第六章+计量充填装置

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(转鼓速度视物料和容腔结构的不同,在0.25-1m/s范围内选取。)
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3.螺杆式充填计量机构
* 螺杆式计量机构是利用螺旋给料原理来进行计量的,即利 用螺杆槽的空腔作为计量的容积,在每一分装循环中,控制 螺杆转数,便可控制螺杆每次旋转传送的物料量,从而达到 计量目的。 * 螺杆式计量机构主要用来对粉体或细颗粒物料进行计量, 特别适用于粉体,对细颗粒物料有磨碎现象。 * 螺杆式计量机构有机械式、电磁离合器控制式、步进电机 驱动式。
要求:
1.掌握基本的计量方法; 2.掌握容积式、称重式、计数式等 典型计量装置的结构及工作原理。
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第一节 计量方法
计量是物料包装的一个必要工序,其精确程度直
第 接影响包装产品的质量。在自动包装机组中,计量机
三 章 计 量
构可以是包装机的一个组成部分,与充填机构合二为 一,也可以是单独的计量机械。它是一种机、电、气 相结合,自动化程度较高的机构和设备。
由计量腔一次装入多件物料进行计量。 3.转盘计数
主要适用于药片,钢珠等规则颗粒物料,它是在转盘上 平均分布的扇区面内均布一定数量的小孔,形成若干组均分 的间隔孔区,改变每一扇形区的孔数即改变计数值。 4.履带计数
多适用于片状和球形等规则物料计数,主要由具有若干 匀布凹槽的履带带动物料依次通过传感器进行计数。
更换不同型号的螺杆(粗调)。 ·工作原理:电磁式螺杆计量分装机构是通过电磁离合器的 吸合与分离来控制计量螺杆间歇旋转并进行计量分装的。
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3)步进电机驱动式螺杆计量机构
——计量分装螺杆和搅拌桨的动力来自不同动力源,计 量螺杆由步进电机直接驱动。
图3-7 步进电机式螺杆计量机构
1-步进电机;2-联轴器;3-同步带轮;4-送粉螺杆;5-搅拌桨;6-粉斗;
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二、定容法 定容法广泛用于密度稳定的粉状、颗粒状、膏状物料的
计量。常见的有以下几种方法。 1.量杯式 利用量杯的容积进行计量。 2.螺杆式 利用螺杆的螺旋槽在单位转速中的总旋容积进行计量。
三、称重法 主要应用于受潮易结块,颗粒大小不均匀,密度的变化
幅度较大的物料的计量。 1.间歇式称重 用于低速称量充填中,生产率低。 2.连续式称重 用于高速称量充填中。
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7-螺杆
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·结构:步进电机1→联轴器2→计量螺杆7间歇单向转动; ……→空套于螺杆轴上的同步带轮3→搅拌桨5转动; ……→送粉螺杆4→控制粉斗6中的物料量。
·螺杆7间歇计量分装采用步进电机驱动。 ·步进电机转动受分装工位容器到位、控制系统发出的脉冲 信号控制。 ·计量的调节:调整驱动步进电机的脉冲信号脉冲数(微 调);更换不同型号的螺杆(粗调)。 ·工作原理:步进电机驱动螺杆计量分装机构是通过步进电 机的间歇转动来控制计量螺杆间歇旋转并进行计量分装的。
按充填机的功能分,则又可分为制袋充填机、成型充 填机、仅完成充填功能的充填机等。
本节是按第一种分类法来介绍几种典型充填机的结构 原理。
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一、容积式充填机构
* 重量=比重×体积 →比重一定时,以体积代表重量。 * 常用容积计量有容杯式、转鼓式、螺杆式等等。
将被包装物料按预定的容量充填至包装容器内的充 填机称容积式充填机,这类充填机适合于干料或稠状体 物料。
主要机型有:量杯式、转鼓式、螺旋式、柱塞式、 气流式、插管式及定时式等。
1.量杯式充填机构
* 容积可调与否→定量容杯式和可调容杯式计量机构。 * 容杯式计量机构运动方式:旋转和往复运动。 * 容杯的形状常用圆筒形,也有用方形容杯(用于流动 性好的物料)。
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图3-1 固定式量杯计量装置示意图
的计量分装;
D、螺杆加工和安装要求较高。 (5)计量精度主要影响因素:
A、物料的流动性、比重等物理性能; B、螺杆与导管间的间隙; C、螺杆的转数与转速; D、螺杆的加工精度。
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4、柱塞式充填计量机构
•组成:料斗 、料门 、出料斗 、柱塞 、缸体 、活塞杆 等。 •工作过程:连杆机构、凸轮机构或气动液压缸等推动→柱 塞。运动中,柱塞两极限位置间就自然形成了一定空间的 容腔,此容腔就是用以计量物料的容积的计量腔。 •适用性:粉、粒类及粘稠类物料均可应用。
1-料斗 2-粉罩 3-量杯 4-活门 5-粉袋 6-闭合圆销 7-开启 圆销 8-下粉闸门 9-粉料刮板 10-护圈 11-转盘主轴 12-圆 盘
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组成:料斗、转盘、固定量杯、活门底盖及固定内外挡销 等。 工作过程:计量——物料由料斗1→粉罩2
→自重进入随转盘转动的容杯3 →刮粉板9刮去多余物料。 分装——转到卸料位时容杯底活门4被外挡销打开 →物料落入容器;/继续转动 →活门4被内挡销重新关上→准备下一 次计量分装。 计量调节:调整刮粉板与转盘间隙(微调误差);更换容 杯(粗调)。 间隙不应过大,以免计量不准; 间隙也不应过小,以免引起刮板磨损,污染物料。 计量精度:与物料视比重和装料速度有关,误差±2-3%。 特点与应用:结构简单,但计量固定,装量范围5~100克。 适合固定剂量、比重稳定的物料计量分装。
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1)固定容积转鼓计量机构
图3-3 扇形转鼓计量机构
1-料斗 2-扇形转鼓 3-导辊 4-纵封器 5-引导管 6-横封器
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·组成:料斗、转鼓、下料引导管等。 ·工作过程:计量——料斗1→转鼓2→转动后与外壳形成计量 容腔;
分装——转鼓转过180°→物料进入下料引导管。 ·容量调节:定量包装,更换转鼓→改变计量。 ·计量精度:与上述容杯式相近。 ·特点与应用:结构简单,装量不可调。
图3-8 柱塞式充填计量装置示意图
1料斗 2-料门 3-出料斗 4-柱塞 5-缸体 6-活塞杆
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5.真空与气流式充填机构
* 气流式计量机构是在工作转盘上开有若干空腔(空或凹槽), 利用气流原理实现真空吸粉和压缩空气吹粉,从而完成一定 容积物料的计量分装——工作原理。
图3-9 气流式计量机构
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图3-2 可调式量杯定量装置示意图
1-料斗 2-刮板3-转盘 4-上容杯 5-下容杯 6-托盘 7-活门底 盖 8-充填料斗 9-容器 10-转轴 11-调节手轮 12-导路
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2、转鼓式充填机构
* 鼓式计量机构是利用转鼓外缘与外壳之间所形成的 容积进行计量的。 * 转鼓形状有圆柱形、棱柱形等,构成槽形、扇形、 轮叶形等容腔形状。 转鼓容腔可以是固定的,也可设计成可调的。
适用于流动性较好的物料定量包装。
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2)可调式转鼓计量机构
图3-4 可调式转鼓计量机构
1-料斗 2-转鼓 3-螺钉 4-调节板 5-出料口
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组成:料斗、转鼓、调节机构、出料口等。 工作过程:计量——料斗1→转鼓2→转动后 与外壳形成计量容腔;
分装——转鼓转过180°→物料 进入出料口。 容量调节:调节螺钉3→调节板4径向位置→ 定量包装——微调;
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1)机械式螺杆计量装置
图3-5 机械传动式螺杆计量机构
1-落粉斗;2-螺杆;3-料斗;4-搅拌器;5-伞形齿轮; 6-圆锥齿轮;7、8-传动轴;9-螺杆传动轴;10-机架
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•结构:轴7→齿轮6→螺杆传动轴9→计量螺杆2转动; 轴8→空套于轴9上的齿轮5→搅拌器4转动; 料斗3中的物料量由另一传动路线驱动送粉螺杆进行控制。
C、不锈钢滑块与过滤片5通过活塞栓4连接并装在计量孔 内;
D、过滤片采用不锈钢粉末烧结而成,充满微孔,只能通 过洁净空气,而阻止物料通过。 •工作过程:是在计量盘1的间隙转动中进行的。
吸粉——圆盘转动至计量孔处于料斗下方→通过端面阀 接通真空→从料斗中吸入粉末;

根据被包装物料的特性和生产需要,计量可按其
填 实重、容积,个数进行,具体计量方法如下:
机 一、计数法 构
指包装物料按个数进行计量和包装的方法。
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1.单件计数 通常用于块状物料,可使物料单列定向排列并依次通过
光电计数装置,光电计数器发出电信号输入计数电路进行计 数,并由数码管加以显示。当计数达到给定量时,控制信号 即控制输送物料闸门,从而完成一次计数循环。 2.多件计数
(3)螺杆与导管间的间隙:一般取0.2mm左右。 过大会影响计量精度; 过小会使螺杆与导管相摩擦而产生金属屑,污染物料。
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(4)特点: A、计量精度较高,误差≤5%; B、计量和装量范围较大,且可调 (调螺杆转数→微调,更换螺杆→粗调); C、应用范围较广,尤其适用于流动性好的重体物料
·结构:电机2→带传动1→电磁离合器3→计量螺杆8间歇单 向转动;
……→空套于螺杆轴上的搅拌桨轴套→搅拌器转动; 料斗6中的物料量由另一传动路线驱动送粉螺杆进
行控制。 ·为使螺杆8间歇计量分装→采用电磁离合器3间歇吸合控
制。 ·电磁离合器吸合与否受分装工位容器到位发出的信号控
制。 ·计量的调节:调整离电磁合器的吸合时间(微调);
更换转鼓→改变计量范围——粗 调。 计量精度:与固定容积转鼓式相近。 特点与应用:装量可调,但结构比固定转鼓 式复杂。
适用于流动性较好的小颗粒物料 定量包装。
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转鼓式计量机构的生产率
Q=S·L·γ·n·m·k (kg/min)
S-容腔截面积 L-容腔长度 γ-物料视比重 n-转鼓转速 m-容腔数 k-物料充填系数
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2)电磁离合器控制式螺杆计量机构
——计量分装螺杆和搅拌桨的动力来自不同动力源,计 量螺杆由电磁离合器控制。
图3-6 电磁式螺杆计量装置示意图
1-转动皮带 2-电动机 3-电磁离合器 4-支承 5-导管 6-料斗 7-导管 8-计量螺杆 9-阀门 10-漏斗
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第二节 典型计量充填机构
所谓充填机构是指将具有一定数量的被包装物料充填 到包装容器内的包装机构。
按计量的方式不同,充填机构分为容积式充填机构、 称重式充填机构和计数式充填机构三种。
按充填物的物理状态分:则可分为粉料充填机构、颗 粒充填机构、块状充填机构、膏状充填机构、液体灌装机 构。
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◆ 螺杆计量机构中:
(1)计量螺杆一般垂直安装,在导管内的螺距数≥5; (2)螺杆采用精密加工的矩形截面螺纹(图3-6),其一圈计量 容积V为
V=F·L=t(s-b)·πDm/cosα (cm3) 螺杆每次计量的理论重量W为
W=V·γ·m (kg) 螺杆计量的平均生产率Q为
Q=W·n/m =V·γ·n =t(s-b)·πDm/cosα·γ·n (kg/min)
•为使螺杆2间歇计量分装→轴7须单向间歇转动→采用单向离合器。 •单向离合器是通过偏心调节盘、扇形齿轮等传动元件驱动的。 •计量的调节:调整驱动单向离合器的偏心调节盘的偏心量(微 调);
更换不同型号的螺杆(粗调)。 •工作原理:机械式螺杆计量分装机构是通过机械传动和单向离合 器来控制计量螺杆间歇旋转并进行计量分装的。
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(2)可调式量杯充填机 组成:料斗、转盘、可调量杯、托盘、活门底盖及调节机构 等。 上容杯4由转盘3带动、下容杯5由托盘6带动,两者同步转动。 工作过程:计量——物料由料斗1→自重进入随转盘3转动的 容杯4
→刮粉板2刮去多余物料。 分装——转到卸料位时容杯底活门7沿导路12打开 →物料落入容器;/继续转动 →活门7沿导路12重新关上→准备下一次计量分装。 容量调节:转动手轮11(经中间机构)→托盘6带动下容杯5 升降 →改变上容杯4和下容杯5的组合容积→调节计量。 计量精度:与物料视比重和装料速度有关,误差±2~3%。 特点与应用:装量可调,但结构比定量容杯式复杂。 适用于比重稳定物料计量分装。可实现自动检测与调节。
1—分装盘;2—调节装量盘;3—滑块;4—活塞栓;5—过滤片;6—端面阀
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•结构:计量盘1、调节盘2、滑块3与活塞栓4、过滤片5、端 面阀6。
A、计量盘1上有六个径向圆柱形计量孔,其侧面轴向各 有一个圆孔,用以与端面阀接触;
B、调节盘2端面上开有阿基米德螺旋槽,用以装嵌调节 滑块3;
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