等压灌装机主要部件的结构

3.3.3主要部件的结构
3. 3. 3. 1 液料供送装置
1)等压法液料供送系统
图3 -26所示为等压法液料供料装置简图，用于灌装含气液料的灌装机。

输液总管与灌装机顶部的分配头相连，分配头下端匀布6根输液支管14与环形储液箱12相通。

在未打开输液总阀前,通常先打开支管上的液压检查阀1以调整液料流速和判断其压力的高低。

待压力调好后，才打开总阀。

无菌压缩空气管4分2路:一路为预充气管7,它经分配头直接与环形储液箱相连,可在开车前对储液箱进行预充气,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,当输液总阀2打开后,则应关闭截止阀5;另一路为平衡气压管8,它经分配头与离液面浮子13上的进气阀11相连,用来控制储液箱的液面上限。

若气量减少、气压偏低而使液面过高时,该浮子即打开进气阀,随之无菌压缩空气即补入储液箱内,结果液面有所下降;反之,若气量增多、气压偏高而使液面过低时,低液面浮16(即打开放气阀18)使液位有所上升。

这样，储液箱内的气压趋于稳定，液面也能基本保持在视镜17中线的附逬。

在工作过程中,截止阀6始终处于打开位置。

除此之外,在某些用泵输送液料的管路中，还有配备薄膜阀的，使液料与压缩空气大体上能维持均衡的压力比，从而保证灌装过程的正常进行。

2)等压法供料装置使用中的注意事项
(1)为了保证灌装过程的稳定，储液箱的液面伞须保持一定的高度。

当储液箱内气量减少、气压偏低而使液面过高时,高液面浮子因上升而打开进气阀,使压力气体经阀孔注入,补充气量,使液位下降,从而保证液位不超上限;反之,当储液箱内气量增多,气压偏高而使液面过低时,低液面浮子因下降而打开排气阀,排除多余气体，使液位上升,从而保证液位不低于下限值。

(2)设计时必须要考虑储液箱和输液管相互的连接、密封和支承等问题。

(3)含气液料供送入环形储液箱前,首先要完成预充气工序，使无菌压力气体经分配头注入环形储液箱内，使其内呈一定的压力状态，以免含气液料灌入时因突然降压而发泡,造成灌装作业的波动混乱。

(4)当储液箱内预充气达到设定值后,打开输液总管阀门，由电控关闭预充气阀,料液由高位储液箱或经泵送，流入灌装机储液箱内。

如图3 -27所示，液料和压缩气体均是从灌装的顶部进入环形储液箱，或采用分路配置（液体从下而气体从上），它有助于简化分配头结构，并美化整机造型，但安装、维修有一定困难。

无论选择一种配置方案，对供料装置来说，都必须考虑如何将固定的输送管与转动的上液妥善连接、支承和密封等问题。

图中供料装置中分配头的中心管4的上端与静止的输液总管1、储液箱平衡气压管2及储液箱预充气管3相连。

储料依次经中心管的偏心孔、管座9 以及数根支管而流入环形储液箱内。

压缩空气则从中心管厚壁一侧的2个小孔分别通过上端和下端的环形槽5、7而流入储液箱和高液面浮子所控制的进气阀。

管座及旋转外套6依靠2只滚动轴承8支承在固定的中心管上，管与外套之间用几层橡胶圈密封，以避免压缩空气和液料的外溢及相互渗透。

3. 3. 3. 2 包装容器供送装置
该机的供送采用进瓶螺旋装置。

为了减少噪声，进瓶媒旋装置采用尼龙1010材料制成,其结构如图3-28中大锥齿轮3所示，灌装机每转1周,进瓶螺旋转60转。

在工作过程中，如出现卡瓶现象，离合器5 打滑使弹簧7往下压缩，使触点开关将电动机路线切断，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。

3. 3. 3. 3瓶子升降机构
该机瓶子升降机构为气动-机械混合式，其结构如图3-29所示。

升瓶汽缸包括外汽缸16
和内汽缸15两部分,内汽缸固定在环形汽缸13上,其下端的通气孔与环形汽缸相通。

外气上端装有托瓶盘5和握瓶叉6,下端装有升降导轮的凸头。

当内汽缸通入压缩空气后，外汽缸自由上升，把瓶子升高并抵住灌装阀进行灌装，升瓶汽缸所用的气压为 2.5x105Pa~4x105Pa。

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。

出瓶时出瓶拨轮触及板面右边的斜面,压下升降汽缸而下降。

同时升瓶汽缸内压缩空气流入环形汽内,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。

3. 3. 3. 4 灌装阀
1)等压灌装原理
等压罐装首先向包装容器中充气，使其压力等于储液箱内气相压力，然后再打弁进液口，在液料的自重作用下流入包装容器内,基本程序如图3 -30所示。

(1)充气等压。

接通进气管2,储液箱内的气体充入瓶内，直至瓶内气压与储液箱内气压
相等。

(2)进液回气。

接通进液管1和排气管4，储液箱内液体经进液管1流向瓶内，瓶内气体由排气管4排入储液箱的空间内。

当瓶内液面上升至&时,淹没了排气管4的孔口，瓶内液面上的气体无法排出,液面停止上升,液体沿排气管4上升到储液箱的液面相同为止,停止灌液。

(3)排气卸压。

瓶子上部借助进气管2和排气管4同储液箱气室相通，排气管4 内的液体流入瓶内，瓶内液面升至A2处，而瓶内相对应的气体沿进气管2排回储液箱内。

(4)排除余液。

旋塞3转至进液管1、进气管2和排气管4都与储液箱隔开，当瓶子下降时，旋塞3下部进液管1内的液体流入瓶内，使瓶内液位升至A3，完成全部灌装过程。

2)灌装阀的阀体结构和工作原理
在等压式灌装机中，所采用的灌装阀有多种结构形式,而主要以“多移式”阀为主,特点是在启闭阀时,阀体中有若干个可动构件相对于不动构件做多次往复移动。

根据控制液阐启闭方法的不同，又可分为气动式和机械式2种。

(1)气动式灌装阀。

图3-31所示为气动式多移阀结构图，其工作过程如下。

①充气等压。

当空瓶由托瓶台顶起时，瓶口先插入对中罩15并与瓶口密封胶垫16 接触,然后继续上升直至瓶口密封胶垫16与液阀胶垫20接触并密封。

同时对中罩顶面的凸台顶起下推杆21,再通过跳珠22及上推杆28将气阀1打开,使储液箱气室内的压缩气体经液阀4的中心孔及气管14进入待灌瓶内，以完成充气等压过程。

②进液回气、完成灌装。

储液箱和空瓶气压达到平衡后,在这种情况下，由于解除了气阀1对气阀套2(它同液阀连成一体）的向下压力，同时也增加了瓶内气压对液阀4下端向上的压力，以致液阀弹簧3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散罩13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储液箱内，
以完成进液回气过程。

③排气卸压。

灌装结束后,在瓶子送至压盖机关，须将瓶内气压缓慢减低，以免卸压时产生大量气泡，损失酒液而使定量不足。

固定在储液箱外围支架上的控制凸轮打开排气阀9,使瓶颈部分残留的压缩气体从排气嘴排出,完成排气卸压过程。

④排除余液。

当瓶于随降瓶机构下降时，气管14中心孔道残留的余液全部流入瓶内。

当下推杆降至下限位置时,由于关阀按钮8脱离固定凸轮的作用,使跳珠22在弹簧的作用下向左移位，使灌装阀恢复到初始位置,整个灌装过程结束。

到此，整个灌装阀重新恢复到初始状态。

(2)机械式灌装阀。

图3-32所示为机械式多移阀结构图。

待灌瓶先被托起并顶紧阀端密封圈10,使液阀芯8及下液管11克服液阀弹簧9的压力一起上升。

同时,气管5 受气阀弹簧2的作用也随之上升，直到与碟形螵栓1的下端接触为止。

此时气管的气孔3恰好处在气阀座4的开孔部位并与储液箱的气相空间相通,便于对瓶子进行充气（或抽气）。

然后下液管继续上升与分液囫12脱离，打开了液门（图示位置），开始进液回气过程。

当瓶子随托瓶台下降，气阀和液阀便被关闭,液阀芯8上部的密封胶垫6又重新压在液阀座7上，防止漏液。

由于该阀的气阀和液阀是受托瓶机构控制先后开启，故称为机械式多移阀。

这种阀未采用高要求的反压弹簧，滑移摩擦面多，流道迂回曲折,因此,不太适合灌装某些含气液料，如啤酒等。

3)灌装阀阀端结构及特点
灌装阀的阀端结构通常分为长管及短管2种。

(1)长管法。

液料经中心下液管进入瓶内,瓶内的存气经中心管与瓶口之间所形成的环隙排出。

为了防止液料开始进入瓶内时产生飞溅现象并减少与空气的接触,下液管大都插到接近于瓶底的位置,故称为长管法。

优点是灌装稳定,氧含量增加较少。

但液道截面小,瓶距离大,瓶内虽能灌满液料;'但定量多少受下液管插入深度和所占容积的影响较大。

(2)短管法。

短管法与长管法不同，它的中心管是用于充气或排气的，液料经中心下液
管插瓶口之间所形成的环隙灌入。

因气孔处在瓶内的深度与液料定量直接有关，故多将中心管插到瓶颈部分。

这种方法的液道截面和浸润周边都比较大，对液流阻力相应减少，加之在靠近瓶颈部分中心管要有一个分散罩，使液料能形成比较稳定的沿瓶子内壁的流动，但相对而言与空气的接触却增加了。

在设计短管的阀端结构时,应注意使液门尽量靠近瓶口.，力求减少瓶颈及其上部空腔的存气,使之尽快被压缩达到气压平衡。

同时要求出液口截面不能过大，以利于提高截流速度和定量精度。

4)灌装阀阀门启闭元件
目前灌装机的阀门启闭元件一般采用下列几种结构形式。

(1)由托瓶机构启闭阀门。

利用托瓶机构及待灌瓶本身的升降进行启闭（首先要打开气阀），对开机械式多移阀中的液阀，可采用这种办法加以分段控制，优点是无需添置专用的启闭机构,就能保证无瓶不灌装。

(2)由固定挡块启闭阀门。

实用中多借此控制阀体的可动部分产生摆动或径向、轴向的直线移动。

因此，对于旋转型灌装机一般要求将固定挡块安置在灌装机的转盘外围的环形支架上(位置可调）。

为了达到无瓶不灌装的目的，有的尚需另外添置气动、电动或机械的自动控制方法。

(3)由瓶内充气反压启闭阀门。

控制原理见前述气动式多移阀的讨论。

主要优点是能保证碎瓶、破瓶(充气不足）时不漏液,使灌瓶能够稳定正常地进行。

但是,对关闭这类阀门的反压弹簧,无论在设计或制造方面均有较高的要求，给推广应用带来一定的困难。

5)灌装阀的密封元件
由于灌装阀实质上是流体通路上的开关，必须保证不向外漏气和漏液。

因此,在阀门启闭处的接触面,阀芯相对于阀座的运动面，阀体与储液箱的装配面，以及阀端与瓶口的压紧面等，均需采取相应的密封结构。

常见的密封结构大体上有平面和圆柱面2种形式。

(1)平面型。

在灌装阀中，接触平面多用密封材料进行压紧密封,并通过改变压紧力来调节密封力。

一般说来，效果较好，而且磨损后还可重新更换,以延长阀的使用寿命,如图3-31所示的气动式多移阀。

在气阀1和液阀4的阀门处设置胶垫,并借助弹簧压紧力分别加以密封。

密封胶垫常用高硬度的食用橡胶,其硬度为邵氏70°~90°。

(2)圆柱面型。

在灌装阀中,相对运动的圆柱面一般采用密封进行自封性密封。

自封性密封是在装配时先给密封材料适当的预压缩量，利用它的弹性恢复力对密封表面起压紧和密封作用。

但预压力不宜过大，否则将增加运动时的摩擦阻力并加快磨损，磨损后容易产生泄漏现象，对此应重新更换密封材料。

图3 - 32所示机械式多移阀是采用O形密封圈来获得预压缩量的密封结构，在气管5与气阀座4的圆柱配合的上、下两端均装有O形密封圈以防漏气;在液阀芯8与液阀座7的圆柱配合面的下端也装有O形密封圈以防漏液。

3.3. 3. 5传动装置
图3 -33所示为GD-60型等压灌装机的传动系统图。

由调速电动机经三角皮带驱动压盖机下部的蜗轮减速器，蜗轮16带动压盖齿轮14及压盖机旋转，压盖齿轮14驱动右边的齿轮13使出瓶星形轮转动。

压差齿轮14带动齿轮15使压盖进瓶星形拨轮转动。

齿轮15再依次驱动齿轮1、齿轮3转动,进而使储液箱8、进瓶星轮5和进瓶螺旋4转动。

齿轮13、15和齿轮3可用酚醛塑料制成,齿轮1和压盖齿轮14可用铸铁制造，这样一个铸铁齿轮与一酚醛齿轮啮合,可以降低噪声和对齿轮1的磨损。