罐装机原理

第三章 灌装机械

第一节 概 述

将液体按预定量灌注到包装容器内的机器称为灌装机械。

一、灌装机的分类

1．根据灌装方法区分

(1)常压灌装机

在常压下将液体产品充填到包装容器内的机器称常压灌装机，它只适宜灌装低粘度不含气体的液体产品，如白酒、醋、酱油等。

(2)负压灌装机

先将包装容器抽气形成负压，然后再将液体产品充填到包装容器内的机器称负压灌装机。负压灌装机分为两种：

①压差式负压灌装机 贮液箱内处于常压，只对包装容器抽气使之形成负压，依靠贮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。称为压差式负压灌装机。

②重力式负压灌装机 将贮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，称为重力式负压灌装机。

负压灌装机适用于灌装含维生素的饮料、有毒的农药和化工试剂等。

(3)等压灌装机

先向包装容器充气，使其内部的气体压力和贮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称为等压灌装机。它适用于灌装含气饮料和含气酒类，例如汽水、可口可乐、啤酒、气酒等。它可以保证灌装产品的质量和计量精度。

(4)压力灌装机

压力灌装机是利用外部的机械压力将液体产品充填到包装容器内的机器。它适用于灌装粘稠性物料，例如牙膏、番茄酱、豆瓣酱、香脂等。

2．根据灌装机中包装容器的传送形式区分

(1)直线型灌装机 在灌装时，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称直线型灌装机。

(2)旋转型灌装机 这种类型的灌装机在包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，并完成灌装。旋转型灌装机的结构如图3-1所示。

图3-1 DeltaF旋转型灌装机

1-输入分瓶蜗杆 2-进瓶拨轮 3-升降机构 4-定中罩 5-中间拨轮 6-压盖拨轮 7-出瓶拨轮

8-环形酒缸 9-真空通道 10-灌装阀 11-旋转分配器

液料由旋转分配器11进入环形贮液箱8中，瓶子由瓶的输送装置1、星形拨轮2送入

到瓶的升降机构3上，瓶子在上升的同时绕灌装机回转，当瓶子和灌装阀10紧密接触时自动灌装液料，灌装结束后瓶子由升降机构3送入到水平位置，再由出瓶星轮5送至压盖机上。

每当灌装机工作结束时，可自动清洗。

二、灌装机的组成及工作原理

旋转型灌装机的结构比较复杂，主要由包装容器的供送装置、灌装液料的供送装置、灌装阀等组成，现将主要的组成部分介绍如下：

1.包装容器的供送装置

旋转型灌装机在灌装时，要求待灌包装容器，要按包装工艺路线、速度、间距和状态进入包装工位。常用的供送装置有链带式、动梁推进式、螺杆和星形拨轮等。

(1)螺杆式供送装置

这种装置可将规则或不规则排列的成批包装容器，按照包装工艺要求的条件完成增距、减距、分流、升降和翻身等动作，并将容器逐个送到包装工位。

①等螺距螺杆供送装置 等螺距螺杆供送装置如图3-2所示。

图3-2 等螺距螺杆供送装置示意图

1-瓶槽；2-等螺距螺杆；3-侧向道轨；4-水平输送带

②变螺距螺杆供送装置 变螺距螺杆供送装置如图3-3所示。图（a）是专门用于供送圆柱形包装容器的装置。螺杆1上的螺旋槽沿螺杆供送方向逐渐缩小螺距，被供送的包装容器在静止滑板2上紧靠侧向导轨处于边滚动边减速状态的运动。

图（b）是专门用于供送棱柱形包装容器的装置，双环形槽沿螺杆供送方向逐渐增大螺距。

图3-3变螺距螺杆供送装置示意图

1-供送螺杆2-滑板3-侧向导轨

③特种变螺距螺杆供送装置 特种变螺距螺杆供送装置如图3-4所示。图（a）和（b）所示装置不仅能改变供送容器的排列和间距，同时起着分流和合流的作用，使容器状态和后面的包装要求相适应。图（c）所示是一对并列排列、转向相同的螺杆,它们的组合作用使包装容器在供送过程中，既能改变间距，又能改变运动状态。图（d）所示是一条水平变螺距螺杆和三条固定的卷曲导板组成的供送装置,它能使被供送的包装容器成倒状和翻身状态。

图3-4 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

(2) 输送链带

常用的瓶子输送设备是活页链传送带,如图3-5，活页链传送带由金属板通过绞链一个

个串联而成，板的尺寸与瓶子的直径相吻合。传送率很高时，可以将数条传送带并排布置，

构成宽幅传送带。有时也采用两个瓶子宽的链板

制成传送带。转弯半径较大的弯道输送带使用特

殊形状的链板。为了使传送带运行平稳，在其下

面设置了塑料滑轨。传送带通过齿轮驱动和折

返，并借助自重张紧。链板两侧搁在塑料滑轨上，滑轨起托住链带，防止其跌落的作用。瓶子传送

过程中，要求不损坏标签，并能不受碎玻璃渣的

影响。活页链传送带一般可分段地采用高压喷嘴

进行喷冲清洗。尽管如此，还需要采用专门的润

滑系统和润滑剂实施润滑。应该注意到，这些润

滑剂最终会进入废水中，但它们通常是可以降解

的。

图3-5活页链传送带简图

1-可调支架 2-滑动挡板 3-传送链 4-传

送带固定润滑喷嘴 5-调速手轮 6-滚珠轴承 7-驱动轮 8-调平支脚 活页链传送带的应用及特点可归纳如下：它

可以单条或多条并列安装；它可用于弯道传送；

其最大安装斜率达7％；可以利用传送带速度的差异，实现瓶子由多路变成单路，并可避免瓶子速度突然改变，它被广泛用于在单台设备之间作存储和缓冲区，以防止瓶流阻塞。基于上述特点，活页链传送带在灌装车间成为最主要的输送工具。为了实现瓶子的垂直输送(例如将瓶子送往上一层楼)，可采用带夹持勾的传送带。带橡胶软垫的夹持勾，安装在折返式传送带上并连同它

一起运动，偶尔也采用两侧夹持式输送带。

图3-6 星形拨轮结构简图 图3-7 机械式升降机构结构简图1-星形拨轮;2-拨轮盘;3-轴 1-托瓶台;2-压缩弹簧;3-上滑筒;4-滑筒座;

5-拉杆;6-下滑筒;7-滚动轴承

（3）星形拨轮

星形拨轮的作用是将螺杆供送装置送来的包装容器，按包装工艺要求送到灌装机的主传送机构上；或者将已灌装完的包装容器传送到压盖机的压盖工位上，其结构如图3-6所示。图中主要尺寸Rc和h，主要由包装容器的直径和高度来决定。

（4）包装容器的升降机构

升降机构的作用是将送来的包装容器上升到规定的高度，以便完成灌装，然后再把灌装完的包装容器下降到规定位置。目前常用的升降机构有三种形式：

①机械式升降机构 机械式升降机构如图3-7所示。该升降机构由上滑筒3、下滑筒6和托瓶台1通过拉杆5及压缩弹簧2组成一个弹性套筒。当滚动轴承7沿凸轮8运动时，可完成瓶的升降运动。这种升降运动是由固定圆柱凸轮-偏置直动从动杆机构来实现的，如图3-8所示。这种升降机构的结构简单，但是机械磨损大，压缩弹簧易失效，工作可靠性较差；同时对灌装瓶的质量要求高。该机构主要用于灌装不含气液料的灌装机中。

图3-8 升降凸轮展开示意图 图3-9 气动式升降机构工作原理示意图

1-托瓶台;2-气缸体;3-活塞;4-排气阀;5-进气阀门;6、7-气管

②气动式升降机构 气动式升降机构的工作原理如图3-9所示。当气源的压缩空气经气管7进入气缸2时，推动活塞3连同托瓶台1上升，完成升瓶动作。此时进气阀5关闭，排气阀4打开，使活塞上部气体从阀4排出。当打开气阀5时，使气体同时经管6、7进入气缸，并关闭阀门4，这时气缸内上下两部分的气压相等，瓶子在托瓶台和瓶子自重的作用

下完成降瓶动作。

这种升降机构克服了机械式的缺点，当发生

卡瓶时，压缩空气好比弹簧一样被压缩，使瓶子

不再上升，故不会挤坏瓶子。但是，瓶子下降时

的冲击力较大，要求气源压力稳定。该机构适用

于灌装含气饮料的灌装机。

③气动-机械混合式升降机构 气动-机械

混合式升降机构如图3-10所示。配有托瓶台1

的套筒2可沿空心柱塞5滑动，方垫块8起导向

作用，防止套筒升降时发生偏转。升瓶时，压缩

空气由柱塞下部经螺钉3上的中心孔道进入套

筒内部，以推动托瓶运动，其速度通过凸轮导轨

6和流动轴承7加以控制，直至工作台转到降瓶

区后才完全依靠凸轮的强制作用将套筒连同托

瓶台1压下。同时，柱塞内部的压缩空气依然被

排到与各托瓶缸气路相连的环管中，再由此进入

别的正待上升的托瓶缸内。

该机构的工作稳定性好，目前得到广泛的应

用。

2．灌装液料的供送装置

将液料由贮液槽经泵、输液管道送到贮液箱中的装置称为液料供送系统。它包括贮液槽、

泵、管道、阀门、贮液箱及高度调节装置、液位控制器等。不同灌装方法的灌装机供液装置

的结构是不相同的。

(1)负压法供料系统

①负压法单室供料系统。这种供料系统的真空室与贮液箱是合二为一室的，如图3-11

所示。液料经进液管3进入贮液箱2内，箱内液面依靠浮子液位控制器10控制在规定范围

内。贮液箱上部的气体被真空泵抽走形成真空室。灌装时，瓶子上升推压灌装阀时，灌装阀

的气管接通瓶和贮液箱上空的气室，瓶内空气被抽走形成一定的真空度，液料在自重的作用

下流入瓶内。当瓶内液面上升到灌装阀吸气管口时，液体停止下流，完成灌装。当瓶子下降

时，灌装阀的下液管自动关闭，吸气管吸入的液料被吸回到贮液箱中。该装置结构简单，但

是贮液箱液面成为扩散面，故不宜灌装具有芳香味的液料。

图 3-11 负压法单室供料系统示意图 图3-12 负压法三室供料系统示意图

1管10-

②负压法双室供料系统 这种供料系统的贮是分开的，即设有一个贮液

箱和如图3-12所

示。 灌装机的供料装置简图。输液管3与灌装机顶部的分配头

9-抽气管2-贮液箱3-进液管4-灌装阀5-瓶 1-齿轮2-工作台3-浮子4-贮液箱5-灌装

6-瓶托7-立柱8-齿轮9-机座10-浮子 6-进液管7-上阀门 8-真空分配箱9-真空软换向阀11-总装料管12-真空管13-真空箱14-下

阀门15-凸轮

液箱和真空室一个真空室，如图3-33所示。具体供料过程详见本章第三节的叙述。

③负压法三室供料系统 这种供料系统的贮液箱上方设有两个真空室，该系统工作时，真空泵运转通过真空管12使上室一直处在真空状态，贮液箱4因有透

气孔而处于常压状态，在压差作用下液料经进液管6进入瓶内，当瓶内液面达到灌装阀气管

孔口时，余液被吸入上真空室。由于换向阀10的作用，下室有半周与真空室接通，处于负

压状态；有半周与大气接通，处于常压状态。当下室处于负压状态时，上阀门7打开，余液

流回下室；当下室处于常压状态时，上阀门7由上室吸力关闭，这时下室与贮液箱之间的下

阀门14，在自重和液料作用下打开，余液流回贮液箱4中。该机构可增大真空度的范围。

但是增加了灌装机的高度，对灌装机的稳定性有影响。

（2）等压罐装法供料系统

图3-13所示为大型含气液料相连，分配头下端均布六根支管14与环形贮液箱12相通。在未打开输液总阀前，通常先

打开支管上的阀1以调整液料流速并判断其压力的高低，待压力调好后，才打开总阀。无菌

压缩空气管4分两路：一路为管7，它经分配头直接与环形贮液箱相连，可在开车前对贮液

箱进行预充气，使之产生一定压力，以免液料刚灌入时因突然降压而冒泡，造成操作的混乱。

当输液管总阀2打开后应关闭截止阀5。另一路为管8，它经分配头与高液面浮子13上的进

气阀11相连，用来控制贮液箱的液面上限。若气量减少、气压偏低使液面过高时，该浮子

即打开进气阀，随之无菌压缩即补入贮液箱内，使液位下降。反之，若气量增多、气压偏高

使液面过低时，浮子16即打开放气阀18，使液位上升。这样，贮液箱内的气压趋于稳定，

液面也能基本保持在视镜

17中线的附近。在工作过程中，截止阀6始终处于被打开位置。

图3-13等压法供料装置

1-液压检查阀；2-输液总阀；3-输液管（附单向阀）；5、6-截止阀；7-

预充 外界机械压力才能完成灌装，其供料系统如图3-50所示。

具瓶台的下转盘（工作台）之间距离的装置有两种形式。

向机构和有导向机构两种。

-14所示。调节贮液箱高度时，先松开

紧固总管（透明段）

；4-无菌压缩气气管；8-平衡气管；9-分流头；10-调节针阀；11-进气阀；12-环形贮液箱；13-高液面浮子；14-输液支管；15-主轴；16-低液面浮子；17-视镜；18-放气阀

（3）机械压力法供料系统

灌装粘稠性物料时，要加上体供料过程详见本章第五节的叙述。 3．贮液箱高度调节装置

常用的调节贮液箱与装有托(1)

中央调节式

中央调节式有无导①无导向机构的调节装置 这种调节装置如图3螺栓3，再转动贮液箱，当贮液箱底部与下转盘之间的距离适应了包装容器的高度时，

可将灌装阀和托瓶台中心位置对准，最后紧固贮液箱。该机构结构简单，但是因无导向机构，

灌装阀和托瓶台对中性不易保证，贮液箱运转时稳定性差，适用于广口瓶和金属罐等包装容

器的灌装。

图3-14 无导向高度调解机构图3-15有导向机构调节装置结构简图

1-贮②有导向机构的调节装置 这种调节装置如图3-15所示1，

简图 液箱支柱2-法兰式螺母3-禁固螺栓4-灌装机下转盘 1-锁紧螺母2-销轴3-导线平键4-贮液箱立柱

5-蜗轮6-螺杆7-罩壳8-支座

。调节时，松开锁紧螺母

退出 图3-16所示。调节时，松开压紧螺母4，摇动手轮7，此时链轮转

动销轴2，转动蜗轮、蜗杆，使贮液箱上下移动，达到所要求的高度。该机构调节方便，

贮液箱稳定性好。因采用手工调节，故适用于小型灌装机。

(2) 三支柱调节式

三支柱调节式结构如，螺母9可使三根立柱10同时升降，实现贮液箱的高度调节。大型灌装机可用电机代替

手轮工作。

图3-16 三立柱调解式结构简图 图3-17 控制液位定量法工作原理图 装头

5-中控制液位定量法、定量杯定量法和电子液位定量法，因液料

的性 容器内液位的高度来达到预定的灌装量，其工作原理如图3-17

所1-贮液箱2-套筒3-导向压块4-压紧螺母 1-排气管2-支架3-紧固螺母4-弹簧5-橡皮垫6-滑套7-灌心支柱6-转盘7-手轮8-链轮9-螺母10-调节支座 8-调节螺母 9- 贮液箱

4．灌装液料的定量机构

目前，常用的液料定量法有质不同，所选的定量方法和定量机构也不相同。

(1) 控制液位定量法

这种方法采用控制灌装示。开始灌装时，瓶子上升顶开橡皮垫5，使滑套6和灌装头7之间出现间隙，液体流入

瓶内，瓶内气体经排气管1排至贮液箱9中。当瓶内液面达到排气管口时，气体不再排出，

液料继续流入瓶内，瓶内气体被压缩，根据连通器的原理，瓶内液料沿排气管一直上升到与

贮液箱9液面水平，则停止进液。当瓶子下降脱离橡皮垫5时，弹簧4使灌装头7与滑套6

封闭，排气管内液料流入瓶内，完成一次灌装。只要调节排气管1伸入瓶内的高度，就可以

改变灌装量。该机构结构简单，但是定量精度稍差，因定量精度直接受瓶子容积精度和瓶口

密封度的影响。它适用于灌装含气饮料。

图3-18 定量杯定量法工作原理图

1-定量杯2-定量调节管3簧8-灌装头9-透气孔

(2) 定量杯定量法

-阀体4-紧固螺母5-密封圈6-进液管7-弹10-下孔11-隔板12-上孔13-中间槽14-贮液箱

注入定量杯内，然后再将定量杯内的液料注入包装容器。它的工作

原 粘稠液料用机械压力注入活塞缸内定量，再注入到包装容器内的。

每瓶托台带瓶子上升，灌装管嘴3进入瓶内，同时

这种方法是先将液料理如图3-18所示。在待灌瓶进入灌装工位前，定量杯1浸入贮液箱14中，液料充满定量

杯。随着待灌瓶上升，瓶嘴将灌装头8、进液管6和定量杯一起抬起，使定量杯上口超出贮

液箱14的液面。此时，进液管隔板11两边的上孔12和下孔10均与阀体中的中间槽13相

通，使定量杯内的液料由管2流入瓶内，瓶内气体由透气孔9排出。当定量杯内液料下降至

调节管2的上口端面时，整个灌装过程结束。只要调节定量调节管2在定量杯内的高度，或

者更换定量杯，就可以改变灌装量。此法不透用于灌装含气液体，因为定量杯在贮液箱内上

下运动，使气体产生气泡，从而影响灌装定量精度。

(3) 定量泵定量法

这种灌装方法是先将次灌装量等于活塞缸内液料的容积。

定量泵定量法工作原理如图3-19所示。当活塞杆4下降，接通进液流路7，液料进入活塞缸6内完成液料的计量，如图（a）所示。

然后三向阀回转换向，切断进液流路7，同时打开充填流路2，活塞杆4上行，将活塞缸内

液料推入瓶内，进行灌装工作，如图（b）所示。当活塞上升到活塞缸最上面时灌装结束。

在瓶托带动瓶子下降脱离灌装嘴3

时，进行下一个工作循环，如图（c）所示。

图3-19 定量泵定量法工作原理图 20 电子计量法工作原理

1(4 量方法，工作原理如图3-20所示。在灌装阀2中有两个大小不相

同的液料充填到包装容器内的机构称为灌装阀。它是贮液箱、气室、包装容器

间液 、双阀型和多阀型。

单阀型灌装阀。如常压灌装阀的气

道始定量液阀又有气阀的灌装阀称为双阀型灌装阀。

如重力式负压法灌装 图3-图-三向阀2-液体充填流路3-灌装管路4-活塞杆 1-进液管2-灌装阀3-负载传感器4-控制器

5-活塞6-活塞缸7-进液体流路8-贮液料箱 5-定值器6-显示、鉴定器

) 电子式计量法

电子计量法是现代计的液道，液体通过液道时，由负载传感器随时地边灌装液体边测量液体重量，当充填的液

体接近规定的充填量时，灌装阀则可转换成小流量的回路，因而灌装量精度非常高。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，对灌装量毫无影响。这种

装置的灌装阀结构简单，不会因滑动部位的摩擦而产生粉尘，无液体和气体滞留，易清洗；

当灌装量改变时，只要变更数据开关的给定值，即可瞬时实现，较易实现生产的集中管理。

5.灌装阀

将贮液箱中料的通道。主要由阀体、阀端、阀门、密封元件、开闭件等组成。

(1)根据阀门的数目区分

灌装阀的阀体结构有单阀型①单阀型灌装阀 只有一个气阀或液阀的灌装阀称为终处于开启状态，所以只需一个液阀；压差式负压灌装法，省去了一个液阀，只有气阀。

单阀型灌装阀的结构如图3-21所示。工作时,当瓶子上升至瓶口与灌装阀6紧密贴合时,

杯5在凸轮2的作用下上升,并将定量杯提出液面。这时，负压系统接通,抽出瓶内的空

气。在定量杯液面常压和瓶内负压之间压差的作用下，定量杯内液料被吸入瓶内，然后瓶子

和定量杯5分别下降复位。此时负压仍接通，灌装管口内余液被吸入管内,不产生滴漏现象。

该装置适用于灌装农药。

②双阀型灌装阀 既有

装置结构称为多阀型灌装阀。如等压法灌装

阀中中，有一个气阀和一个液阀；机械压力灌装法灌装装置中有两个液阀。

负压法双阀型灌装阀的结构如图3-22所示。

③多阀型灌装阀 有液阀、气阀、回气阀的阀体有液阀、充气阀、回气阀、压力释放阀、清洗阀等。多阀型灌装阀的结构如图3-46所

示。

图3-21 单阀型灌装阀结构简图

1- 吸料杯6-灌装阀

6-1-瓶套6垫片

（2）根据阀门启闭的运 动膜阀。

管2-凸轮3-贮液箱4-计量调整快5-量-2-密封垫圈6-3-螺钉6-4-螺母6-5-套管6-6-真空引进管6-7-6-8-灌装心 6-9锁紧螺帽 6-10接管头

动形式区分

灌装阀有单移阀、旋转阀、多移阀、气

图3-22 负压法双阀型灌装阀结构简图 图3-23 端面式单移阀结构简图

1-瓶套2-橡胶密封圈3-紧固螺钉4-螺母5-套筒6-罐头心 1-阀蝶2-橡胶垫圈3-垫片4-阀心5-弹簧

7-真空引进管8-垫片9-锁紧螺母10-接管头11-料管 6-弹簧7-阀套

①不动转阀 阀体中可动部件相对不动部件在开闭

阀门简图。该阀在旋塞9

的不三组碰块拨动，旋塞切断液体通道和

构简单，但灌装质量差，无瓶时也装料。

开闭时做多次往复直线移动或摆

动，进步，灌装过程的控制技术也得到了不断的改进和发展。50

年代单移阀 阀体中只有一个可动部件，它相对于

部件做往复一次的直线运动。根据可动部件开闭

液道的方法又可进一步分为：柱面式单移阀,这种阀门

是利用轴向移动的阀件切换在圆柱面上的孔道来切换

液体通路的。端面式单移阀, 这种阀门是利用阀件端

面来启闭液体通路的。它的结构如图3-23所示。阀蝶

1在灌装过程中是固定不动的，当瓶子上升时，瓶口

顶住橡胶垫圈2后再上升一段距离，使阀心4和阀蝶

脱开，液料流入瓶内。灌装完后料瓶下降，弹簧5、6

的力使阀心复位，阀心和阀蝶锥面紧密结合，灌装就

停止。这种阀适用于广口玻璃瓶和马口铁罐等容器的

灌装。

②旋时做往复一次或多次的旋转或摆动，在摆动两极

限位置，由可动部件上的孔眼是否对准不动部件上的

孔眼来实现液体通道的开闭。

图3-24是锥式旋转阀的结构同方位上开有三个通孔，其左端装有凸轮转柄，

控制灌装阀按灌装程序动作。其程序是：第一步，当

瓶子上升到与密封圈14接触后，凸轮转柄1受到第一

组碰块拨动，进气管4与瓶内接通，贮液箱上部带有

压力的气体进入瓶内，使瓶内气压与贮液箱上部的气

压相等。第二步，凸轮转柄受碰块作用又转过一个角度，旋塞关闭进气管4，接通液体通道6和10及排气通道11，贮液箱中液料在等压作用下依靠自重流入瓶内，瓶内气体通过排气管11被压回贮液箱液面上部。

第三步，当瓶内液料上升到规定高度时，凸轮转柄受第排气通道，这时阀体下部的排气道和进气道通过旋塞锥体表面纵向孔道与大气接通，降低瓶

内残留气体的压力。第四步，凸轮转柄受第四组碰块拨动，旋塞关闭所有通道，并切断与大

气的通路。

这种阀结

③多移阀 阀体中有几个可动部件相对于不动部件在其结构如图3-46所示。

④气动膜阀 随着技术的还是使用活栓式灌装机(也称“考克灌装机”)，它是利用撞块拨动活栓旋转而依次实现

下列步骤的：备压、进酒和回气，在下一轮灌装过程开始前，滞留在活栓上部的酒液被返送

回酒槽。这种灌装机构后来逐步发展成一种在酒糟液面上方气体区域内，只能从外部进行操

作的灌装阀。这种技术虽然使啤酒与外部操作的可动部件不再有直接接触，但仍然没有解决

啤酒与内装机构及弹簧有接触这一问题，而这些处在酒槽内的机构及弹簧，对啤酒的无菌性

只会带来不良影响。

图3-25气动膜阀

因此，尽可能通过其它控制手段取代内装的机构和弹簧来实现灌装过程。采用气动膜阀取代外部机械式操作阀门，标志着这一发展方向上的重要突破。应用这一新技术只需将压缩空气作为动力送至密封膜片即可实现阀的开关操作(见图3-25)。

酒液阀的开闭是利用外部的一个储气缸及复位弹簧实现的(见图3-26)。显然，这种结构避免了在酒槽中装入所有属于酒阀的构件和弹簧。

许多类型的灌酒机都在酒液流出处设计安插了一个旋流部件，它是一个具有特殊外形的锥体，利用其旋流作用，可使酒液旋转着且贴紧瓶子内壁向下流入瓶内。

通过气缸储备的空气作用于气动薄膜控制阀，在给定的时刻实现开关动作,这种新一代的灌酒机采用了电子探头控制灌装量的精度，其基本设计构思为：只有当瓶子内部的压力达到预定数值时灌酒阀才打开，而当液位探头探测到酒液时，即达到所期望的灌装高度时及时地关闭。

这种新技术有以下优点：无需空气阻塞栅；灌装过程不依赖于转速，故可取消所有以机械方式动作的控制部件。

阀门的开启与关闭(蒸汽阀，CO2阀，真空阀等)不再是通过外围固定的挡块，而是通过一个控制储气缸，依给定的时间次序开通或关闭各膜阀的操作气源来完成的。灌装过程的各个步骤仅仅取决于所灌装的介质(产品类型)。

图3-26膜阀的气动控制示意图

瓶中灌装液位的控制是采用电子技术及灵敏的液体探头实现的，探头检测瓶内的液位，在适当时刻发出信号关闭酒液阀。基于上述原理，当灌装临近结束时，即当酒液已达瓶颈部位时灌装速度减慢，以保证精确的灌装高度。由于灌酒过程进行得很快，灌酒过程结束 后不可避免地会出现微小的灌装高度偏差，因此必须对探头进行精确的调整。这种探头对机械碰撞十分敏感，所以总是被装设在保护套管(兼作气管)内。

整个灌装过程采用电子方式控制，它包括以下步骤：瓶子预抽真空以及蒸汽冲洗、CO2中洗、瓶子抽真空、CO2备压、慢速灌酒—快速灌酒、灌酒减慢阶段、灌酒结束—预卸压、最后卸压。

第二节 常压灌装机

现以白酒灌装机为例，说明常压灌装机的主要结构和工作原理。

一、主要技术参数

①灌装液体 白酒、酱油和药液等不含气低粘度液体

②灌装容器 小螺口玻璃瓶（500ml）

③灌装阀头数 24个

④生产能力 1920～2880 瓶/小时

⑤电机功率 1.1Kw

二、灌装机的总体结构

该机的总体结构如图3-27所示。主要由贮液箱1、进出瓶拨轮4和9、进瓶输送装置5、灌装阀2、主轴及传动系统组成。在同一水平面上有两个进出瓶拨轮4和9，托瓶盘安装在升降机构上，主轴直立安装在轴承底座上，贮液箱1安装在主轴最顶端，贮液箱下面共分配有24个灌装阀2，中间部分共有24个托瓶盘，通过下部轨道实现升降运动。电机和传动系统装置安装在机架内。

三、灌装机的工作原理

液料由进液管12进入环形贮液箱1中，瓶子由瓶的输送装置5、星形拨轮4送入到瓶的升降机构6上，瓶子在上升的同时绕灌装机回转，当瓶子和灌装阀2紧密接触时自动灌装液料，灌装结束后瓶子由升降机构6送入到水平位置，再由出瓶星轮9送至压盖机上。

每当灌装机工作结束时，可自动清洗。清洗液由管12进入贮液箱1中，再经洗涤阀3和泵7、排水管8排出机外。

图3-27常压灌装机的结构示意图

1-贮液箱2-灌装阀3-清洗阀4-进瓶星轮5-进瓶输送装置6-瓶的升降机构7-洗涤用泵8-排水管 9-出瓶星轮10-清洗用气缸11-贮液箱高度升降调节装置电机12-进液料管13-液位控制浮球开关

四、主要部件结构

1．瓶的升降机构

该机瓶的升降机构如图3-28所示。托瓶机构固定在固定盘11上，滚轮10沿升降凸轮9运动，带动升降杆5作升降运动，带动托瓶盘及瓶子升降，升降杆是由一组空心轴内装一根细轴、中间有弹簧组成的弹性结构。

在充填过程中，当有的瓶子卡住不能上升时，升降杆可以自由压缩，这样灌装机可以继续回转，同时又不会压碎瓶子。

图3-28瓶升降机构结构简图

1-托瓶盘2-托瓶盘杆3-升降杆套4-升降杆滑套5-升降杆

6-弹簧7-螺母8-小轴9-升降凸轮10-滚轮11-固定盘

2.灌装阀

灌装阀的结构如图3-29所示。空瓶由托瓶盘送入，当瓶口顶住导瓶罩12继续上升时，进液管11的套管和进液管分开，液料流入瓶内。当料瓶下降时，进液管套在弹簧力的作用下复位，液料就停止流出。

图3-29 灌装阀结构简图

1-排气管2-分装管座3-贮液箱底4- 贮液箱托盘5-紧固螺钉6-导柱7-定位螺母8-乳胶密封管

9-弹簧10-浮簧支架11-进液管12-导瓶罩

3.传动装置

传动系统如图3-30所示。

图3-30 传动系统简图

1-皮带2、3、5、7-圆锥齿轮4-主轴6-拨轮轴

第三节 负压灌装机

现以GF-45双缸低真空灌装机为例，说明负压灌装机的主要结构和工作原理。

一、主要技术参数

①灌装物料 灌装不含气的液体，如白酒、果汁、酱油、食油、

化工试剂、农药等

②灌装容器 玻璃瓶（瓶高200320mm、瓶身外径小于90mm）

③灌装定量方法 以灌装瓶内液位高度为计量标准

④灌装头数 45个

⑤生产能力 8000～12000瓶/小时

⑥真空度 500mm水柱

⑦电机功率 3（kW）

二、负压灌装机的总体结构

该机的总体结构如图3-31所示。托瓶盘装在下转盘13上，它的升降是由升降导轮16来驱动的。贮液箱中的液位是由液位控制装置14控制的。灌装阀5固定在上转盘9上，上转盘的高度可由高度调节装置15来调节，以适应不同瓶高的要求。调速手轮19用于无级调节主轴转速，使之符合主机生产率的要求。

图3-31 GF-45 负压灌装机总体结构示意图

1-进瓶链带2-不等距螺杆3-进瓶拨轮4-瓶托机构5-灌装阀6-吸气管7-真空指示管8-真空气缸 9-上转盘10-贮液箱11-吸液管12-放气阀13-下转盘14-液位控制装置15-贮液箱高度调节装置

16-托盘升降导轮17-蜗轮减速箱18-电机19-调速手轮

三、负压灌装机的工作原理

灌装机工作原理参见图3-31。空瓶由链带1送入，经不等距螺杆2分成间距110mm；再由拨轮3送到托盘机构4上，瓶子随瓶托回转的同时，由升瓶导轮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、真空气缸8吸走，瓶内形成一定的真空度。在压差作用下，贮液箱内液体被吸液管11吸入瓶内，进行灌装。灌装结束后，后在凸

轮导轮带动下第一次下降60mm，使液管内存在的液料流入瓶内，瓶托再下降90mm，瓶子进到水平位置，由出瓶拨轮将瓶子送到压盖机上。

该机的灌装工艺过程如图3-32所示。

图3-32 负压灌装机灌装工艺过程图

四、主要部件的结构

1．托瓶机构

该机的托瓶机构是机械式的，其结构如图3-8所示。图中弹簧2是由直径3.5mm的钢丝绕成的，弹簧的外径28mm，在自由状态下长度为580mm，装入上下滑筒后的长度为480mm。这时弹簧受到的初始压力为127.4N，以后每对弹簧增加固10mn压缩量，弹簧压力相应增加9.8N。

升降凸轮8为圆柱凸轮，凸轮导轨的曲线展开如图3-33所示。

图3-33 托瓶升降凸轮导轨曲线展开图

2．液料供送装置

该机的真空室和贮液箱是分开的，真空气缸的真空度较低，所以称双室低真空灌装机。其液料供送装置如图3-34所示。液料经进液管10进入贮液箱5中，液箱内液位高度由液位控制浮桶6控制，使液位保持在规定的范围内。灌装机设有真空泵，真空泵将真空气室1内的空气抽走，使其达到一定的真空度（500mm水柱）；贮液箱通过两根真空度指示管2与真空气室相通，指示管2内液面的升高值表示了真空气室1的真空度。

每个灌装头8都有一个吸气管3和吸液管4分别通向真空气室1和贮液箱5，这样就组成了供液系统。

图3-34 双室低真空灌装机液料供送装置示意图

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-液位控制浮桶7-托瓶机构

8-灌装头9-真空度调节板10-进液管

3． 灌装阀

灌装阀的结构如图3-35与密封圈4接触密封时，吸气管

2

子里的液面称为第一次液面。

当托瓶机构进入第一次下降工位，

下降的距离达到

进液管5

通过真空指示管回流到贮液箱中，如图3-34

14ml）调节灌装阀上的调整垫片3的高低，调节灌装量。

4.传动装置 该机的传动系统如图3-36所示。电机1经三角带无级变速器2、蜗杆减速器2驱动齿轮5和链轮6、锥齿轮7带动托瓶转盘8转动（包括贮液箱）；轴19经锥

齿轮16带动进瓶拨轮11转动；轴19经锥齿轮14带动出瓶拨轮11转动；轴19经螺旋齿轮

5、锥齿轮10带动分件供送螺杆9转动；轴19经锥齿轮12、链轮13驱动板链17运动。

图3-35灌装阀结构简图1-吸液管2-吸气管3-调整垫片 4-密封圈5-进液管6-吸气管

图3-36 负压灌装机传动系统图 1-电机2-无忌调速器3-蜗杆减速器4-单项超越离合器5-齿轮6-链轮 7、10、12、14、16-锥齿轮8-托瓶

转盘（贮液箱转盘）9-分件供送螺杆11-进、出瓶拨轮13-链轮15-螺旋齿轮17-板链18-盘车手轮19-轴

5.电气装置

该机的电气控制原理如图3-37所示。灌装机主机由一台JQ 2-41-6鼠笼式交流异步电机

拖动，通过无级变速箱变速，带动主机运转。

为满足包装工艺要求，在电机控制回路中，有两组停机开关，一是在灌装机出口处，装

一限位开关，使不规格的小口酒瓶在随滑筒下降而吊在升降杆上时，碰撞限位开关，打开常

闭触头，使灌装机停机；另一个停机开关是装在灌装机和压盖机之间的链道上，在压盖机停

机、链道上酒瓶堆积时，碰撞链道上的限位开关，使灌装机停机。

该机主机回转直径大、惯量大。为了保证任何情况下都能快速停机，在电机的两相绕组

中送入一外加直流电压，在电机空间构成正弦磁场，使电机转子绕组切割正弦磁场感应电势，

产生制动电流。当线路开关切断后，通过常闭触点，接通自动开关，当通入的外加直流电压

产生的磁场足够强时，可使灌装机在所规定的时间内由最高速停止运转。

外加直流电压由制动变压器B，副边经四只10A、220V的硅整流元件组成的单相桥式整

流电路获得。为防止停机时产生短路电弧，线路开关QC 1和制动开关ZDC之间装有联锁环节，

变压器B 1原边380V，副边72V、65V处抽头，低速时送入65V交流电压即可满足要求。

主拖动和其它辅助拖动都由CJ 0-10接触器作线路开关。并有熔断短路保护和热继电器过

载保护。在电器面板上设有指示灯和交流电表，用来指示运行状态和负荷的大小。

该机的特点：不漏损灌装液体，破瓶率低，液料香味损失小，适用多种液体灌装。

图3-37 负压灌装机电器控制原理图

第四节 等压灌装机

现以GD-60回转型灌装机为例，说明等压灌装机的主要结构和工作原理。

一、主要技术参数

①灌装物料 啤酒、汽酒、汽水等

②灌装容器 玻璃瓶瓶口内径：15mm以上,瓶的外径：50～100mm,

瓶的高度：160～370mm

③灌装阀头数 60个

④生产能力 15000～22000瓶/小时

⑤电机功率 5.5kW

二、等压灌装机的总体结构

该机的总体结构如图3-38所示。灌装机主要由环形液室2、拨瓶星轮5、分件供送螺杆6、中心进液管10、进气管11、灌装阀20等组成。

图3-38 GD-60等压灌装机组总体结构示意图

1-控制环支架2-环形液室3-快关拨叉4-环形回气预压室5-拨瓶星轮6-分件供送螺杆7-驱动轮8-轴承9-回气管10-中心进液管11-进气管12-压缩空气管13-蜗杆减速器14-压盖装置高速调节杆15-压盖装置支座16-压盖监控装置17-压盖头18-王冠盖进给通道19-王冠盖整理装置20-灌装阀21-灌装装置高度调解机构

三、等压灌装机的工作原理

洗净的瓶子由分件供送螺杆6和拨瓶星轮5送到托瓶台上，瓶子上升后瓶口与灌装阀紧密接触，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。

四、主要部件的结构

1．包装容器供送装置

图3-39 进瓶螺旋装置示意图

1-进瓶螺旋2-小锥齿轮3-大锥齿轮4-小链轮5-离合器6-触点开关7-弹簧8-张紧轮9-大链轮

(1)进瓶螺旋装置

该机的进瓶螺旋装置，如图3-38中的6所示，为了减少噪音，采用尼龙1010材料制成，其结构如图3-39所示，当灌装机转一周时，进瓶螺旋转60转。在工作过程中，出现卡瓶现象时，离合器5打滑使弹簧7往下压缩，使触点开关将电机路线切断，灌装机自动停机。当故障排除后，弹簧7复位，触点开关6接通线路，灌装机正常工作。

(2)瓶子的升降机构

该机瓶子升降机构为气动-机械混合式，其结构如图3-40所示。升瓶气缸包括外气缸16和内气缸15两部分，内气缸固定在环形气缸13上，其下端的通气孔与环形气缸相通。外气缸上端装有托瓶盘5和握瓶叉6，下端装有升降导轮的凸头。当内气缸通入压缩空气后，外气缸自由上升，把瓶子升高并抵住灌装阀进行灌装，升瓶气缸所用的气压为2.5～4表压。

在进出瓶位置的底板上，固定安装出瓶曲线板10，板面的曲率半径与回转的灌装机平台同心，板面下边呈“------ ”形。出瓶时出瓶拨轮触及板面右边的斜面，压下升降气缸而下降。同时升瓶气缸内压缩空气流入环形气缸内，瓶托下降，使瓶子进入灌装机平台，再由拨瓶星轮送入压盖机上。

图3-40 瓶的升降机构示意图

1-方导杆2-导轨3-圆螺母4-导杆头5-托瓶盘6-握瓶叉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

2.液料供送装置

(1)液料供送系统

液料供送系统由入液管、无菌压缩气管、环形液缸等组成，如图3-41所示。贮液箱是一个矩形切面的环形液缸，它用6根支柱12支撑在灌装机平台22上，在环形液缸下面装有60个灌装阀9，分别与环形液缸底面的60个孔联上，并用螺栓固定。

入液总管2装在底板的入液管支柱上，跨过环形贮液缸上面，引至灌装平台的中心柱7上面的入液头5，入液头的中心管5与入液总管连接不动。入液头的外套6有分层的环形槽，每层槽可引出一根管至贮液缸内。

在入液总管2旁装有两根无菌压缩气管1，与入液管外套上的环形槽相通。入液头外套6下端有6根供液管8通至贮液缸内，整个外套固定在灌装机平台的中心柱7上，随着灌装平台一起运转。

图3-41液料供送系统示意图

1-无菌压缩气管2-入液总管3-液位控制浮包4-环形液缸5-入液头中心管6-入液头外套7-中心柱8-供液管9-灌装阀10-控制曲线板11-中心柱12-贮液箱支柱13-出瓶曲线板14-底板15-轴承16-底座17-注油嘴18-压缩气管19-环形气缸20-油雾喷嘴21-升瓶气缸22-灌装机平台23-瓶托 入液总管上装有入液总阀，如图3-42所示。总阀1下面侧边有一个先运行阀2，从透明管3可观察入液情况：若从先运行阀流出的液体缓慢，说明液体压力不足；若液体冲出，说明液体压力高，必须调整液体压力。当流入液体压力正常后，再打开总阀，将液体送入环形液缸，同时关闭先运行阀。

图3-42 入液总阀示意图

1-入液总阀2-先运行阀3-入液管4-透明管

无菌压缩气管通入贮液缸时，分为入贮液箱气管和平衡气管两种。如图3-43所示，气体从入贮液箱气管5通入贮液箱2内，在送啤酒入箱以前，先打开无菌压缩气管的阀门，使贮液箱内气相的压力，与其入酒压力相平衡，才能顺利进酒，平衡气管配有截止阀和单向阀各一个，通到高液位控制浮球上面的充气阀。

图3-43 供气管路布置图

1-低液位控制阀2-环形贮液箱3-无菌压缩气管4-平衡气压管5-入贮液箱气管6-放气阀7-充气阀

8-高液位控制阀9-液面视镜10-溢流管11-泄液管

（2）液位控制装置

当进液压力有波动时，贮液箱内液面就不稳定，为了自动控制液面在某一规定范围内，在贮液箱内设有低液位控制浮球和高液位控制浮球。

①低液位控制浮球 它控制贮液箱内最低液位，其结构如图3-44所示。当贮液箱内液面下降至规定的高度时，浮球1下降，同时浮球1和浮球杆3靠自重使密封垫4离开排气嘴，贮液箱上部的气体从排气嘴7排出，降低了贮液箱气相的压力，于是液料由液库进入贮液箱内。当液面上升到规定位置后，浮球1又使密封垫4堵住排气嘴7，针阀6用来调节排气快慢。

图3-44 低液位控制浮球示意图

1-浮球2-重锤3-浮球杆4-密封垫5-浮球盖6-针阀7-排气嘴

②高液位控制浮球 它控制贮液箱内最高液位，其结构如图3-44所示。当贮液箱内液面超过规定高度时，浮球1上升，杠杆9和滑套6使密封圈8右移，打开通气孔7，于是无菌压缩气体由平衡气管经充气阀（见图3-44）进入贮液箱，将液料压回贮液库，液位下降至规定位置后，液位低使浮球失去浮力。因浮球自重和重块2的作用，杠杆和滑套将密封圈左移，堵住进气孔，便停止进气。高液位时，低液位控制浮球上升，压住通气孔，使气体不能从放气阀放出，如图3-45所示。

该灌装机的贮液室和气室都在同一贮液箱内，所以称单室供液系统。