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0前言
目前,在我國有關(guān)行業(yè)中,大容量的液體定量灌裝技術(shù)裝備與國外相比,顯得相當(dāng)落后。大部份企業(yè)還是依靠人力和陳舊的機(jī)械式磅秤進(jìn)行定量灌裝,勞動(dòng)強(qiáng)度較大,灌裝精度很低,生產(chǎn)效率也相當(dāng)?shù)?僅有一小部份企業(yè)采用了由流量計(jì)、二次儀表和油槍等組成的灌裝設(shè)備,雖然勞動(dòng)強(qiáng)度減小了,但灌裝精度還不夠高,尤其是滴漏現(xiàn)象較嚴(yán)重,既造成浪費(fèi),又影響文明生產(chǎn)。針對這種客觀情況,我們于1996年初開始研制電子稱重式大容量液體自動(dòng)定量灌裝機(jī),吸收國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)技術(shù)并結(jié)合我國的實(shí)際情況,經(jīng)過一年的努力,終于在今年初研制成功,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。由于采用先進(jìn)的電子稱重技術(shù)和氣動(dòng)技術(shù)并由電腦自動(dòng)控制,具有準(zhǔn)確、快速、可靠以及無滴漏、無溢冒的顯著特點(diǎn)。得到有關(guān)專家領(lǐng)導(dǎo)的好評,如能推廣應(yīng)用將會(huì)有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,目前已開始投入小批量生產(chǎn)。
1　性能特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)
本機(jī)與同類液體灌裝機(jī)相比,具有以下特點(diǎn):
a )適用容量范圍較大。它可以用于各種油液、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(nèi)任意設(shè)定。
b)具有從灌裝容器的底部或上部灌裝兩種方式。對于易產(chǎn)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(chǎn)生泡沫和飛濺現(xiàn)象。
c)灌裝精度高。與容積式灌裝相比,其精度要高得多,可達(dá)0. 2%。
d)灌裝速度快。如灌裝180kg的大桶,只需1分鐘左右的時(shí)間。
e)操作十分簡便。只需1人,方便地按一下按鈕即可自動(dòng)灌裝。利用鍵盤即可簡便設(shè)定灌裝量。
f)可靠性好。所有關(guān)鍵部位均采用進(jìn)口元件,質(zhì)量優(yōu)良,使用壽命長。
本機(jī)的主要技術(shù)參數(shù):
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(jié)構(gòu)及工作原理
本機(jī)結(jié)構(gòu)比較簡單 ,主要由機(jī)架、稱重臺、稱重傳感器、稱重顯示儀、灌裝頭、無桿氣缸、壓緊裝置、接油器和電磁閥、電氣控制系統(tǒng)等組成。灌裝過程中各機(jī)械動(dòng)作均由氣缸實(shí)現(xiàn),動(dòng)作的快慢通過調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)。
工作過程原理:將容器(桶)放到稱重臺上,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(dòng)去皮,將桶口與灌裝頭對準(zhǔn)后,掀壓緊按鈕開關(guān),壓桶臂下降將桶壓住定位,然后灌裝頭由無桿氣缸帶動(dòng)下降到桶底部,接著進(jìn)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(jìn)行灌裝。當(dāng)重量達(dá)到第一設(shè)定重量后,(一般為規(guī)定灌裝量的99%左右) ,由稱重顯示儀發(fā)出信號,流體電磁閥關(guān)閉,這時(shí)管道內(nèi)和灌裝頭中的剩余液體在慣性和重力作用下以較緩的速度流入桶內(nèi),當(dāng)重量達(dá)到設(shè)定重量后,稱重顯示儀再次發(fā)出信號,密封堵頭由氣缸帶動(dòng)迅速向上進(jìn)行關(guān)閉灌裝口。接著灌裝頭由無桿氣缸帶動(dòng)上升,粘在灌裝頭管外的油滴入接油器內(nèi),當(dāng)再次灌裝時(shí)積在接油器內(nèi)的油液沿著灌裝頭管子外壁流入桶內(nèi)。
3　提高灌裝精度的技術(shù)措施
流體灌裝機(jī)的計(jì)量方式,一般分容積式計(jì)量和稱重式計(jì)量,容積式計(jì)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(jì)量一般有機(jī)械杠桿式和電子稱重式。本機(jī)采用了電子稱重式。稱重計(jì)量誤差,除決定于稱重傳感器和稱重顯示儀的精度外,主要決定于以下兩個(gè)因素①灌裝時(shí)液體對容器的沖力的大小和重復(fù)性;②電磁閥關(guān)閉時(shí)間的重復(fù)性。下面對此作簡單分析:設(shè)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 ,液體沖力為P 3 ;
則W=P 1 +P 2 + P 3 ;移項(xiàng)后W - P 1 =P 2 + P 3。
令W -P 1 =W′儀表液體凈重,則W′= P 2 +P 3。……( 1)
液體沖力可由下列公式計(jì)算:
其中ρ:液體的密度kg/m 3 ;
Q :灌裝流量m 3 /s;
S 1、S 2分別為灌裝(閥)口截面積和容器中液面面積m 2 ;
由公式( 1)可知,要使儀表顯示的液體重量與液體的實(shí)際重量完全相同,只有當(dāng)液體沖力為零的狀況下才可達(dá)到。但實(shí)際上,液體沖力在灌裝時(shí)一般是不可避免的。然而我們只要能設(shè)法使灌裝時(shí)的液體沖力波動(dòng)控制在一定的微小范圍內(nèi)則就能滿足對灌裝精度的要求?？刂埔后w沖力波動(dòng)的技術(shù)措施有以下幾條:①采取分段灌裝的方法,即在開始灌裝時(shí)用較大的速度(流量) ,而在快結(jié)束時(shí)減小灌裝速度,在設(shè)計(jì)上采用二只大小口徑的電磁閥控制。②灌裝閥采用電液比例流量閥,可獲得更高的灌裝精度。這種閥的流量是隨電流的大小而變化。利用這特性,可以根據(jù)灌裝重量與設(shè)定灌裝量之間的接近程度逐漸減小流量直至關(guān)閉,可最大限度的減小液體沖力的影響。但這種閥的使用條件較嚴(yán)格,價(jià)格較貴,且需配備計(jì)算機(jī)控制。③設(shè)法減小管道內(nèi)液體壓力的波動(dòng)量。如控制貯油箱的液位在比較小的范圍內(nèi);管道上裝溢流閥,保持管道系統(tǒng)壓力恒定等。
電磁閥關(guān)閉時(shí)間對灌裝精度的影響是容易理解的,關(guān)閉時(shí)間長,則誤差大,所以關(guān)閉時(shí)間應(yīng)該越短越好。另外電磁閥存在重復(fù)誤差,因而也引起重量誤差,而電磁閥關(guān)閉時(shí)間差引起的重量誤差與灌裝流量成正比。所以應(yīng)選擇重復(fù)誤差小的電磁閥,并設(shè)法盡量減小灌裝結(jié)束前的流量。
4　結(jié)論
我們研制成功的電子稱重式大容量自動(dòng)液體灌裝機(jī),雖然具有很多優(yōu)點(diǎn),是目前糧油、化工、石油等行業(yè)大桶灌裝的理想設(shè)備,但還存在著不少需進(jìn)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(jìn)一步研究提高。
 

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