包装机械课件 第三章、灌装机械

2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,1,要求： 了解灌装的基本方法及原理；掌握升瓶机构、灌装阀结构、常用灌装机的结构和基本原理。主要内容：1 灌装机械概述 2 常压灌装机 3 负压灌装机 4 等压灌装机 5 机械压力式灌装机计划学时： 8,第三章 、灌装机械 filling machine,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,2,第一节、 灌装机械概述 将液体产品装入包装容器的机械称为灌装机。一、概况：,随着现代科学技术的发展,人民生活水平的提高,人们的消费习惯也随之相应的变化,同时对消费品的包装提出了更高的要求,而液态产品的包装在包装行业中占有很大比例,这是由于液体包装涉及的行业广泛、品种繁多,如饮料方面的汽水、果汁、牛奶、矿泉水、蒸馏水、白酒、啤酒、果酒等;调味品方面的酱油、醋、味精液、果酱等;药品方面的针剂、糖浆、酊剂、气雾剂等;农药乳剂、化工产品的各种瓶装、化妆品等,要满足日益增长的液体产品的包装需要,就应大力发展液体产品的包装机械。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,3,人类自从采用容器盛装液体以后,就产生了灌装方法。十九世纪末二十世纪初以前,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装,大约在1980年美国Horix、Kiefer和U.S.BottLers等三家公司开始制造容器灌装的机械装置。第一台商业灌装机是Kiefer公司制造，Horix公司于1920年首次制造了重力灌装机,用于灌装番茄酱,这家公司至今仍生产灌装机,二十年代初这几家公司着手生产回转式灌装机,其中U.S公司制造的是纯真空灌装机，二十世纪以来,灌装机械工业发展迅速,那时灌装的速度取决于人工将瓶子对准灌装阀,等待瓶子灌装完毕所需的时间。今天,回转式自动灌装机的生产能力己达每分钟2000瓶。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,4,我国在解放前几乎没有灌装机械,灌装生产绝大部分处于手工操作,非常落后。70年代初,上海、北京、广州、青岛、烟台等地引进三十多条灌装线,其中有西德Seitz公司、意大利Simonazi公司、美国Merer公司、日本三菱公司,另外还有许多罗马尼亚灌装线。随后,我国广东轻工机械厂、北京酿酒机械厂、上海化工机械厂等许多家仿制了不少灌装线,初步改善了灌装生产的落后面貌,但灌装机械的发展与国际先进水平的差距仍很大。为此,我国应根据自己的国情,吸收国外的先进技术,设计和生产出具有先进水平的灌装机, 灌装机的发展趋势向高效化、自动化、节能化发展,力图采用新技术、新材料,如计算机辅助设计、微机控制等,开创一代新型灌装机。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,5,（1）液体产品按粘度可分为: 流体:在自身重力作用下即可以按一定速度流过圆管的任何液体。流速主要是受流体粘度和压力影响,一般粘度范围规定为1100厘泊,如酒类、果汁、牛奶、酱油、醋等。（动力粘度1泊100cP=0.1PaS） 半流体:在大于自身重力的压力作用下才能在圆管中流动的液体叫半流体,其粘度范围为1001000厘泊,如豆瓣酱、番茄酱、牙膏、香脂、松糕油、肉糜等。 粘滞流体:产品粘度超过10000厘泊的,不属于流体和半流体的范围。如浆糊之类的产品属于这一范畴。,二、灌装的液体产品和包装容器1、灌装的液体产品,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,6,含气液体产品： 含有二氧化碳气体的液体产品。对于是否含有酒精成份又可分为软饮料(不含酒精)和硬饮料(含有酒精)。如：汽水、矿泉水；汽酒、香槟、啤酒等。 不含气液体产品 ： 液体中不含有气体。如：白酒、酱油、醋、食用油等。,（2）对于低粘度液体,根据液体中是否含有二氧化碳气体可分为：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,7,2、包装容器,（1）根据强度可分为： 刚性包装容器 金属罐、玻璃瓶（罐）、陶瓷罐等。 柔性包装容器 塑料复合瓶、复合袋、用纸、铝箔、塑料等制成的盒、杯等。 （2）按其材料分： 主要有玻璃瓶、金属罐、纸包容器、塑料瓶、塑料袋、复合袋、铝箔、木质等。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,8,三、灌装机的分类,1、根据灌装方法分： 等压灌装机 isobarfillingmachine 先向包装容器充气，使其内部的气体压力和储液箱内的气体压力相等，然后将液体产品充填到包装容器内的机器。适于灌装含气液体产品，如：汽水、可口可乐、啤酒、香槟等。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,9,负压灌装机 low vacuum filling machine,先将包装容器抽气形成负压，然后将液体产品充填到包装容器内的机器。适于灌装含维生素的饮料、有毒的农药和化学试剂。可分为两种： 压差式负压灌装机：储液箱处于常压只对包装容器抽气使之形成负压，依靠储液箱和待灌容器之间的压力差将液体产品充填到包装容器内的机器。 重力式负压灌装机：将储液箱和包装容器都抽气形成负压，液体产品依靠本身的自重充填到包装容器内的机器。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,10,常压灌装机 atmosphericalpressurefillingmachine 在常压下将液体产品充填到包装容体内的机器。适于灌装低粘度不含气的液体产品。如：白酒、醋、酱油、食用油等。压力灌装机 pressurefillingmachine 使用外部压力将液体产品充填到包装容体内的机器。适于灌装粘稠性液体产品。如：豆瓣酱、番茄酱、牙膏、香脂、松糕油、肉糜等。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,11,2、根据灌装机灌装容器的传送方式分：（1）直线型灌装机 灌装时，包装容器由一个工位直线式间歇地运动到另一个工位，并在停歇时完成灌装的机器。 这种灌装机相对旋转灌装机来讲,结构比较简单,制造方便,但占地面积比较大,而且是间歇运动,生产能力的提高也受到一定限制,因此一般只用于无汽液体的灌装,局限性较大。 工作原理见下图3-1,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,12,图3-1 直线灌装机工作原理图-定量灌装,-上盖,-盖拧紧,-贴商标 -待装盒(箱)1-推瓶板,2-限位拨盘,3,11,13-传送带,4-传送盘,5-瓶子,6-上盖机构,7-瓶盖料斗,8-拧紧机构,9-商标盒,10-胶水盒,12-推料板,14-贮液箱15-灌装阀,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,13,灌装机外形：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,14,灌装机外形：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,15,灌装机外形：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,16,（2）旋转型灌装机 灌装容器进入灌装工位后，围绕工作台回转一周，作等速回转运动，完成灌装。如图3-2;3-3,图3-2 瓶子在灌装过程中的俯视图,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,17,图3-3 瓶子在灌装过程中展开示意图,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,18,四、旋转型灌装机的主要结构(*),包装容器的供送装置灌装料液的供送装置灌装阀传动装置控制装置,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,19,灌装机外形：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,20,灌装机外形：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,21,旋转型灌装机的总体结构,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,22,（一）包装容器的供送装置,在自动灌装机中,按照灌装的工艺线路要求,准确地连续地将待灌瓶送入主转盘升降机构托瓶台上,是保证灌装机正常而有秩序地工作的关键。一般供瓶机构的关键问题是瓶的连续输送和瓶的定时供给。 常用的连续输送装置有链带传送,一般采用不锈钢或尼龙坦克链带。 从洗瓶机出来的瓶子由输送带送来后,为了防止挤坏、堵塞和准确地送入灌装机,必须设法使瓶子单个地保持适当的间距、速度送进, 目前瓶子的定时送给一般采用分件供送螺杆或星型拨轮等限位机构。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,23,1、螺杆式供送装置: 图3-4给出了典型送瓶机构的示意图,它的基本组成包括由锥齿轮传动的变螺距螺杆、固定侧向导板、链式水平输送带(在容器下方，末画出)和组合式拔瓶轮等, 分件供送螺杆在结构上是一种空间高副机构,它的结构形式受供送瓶的大小、形状等的制约。从外观形式看,前端应设计成截锥台形,有助于将玻璃瓶顺畅地导入螺杆的工作区段。,图3-4 典型送瓶机构的示意图,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,24,而另一端应具有与玻璃瓶同半径的圆弧过渡角,以便和星形拔轮同步衔接,为了使刚进入螺杆工作区段的玻璃瓶运动平稳,第一段最好采用等螺距,使它暂不产生加速度,鉴于星形拔轮的节距通常都大于两只玻璃瓶原来在链带上紧相接触时运动的中心距,显然,最后一段螺旋线一定要变螺距, 为改善瓶的惯性运动,它应该制约玻璃瓶以等加速度规律逐渐增大其间距。实践证明,对于中、小型自动灌装机(一般为250瓶/分以内),只需将螺杆设计呈等螺距段与变螺距段即可,虽然其加速度曲线不连续,有阶跃突变,但在加速度值不很大时,仍不致发生明显的柔性冲击。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,25,特种变螺距螺杆供送装置示意图,图3-5 特种变螺距螺杆供送装置示意图(a)分流 (b)合流 （c）转向 (d)翻身,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,26,2、花盘式限位机构 如图3-6所示,待瓶或罐由输送机运送,经花盘轮分隔装置而直到输送机端头。在最前端的瓶或罐到达要求位置时,就碰上电开关9,使推板8立即将要求数量的一排瓶或罐横向推进一个距离。推板8行进中驱动摆盘6,使之逆时针转动,但凸轮5及棘爪摆杆4不动,推板8行进到与摆盘6脱离接触时,摆盘6受弹簧作用而恢复到原位。推板8做返回运动时, 又驱动摆盘6使之顺时针转动,同时通过销子7使凸轮5一起转动,从而迫使棘爪杆4摆动,脱离开棘轮3,此时,花盘轮由传动装置驱动转动,对输送来的瓶或罐做连接分隔传送。当推板8 往回运动到又与摆盘6脱离接触时,凸轮5受弹簧作用又转回到原位,棘爪摆杆也往回摆动到原位, 棘爪嵌入棘轮轮齿中,制动住花盘轮2的转动,在棘爪脱离开棘轮的时间间隔内,经由花盘轮分隔传送出要求数量的瓶或罐 。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,27,图3-6 定数量供给的花盘限位装置1-输送带,2-花盘轮,3-棘轮,4-棘爪摆杆,5-凸轮,6-摆盘,7-销子,8-推板,9-开关,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,28,3.星型拨轮 此机构是将瓶的限位器送来的瓶子, 准确地送入灌装机中瓶的升降机构或将灌满的瓶子从升降机构取下送入传送带的机构。 如图3-7所示:拔瓶轮中的尺寸h及Rc均由瓶子的高度和直径来决定, 拔瓶轮一般采用酚醛层压板等材料,以免与玻璃瓶产生硬性碰撞,拔瓶轮一般由上、下两片组成,为了保证拨轮与托瓶台的位置相对应,在轮片上应开有圆槽形孔,调好后再安装在转轴上。 为了使瓶子稳定传送,在传送带旁边还需要安装护瓶杆,在进出瓶拔轮外还要安装导板,护瓶杆离开传送中心线的距离要可调,以适应不同规格的瓶子。 另外,送瓶机构不仅要将瓶子分隔转弯,而且传递速度必须与洗瓶机的速度匹配, 否则易出现倒瓶、缺瓶或阻塞现象,为了防止倒瓶时影响正常生产,某些灌装机在分件供送螺杆、拔轮的传动部分安装有离合器,一旦出现故障使其自动停转,有的还安装微动开关, 当离合器脱开的同时,压迫微动开关,使全机停转。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,29,图3-7 星型拨轮1-星型拨轮 2-拨轮盘 3-轴 4-轴承座,由容器的高度决定H容器的直径决定RC,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,30,4、包装容器的升降机构,升降机构的作用： 是将拨瓶星轮送来的空包装容器上升到规定高度，完成灌装，然后将灌装完的实瓶下降到规定高度由出瓶星轮送出。常用的升降机构主要有三种形式： 1）机械式升降机构 2）气动式升降机构 3）气动机械混合式升降机构,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,31,1）机械式升降机构,1-瓶托2-压簧3-上滑筒4-滑筒座5-拉杆转动机架6-下滑筒7-轴承8-凸轮导轨,图3-8机械式升降机构简图,工作过程： 当转动机架带动升降机构整体转动时，滚轮7一边转动一边在凸轮的作用下上升，带动压簧2向上运动，上滑筒上升带动瓶托1上升。遇到阻力时，上滑筒停止。下滑筒继续保持原样，弹簧压缩。特点：机械磨损大，弹簧易失效，可靠性差。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,32,图3-9 升降凸轮展开示意图,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,33,2）气动式升降机构,图3-10 气动式升降机构示意图1-瓶托2-气缸3-活塞4-排气阀5-进气阀6，7-压缩空气管,工作过程：当压缩空气经气管7（此时5阀关闭，4阀打开）进入气缸2，推动活塞3连同瓶托1同时上升；当打开阀5关闭阀4时（活塞上下两室压力不同）活塞带动瓶托下降。特点：弹性压力气源要稳定,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,34,3）气动机械混合式升降机构,图3-11 气动机械混合式升降机构,1-托瓶台2-滑筒3-通孔螺钉4-密封垫5-柱塞6-凸轮导轨7-滚动轴承8-套筒垫片9-环形管10-卡块,工作过程： 当压缩空气进入环形管9时，气体进入柱塞5内，沿孔3进入套筒2上部空间，推动套筒2和瓶托1上升，其上升位置受到凸轮导轨6和轴承7的限制。特点：工作稳定,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,35,（二）灌装料液的供送装置,将料液由贮液槽经泵、管道送到贮液箱中的装置称为料液的供送系统。它包括：贮液槽、泵、管道、阀门、贮液箱的高度调节装置、液位控制器等。不同灌装方法的灌装机供液装置的结构各不相同 本节讲述三个系统内容： 1、料液供送系统 2、贮液箱高度调节装置 3、灌装料液的定量机构,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,36,1、料液供送系统,常压法料液供送系统（第二节）负压法料液供送系统（负压单室、负压三室；负压两室见第三节）等压料液供送系统（第四节）机械压力法料液供送系统（第五节）,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,37,负压单室料液供送系统,此种灌装属于重力式负压灌装工作过程：料液经进液管3进入贮液箱2内，贮液箱和真空室合为一室（单室），贮液箱上部由抽气管1抽气形成真空；液面高度由浮子10控制；灌装时，瓶子上升推开灌装阀4，灌装阀的气管接通瓶和贮液箱上部的气室，瓶内空气被抽走形成一定的真空度，料液在自重的作用下流入瓶内，当瓶内页面上升到灌装阀吸气管口时，此时灌装结束，瓶子下降，灌装阀关闭，吸气管压入的料液被（压）吸回到贮液箱中。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,38,负压三室料液供送系统,图3-12 负压法三室料液供送系统 1-齿轮2-工作台3-浮子4-贮液箱5-灌装阀6-进液管7，14-单向阀8，13-真空箱9-真空管10-转换阀11-进液管12-抽气管15-凸轮,工作过程：因该系统在贮液箱上方有两个真空室，所以称为三室。真空泵运转向12抽真空使上真空箱8一直处在真空状态，而下室有半周与真空接通，有半周与大气接通（转换阀10作用的结果）。贮液箱有和外界接通的透气孔而处于常压状态。灌装时，当瓶口对准灌装阀5，由于灌装阀的结构通过真空软管9接通真空上室8，同时进液管6接通贮液箱4，在压差的作用下，料液压入瓶内， 当瓶内料液达到灌装阀气管口时，余液被 吸入上真空室， 当下室13处于负 压状态时阀7开，阀14关，上室余液 流入下室，当下室处于常压状态 时，阀7关阀14开，余液又从下室 流回贮液箱。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,39,2、贮液箱高度调节装置,贮液箱底盘（上转盘）与装有托瓶台的下转盘（工作台）之间距离的调整装置称为贮液箱高度调节装置。（目的是满足包装容器的高度变化要求）主要有两种形式： （1）中央调节式 （2）三支柱调节式,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,40,（1）中央调节式,图3-14 无导向高度调节机构1贮液箱立柱2法兰式螺母3紧固螺栓4灌装机下转盘,图3-15 有导向高度调节机构1锁紧螺母2销轴3导向平键4贮液箱立柱5涡轮6蜗杆7罩壳8支座,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,41,（2）三支柱调节式,调节方法：松开压紧螺母4，转动手轮7，此时链轮8带动链条6驱动其它两个调节支柱10上的螺母9转动，从而实现调节立柱10同时升降，实现贮液箱和工作台面高度的调整。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,42,3、灌装料液的定量机构,准确的定量灌装不但与产品的成本有着直接的关系,同时也影响产品在消费者心中的信誉。包装物品的定量一般有重量定量和容积定量两种。重量定量由于要增添秤等计量衡器,所以机器的结构比较复杂,适用于比重经常变化的固体物料,且往往要配置一套电路用以机电配合;容积定量机器的定量结构比较简单,一般不需电路配合。液体产品一般易采用容积式定量,常见的有如下四种方法: （1）控制液位定量法 （2）定量杯定量法 （3）定量泵定量法 （4）电子式定量法,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,43,（1）控制液位定量法,原理：通过控制灌装容器内液位的高度来达到预定的灌装量。当橡皮垫5和滑套6被上升的瓶子顶起后,灌装头7和滑套6间出现间隙,液体流入瓶内,瓶内原有气体由排气管1排至贮液箱,当灌至排气管嘴AA截面时,气体不再能排出,随着液料的继续灌入,液面超过排气管嘴,瓶口部分的剩余气体只得被压缩,一旦压力平衡,液料就不再进入瓶内而沿排气管上升,根据连通器原理,一直升至与贮液箱内液位水平为止,然后瓶子下降,压缩弹簧4保证灌装头与滑套间的重新密封,排气管内的液料也滴入瓶内,从而完成了一次定量灌装。,改变排气管嘴进入瓶中的位置，可以改变每次的灌装量 。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,44,（2）定量杯定量法,先将液体注入定量杯中进行定量,然后再将计量好的液体注入待灌瓶中,因此,每次灌装的容积等于定量杯的容积。,图3-18 直动定量杯定量机构1定量杯,2定量调节管,3阀体,4锁紧螺母,5密封圈,6进液管,7弹簧,8灌装头，9排气孔，10下孔，11搁板，12上孔，13环形中间槽，14贮液箱,（a）正在灌装 （b）量杯定量,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,45,在下面没有待灌瓶时,定量杯1由于弹簧7的作用而下降,并浸入贮液箱的液体中,则箱内的液体沿着其周边流入并充满定量杯（上图b）。 随后待灌瓶由瓶托抬起,瓶嘴将灌装头8连同进液管6,定量杯1一起抬起,使定量杯超出液面,并使进液管中间隔板上孔12、下孔10均与阀体3的中间环形槽13相通,这样定量杯中液体由调节管2流下,经中间隔板的上孔流至阀体3的中间槽,再由隔板的下孔经进液管下端流进待灌瓶中,瓶内空气则由灌装头上的透气孔逸出,当定量杯中流体下降至调节管2的上端面时,定量灌装则完成。定量杯中容量可由调节管2在定量杯中的高度来调节,也可更换定量杯。本结构适用于灌装酒类产品。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,46,左图为旋塞定量原理示意图。首先三通旋塞2位于右图所示的位置,液体靠静压通过进液管4进入定量杯1中,杯内空气经细管3排出,当定量杯内的液面达到细管的下缘时,空气无法排出,但由于贮液箱内液面较高,定量杯内液面则继续上升至高于细管下缘处,杯内空气则被压缩直到两处压力平衡而停止。管3内的液面根据连通器的原理,将继续上升至同贮液箱内液面相平,然后三通旋塞逆时针旋转90,如左图所示,使定量杯内的液体同贮液箱内的液体隔开,同时定量杯内液体(包括细管内液体)流入待灌瓶中。若改变灌装量,则只需调节细管3在定量杯中的高度或者更换定量杯。,3-18（b）旋塞定量杯定量机构1-定量杯,2-旋塞,3-毛细管,4-进液管, 5-灌装嘴,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,47,（3）定量泵定量法,图319 定量杯法定量原理图1-阀体,2-弹簧,3-滑阀,4-活塞缸,5-活塞,6-灌装头,这是一种采用压力法灌装的定量方法,一般由动力控制活塞往复运动,将物料从贮料缸吸入活塞缸,然后再压入灌装容器中,由此每次灌装物料的容积用活塞往复运动的行程来控制。右图是利用定量泵进行定量灌装番茄酱的原理图。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,48,工作过程： 活塞5由凸轮(图中末示出)控制作上下往复运动,当活塞向下运动时,酱液在重力及气压差作用下,由贮液缸底部的孔经阀3的月牙槽流入活塞缸4内。当待灌容器由瓶托抬起并顶紧喇叭头6和阀3时,弹簧2受压缩而滑阀上的月牙槽上升,将贮料缸与活塞缸隔断,滑阀上的下料孔与活塞缸接通,与此同时,活塞正好在凸轮作用下向上运动,酱液再从活塞缸压入待灌容器内,当灌好酱液的容器连同瓶托一起下降时,弹簧2迫使滑阀也向下运动,滑阀上的月牙槽又将贮料缸与活塞沟通,以便进行下一次灌装循环。假若在某一个瓶托上没有待灌容器时,尽管活塞到达某一工作位置仍然在凸轮作用下要向上运动,但由于滑阀上月牙槽没有向上移动,故酱液仍被压回贮料缸,不致影响下一次灌装循环的正常进行。 对于这种定量方法,若要改变每次的灌装量,则只需设法调节活塞的行程。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,49,（4）电子式定量法,工作原理： 空罐进入负载传感器3上，传感器上升对准灌装头同时，显示器6清零，灌装阀2中大流量通道接通，负载传感器随时边灌装边测量液体重量，当充填到接近的充填量时，灌装阀转换成小流量通道，直至灌装确定量，灌装结束。,当灌装量改变时，只需改变定值器5的给定值，即可瞬时实现。,图3-20电子式计量法工作原理1进液管 2灌装阀 3负载传感器4控制器 5定值器 6显示器,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,50,比较上述四种定量方法,从定量精度来看,第一种方法由于直接受到瓶子容积精度以及瓶口密封程度的影响,其定量精度不及中间两种方法高,若从机械结构看,第一种显然最为简单,因此,它自然得到广泛应用，最后一种精度高，但控制要求高。定量方法的正确选择,主要应考虑产品所需要的定量精度,如我国对640毫升啤酒部颁标准为10毫升,国外为3毫升。对瓶装酒类等按高度定量的产品,最好不超过1.5毫米,容积误差最好控制在0.4,越是名贵的产品,显然其误差应越小。定量方法的正确选择,还应考虑到液料本身的工艺性,例如对含气饮料灌装若采用定量杯定量法,则贮液箱内的泡沫反倒可能降低定量精度,因此,在这种情况下,一般以采用控制液位高度定量为好。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,51,（三）灌装阀,将贮液箱内的液体充填到包装容器内的中间机构。 灌装阀是自动灌装机执行机构的主体部件,它的功能在于根据灌装工艺要求,以最快的速度沟通或切断贮液箱、气室和灌装容器之间流体流动的通道,保证灌装工艺过程的顺利进行。不同类型的液料其物理化学性质各不相同，因此，对灌装工艺要求存在的差异形成了阀的不同要求,不同的灌装方法有不同的灌装工艺过程。采用常压法灌装的工艺过程是: 1.进液回气；2.停止进液；3.排除余液采用真空法灌装的工艺过程是: 1.抽真空；2.进液回气；3.停止进液；4.排除余液采用压力法灌装一般过程是: 1.定量吸料；2.挤料回气,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,52,1.灌装阀的分类,根据灌装阀内部阀的数目分: 单阀型：只有一个气阀或液阀的灌装阀(常压灌装机有一个液 阀；压差式负压灌装机有一个气阀) 双阀型：既有液阀又有气阀的灌装阀(机械压力灌装机有两个 液阀；重力式负压灌装机有一个液阀又有一个气阀) 多阀型：由两个以上阀组成的灌装阀(等压灌装机)根据阀门的启闭形式分： 单移阀：阀体中只有一个可动部件,灌装过程只作一次往复运动。 多移阀：阀体中有几个可动部件,灌装时作多次往复运动或摆动。 旋转阀：阀体中可动部件作往复旋转或摆动。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,53,2.灌装阀的结构,（1）单阀型灌装阀,工作过程; 瓶子上升与灌装阀紧密贴合，定量杯5在凸轮2的作用下，将定量杯提出液面，这时负压系统接通灌装阀的抽气管6，在压差的作用下，定量杯中的料液被吸入容器中； 瓶子和定量杯分别回位下降，负压将灌装口余液吸回，不产生滴漏现象，适于灌装农药。,图321 单阀型灌装阀1-吸料管 2-凸轮 3-储液箱 4-计量调整块 5-量杯 6-灌装阀,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,54,（2）双阀型灌装阀,工作过程：此阀为负压灌装阀（双阀型灌装阀，可参见图3-13负压三室料液供送系统）。,图322 负压法双阀型灌装阀1-瓶套 2-橡胶密封圈 3-紧定螺钉4-螺母 5-阀体 6-阀芯 7-真空管 8-垫片 9-锁紧螺母 10-管接头 11-进料管,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,55,（3）端面式单移阀,图323 端面式单移阀结构图,工作过程： 灌装时，蝶阀1固定不动，容器口正对橡胶垫圈2，在瓶托升降机构的作用下上升，弹簧5压缩，灌装头上升，阀芯4和蝶阀1脱离，料液由贮液箱流入容器中；瓶托下降，阀芯4关闭，灌装结束。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,56,（4）锥式旋转阀,工作过程：1、瓶子上升，与密封圈14接触后，第一组碰块拨动凸轮转柄1，锥阀阀芯9转动，进气管4与容器接通，使瓶内气压与贮液箱压力相等。（进气）2、第二组碰块拨动凸轮转柄1转过一个角度，进气管4关闭，液体通道6和10接通，排气通道11和排气管5接通，贮液箱中的料液在重力作用下流入容器，排气管11将瓶内压力气体排回贮液箱上部。（进液排气）3、第三组碰块拨动凸轮转柄1，这时，料液在容器中已上升到规定高度，关闭进液通道和排气通道，这时旋塞下部的三个通道在下部接通，并与大气接通，降低瓶内残留气体的压力。（残余气体排除）4、第4组碰块拨动凸轮转柄1，关闭所有通道。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,57,第二节、常压灌装机,在常压下将液体产品充填到包装容体内的机器。适于灌装低粘度不含气的液体产品。如：白酒、醋、酱油、食用油等。 本节以 GC 24常压灌装机为例说明其主要结构和工作原理,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,58,常压灌装机的外形结构,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,59,一、常压灌装机的主要技术参数,灌装液体：白酒、酱油和药液等不含气 低粘度液体灌装容器：玻璃瓶、PET瓶（500ml）灌装阀头数：24生产能力：1928-2880瓶/小时电机功率：1.1KW,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,60,二、常压灌装机的总体结构,主要组成： 该机主要由贮液箱1、灌装阀2、主轴3、机架4、托瓶盘5、进出瓶拨轮6和8、导向板7及传动系统组成。,图3-25 常压灌装机示意图,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,61,三、常压灌装机的工作原理,工作原理：洗净、杀菌干燥好的空瓶由拨瓶轮6送入托瓶盘5上，托瓶盘5和贮液箱1固定在主轴3上，电机经传动装置带动主轴3转动，使托瓶盘和贮液箱绕主轴回转。同时托瓶盘沿固定凸轮（在机架内）上升，当瓶口对准灌装头并将套管顶开后，贮液箱中流体在重力的作用下流入瓶中，瓶内空气由灌装阀2尖部的毛细管排出，灌装完后，瓶子即将接近终点时在固定凸轮的作用下下降。再有出瓶拨轮在导板的配合下拨出，送至压盖工位，即完成一个灌装过程。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,62,四、常压灌装机的主要部件结构,（一）瓶的升降机构,托瓶机构固定在固定盘11上，共计24根，固定盘转动，带动托瓶机构回转，滚轮10沿固定不动的凸轮9表面运动，带动升降杆5作升降运动，带动托瓶盘及瓶子升降。升降杆是由一根空心轴内装一根细轴、中间有弹簧组成的弹性机构。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,63,（二）灌装阀,当瓶口对准导瓶罩12时，瓶子在托瓶机构作用下上升，推动进液管11沿导柱6垂直上升，推动支架10，压缩弹簧9，顶开乳胶密封管8，贮液箱内的物料在重力作用下，沿排气管外侧，进液管内侧的空隙下流入瓶内。当瓶下降时，乳胶密封管回位，料液停止流出。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,64,四、常压灌装机的主要部件结构,（三）传动装置,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,65,第三节、负压灌装机,先将包装容器抽气形成负压，然后将液体产品充填到包装容器内的机器。适于灌装含维生素的饮料、有毒的农药和化学试剂。可分为两种： 压差式负压灌装机：储液箱处于常压只对包装容器抽气使之形成负压，依靠储液箱和待灌容器之间的压力差将液体产品充填到包装容器内的机器。 重力式负压灌装机：将储液箱和包装容器都抽气形成负压，液体产品依靠本身的自重充填到包装容器内的机器。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,66,真空灌装机外形,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,67,一、GF-45灌装机主要技术参数,灌装物料：白酒、色酒、果汁露等不含气饮料，也可灌装醋、奶、农药等。 灌装容器：玻璃瓶；聚酯瓶， 瓶身外径(mm)6080 瓶子高度(mm) 200320 瓶口内径（mm）1518灌装头数：45生产能力：800012000瓶/小时真空度：500mmH2O电机功率：3KW,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,68,二、GF-45双缸低真空灌装机的结构,图330 GF-45负压灌装机总体结构,1进瓶板链 2分瓶螺杆 3进瓶拨轮4瓶托 5灌装阀 6吸气管 7真空指示管 8真空气室9上转盘 10贮液箱 11吸液管 12排液阀 13下转盘14浮子阀 15贮液箱高度调节装置 16瓶托升降凸轮 17减速箱 18电机 19张紧手轮,负压两室,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,69,三、GF-45双缸低真空灌装机的工作原理,空瓶由链带送入，经分瓶螺杆分成间距为110mm，再由拨轮3送入瓶托机构上，瓶子随瓶托回转的同时由升瓶凸轮16带动上升150mm，当瓶口顶住灌装阀密封圈时，瓶内空气被真空吸管6吸走，瓶内形成一定的真空度，在压差的作用下贮液箱10内的液体被吸液管11吸入瓶中，进行灌装。 灌装结束后，瓶子第一次下降60mm,使液管内存在的料液流入瓶内，瓶托再下降90mm，瓶子回到原水平位置，由出瓶拨轮将瓶子送到压盖机上。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,70,四、负压灌装机的主要部件结构,（一）瓶托机构：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,71,四、负压灌装机的主要部件结构,（二）料液供送装置：,1真空气室2真空度指示管3吸气管4吸液管5贮液箱6浮子阀7瓶托机构8灌装头（阀）9真空度调节板10进液管,负压两室,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,72,四、负压灌装机的主要部件结构,（三）灌装阀,1吸液管2吸气管3调整垫片4密封圈5进液管6吸气嘴,图334 灌装阀结构图,瓶托升起，瓶口紧贴密封圈4，吸气管2吸走瓶内气体，压差进液，当瓶内液体上升到气嘴6时，吸气管2吸入液体，液体一直上升到与真空指示管的液面高度相同为止第一液面；当瓶托机构进入第一次下降工位时（下降60MM），进液管5仍然在瓶内，而吸气管的料液被吸到真空气室，通过真空指示管流回贮液箱中。阀体内的大部分残余料液流回贮液箱，一部分流入瓶中，此时瓶内液面高度称为：第二液面。,调节垫片3可以调节液面高度,吸气,进液,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,73,四、负压灌装机的主要部件结构,（四）传动装置：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,74,四、负压灌装机的主要部件结构,（五）电器控制装置：,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,75,第四节、等压灌装机,先向包装容器充气，使其内部的气体压力和储液箱内的气体压力相等，液体在自重作用下将产品充填到包装容器内的机器。适于灌装含气液体产品，如：汽水、可口可乐、啤酒、香槟等。本节以GD-60为例，介绍等压灌装机的主要结构和工作原理,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,76,GD-60等压灌装机组结构外形图,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,77,一、GD-60等压灌装机主要技术参数,灌装物料：啤酒、汽酒、汽水等灌装容器：玻璃瓶 瓶口内径15mm以上 瓶的外径50100mm 瓶的高度160370mm灌装阀头数：60生产能力：1500022000瓶/小时电机功率：5.5KW,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,78,二、GD-60等压灌装机组结构,图3-38 GD-60等压灌装机总体结构图,1-控制环支架 2-环形贮液箱 3-开关拨叉 4-环形回气卸压室5-拨瓶星轮 6-分瓶螺旋 7-驱动轮8-轴承 9-回气管 10-进液管11-进气管 12-压缩空气管 13-蜗杆减速器 14-压盖装置高度调节杆15-压盖装置支座16-压盖监控装置17-压盖头18-压盖通道19-瓶盖整理装置20-灌装阀21-灌装高度调节机构,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,79,三、GD-60等压灌装机的工作原理,灌装机主要有环形液室2、拨瓶星轮5、分瓶螺旋6、中心进液管10、进气管11、灌装阀20等组成。洗净的瓶子由分瓶螺杆6和星型拨轮5送到托瓶台上，在瓶托升降机构的作用下，瓶子上升，与灌装阀紧密接触，进行等压灌装，灌装结束后，由拨瓶星轮将瓶子送到压盖机上进行压盖工序。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,80,四、GD-60等压灌装机主要部件结构,（一）包装容器的供送装置,图3-39 进瓶螺旋装置示意图1-进瓶螺旋 2、3-锥齿轮副 4，9-小大链轮 5-离合器6-触点开关 7-弹簧 8-张紧链轮,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,81,图3-40 瓶托升降机构示意图（气动-机械混合式）,1-方导杆 2-导轨 3-圆螺母 4-导杆头 5-瓶托盘 6-瓶托叉 7-扶瓶架 8-气缸头 9-通气管 10-出瓶曲线板 11-升降导轮 12-出瓶导轮 13-环形气缸 14-导环 15-内气缸套 16-外气缸套,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,82,（二）料液供送装置,图3-41 料液供送系统图,1-无菌压缩气体 2-入液总管 3-液位控制浮球 4-环形储液缸 5-入液中心管 6-入液头外套 7-中心柱子 8-供液管 9-灌装阀 10-控制曲线板 11-中心柱 12-储液箱支柱 13-升降用凸轮 14-底座 15-轴承 16-底座 17-注油嘴 18-压缩空气管 19-环形气缸 20-油雾喷嘴 21-升瓶气缸 22-灌装机平台（下转盘） 23-瓶托,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,83,图3-42 入液总阀1-总阀 2-先行阀3-入口 4-透明管,图3-43 压力气体管路布置图1-低液位控制阀 2-环形储液箱 3-无菌压缩气管 4-平衡气压管 5-入储液箱气管 6-放气阀 7-充气阀 8-高液位控制阀 9-液面视镜 10-溢流阀 11-泄液管（阀）,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,84,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,85,图3-45 高液位控制浮球阀示意图1-浮球 2-重锤 3-浮球杆 4-储液箱 5-浮球盖 6-滑套7-进气孔 8-密封圈 9-杠杆,浮球上升,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,86,（三）灌装阀1、等压灌装的基本原理： 见下页图3-46 等压灌装的过程图充气等压：接通进气管2，储液箱内的气体进入瓶内直到气压相等。进液回气：接通管道1和4，储液箱液体由1流入瓶内，瓶内气体由管道4排入储液箱的空间。当液面上升到h1时，瓶内气体无法排除，液面停止上升，液体沿管4上升到与储液箱液面高度相同为止，停止灌液。排气卸压：瓶子上部借助排气管和进气管在储液箱上部相通，管子4内的液体流回瓶中,液面高度上升至h2，瓶内气体沿管子2排回储液箱。排除余液：旋塞3转至管子1、2、4都与瓶子、储液箱隔开，当瓶子下降时，旋塞下管子1内的液体流入瓶内，使得瓶内液面高度上升至h3。完成全部灌装过程。,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,87,充气等压,进液回气,排气卸压,排除余液,1-进液管2-进气管3-旋塞（阀）4-排气管,图3-46 等压灌装的过程图,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,88,2、灌装阀的结构和工作原理（气动式多移阀）,图3-47气动多移阀结构,1-回气管 2-排气嘴 3-针阀4-排气阀 5-关阀按钮 6-弹簧 7-阀座 8-液阀(入液)套9-液阀 10-液阀弹簧 11-气阀套 12-气阀 13-推杆套 14-上推杆 15-气阀弹簧 16-跳珠 17-下推杆 18-阀座胶垫 19-回气管分流圈 20-升瓶导杆 21-瓶口胶垫 22-对中罩,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,89,工作过程：,第一过程(充气等压):当待灌空瓶由托瓶台顶起上升时,瓶口对准对中罩22,接着与瓶口胶垫21接触并得以密封,然后顶起对中罩沿着升降导柱20继续上升,对中罩顶面侧边的凸台顶起下顶杆17,通过跳珠16将上推杆14顶起,再通过提气阀叉12将气阀提起,贮液箱上气室内的压缩气体则从气阀的圆周上三个凹槽通入,经过液阀9中心的孔道与回气管1进入待灌瓶内,从而完成充气等压过程。 第二过程(进液回气):由于气阀12的提起,解除了对气阀12向下的压力,同时,由于待灌空瓶内已充气,增加了对液阀9下端向上的压力,因此,弹簧10则能伸张,并将与气阀12相连的液阀9提起,使下面的关阀胶垫与阀座胶垫18分开并与环形孔口离开,液门则打开,2018/1/22,包装机械第三章、灌装机械,90,阀体内的液料则从液阀下面锥端的外环缝隙经过弯曲孔道流入中部的环孔,顺着回气管1的外面流下,又因回气管装有一个橡胶分散罩19,它恰好停在瓶径位