0前言
目前,在我国有关行业中,大容量的液体定量灌装技术装备与国外相比,显得相当落后。大部份企业还是依靠人力和陈旧的机械式磅秤进行定量灌装,劳动强度较大,灌装精度很低,生产效率也相当低;仅有一小部份企业采用了由流量计、二次仪表和油枪等组成的灌装设备,虽然劳动强度减小了,但灌装精度还不够高,尤其是滴漏现象较严重,既造成浪费,又影响文明生产。针对这种客观情况,我们于1996年初开始研制电子称重式大容量液体自动定量灌装机,吸收国外同类产品的先进技术并结合我国的实际情况,经过一年的努力,终于在今年初研制成功,各项指标均达到设计要求。由于采用先进的电子称重技术和气动技术并由电脑自动控制,具有准确、快速、可靠以及无滴漏、无溢冒的显著特点。得到有关专家领导的好评,如能推广应用将会有较高的经济效益和社会效益,目前已开始投入小批量生产。
1　性能特点和技术参数
本机与同类液体灌装机相比,具有以下特点:
a )适用容量范围较大。它可以用于各种油液、饮料和其它无腐蚀性液体的大容量定量灌装。单次灌装容量可在0～200kg内任意设定。
b)具有从灌装容器的底部或上部灌装两种方式。对于易产生泡沫和飞溅的液体的灌装,用底部灌装是非常适宜的,可完全杜绝产生泡沫和飞溅现象。
c)灌装精度高。与容积式灌装相比,其精度要高得多,可达0. 2%。
d)灌装速度快。如灌装180kg的大桶,只需1分钟左右的时间。
e)操作十分简便。只需1人,方便地按一下按钮即可自动灌装。利用键盘即可简便设定灌装量。
f)可靠性好。所有关键部位均采用进口元件,质量优良,使用寿命长。
本机的主要技术参数:
灌装重量: 20～200kg
灌装速度:≥120kg/min
灌装精度:±0 . 25%
液体压力: 0. 05～0 . 25MPa
电源: 220V(交流)
气源压力: 0. 5MPa
2　结构及工作原理
本机结构比较简单 ,主要由机架、称重台、称重传感器、称重显示仪、灌装头、无杆气缸、压紧装置、接油器和电磁阀、电气控制系统等组成。灌装过程中各机械动作均由气缸实现,动作的快慢通过调节单向节流阀来实现。
工作过程原理:将容器(桶)放到称重台上,由称重传感器将重量信号输入称重显示仪,显示皮重和自动去皮,将桶口与灌装头对准后,掀压紧按钮开关,压桶臂下降将桶压住定位,然后灌装头由无杆气缸带动下降到桶底部,接着进油管上的流体电磁阀打开,灌装头头部的密封堵头也随着打开,从底部进行灌装。当重量达到第一设定重量后,(一般为规定灌装量的99%左右) ,由称重显示仪发出信号,流体电磁阀关闭,这时管道内和灌装头中的剩余液体在惯性和重力作用下以较缓的速度流入桶内,当重量达到设定重量后,称重显示仪再次发出信号,密封堵头由气缸带动迅速向上进行关闭灌装口。接着灌装头由无杆气缸带动上升,粘在灌装头管外的油滴入接油器内,当再次灌装时积在接油器内的油液沿着灌装头管子外壁流入桶内。
3　提高灌装精度的技术措施
流体灌装机的计量方式,一般分容积式计量和称重式计量,容积式计量方式常见的有液位定量、定量杯定量和定量泵定量。称重式计量一般有机械杠杆式和电子称重式。本机采用了电子称重式。称重计量误差,除决定于称重传感器和称重显示仪的精度外,主要决定于以下两个因素①灌装时液体对容器的冲力的大小和重复性;②电磁阀关闭时间的重复性。下面对此作简单分析:设称重传感器所称出重量为W ,桶重量为P 1 ,液体重量为P 2 ,液体冲力为P 3 ;
则W=P 1 +P 2 + P 3 ;移项后W - P 1 =P 2 + P 3。
令W -P 1 =W′仪表液体净重,则W′= P 2 +P 3。……( 1)
液体冲力可由下列公式计算:
其中ρ:液体的密度kg/m 3 ;
Q :灌装流量m 3 /s;
S 1、S 2分别为灌装(阀)口截面积和容器中液面面积m 2 ;
由公式( 1)可知,要使仪表显示的液体重量与液体的实际重量完全相同,只有当液体冲力为零的状况下才可达到。但实际上,液体冲力在灌装时一般是不可避免的。然而我们只要能设法使灌装时的液体冲力波动控制在一定的微小范围内则就能满足对灌装精度的要求。控制液体冲力波动的技术措施有以下几条:①采取分段灌装的方法,即在开始灌装时用较大的速度(流量) ,而在快结束时减小灌装速度,在设计上采用二只大小口径的电磁阀控制。②灌装阀采用电液比例流量阀,可获得更高的灌装精度。这种阀的流量是随电流的大小而变化。利用这特性,可以根据灌装重量与设定灌装量之间的接近程度逐渐减小流量直至关闭,可最大限度的减小液体冲力的影响。但这种阀的使用条件较严格,价格较贵,且需配备计算机控制。③设法减小管道内液体压力的波动量。如控制贮油箱的液位在比较小的范围内;管道上装溢流阀,保持管道系统压力恒定等。
电磁阀关闭时间对灌装精度的影响是容易理解的,关闭时间长,则误差大,所以关闭时间应该越短越好。另外电磁阀存在重复误差,因而也引起重量误差,而电磁阀关闭时间差引起的重量误差与灌装流量成正比。所以应选择重复误差小的电磁阀,并设法尽量减小灌装结束前的流量。
4　结论
我们研制成功的电子称重式大容量自动液体灌装机,虽然具有很多优点,是目前粮油、化工、石油等行业大桶灌装的理想设备,但还存在着不少需进一步完善提高的地方,例如操作上还需人工对桶、人工拧盖等,尚需进一步研究提高。
 

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