机电装备设计(17)

瓶区后则完全依靠A轮的强制作用将
套筒同托瓶台1压下。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。
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灌装设备和包装设备
自 动 装 瓶 打 盖 机
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扎瓶机
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玻璃瓶无菌包装设备
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瓶奶灌装流水线
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屋顶包灌装流水线
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袋装牛奶灌装流水线设备
托瓶机构匀布在转盘上，它与位于上面的 灌装阀一一对应，将供送至托瓶台上的待灌瓶 子升起使瓶口与灌装头紧密接触而进行灌装。 待灌装过程完成后，又下降复位。 托瓶机构主要有机械式、气动式和机械与 气动组合式等三种结构形式。
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1）机械式
◆ 该托瓶机构的上滑筒3与下滑筒6，借拉 杆5与压缩弹簧2组成为一弹性套筒。 ◆ 在下滑筒的支承销轴上装有滚动轴承7， 使托瓶台1连同上、下滑筒3、6一起沿着凸 轮导轨8升降。 ◆ 由上下两滑筒等组成的弹性套筒不仅保 证了灌装时瓶口的密封。 ◆ 滑套座4用大螺母紧固在托瓶转盘周边的 圆孔中。相当于圆柱凸轮直动从动杆机构。 圆柱凸轮固定不动，直动从动杆可绕圆柱凸 轮的中心轴线回转，其相对运动关系不变。
● 对灌装过程中接触空气的影响，采用三室长管阀比
采用单室短管阀有利。
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● 对瓶颈空隙残存空气的影响，选择办法为：
① 用二氧化碳气来置换，但需增加阀结构的复杂 件，降低生产能力； ② 用高压无菌水来激泡，使啤酒内逸出二氧化碳气来 驱除瓶颈内空气； ③ 用回气管内约0. 5～1 ml的剩余酒液，在降瓶时滴 入瓶内激泡；
（1）控制液位定量式常压法灌装阀 常用于灌装牛奶、果汁等不含气液料。 ◆ 开始灌装时，瓶子上升，瓶口顶开嵌有橡皮垫5的 滑套6后，灌装头7与滑套之间出现间隙，液料逐流入 瓶内，并使瓶内空气经排气管1排至贮液箱9(见图b)。 ◆ 当液面达到管口(A-A截面)时，气体不再排出，直 至压力平衡后灌液也随之停止(见图c)。 ◆ 当瓶子下降时，由于压缩弹簧4的作用使灌装头7与 滑套6重新封闭。调节螺母8可改变每次的灌装量。
拟定阀的总体方案
● 采用三室长管阀或预抽真空阀的结构方案来解决直 接影响啤酒质量的氧浓度问题。
● 瓶装啤酒中氧浓度增加的因素：空瓶内原有的空
气；贮液箱气室内的空气；灌装过程中增大了与空气 的接触面及灌装结束后瓶颈空隙残存的空气。 ● 对空瓶内原有空气的影响，采用预抽真空短管阀。 ● 对贮液箱气室内空气的影响，采用三室长管阀。
封，旋转阀相对运动的圆柱面一般采用密封材料
进行自封性密封。
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◆ 移动阀特别是平面密封结构容易实现弹簧的
压紧密封。由于流通截面大，弯路少，零件的
结构形状亦较简单，有利于提高灌装速度，
且便于清洗。但其零件数量偏多，而且密封弹
簧一旦失效，灌装就难以进行。 ◆ 旋转阀的零件数目少，可靠性高， 当采用 圆柱面密封结构，密封材料磨损后无法进行补 偿，只得重新更换，容易产生泄漏现象，故应 用不广泛。
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（1）机械式等压灌装阀
图示为一种机械式等压法 灌装阀的结构简图。 采用阀盖5相对阀座4的转 动来实现阀门的启闭，故习 惯称这种阀为盘式旋转阀。
两个气孔Q1、Q2，分别与贮液箱 气室和灌装瓶相通。两个液体孔道 Y1，Y2，分别与贮液箱液室和灌装 瓶相通。 其上开有彼此相通的气体 孔道Q3、Q4、Q5和液体孔道Y3、 Y4 。当灌装阀连同支承转盘一起回 转时，由装在外边支架上的若干个 气缸或挡块进行控制和拨动，按照 工艺要求使阀盖5与阀座4处在不同 的相对位置，实现灌装全过程。
阀18 →使液位有所上升。使贮液箱内的气压趋于稳定，液面也
能基本保持征视镜17中线的附近。
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2 真空法供料装置
1）单室式 输液管1经进液孔3与贮液箱6相
通。箱内设有浮子5，随液位的波 动，在限定范围内上下移动，从而
封闭或打开进液孔，保持适当的液
面高度。贮液箱的上部空间借助真 空泵不断抽吸达到一定的真空度。 当托瓶台9将瓶子托起时，先打开气 阀4抽气，接着打开液阀7灌液。瓶 内气体不断被吸入至贮液箱，经真 空管2排出机外。设备结构比较简 单，也容易清洗贮液箱。
与活塞缸体通路的同时，滑阀的下料孔2即与活塞缸接通。
◇ 由于活塞正在上移，故能迫使液料从活塞缸压入待灌容器 内。而容器内的空气可经灌装头上孔隙排出。若没有容器供
给，则尽管活塞作往复运动，但由于滑阀上的弧形槽保持图示
位置，以致液料仍被压回贮料缸，而不影响下一次灌装的正常 进行。
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4 托瓶机构
灌装的气门，一个用于压力释放的气门，它们均应处于靠近阀
端与瓶颈相连的位置。
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3）确定阀体的结构布局 ◆ 根据可动构件相对于不动构件的运动形式， 将阀体归纳为移动阀与旋转阀两类。 ◆ 移动阀作轴向移动，旋转阀作旋转或摆动。 ◆ 常见的密封结构有平面和圆柱面两种形式。 ◆ 移动阀接触平面多用密封材料进行压紧密
④ 用机械方法敲击瓶子，使其晃动激泡，随后压盖密
封。一般要求瓶颈空隙占瓶子容积的5％，以减少杀菌 时爆瓶的危险。
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2）确定阀体中阀门的数目
根据选定的阀的总体结构及其相应的工艺过程确定液室、
气室和容器之间所需的阀门数目及其相对位置。 对于预抽真空阀的结构，除需设一个液门外，需设三个气 门即一个用于充气及回气的气门，处于靠近贮液箱气室的位 置，一个用于预抽真空的气门及一个用于压力释放的气门均处 于靠近阀端与瓶颈相连的位置。 对于三室长管阀的结构，除需设一个液门外，也需设三个 气门，即一个用于充气的气门，一个用干加速排气、实现快速
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（2）定量杯定量式常压法灌装阀
用于灌装糖浆、蜂蜜等不含气液料。
◆ 在未升瓶时，定量杯7上沿在弹簧13的作用下处于 贮液箱6的液位之下，使液料充满定量杯。 ◆ 瓶子上升将灌装头14和与进液管12、定量杯7一起 上抬，使定量杯口超出液面。进液管内的隔板3及两边
的上、下孔4、2位于阀体9的中间槽5而相通。
◆ 杯中的液料从调节管8流下，再经上、下孔流入瓶 中。而瓶内的空气则由选装头上的透气孔1溢出。 ◆ 当杯中的液料降至调节管8的顶端时，便完成一次 定量灌装，若要改变选装量，可调节管8的相对高度
或者更换定量杯。
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2）等压法灌装阀
根据等压法灌装工艺过程，灌装时需先打 开气门充气等压，然后打开液门进液回气。 打开气门一般多依靠机械的方法。 打开 液门的方法有两种：一种是仍依靠机械的方 法，称为机械式；另一种是依靠瓶内充气反压 自动打开，称为气动式。
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（2）气动式等压法灌装阀
图示为一种气动式等压法灌装阀的结构简图。
因贮液箱与气室是合为一体的，故称这种阀为单室等压灌 装阀。 ◆ 当空瓶由托瓶台顶起时，瓶口先插入对中罩22并与瓶口胶垫 21接触，然后继续上升，直至瓶口胶垫21与阀底胶垫18接触并 密封。同时对中罩顶面的凸台顶起下推杆17，再通过跳珠16及 上推杆14将气阀12打开，使贮液箱与室内的压缩气体经液阀9的 中心孔及气管1进入待灌瓶内，以完成充气等压过程； ◆ 由于解除了气阀12对气阀套11的向下压力，同时又增加了瓶 内气压对液阀9下端向上的压力，以致压缩弹簧10能克服液阀的 自重及其上部所受的液体压力，将液门自动打开； ◆ 液料则经气管外部的环隙弯道及分流圈19沿着瓶子内壁流 下，保证液流稳定，从而减轻起泡现象； ◆ 随着瓶内液料的逐渐上升，存气便被迫从气管的中心孔道及 上端气门返回到贮液箱内，以完成进液回气过程。 16
◇ 由于活塞上下的气压相等，故托瓶台和瓶子等在自
重作用下下降。
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3）机械与气动组合式
托瓶台1的套筒2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，推动托瓶台1向上作升 瓶运动。速度通过凸轮导轨6和滚珠 轴承7加以控制，直至工作台转到降
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2）双室式
液料经输液管1流入贮液箱8，液 位由浮子7控制。真空泵将真空室2 中的气体不断抽出，达到一定的真 空度。每一灌装阀均设一吸气管3和 吸液管6，分别通向真空室和液箱。 当被托起的瓶子顶紧灌装阀端部的 密封圈时，将瓶内气体抽出。贮液 箱内液料在大气压力作用下流入瓶 中。当液面升至吸气管下沿时，液 体沿气管上升，直至与回流管4的液 柱等压为止。当瓶子下降与灌装阀 脱离接触后，吸气管3内液料被吸进 真空室，经回流管4回流到贮液箱。
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1）明确灌装质量要求，拟定阀的总体方案
瓶装啤酒的质量要求： ① 应保证有足够的二氧化碳质量分数，一般优质啤酒 不小于0.40％，普通啤酒不小于0.35％。 －6 ② 应尽量降低氧浓度，一般不超过 10 (即1mg/L)， 含氧多会加速啤酒变质，缩短贮存期。 ③ 应尽量减少酒损，国产设备为1.75％，国外先进指 标小于0.5％。 ④ 应达到一定的定量精度，我国规定640ml±10ml （距瓶口75±10mm）之间，国外控制±1.5mm围内。 ⑤ 应有较高的灌装速率，国产设备为53～70ml⁄s，引 42 进设备达80～128 ml⁄s。
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灌装啤酒采用将液室、充气室、回气室分开设置的三室 等压灌装阀。它的灌装工艺过程与“单室”有所区别。
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3）压力法灌装阀
图示为番茄酱等稠性液料的压力法灌装阀原理图。
◇ 活塞9借凸轮(图中未示)控制作往复运动。 ◇ 当活塞下移时，液料在自重及两缸气压差的作用下，由贮料 缸8的底部开孔经滑阀4的弧形槽3流入活塞缸体10内。 ◇ 当待灌容器顶起灌装头1和滑阀4时，弧形槽在隔断贮料缸
8பைடு நூலகம்
3 灌装阀
灌装阀是贮液箱、气室和灌装容器三者间的流体 通路开关。 在灌装过程中必有液体和气体的流动，因此灌装 阀里至少有液体和气体两条通路，或三条通路。