第二章包装机械设计

具有一定粘度的流体物料按其粘度一般可分为低粘度物料
及高粘度物料。 低粘度物料多属牛顿型流体，这种物料通常在重力 作用下就可沿管道或溜槽流动，如液体饮料、牛奶、食 用植物油等。高粘度物料一般多属于非牛顿型流体，其 流动的基本特证是其剪切力与剪切速率不成正比，即其 粘度不是常数，而是随剪切速率的增加而下降。 二、典型供送机构 1.成型式供送机构
如图2-9（a），首先靠人工定向 ,再分批地放入存槽内,由 等速回转的齿鼓将其逐个接出。适合细杆形硬质物件,如铅笔 芯、圆珠笔芯等供送。 (b)叶轮式给料器 如图 2-9 （ b），叶轮的环形区间匀布若干支板 , 形成与物 件外廓相对应的孔型,使落入的物件自动定向,排列于外壳的出 口导槽内。适合圆锥台形和圆凸台形的硬质物件,如瓶塞、大 头螺钉等供送。
图2.1 链带式供送机构简图 1-台面板 2-挡板 3-料库活门 4-推板 5-主动链轮 向滑轨 8-推板 6-从动轮 7-导
这种推料装置结构比较简单紧凑,所占空间不大,又易同其 他传动装置联动,只是运动惯性较强,工作速度不能过高。 三、动梁式供送装置 图2.3所示为双曲柄式动梁供送装置。动梁4与定梁3等长, 动梁作等速的正圆平动。两梁均有等间距的V形槽用来支撑 和拖动被供送的圆柱形或长条形(如干电池、安瓿等)物件。 考虑到物件是作间歇的圆弧线运动,因而需控制适当的主动 轴转速,以尽量减缓起落时所产生的冲击力。若保持槽间距 一定而仅改变被供送物件的动停比,则应调整两曲柄2的回转 半径及定梁的上下位置,从这一点看,双曲柄式动梁机构比较 灵活。 四、拨轮式供送装置
如图2.10（a）所示
已拌合好的这类物料可用泵或不锈钢斗式小车送至 料斗1内，而后由细腰转鼓3和双联螺旋2挤压入成型转台 4(转台已展开)活塞5下的模腔中，活塞5与转台4模腔同
步，在工位1物料被挤压填满模腔，在工位3食品被推料活 塞推出后，用线刀将成型物料与活塞分开落入出料转盘 6 上。计量量由改变活塞行程来确定。 2.截料活塞式供送机构 如图2.10（b）所示，该供送机构由料斗1、螺旋刮刀2及活 塞12、缸体等组成。投入料斗1中的物料由螺旋刀挤压入 圆形机壳3和活塞12的空腔内，当异形旋塞4右旋至活塞缸 与出料口5连通时，活塞右移，将物料通过旋塞通道挤压 到出料管。凸轮7和连杆6带动出料弯头5摆动卸料，而后 异形螺塞左旋至图示位置，活塞左移，其空间又被食品充 填。至此完成一次循环。其计量量可由改变活塞行程来确 定。异形旋塞4的左右转动是由凸轮 17，通过连杆机构， 扇形齿轮等完成的。活塞是由凸轮9带动摆杆10上的套筒
1 —料斗 2—双联螺旋 3—细腰转鼓
4—成型转台5—推料活塞 6—出料转盘
第一节 块状物品的供送装置
块状物品主要是指整齐排列并能借助供送装置单个给料或 多个集合给料的较大的块状物品,这种物品的供送机构在工 作中应能对其供送的路线、排列方式、间距大小 、供送状 态及速度予以控制,以满足设备的工艺条件、生产能力及布 局要求。 常用块状物品供送装置有以下一些类型。
一、链带式供送装置
(c)锥盘式给料器
如图 2.9 （ c），经单个或多个料槽输入的物件散落到锥 形转盘上方被支架固连的螺旋栏板内,因受盘面摩擦力的作用 使之不断加速向外圈转移,并形成定向排列。最后由输送带送 至指定工位。适合圆柱形和长方体形硬质物件,如圆头平键、 糖块等物
(d)槽盘式给料器 如图表 2.9(d)，利用宽皮带加料 , 然后让落到转盘上 的物块沿着静止的齿形螺旋导板自动地按其长轴进行定向 排列,待滑进转盘周边的凹槽内后 ,便按其厚度再一次进行 定向排列。在这个过程中,物块所受的挤压力甚微,能防止 变形破坏。为增大盘面中部的速差以提高工艺效果 , 有的 将整体式转盘改成差动的双套式结构。适合长方体形软质 物件,如巧克力、饴糖等物料的供送。 (e)直插板式给料器
专用装置有节奏地进行定量给料，
这样,不仅有利于简化设备构造,还可提高工作的可靠性。 2)体形不大、表面光滑且有一定强度和可定向的物件。如 笔尖、表针、图钉、瓶盖、胶囊、电子元件等。供送前多呈 杂乱的聚集状态,一经专用装置作用便可实现定向排列,将它 们逐个或分批地送至其他工位。
3)粘湿性较小的粉料和颗粒物料。如奶粉、味精、砂糖、 咖啡、茶叶、药丸、片剂等。供送前,先贮存于容器内,工作 时借自重或专用装置完成排料、输送及定量给料。但有些物 料易受环境影响而会程度不同地改变其物理化学性质 , 还可 能产生较多的逸散性损失。对此 , 需按具体情况采取适当的 密封与防护措施。
图-星形拨轮 2-输送链带 4-主 传送链带 5-固定导轨
2.5 等距螺杆供送装置 1-瓶糟 2-等距螺杆 3-侧向导轨 4-水平输送带
1.等螺距螺杆 图2.5为等螺距螺杆供送装置,它是由一等径长螺杆2、侧向 固定导轨 3 和底面水平输送带 4等组成。它们相互协调动作， 将槽内的包装容器按相等间距送到包装工位。 2.变螺距螺杆 图2.6为变螺距螺杆供送装置。其中图(a)是用于专门供送圆 柱形包装容器的,螺杆1上的螺旋糟沿螺杆供送方向逐渐缩小 螺距，使被供送物件在静止滑板2上紧靠侧向导轨处于边滚 动边减速的状态运动。图（b）是专门用于供送棱柱形包装 容器的。双环形槽沿螺杆供送方向逐渐增大螺距。
类型多样、结构简单、轻巧紧凑、容易制造，适用性强、 性能可靠、调节方便、可以遥控、耗电较少、无需润滑、 经久耐用、成本不高。所以，这是一种颇有发展前途的散 体供送装置，而且为包装生产过程自动化创造了良好的条 件。 第三节 流体物料供送机构 流体物料是指含湿量或含油量很高 ,一般情况下其自身 不具备一定形状的液态、膏状和塑性等物料。其供送机构 多与计量装置合二为一，称为计量供送机构。因液体物料 的供送系统将在灌装系统中介绍，故本章重点介绍膏状及 塑性物料的计量供送机构。 一、物料粘度
在摆杆11上滑动,使摆杆11摆动 来带动活塞移动。丝杠 8 可 调节摆杆10上套筒的位置， 以改变活塞行程。
(a)成型式机构
(b)截料活塞式机构 1-料斗 2-螺旋刮刀 3-圆筒机壳 4-异形旋 塞 5- 出料弯头 6,10,11,16- 连杆 8- 丝杆 7．9-凸轮 12-活塞 13-扇形齿轮 14-齿条 15-滚子 l7-槽形凸轮
特种变螺距螺杆供送装置 (b)分流 (c)转向 (d)翻身
第二节、散体物品的供送装置 一、散体的基本形态
散体物品是指由确定数量的一种或数种个体所组成的松 散聚集物。它具有一定的流动性,但易吸取空气中的水份受潮, 粘性增加甚至结块,使其物理特性变化。根据散体的基本物性, 大体可分为三个基本形态。
l) 体形细长且有足够强度或方向性的物件 ,如火柴、铅笔芯 等。供送前需用人工按一定方向整齐地堆放在存槽内,然后借
幅振动,从而使斗内散乱堆放的物件得以沿着周边的螺旋滑 道 ( 有的还附设定向装置 ) 进行自动定向排列。最后由装有 摆叉的导糟逐个排出。适合多种形体，尤其是轻小光滑、 能自动定向的硬质或软质物件，如片剂、胶囊、笔舌、电 子元件等供送。 (j)槽式电磁振动给料器 如图表 2.9(j)，若在贮料槽下方串联配置两台振动给 料器，则可分别控制连续排料和二级定量给料，以提高计 量的精度和速度。此外，也可采取并联的配置方式，使之 分别完成粗给料和细给料。适合干性的粉粒状物料，如洗 衣粉、菊花晶等的供送。 总之，上述的每一种散体供送装置都各有其适用范围， 要因地制宜选用。至于电磁振动给料器的优点主要体现在：
如图2.9(g)，在扇形插板上开有单列或多列长槽，其 内宽略大于钉杆直径而小于钉头直径。当向上摆动时可提 起一批物件并形成整齐的定向排列。出口设有电控闸门， 以实现定量给料。适合大头钉形金属物件，如图钉、铆钉 等物料的供送。
(h)斗式电磁振动给料器 如图2.9(h)，料斗受电磁铁激振力的作用产生高额微
第二章 供送装置
主要内容： 掌握块状、散体、流体物料的供 送机构的工作原理。 板、片材、卷筒等包装材料 的典型供送机构的工作原理。
第二章 供送装置
供送装置是包装设备的重要组成部分 , 其结构及工作性能 决定着设备的自动化水平及生产率 , 并影响着设备的总体 布局。 包装机械的供送对象一般是指被包装物品、包装容器和包 装材料等。其中,被包装物品按其状态可划分为块状、散 体、流体等；包装容器和材料则可归为板、片材、卷筒材 及瓶、罐类等。本章将上述物品的供送装置划分为块状、 散体、流体、板片材及卷材四类供送装置分别予以介绍。
图2.4 所示为星形 拨 轮 供 送 装 置 , 一 般用 作供送瓶罐类包装容器。 它主要由星形拨轮 1 、 3, 输送链带 2, 主传送链带 4 和固定的圆钢导轨 5 等 组成。主传送链带并列 两条 ( 送盒的一条未画 ), 均属复式板链结构。根 据物件的体形大小及盒 子 的 外 廓 尺 寸 , 可 在一 定范围内分别调整放瓶 挡板及放盒夹板的间距 , 以提高该机的通用能力。
如图2.9(e)，当理料插板向上推移时，其顶端的倾斜工作 面即将槽内的物件定向地提起一只，滚入等槽后经摆动拨 叉排出。适合处理圆柱形金属物件，如销轴、套筒等物料 的供送。
图2.9 典型的散粒体供送装置示意图
(f)斜插板式给料器 如图2.9(f)，斜置的插扳薄而宽，其顶端朝着侧向出 口倾斜，以有助于对物件进行自动定向排列。适合碟形和 环形的金属物件，如垫圈、凸面圆片等物料的供送。 (g)扇形插板式给料器
图 2.7 所示为特种变螺距螺杆供送装置。其中 , 图 (a)、 (b) 不仅能改变供送容器的排列和间距、同时分别起着分 流和合流的作用,以便同后面的包装要求相适应。图(c)是 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,既能改变间距同时又改变了运动状态。
图2.7 (a)合流
图2.3 梁
双曲柄式动梁供送装置
1-料槽 2-主动双曲柄；3一定梁 4一动
五、螺杆式供送装置 螺杆式供送装置除了能够按即定的工艺要求把包装物品或 包装容器分批地或逐个地送到包装工位外,还可以完成增 距、减距、分流、合流、升降、起伏、转向或翻身等工艺 要求。该供送装置按螺杆的螺距和结构的不同、可划分为 等螺距螺杆、变螺距螺杆及特种变螺距螺杆等三种类型的 供送装置。
1-料仓 2—插扳 3—给料水平螺杆 4—电磁离合器
1.螺旋供料器 图 2.8 为螺旋给料器 , 它适用于流动性较好的散体食品 , 亦 可用于流动性较差的散体食品的计量。如奶粉、 味精等。 但对于受挤压后,视容重变化较大的粉状食品应严格控制 料位高度。如图2.8所示,其中料位检测器5检测料位高度, 并将其信息反馈给控制器、控制给料水平螺旋 3 的转速 , 以实现计量螺杆料斗稳定的料位高度，搅拌器6用来防止 物料架桥结块。计量螺杆7 与闸门8是定容计量出料的主 要部件，精确控制计量螺杆的转数和调节闸门适当的开 度，可以得到散体物料的计量精度要求，使计量误差控 制在最小范围内。 2.齿鼓式 (a)齿鼓式给料器
二、典型的散体供送装置 散体供送装置,依其主体运动的方式可分为旋转式、摆动式、 直线往复式和振动式等多种；依其传动方式可分为机械
式、液压式、气动式和电磁式等多种；此外,还可将这些方 式加以适当的组合 , 以充分发挥其效能。下面 , 扼要说明若 干典型的散体供送装置及其特点。
图2.8 螺杆式计量机构示意图
链带式供送装置有低速、及高速之分。图2.1为一低速链 带式供送装置图。该装置常用于较大块状食品的供送。它 由主动链轮、从动轮、张紧装置、链带、推板和导向装置
置等组成。其中安装在链节上的推板间距是根据供送块状 食品所需的间距而定的 , 且在其链带两侧设有挡板 2 。推板 工作时沿导向滑轨滑行,当把被送块状食品送到预定位置时, 推板便脱离滑轨离开工位。链带式供送机构按其具有的链 条数又可分为单链式和双链式,其基本组成和工作原理与上 述相同 , 单链式供送面窄 , 用于供送小件块状食品 , 后者输送 面宽,用于较大块状食品。