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1)等壓灌裝原理
等壓罐裝向包裝容器中充氣,使其壓力等于儲液箱內氣相壓力,然后再打弁進液口,在液料的自重作用下流入包裝容器內,基本程序如圖3 -30所示。
(1)充氣等壓。接通進氣管2,儲液箱內的氣體充入瓶內,直zhi瓶內氣壓與儲液箱內氣壓相等。
(2)進液回氣。接通進液管1和砒管4,儲液箱內液體經進液管1流向瓶內,瓶內氣體由砒管4排入儲液箱的空間內。當瓶內液面上升zhi&時,淹沒了砒管4的孔口,瓶內液面上的氣體無法排出,液面停止上升,液體沿砒管4上升到儲液箱的液面相 同為止,停止灌液。
(3)砒卸壓。瓶子上部借助進氣管2和砒管4同儲液箱氣室相通,砒管4 內的液體流入瓶內,瓶內液面升zhiA2處,而瓶內相對應的氣體沿進氣管2排回儲液 箱內。
(4)排除余液。旋塞3轉zhi進液管1、進氣管2和砒管4都與儲液箱隔開,當瓶子下降時,旋塞3下部進液管1內的液體流入瓶內,使瓶內液位升zhiA3,完成全部灌裝過程。
2)灌裝閥的閥體結構和工作原理
在等壓式灌裝機中,所采用的灌裝閥有多種結構形式,而主要以“多移式”閥為主,特點是在啟閉閥時,閥體中有若干個可動構件相對于不動構件做多次往復移動。根據控制液闡啟閉方法的不同,又可分為氣動式和機械式2種。
(1)氣動式灌裝閥。圖3-31所示為氣動式多移閥結構圖,其工作過程如下。
①充氣等壓。當空瓶由托瓶臺頂起時,瓶口插入對中罩15并與瓶口密封膠墊16 接觸,然后繼續(xù)上升直zhi瓶口密封膠墊16與液閥膠墊20接觸并密封。同時對中罩頂面的凸臺頂起下推桿21,再通過跳珠22及上推桿28將氣閥1打開,使儲液箱氣室內的壓縮氣體經液閥4的中心孔及氣管14進入待灌瓶內,以完成充氣等壓過程。
②進液回氣、完成灌裝。儲液箱和空瓶氣壓達到平衡后,在這種情況下,由于解除了氣閥1對氣閥套2(它同液閥連成體)的向下壓力,同時也增加了瓶內氣壓對液閥4下端向上的壓力,以致液閥彈簧3能克服液閥的自重及其上部所受的液體壓力,將液門自動打開,液料則經氣管外部的環(huán)隙彎道及分散罩13沿卓子內壁流下,保證液流穩(wěn)定,從而減輕起泡現象。隨卓內液料的逐漸上升,存氣便被迫從氣管的中心孔道及上端氣門返回到儲液箱內,以完成進液回氣過程。
③砒卸壓。灌裝結束后,在瓶子送zhi壓蓋機關,須將瓶內氣壓緩慢減低,以免卸壓時產生大量氣泡,損失酒液而使定量不足。固定在儲液箱外圍支架上的控制凸輪打開砒閥9,使瓶頸部分殘留的壓縮氣體從砒嘴排出,完成砒卸壓過程。
④排除余液。當瓶于隨降瓶機構下降時,氣管14中心孔道殘留的余液全部流入瓶內。當下推桿降zhi下限位置時,由于關閥按鈕8脫離固定凸輪的作用,使跳珠22在彈簧的作用下向左移位,使灌裝閥恢復到初始位置,整個灌裝過程結束。到此,整個灌裝閥重新恢復到初始狀態(tài)。
(2)機械式灌裝閥。圖3-32所示為機械式多移閥結構圖。待灌瓶被托起并頂緊閥端密封圈10,使液閥芯8及下液管11克服液閥彈簧9的壓力起上升。同時,氣管5 受氣閥彈簧2的作用也隨之上升,直到與碟形螵栓1的下端接觸為止。此時氣管的氣孔3恰好處在氣閥座4的開孔部位并與儲液箱的氣相空間相通,便于對瓶子進行充氣(或抽 氣)。然后下液管繼續(xù)上升與分液囫12脫離,打開了液門(圖示位置),開始進液回氣過程。當瓶子隨托瓶臺下降,氣閥和液閥便被關閉,液閥芯8上部的密封膠墊6又重新壓在液閥座7上,防止漏液。由于該閥的氣閥和液閥是受托瓶機構控制后開啟,故稱為機械式多移閥。這種閥未采用高要求的反壓彈簧,滑移摩擦面多,流道迂回曲折,因此,不太適合灌裝某些含氣液料,如啤酒等。
3)灌裝閥閥端結構及特點
灌裝閥的閥端結構通常分為長管及短管2種。
(1)長管法。液料經中心下液管進入瓶內,瓶內的存氣經中心管與瓶口之間所形成的環(huán)隙排出。為了防止液料開始進入瓶內時產生飛濺現象并減少與空氣的接觸,下液管大都插到接近于瓶底的位置,故稱為長管法。優(yōu)點是灌裝穩(wěn)定,氧含量增加較少。但液道截面小,瓶距離大,瓶內雖能灌滿液料;’但定量多少受下液管插入深度和所占容積的影響較大。
(2)短管法。短管法與長管法不同,它的中心管是用于充氣或砒的,液料經中心下液管插瓶口之間所形成的環(huán)隙灌入。因氣孔處在瓶內的深度與液料定量直接有關,故多將中心管插到瓶頸部分。這種方法的液道截面和浸潤周邊都比較大,對液流阻力相應減少,加之在靠近瓶頸部分中心管要有個分散罩,使液料能形成比較穩(wěn)定的沿瓶子內壁的流動,但相對而言與空氣的接觸卻增加了。
在設計短管的閥端結構時,應注意使液門盡量靠近瓶口.,力求減少瓶頸及其上部空腔的存氣,使之盡快被壓縮達到氣壓平衡。同時要求出液口截面不能過大,以利于提高截流速度和定量精度。
4)灌裝閥閥敏閉元件
目前等壓液體灌裝機的閥敏閉元件般采用下列幾種結構形式。
(1)由托瓶機構啟閉閥門。利用托瓶機構及待灌瓶本身的升降進行啟閉(要打開氣閥),對開機械式多移閥中的液閥,可采用這種辦法加以分段控制,優(yōu)點是無需添置專用的啟閉機構,就能保證無瓶不灌裝。
(2)由固定擋塊啟閉閥門。實用中多借此控制閥體的可動部分產生擺動或徑向、軸向的直線移動。因此,對于旋轉型灌裝機般要求將固定擋塊安置在灌裝機的轉盤外圍的環(huán)形支架上(位置可調)。為了達到無瓶不灌裝的目的,有的尚需另外添置氣動、電動或機械的自動控制方法。
(3)由瓶內充氣反壓啟閉閥門。控制原理見前述氣動式多移閥的討論。主要優(yōu)點是能保證碎瓶、破瓶(充氣不足)時不漏液,使灌瓶能夠穩(wěn)定正常地進行。但是,對關閉這類閥門的反壓彈簧,無論在設計或制造方面均有較高的要求,給推廣應用帶來定的困難。
5)灌裝閥的密封元件
由于灌裝閥實質上是流體通路上的開關,必須保證不向外漏氣和漏液。因此,在閥敏閉處的接觸面,閥芯相對于閥座的運動面,閥體與儲液箱的裝配面,以及閥端與瓶口的壓緊面等,均需采取相應的密封結構。常見的密封結構大體上有平面和圓柱面2種形式。
(1)平面型。在灌裝閥中,接觸平面多用密封材料進行壓緊密封,并通過改變壓緊力來調節(jié)密封力。般說來,效果較好,而且磨損后還可重新更換,以延長閥的使用壽命,如圖3-31所示的氣動式多移閥。在氣閥1和液閥4的閥門處設置膠墊,并借助彈簧壓緊力分別加以密封。密封膠墊常用高硬度的食用橡膠,其硬度為邵氏70°~90°。
(2)圓柱面型。在灌裝閥中,相對運動的圓柱面般采用密封進行自封性密封。自封性密封是在裝配時給密封材料適當的預壓縮量,利用它的彈性恢復力對密封表面起壓緊和密封作用。但預壓力不宜過大,否則將增加運動時的摩擦阻力并加快磨損,磨損后容易產生泄漏現象,對此應重新更換密封材料。圖3 – 32所示機械式多移閥是采用O形密封圈來獲得預壓縮量的密封結構,在氣管5與氣閥座4的圓柱配合的上、下兩端均裝有O形密封圈以防漏氣;在液閥芯8與液閥座7的圓柱配合面的下端也裝有O形密封圈以防漏液。
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