要求配比為1:3,已知氮分子最為28,二氧花碳分子量為44,則由式(5)算出該二種氣體所需的壓力比為
Pf_% _1?44_11?1
Pc% M斗 % 328211.91
亦即気為1個(gè)大氣壓時(shí),二氧化碳應(yīng)是1.91個(gè)大氣壓。至于對(duì)二種以上氣體的混合,其計(jì)算方法可依此類推。
2氣體混合裝置
由上述分析得知,在保證單一氣體完全等容的條件下,要按預(yù)定質(zhì)髭比例進(jìn)行混臺(tái),必須按適當(dāng)比例調(diào)整其進(jìn)氣壓力。為此設(shè)計(jì)了相應(yīng)的氣體置換裝置,如圖1 所示。俵裝置可對(duì)三種或三種以下氣體進(jìn)行混合。
圖中,對(duì)三種氣體釆用3只容積完全相等的換氣缸3,在毎只氣缸的進(jìn)氣口均設(shè)置調(diào)壓閥1,以控制進(jìn)氣壓力,。=1,2,3),另外,在氣缸兩側(cè)設(shè)置4只二位二通電磁間2,以保證來(lái)自氣源的氣體能夠順利地通過(guò)氣缸進(jìn)入穩(wěn)壓箱4,并使氣源與穩(wěn)壓箱不直接串通。設(shè)置穩(wěn)壓箱會(huì)有助于混合氣木的緩沖與儲(chǔ)存,為充氣包裝作好準(zhǔn)備。每次
工作前,先藉真空泵將穩(wěn)圧箱抽成近真空狀態(tài),然后単一氣體通過(guò)換氣虹分別進(jìn)入穩(wěn)壓箱,成為混合氣體。在穩(wěn)壓箱充氣過(guò)程中.當(dāng)箱內(nèi)壓力p略大于一個(gè)大氣壓時(shí),換氣缸即停止工作,待工作一段時(shí)間后,當(dāng)穩(wěn)壓箱內(nèi)混合氣體的工作壓力低于一個(gè)大氣壓時(shí),則換氣缸便自動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓箱充氣??梢?jiàn),由氣源通過(guò)氣釘向穩(wěn)壓箱充氣充分必要條件是
P>>P
這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出,位于換氣缸活塞同一側(cè)的電磁閥不能同時(shí)打開(kāi),否則該氣缸將失去作用,致使混合氣體比例失調(diào)。
3充氣包裝機(jī)工作原理
該機(jī)包括三大部分:氣體混合裝置(上節(jié)已介紹),氣體置換封口裝置及其控制系統(tǒng)。下面只對(duì)后兩部分作簡(jiǎn)要介紹。
3,1 /悼置換封口裝置
見(jiàn)圖2,其工作過(guò)程大體是這樣:先藉氣虹4將充氣管S插入放在工作臺(tái)面上的復(fù)合包裝袋1中,再藉氣缸3帶動(dòng)壓緊裝置2將袋口緊緊壓住,接著關(guān)閉電磁閥L打開(kāi)電磁聞6,對(duì)包裝袋抽真空。然后關(guān)州電磁閥6,打開(kāi)電磁閥7,使穩(wěn)壓箱中的混合氣體充入包裝袋內(nèi)。充氣結(jié)束后,換氣管5退出,立即熱封袋口,至此充氣包裝完成一次工作循環(huán)。
3.2控制系觥
本機(jī)釆用8031系列單片微機(jī)進(jìn)行控制,其程序框圖如圖3所示。在工作臺(tái)面上設(shè)置光電傳感器,判別包裝袋是否到位;在穩(wěn)壓箱內(nèi)設(shè)置壓力傳感器,控制箱內(nèi)氣體壓力;在熱封加熱部位設(shè)置熱敏電阻,使加熱元件溫度處于預(yù)先設(shè)置的狀態(tài)。此控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単,工作可靠,操作維護(hù)也很方便。
4結(jié)論
通過(guò)上述分析及對(duì)樣機(jī)調(diào)試結(jié)果得出如下結(jié)論:
1.由理想氣俳狀態(tài)方程式導(dǎo)出的氣體置換公式對(duì)圖3充氣包裝機(jī)控制系統(tǒng)框圖整機(jī)設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)意義。
2.根據(jù)該公式設(shè)計(jì)的氣體混合裝置原理正確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠,其性能明顯優(yōu)于原真空充氣包裝機(jī)。
3.在該機(jī)工作過(guò)程由,機(jī)-電-氣布統(tǒng)協(xié)調(diào)一致,主要參數(shù)及工作性能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求
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