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I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 灌装生产线 上 灌装阀的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 在现代灌装厂中，灌装机和灌装阀已经成为了一个厂的命脉。一个高效率高精度的灌装阀可以为一个灌装长带来强大的活力。灌装阀的设计需要了解灌装生产工艺的各项需求，且设计到不少专业知识。此设计 难度中等，设计量合适，可以很大程度提升学生的专业水准。随着技术的发展，生活水准的提高，灌装技术在未来必将发挥出巨大的作用。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 能够详细的了解灌装生产线的灌装工序，熟悉灌装的每一步的过程，以及各部件的功效 ； 详细的了解灌装机的全局机构和布置 ； 详细的了解灌装机的传动机构，以及拨瓶机构的传动机构； 详细的了解灌装阀工作的原理，灌装阀的组成，以及灌装阀工作时的各个步骤 ； 四、接受任务学生： 机械 97 班 姓名 杭建国 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 7 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问） ： 指导教师 签名 签名 签名 教研室主任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 开 题 报 告 题目： 液体 灌装生产线灌装阀的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923821 学生姓名： 杭建国 指导教师： 何雪明 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2012年 11 月 25日 课题来 源 在现代灌装厂中，灌装机和灌装阀已经成为了一个厂的命脉。一个高效率高精度的灌装阀可 以为一个灌装长带来强大的活力 。是对机械专业学生所学专业知识的综合应用。该课题难度适中，设计量合适，能提升学生对知识的应用能力。 科学依据 （包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等） 灌装阀是灌装系统 的主要零部件之一，其 工作的效率以及灌装精度 ，不但影响到灌装生产线的整体效率 ，而且影响到 整个工厂的效益 。 在现代随着国内外的科技的发展，灌装生产在人们的生活中发挥着越来越重大的作用。为了能够更好的进行灌装的生 产，我们对灌装阀做了一定的设计改动 以便于其能够更好的工作。以及提高其的生产效率经济效益。 研究内容 1. 根据 灌装生产工艺 ，分析零件的 灌装生产的详细步骤 ， 了解灌装生产线的总体结构与布置； 2. 分析灌装生产线的传动系统，以及各系统如何进行传送 ； 3. 设计 灌装阀，并进行分析其是否合理，以及如何运作，是否符合灌装工艺的各种要求； 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 先下厂调研，分析现有的一些现有的 灌装阀 ，然后 设计 路线。确定 灌装生产线的工作原理，以及各部件的各种功能，确定灌装阀在灌装生产线上的作用。了解灌装阀的工作原理，对其进行分析，并对其进行合理的改动设计，保证其的灌装性能，以及灌装效率，提高其的经济效益。 研究计划及预期成果 研究计划： 2012 年 10 月 12 日 12 月 25 日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。 2013 年 1 月 11 日 3 月 5 日：填写毕业实习报告。 2013 年 3 月 8 日 3 月 14 日：按照要求修改毕业设计开题报告。 2013 年 3 月 15 日 3 月 21 日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。 2013 年 3 月 22 日 4 月 11 日： 分析灌装阀 。 2013 年 4 月 12 日 4 月 25 日： 灌装阀的整体 设计 。 2013 年 4 月 26 日 5 月 20 日：毕业论文撰写和修改工作。 预期成果： 形成一套完整的加工工艺， 可以进行高效且精准的灌装 ， 拥有合理的结构整体与传动系统， 最后有一套完整的说明书。 特色或创新之处 简易、造价较低、 能够满足 灌装效率以及 精度要求 ， 提高经济效益 。 已具备的条件和尚需解决的问题 已具备： 设计思路明确，有着清晰的条理。具备一定的 形处理。 尚需解决： 设计细节还需提升。 力还需加强。 指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日 系意见 主管领导签名： 年 月 日 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 液体 灌装生产线 上 灌装阀的设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923821 学生姓名： 杭建国 指导教师： 何雪明 （职称 ： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 液体 灌装生产线 上 灌装阀的设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 97 学 号： 0923821 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 液体 灌装生产线 上 灌装阀的设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 在现代灌装厂中，灌装机和灌装阀已经成为了一个厂的命脉。一个 高效率高精度的灌装阀可以为一个灌装长带来强大的活力。 灌装阀的设计需要了解灌装生产工艺的各项需求，且设计到不少专业知识。此设计难度中等，设计量合适，可以很大程度提升学生的专业水准。随着技术的发展，生活水准的提高，灌装技术在未来必将发挥出巨大的作用。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 能够详细的了解灌装生产线的灌装工序，熟悉灌装的每一步的过程，以及各部件的功效 ； 详细的了解灌装机的全局机 构和布置 ； 详细的了解灌装机的传动机构，以及拨瓶机构的传动机构； 详细的了解灌装阀工作的原理，灌装阀的组成，以及灌装阀工作时的各个步骤 ； 四、接受任务学生： 机械 97 班 姓名 杭建 国 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 本论文设计是对液体灌装生产线灌装阀 的设计，以及液体的灌装方法在旋转灌装机上的布置与安排。该液体灌装阀的结构是阀体的上部有进液口，阀的下部有出液口，且出口与灌装头部位有着密封装置，通过挤压力与密封装置接触，阀体上部设有排气管，该排气管的一端从阀体内部穿过之后伸出液体出口与灌装头连接在一起而另外一端则伸出液体与外部联通从而排除气体，在液体灌装阀导通是阀体的上部进液口与下部出液口会形成一个液体通道使得液体可以从此通道进入瓶体，灌装头的最大尺寸与大于液道的最大尺寸，和滑动体的外径对齐，可以避免灌装过程中液体冲击力形成大量泡沫等对灌装精度和效率的影响 ， 在排气通道 在安装压紧螺母处 设有 螺纹 ,用来安装压紧螺母 ，阀可以通过调节螺母和压紧螺母调节弹簧的张力和阀体尺寸，用来调节灌装过程中一些小的光装误差， 本发明在于灌装完成后能及时停止灌装 ,灌装精度高 ,节约能源 ,应用广泛，效率高， 且液体灌装阀结构简单。 关键词 ： 排气管；弹簧；布置；弹性低压件 n of of is of to of in a of of an is of an a a of of of to of of a of is in at a to be by to is to of is of to is V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 课题的研究内容和意义 . 1 内外的发展概况 . 1 课题应达到的要求 . 2 2 灌装生产线整体结构设计 . 3 案的选取 . 3 线型灌装机 . 3 转型灌装机 . 3 动化灌装机 . 4 产线各机构的设计 . 5 装的供瓶机构 . 5 装的供料机构 . 6 装阀的升降机构 . 7 章小结 . 8 3 罐装的基本原理和灌装阀的分析与设计 . 9 装 的基本原理 . 9 装的基本方法 . 9 量方法 . 12 装阀的分析与设计 . 14 装阀的工作原理 . 14 的各部分的设计与计算 . 14 装时间的计算和过程 . 16 装阀密封材料的选择 . 19 装阀门启动结构设计与分类 . 20 装阀弹簧的分析与设计 . 21 章小结 . 30 4 灌装过程的调整及机器存在的问题 . 31 装过程的调节 . 31 缸液位的调整 . 31 装量的调整 . 31 速的调整 . 31 器存在的主要问题 . 32 5 电气控制阀和调试维护 . 33 气的控制 . 33 要制动过程 . 33 单的生产线运动控制 . 33 备调试与维护 . 33 机要求 . 33 装阀的调试与维护 . 33 全操作规则 . 34 6 结论与展望 . 35 论 . 35 望 . 35 致 谢 . 36 参考文献 . 37 附录 . 38 等压法灌装供料机构图 . 38 压力法供料机构 . 38 液体灌装生产线灌装阀的设计 1 1 绪论 对于灌装机的主要主成部分灌装阀来说，缺少了灌装阀自动灌装生产线就无法运转工作，且一个灌装阀的好坏决定了这个灌装生产线上运作的效率，它需要根据灌装工艺的要求以最快的速度联通或者切断与储液箱的联系，保证灌装工作的顺利的进行，且由于不同的液体的物理化学性质并不是相同的，故而导致了灌装工艺的不同，因此所使用的阀体也并不相同，不同的灌装使用不同得阀体。诸如饮料，酒类，液体化妆品之类。 为了能够更好地实现灌装生产线的自动化，提高瓶装生产线的效率，解决自动化灌装生产的各种问题， 保证产品的质量，特进行本课题关于液体灌装生产线灌装阀的设计研究。 课题的 研究内容 和 意义 随着科学技术的日益发展与进步，人们的生活水平也是逐步的提高，由以前小农社会的自给自足发展到由大型公司生产人们去购买的商品经济，而在此过程中由于人口基数的增大同时还伴随着人工成本的增加，自动化的生产需求已迫在眉睫。 为了满足国内的消费需求弥补国内生产力的不足，我国 从上世纪八十年代开始每年都要进口大量的饮料、 奶类制品以及酒类 等 包装机械，至今引进的势头仍然是 呈现上涨势头 。这些机械大 部分 是高速自动化 的 生产线，可靠性 比较 强，产量高， 相当的 部分设备是当今世界最为先进的机型。这些生产线的引进，使中国 饮料、 奶类制品以及酒类 企业 包装水平得以与发达 的 国家同步发展。与此同时，中国 的 包装机械的生产也取得了长足进步，部分灌装、封口一体设备已经达到 了 较高水平，包括塑料饮料瓶、酸奶杯、无菌包装 等 成型设备 以及 贴标机在内的包装生产线 的 水平也得到了 相当程度的 提升， 基本可以满足 中型企业的需要，部分已经可以替代进口设备，并且出口量逐年提高 ，灌装阀作为灌装机中不可缺少的部分，应用十分广泛，每年使用量相当巨大，国内在灌装速度和精度上和国际水平还存在着一定的 差距，因此对灌装阀重新研究设计若是可以取得成功将大大推动中国包装机械行业的发展，提高包装行业在国际中的低位。 内外的发展概况 生活水平的不断提高不光改变着人们的生活习惯，同时也在使得人们对于产品的质量提出更高的要求。 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 ,此种方法不仅人工成本高，效率低下同时卫生质量方面也存在严重的缺陷。 而在人们的日常生活中像需要灌装后使用的液态生活必须品占用非常之大的比例，例如牛奶、酒类、生活日用调料、化妆品、农用化学药剂等等！而为 了保证这些产品能够进行安全卫生的大规模生产，我们就必须大力发展自动化灌装生产！ 大约 在 1880年美国 以 主的 几家 公司开始 着手于 研究 容器灌装的机械装置。 世界 第一台用于 商业 行业的 灌装机是由 司制造 ；在 1920 年 司 首次 制造出了 重力灌装机 。 这家公司至今仍 在 生产灌装机 ,这几家公司于 20世纪出喀什着手于研究回转式灌装机， 其中纯真空灌装机 是由 司制造的 灌装生产绝大部分处于手工操作 ,非常落后。 70 年代初 ,北京 、 上海 、 江苏 、 深圳 等地引进三十多条灌装线 ,其中有西德 产品、意大利 司、美国 司、日本三菱公司 ,另外还有许多罗马尼亚灌装线。随后 ,我国许多家仿制了不少灌装线 ,初步解决了 灌装生产的落后面貌 ,但 我国的 灌装机械的发展与国际 上 先进 的 水平差距仍 然 很无锡太湖学院 学士学位论文 2 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 ,其发展趋势向高效化、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。 灌装阀作为灌装机的重要组成部分，决定着一台灌 装机的性能和整条灌装生产线的效率，在我国灌装阀无论从质量还是外观上都与发达国家有很大的差距，造成产品差的原因在于采用的设计理论，设计手段与设计方法，制造技术，检测手段的落后，另外，国内配套设备的基础件不稳定，对产品质量也有较大的影响，而我国包装行业在飞速发展，急需对现有的阀进行改进和创新。 课题 应 达到的要求 鉴于饮料酒类一类的以及化妆品等生活用品已在人们的生活中占有越来越大的比例，从而大大的带动了灌装行业的迅速发展。 故而在对灌装阀设计的过程中我们应该立足于当代现实情况，要能够满足自动化的生产且拥 有一定的效率，同时在设计产品的过程中要全面的了解灌装的原理以及各过程的详细步骤，对于各部件的功能需要详细的了解，在保证产品的功能的基础之上尽量提高生产的效率，考虑灌装阀在灌装整体中的作用，对灌装机的全局整体机构和布置进行考虑，合理的对灌装阀进行布置以达到更高的生产效率 。 灌装生产线上灌装阀的设计 3 2 灌装生产线整体结构设计 案的选取 灌装生产线上按照灌装的类型的不同可以分为三种灌装机。 线型灌装机 图 理图 定量灌装， 上盖， 将瓶盖拧紧， 贴商标， 待装盒装箱， 1 推瓶板， 2 限位拨， 3、 11、 13 传送带， 4 传送盘， 5 瓶子， 6 上盖机构， 7 料斗， 8 拧紧机构， 9 商标盒， 10 浆糊盒， 12，推料板， 14 储液箱， 15 灌装管 由原理示意图 以清晰的看出来 灌装瓶沿着平直的直线运动 ,进行成排灌装。 每送来的空瓶由着推瓶板向着前方推送，直至灌液口得下方此时阀门打开对瓶子进行灌装，此操作为间歇操作。这种类型的灌装机结构相对比较简单制造方便，但是相对的占地面积较大而且由于是间歇运动在 一定程度上生产的效率也就被限制了，一次一般只用于无气液料雷得灌装，局限性较大。 转型灌装机 通过 送系统将待灌瓶（或者人工）送入灌装机 的 进瓶机构， 通过 灌装机 的 转盘带动主立轴旋转运动可进行连续的灌装，转动近三分之二周时瓶子可灌满，然后转盘将瓶子送入压盖机进行压盖，而此次所设计的阀体就是用于此类灌装机，图 此灌装机的工作原理图。 图 本设计实体图。 图 示意图 图 无锡太湖学院 学士学位论文 4 图 体图 这种类型的灌装机在食品，饮料行业有着相当广泛的应用，诸如我们平常的日常生活用品像汽水，果汁，啤酒等饮品的灌装均由此类灌装机进行灌装。此机主要由流体输送、容器输送、灌装阀、大转盘、传送系统、机体、以及控制等各部分组成，而灌装阀是保证此灌装机能否正常且效率工作的关键。 动化灌装机 自动化灌装机可分为：联合自动机和单机自动机也就是可以包括连续进行洗瓶、灌装、压盖、贴标、装等一系列的工序。自动灌装采用机械传动控制 为主的最普遍。另外开可以按灌装方法、关闭装置及定量装置等多种分类方法，具体的可见表 表 2动灌装机分类表 序号 分类型式 型式、技术特性、灌装方法 1 按自动化程度分 手工灌装机 半自动灌装机 单元自动灌装机 液体包装联合自动机 2 按机械结构分 单排式 多排式 旋转式 旋转式 3 按灌装方法分 在液位高度不变的压力灌装 变液位的压力下灌装 真空灌装 在压力下灌装 4 按关闭装置分 旋塞式 阀门式 滑阀式 气阀式 5 按定量装置分 定量杯定量 液位高度定量 定量泵定量 安瓶定量 灌装生产线上灌装阀的设计 5 产线各机构的设计 装的供瓶机构 在灌装生产线上自动供瓶机构已经取代了由人工进行的手动供瓶，而供瓶机构大致可以分为分件供送螺杆机构和拨盘式等限机构。 分件供送螺杆机构 如下图 图 此分件供送 螺杆机构 是整个灌装机的重要部件 ，其结构的好坏以及是否合理直接影响到整个灌装机能否正常进行灌装和生产的效率。所以设计中应在满足被供送瓶罐的外形尺寸，星型拨轮节距及生产能力等的条件下合理的确定螺杆的直径以及长度 螺 旋线旋向及组合形式、螺旋槽轴向剖面几何形状和星型拨轮尺廓曲线，进而校核瓶罐受螺杠、导向板、输送带等综合作用能否达到给定的速度和间距，减轻冲击、震动、卡滞现象，实现平稳可靠运动。 分件供送螺杆机构的工作原理为：由曲齿传动带动螺旋棒的旋转，当瓶子输送进入输送链带后，由于螺旋棒的作用，使得瓶子形成以一定的间隔依次地排送，然后再经过拨瓶轮进入托瓶台，从而进行灌装。 花盘式限位机构 如 图 花盘式限位机构由传送机构 。 图 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 无锡太湖学院 学士学位论文 6 将待灌装的瓶罐送至花盘轮，经花盘轮分隔装置直接到传送装置端头。当最前端的瓶罐到达指定位置时可碰触到电开关 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 。 装的供料机构 使用泵体及输液管将灌装液由 贮 液槽输入贮液箱再由贮液箱经灌装阀输入待灌容器中，此过程即为整个 灌装体系的传送系统。对于不同的灌装方法有着不同的传送供料系统。作为灌装系统的重要组成部分，供料机构的设计对灌装速度和精度起着至关重要的影响。根据机构的不同科大致的将供料机构分为四大类： 常压法灌装的液料供送机构 作为在常压下进行灌装的系统，此系统较为简单。泵体将液体抽出通过输液管送进灌装机的贮液箱，用浮子来对贮液箱内的液面高度进行控制是液面保持基本的恒定，液体再经由灌装阀注入待装的空瓶罐中。 真空法灌装的液料供送装置 真空法灌装系统形式较多结构复杂，根据灌装方式的不同可将其分为两种类型：一种是将瓶子 内部气体抽空利用压强差进行灌装。另外一种是将贮液箱和瓶子均抽空气体液体依靠其自身难保重力完成灌装。因为真空灌装供料系统结构较为复杂且与本设计并没有太大联系在此就不做太详细的介绍。 等压法灌装的液料供料机构 此原理图于附录图 与灌装机顶部的输入头 9 互相连通，在输入头的下端有着六根供液管 14 与待装瓶罐 12 互相连通。打开运行阀 5，通过透明管体 4 观察进液的压力，当压力不足使得液体流动缓慢或压力过高使得液体冲出均需调节使得压力平衡，待压力正常方可打开乳液总阀 16 进行灌装！无菌压缩气管 1 分叉为了两路，其 中气管 12将液体输入待灌装瓶罐，它经过输入头直接与环形的待灌装器皿相互连通，其作用是在灌装之前对器皿内充压，此作用可预防液体在进入器皿内时由于突然的降压从而冒泡。该管上截止阀 8 在进液总阀 10 打开后需要关闭，另一路平衡气管 11 以输入头接到高液浮泡 17上的充气阀 15，从而达到控制待灌装器皿内部液位高度的目的。 当液压高于气压会导致液面太高，此时高位浮泡立即上升打开充气阀 15，将无菌的空气压缩进入器皿，以补足气压从而保证了液体能够稳定的进入器皿，而当液压低于气压时导致液面下降，此时低位液浮 泡 7 下降，打开放气阀 13 是的器皿内部的部分气体得以释放。气压的降低是的进液增多，保证了液面基本处于稳定的状态大致位于视 镜 9 的中部。 压力法灌装的液料供送机构 附录图 2 是此方法的灌装供料简图。它由四个组要部分组成分别是稳压装置，旋塞阀，推料活塞以及填充器。 由于物料是通过泵体或者人工装入贮液箱内部，因此在灌装的时可能会产生压力的不稳定从而产生定量误差，为了提高灌装的精度可以采用稳压装置来稳定供料压力。 供料泵体将物料送至管 14，稳压活塞 15 位于三通管的上端经过减压调整后的压缩空气进入气缸 19，形成对稳压活塞的一定的压力，稳压活 塞杆 19 上的感应板通过感应三通管内出料压力的增加与减少来上升或者下降，于此同时上、下无触点开关则发出信号控制灌装生产线上灌装阀的设计 7 料泵运转或者停转。因此保证了供料的压力始终保持稳定 。 保证了灌装的质量。同时 为了防止物料的滴漏 ,在充填器底部特意安装一只有孔道的滚柱 1,当旋转阀来回摆动时 ,带动凸轮 3 也一起来回摆动 , 从而使顶杆 2 上下串动 ,压迫滚柱 1 实现快速启闭 ,提高了灌装精度 。 装阀 的升降机构 在 一般的旋转型灌装机中，为了满足灌装的需要必须把瓶子通过升降机构进行升降与灌装阀配合在瓶子升降的过程中完成灌装。 这种升瓶机构的 结构比较简单 ,但是工作可靠性差 ,如果灌装机运转过程中出现故障 ,瓶子沿着滑道上升 ,很容易将瓶子挤坏 ,对瓶子质量要求很高 ,特别是瓶颈不能弯曲 ,瓶子被推上瓶托时 ,要求位置准确 ,在工作中 ,缓冲弹簧也容易失效 ,需要经常更换。 为了克服这个问题在本次设计中采取了使灌装阀进行升降的机构。其结构工作原理图由图 图 示。 图 图 道示意图 图中可以看出灌装阀通过贮液箱盖上的轨道由轨道对灌装阀进行挤使得阀体下降，在下降的时候阀体的出液口进入瓶口，瓶口顶住出液口的滑 套使得滑套上升与排气管分离形成间隙，液体通过此间隙进入瓶子。如图 示意。 无锡太湖学院 学士学位论文 8 图 此种结构可以更快的进行灌装提高灌装效率，但是此结构在灌装阀和贮液箱的结合处需求很高的密封性能 ，若是密封性能不足会造成液体在一定程度上的泄露。 对瓶子质量要求很高 ,特别是瓶颈不能弯曲 ,瓶子被推上瓶托时 ,要求位置准确 ,在工作中 ,缓冲弹簧也容易失效 ,需要经常更换。因此 ,这种结构适用于小型的半自动化的不含气体的液料灌装机中。 对于灌装阀升降机构的要求是：迅速、运行平稳、安全可靠、住起额。在设计 时应根据灌装机的具体要求进行具体的分析，选择合理可靠，经济实惠的结构。 章小结 在本章我们主要介绍了如何堆灌装机进行选取，以及旋转式灌装机生产线上的各重要的相关机构的基本功能以及它所实现的运动，通过此章的介绍我们可以对灌装生产线有一定的基本的认识与了解，能够做出进一步的设计改进。 灌装生产线上灌装阀的设计 9 3 罐装的基本原理和灌装阀的分析与设计 装的基本原理 装的基本方法 由于各种液体的化学物理性质的不同，为了在灌装不同的液体是保证罐装的安全以及效率必然要设计不同的灌装工艺，从而导 致了灌装方法必然不同的结果。在此我们选取一般灌装机常采用的几种灌装方法进行介绍： (1) 等压法 等压法灌装是利用贮液箱上部气室 里 的压缩空气，给包装容器 进行 充气，使二者的压力接近 于 相等，然后灌装液料靠自重 自行 流入该容器内的灌装方法。等压灌装的工艺过程为： (一 )充气等压。 (二 )进液回气。 (三 )停止进液。 (四 )释放压力，即将瓶内的残留空气释放至大气 ，以 此来避免 瓶内 因为 突然降压 而 引起大量冒泡， 从而 影响 到 包装质量和定量精度。 等压法灌装适用于含气饮料，如啤酒、汽水等的灌装，可减少其中所含二氧化碳的损 失。 图 (2) 常压法 常压法 也称纯重力法 ,即 灌装是在大气压力下直接依靠被灌装液料的自重流入包装容器内的灌装方法。 常压灌装的工艺过程为： (一 )进液排气，即液料进入容器，同时容器内的空气被排出。(二 )停止进液，即容器内的液料达到定量要求时，进液自动停止。 (三 )排除余液，即排除气管中的残液。 无锡太湖学院 学士学位论文 10 图 (3) 真空法 所谓真空灌装是指灌装过程是在处于地狱大气压力下进行的，可分为两种真空灌装方式： 重力真空式 此方法是让贮液箱内处于真空的环境，然后对包装容器抽气让其内的气 压与贮液箱处于几乎相等的真空环境，此时液料通过自身的重力流进包装容器之中。此方法拥有适合灌装年度较大、延长罐装产品保质期、在灌装有毒物能够不让毒气挥发保护工人的身体健康等优点。但是由于结构比较复杂制造技术较高，国内的应用推广较少。 图 力真空灌装示意图 压差真空式 此法是让让贮液箱内部处于常压状态，只对包装容器内部抽气，使其形成一定的真空度，液料依靠两容器内的压力差，流入包装容器并完成灌装。由于其设备结构简单，方法可靠所以国内大部分采取此法进行灌装。 (4) 虹吸法 虹吸法是 利用虹吸原理使液料 从贮液箱经由虹吸管被吸入容器内，直至两个的液位相灌装生产线上灌装阀的设计 11 等。此方法在早起就已出现，由于其原理设备标胶简单所以为人们所容易接受，但由于其效率的低下已经不适应在科学日益发展自动化普及的现代化社使用 。 图 1 虹吸管， 2 浮子， 3 灌装阀， 4 灌装头， 5 贮液杯， 6 贮液箱， 7 进液阀， 8 进液管 (5) 压力法 压力灌装是借助机械或气液压等装置控制活塞往复运动，将粘度较高的液料从料缸吸入活塞缸内，然后再强制压入待灌容器中的。此方法主要应用在灌装粘度较大的物质，比如牙膏，番茄酱等。也可用 于汽水一类的灌装由于是气压直接把汽水压入瓶内所以灌装速度在一定的程度上得到提高，但由于汽水本身不含有胶质物质，易形成泡沫消失，所以对于灌装质量有一定的影响。 图 在选用上述几种灌装方法的时候我们除了需要考虑也比本身的性质如粘度、挥发性等之外还必须考虑产品的工艺要求，灌装机、灌装阀的结构等综合的因素。只有在星河的考虑了各种因素之后，我们才能更好的设计出一个合理的加工工艺以及选择合理且效率的灌无锡太湖学院 学士学位论文 12 装方法。 量方法 灌装的 时候不光需要考虑罐装的效率也不光是灌装机能够运行便可以说灌 装已经可以顺利的进行。在考虑这些东西的时候我们还必须考虑如何准确的定量灌装，因为准确的定量灌装不但影响着生产的成本，同时也在无形之中影响着消费者对此产品的评价。包装物品通常采取重量定量和容积定量两种方法。鉴于我们在此讨论的是液体产品的灌装定量方法所以我们对容积定量进行讨论。常见的容积定量有如下四种方法： (1) 定量杯定量法 定量杯定量是指将所需灌装的液料注入定量杯中，然后再进行灌装。由于是在定量杯中进行过准确的定量所以只要在途中没有滴液损失，那么每次灌装的液料应当等同于定量杯中所定量的容积。若是需要改变灌 装量只需要改变调节管在定量杯中的高度或者更换定量杯即可。此方法由于经过定量杯准确定量故精度较高。 图 (2) 控制液位定量法 控制液定量法是通过灌装时控制被灌容器的液位来达到定量值的， 因为每次灌装的液料容积等于一定高度的瓶子内腔容积 ，习惯上称为“以瓶定量法”。 当瓶内液位升至排气管口时，气体不再能排出，随着液料的继续灌入，瓶颈部分的残留气体被压缩，当其与管口内截面上的静压力达到平衡时，则瓶内液位保持不变，而排气管内的液体高度与贮液箱液位高度相等。可见，每次灌装液料的容积等于一定高度 的瓶子内腔容积。要改变灌装量，只需改变排气管口伸入瓶内的位置即可。这种方法，设备结构简单，应用广泛。 但因为瓶子的容积精度直接影响灌装量的精度 ，所以 对于要求定量准确度高的产品不宜采用 。 灌装生产线上灌装阀的设计 13 图 (3) 定量泵定量法 定量泵定量是采用机械压力罐装的一种方法，每次灌装物料的容积与活塞往复运动的行程成正比。要改变灌装量，只需调节活塞的行程。 图 (4) 电子式计量法 灌装阀中有两个大小不同的液道，液体通过液道时 ，由负载传感器随时地边灌装边测量液体的重量，当充填的液体接近规定的充填量时，灌装阀则转换成小流量回路，因而灌装精度高。另外，在灌装液体前，显示器清零，容器重量有测定偏差，则重新定值，对灌装量无影响。 图 对上述四种定量方法进行对比，我们可以发现从定量精度上考虑定量杯定量精度较高，但其结构精度远比控制液面定量复杂所以其成本也就较高。所以在实际应用时我们应无锡太湖学院 学士学位论文 14 该考虑各方面的因素，选择做合适的定量方法。 装阀的分析与设计 装阀的工作原理 灌装阀是液箱、气室（包括充气室、排气室、真空室）和灌装容器这三者之间的流体通路开关，而且根据灌装工艺要求，能 进行相应的灌装。不同的灌装方法通常需要选用不同的灌装阀。显然，灌装阀是关系到灌装生产线能否精准高效运作的关键部件 。 图 细的显示了灌装阀的工作原理其中 (a)为非灌装位置 (b)为灌装位置。 （ a）非灌装位置图 （ b）灌装位置图 图 装阀工作原理图 1 排气管， 2 上调节螺母， 3 灌装阀身， 4 上固定螺母， 5 弹簧， 6 固定 螺母， 7 下调节螺母， 8 滑套， 9 橡胶垫 如图所示 为本设计灌装阀的工作原理，当滑套 8上的橡皮垫与瓶口接触时灌装阀下降导致滑套 8 上升，灌装头 9 与滑套出现间隙，液体从该间隙流入瓶内，当液体逐渐上升与排气管的下部接触时，气体将不能排除，此时液体继续进入瓶子导致排气管的下部孔口完全被淹没，此时瓶内空气无法排除导致气体被压缩，当瓶内的气压与贮液箱内的气压互相平衡时液料就会沿着排气管上升到与贮液箱内液体相平的高度，然后灌装阀上升弹簧 5保证了灌装头与滑套间的重新闭合。排气管内的液体滴到瓶子。 的各部分的 设计与计算 (1) 阀端结构的设计分析 阀体的阀端的气液道德布置根据 气体和液体进出瓶子状况的不同的情况，大致可分为两类：一类是利用环隙进行回气，而中心管来灌装液体。另外一种则是利用灌装阀的环隙灌装液体而中心管回气。前者属于长管灌装阀，后者则是短管灌装阀。两种阀体各有弊端与优势，因此我们在设计阀体的时候应该根据我们所需要的工艺来进行选择。 长管灌装阀的特点 此阀在罐装的过程之中，灌装入液口伸入到接近瓶底的部位，在此时罐装的液体从入液口进入瓶子，初始时液体从管口自由流出，经过一段时间之后随着页面的渐渐地升高灌装 口逐渐被液体淹没，此后的灌装都属于淹没流出。而淹没流出的过程占有灌装过程中的绝大部分的时间。此过程中被灌装的液面仅仅表面与空气接触，大幅度的减少了氧气在液体中的溶解程度。但是此方法由于受到自身的结构设计的限制以及瓶口大小的限制，导致了灌装的流通截面较小，这样就会在灌装时的流速较低，效率低下。 灌装生产线上灌装阀的设计 15 短管灌装阀的特点 短管灌装阀在灌装的过程中，将灌装嘴口伸入瓶颈部分，灌装液料自管嘴稳定自由的 1 英文原文 he to be to of x y to is n ， n ， n （ is 22222 （ to = nz/p to 0 as as as If by at of be to on of In a be on of is as in if at at 2 to t be to in is a 5 m is is in to in it is 5 m, as 1992. As be is is to at It if it be of a a of or be a or is of on to a of is . is a in 3 at of a at to as a 1987. to is is to , to be to 012012 z , R of in as an to he P P : 5 5. = 110mm = 50 a to of 4 of be as a of ay be to as or of R z be z is to 2 , is to x ， y （ as to a of A is 00 of is 0um in 5 in . of 998. be by 2 P in , of 0c 111111111 (in to of be is to is 0c i nc 2212222 ( to of in of or as to A of is 998. he is is to 28mm 1997a as x(t) y(t). a is to of 6 of 0 m of by on On a 0 m a of . by 7 3is by of be by be by in or a is is in 3-D is is in A of be in a he to in a is on a of or to of a of to to of a of be in of is by of th a of a it a of be or an of is or or of or in a to a of of of of be to of or of of of or be A of to of of of it to be to be to do 8 on as in is to be of to or to is to be of is to be he of a is it is a of an in as as be by a of , A of is of to in a in of or by is is as in of it be to is a of is be of in 9 中文翻译 螺杆式压缩机 几何的法线方向的螺旋，可以用来计算的坐标转子螺旋x 和 y 的间隙加入如 ： n ， n ， n (其中分母 D 被给定为 ： 22222 (nx，到的间隙角 =锌 / p 和 。这些0 在它们之间，以及原来的转子坐标 如果以任何方式，转子的改变它们 的相对位置，该间隙的平侧面上分布在转子的一端，也可以减少到零的转子叶片。在这样的情况下，转子的接触将是令人望而却步长侧扁的档案中，其中占主导地位的相对滑动转子运动，如示于图。 表明，转子扣押几乎肯定会 如果转子进入彼此接触，发生在该区域 。 图 ： 吸力，中间转子和转子之间的间隙分布可能转子接触放电在放电 10 图 变间隙分布应用到转子 如下的间隙分布应该非均匀，以避免在转子转子之间的滑动运动的地方是硬转子的接触占主导地位 。 另外，在图 清除率降低 65 微米，这是现在应用 在转子靠近转子节圆的区域，而在其他区域是保持在 85 微米所做的那样， 1992 年由 。正如在图中可以看出的。 在的情况，转子的接触是完全不同的。这是保持靠近转子的节圆沿转子的接触带，并完全避免在其他位置。因此，如果发生接触，这将是一个滚动字符，而不是相结合的滚动和滑动，甚至是纯滑动。这样的接触不会产生过多的热量，因此可以保持一段较长时间，而不会损坏转子直到接触终止或使压缩机停止 。 转子制造的工具 本节描述了一代形成的工具螺杆压缩机滚齿，铣床和磨床的基础上信封资产负债 程序 。 齿机工具 螺杆压缩机转子和其形成的滚齿机工具相当于一个对相互啮合的交错轴斜齿轮与非平行不相交轴。他们的啮合条件一般除了见附录 A。张裂缝形成刀具的面孔时，仅仅是一个螺旋齿轮的滚 刀。 11 图 子之间的间隙分布：在抽吸，中期的转子和可能转子接触放电在放 电 每个齿被称为作为一个线程， 1987 。由于其自身的轴线不平行，它们之间的唯一的点接触，而有行螺杆机转子之间的接触。需要满足的啮合在附录 A 中给出的公式，导致转子 A “滚刀啮合要求对于给定的转子横向坐标点 他们的第一次衍生0101滚刀横向坐标点 02计算出来的。这是足够的，以获得坐标 2012012 轴向坐标 ，直接计算，和 滚刀轴向平面坐标它定义滚刀的几何形状 。 轴向坐 标 ，直接计算，和 滚刀轴向平面坐标它定义滚刀的几何形状。螺杆机转子的横向坐标，描述在前面的部分，被用来作为一个例子在这里产生滚刀坐标。转子单元导致 有 米的主和 - 米的门转子。单叶炉产生单位领导 的主转子和闸转子 - 米为。相应的滚刀螺旋角 分别为 85 和 95 。相同的转子滚刀中心距离 C = 110 毫米和轴角 = 50 给出了两个转子。图 包含一个查看的炉灶 。 反向计算的炉灶 - 螺杆转子的改造，也给出了附录 A，允许确定转子型线的横向坐标这将在制造过程中得到的结果。这些可能与最初指定的进行比较，以确定影 响 12 图。 子制造业：滚齿刀具左，右铣 刀 制造的错误，如完美的工具设置或工具，转子变形后，最终的转子型线 。 如果在反向变换的目的，滚刀的纵向平面坐标 22轴向坐标 = z2/然后将其用于计算滚刀横向的坐标 ： x ， y (然后用这些作为给定的坐标，以产生一个啮合判据的横向平面上的坐标的 “人造 ”转子 。 原来的转子之间的比较和所制造的转子给出图。 00倍。二被认为是类型的错误。左边的门转子 ， 30微米抵消在该转子 与该工具，和主旋翼之间的中心距 离 偏移刀具轴角 。这个特殊的网格划分方法的详情给出由 998。