大学精品课件:第2章 充填工艺技术与设备.ppt
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1、第第2章章重点:重点:1.1.掌握的基本计量方法;掌握的基本计量方法;2.2.掌握容积式、称重式、计数式等典型掌握容积式、称重式、计数式等典型计量装置的结构及工作原理。计量装置的结构及工作原理。充填定义:将固体产品按预定量填充到充填定义:将固体产品按预定量填充到包装容器内;包装容器内;充填工艺:则是指将固体物料装入包装充填工艺:则是指将固体物料装入包装容器的操作过程。容器的操作过程。一、计数法一、计数法 是指包装物料按个数进行计量和包装的方法。常用计数是指包装物料按个数进行计量和包装的方法。常用计数方法有如下几种类型。方法有如下几种类型。1.1.单件计数单件计数 通常用于块状物料,可使物料单列
2、定向排列并依次通过通常用于块状物料,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。信号即控制输送物料闸门,从而完成一次计数循环。2.多件计数多件计数由计量腔一次装入多件物料进行计量由计量腔一次装入多件物料进行计量3.转盘计数转盘计数 主要适用于药片主要适用于药片,钢珠等规则颗粒物料,它是在转盘上平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
3、成若干组均分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。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。匀布凹槽的履带带动物料依次通过传感器进行计数。二、定容法二、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。计量。常见的有以下几种方法。1.量杯式:量杯式:利用量杯的容积进行计量。利用量杯的容积进行
4、计量。2.螺杆式:螺杆式:利用螺杆的螺旋槽在单位转速中的总旋容积进利用螺杆的螺旋槽在单位转速中的总旋容积进行计量。行计量。3.真空充填真空充填4.定时充填定时充填5.倾注式充填倾注式充填 三、称重法三、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。幅度较大的物料的计量。1.毛重式充填毛重式充填2.净重式充填净重式充填第二节第二节 容积式充填容积式充填l定义:将产品按预定容量填充到包装容器内l分类:(根据物料容积计量方式不同)量杯式、可调容量式、气流式、柱塞式、螺杆式、计量泵式、插管式、料位式、定时式;l适用范围:对
5、于密度较稳定的粉末,细颗粒,膏状物料较合适。l特点:结构简单、计量速度快、造价低、但精度低。1、螺杆式充填、螺杆式充填 通过控制螺杆旋转的转数或时间通过控制螺杆旋转的转数或时间来量取产品。来量取产品。构成:螺杆计量装置、物料进给机构、螺杆计量装置、物料进给机构、传动系统、控制系统、机架。传动系统、控制系统、机架。传动过程:传动过程:1 1、启动电机,带动小带轮、启动电机,带动小带轮及大带轮,使大带轮绕着螺杆轴空转。及大带轮,使大带轮绕着螺杆轴空转。2 2、当计量开始时,给电磁离合器一个、当计量开始时,给电磁离合器一个信号,于是与主轴连在一起的离合器信号,于是与主轴连在一起的离合器和大带轮吸合,
6、主轴转动,固定在主和大带轮吸合,主轴转动,固定在主轴上的光电码盘同时转动,计量螺杆轴上的光电码盘同时转动,计量螺杆也同步转动。也同步转动。3 3、计量螺杆转过预定圈、计量螺杆转过预定圈数实现计量时,光电码盘也转过同样数实现计量时,光电码盘也转过同样的圈数,使电气控制系统发出信号,的圈数,使电气控制系统发出信号,离合器与大带轮脱开,计量过程结束。离合器与大带轮脱开,计量过程结束。2、量杯式充填机、量杯式充填机 量杯式充填机适合于小粒量杯式充填机适合于小粒状、碎片状及粉末状等流动性状、碎片状及粉末状等流动性能良好的物料充填。生产中根能良好的物料充填。生产中根据物料的比重稳定性的好与差据物料的比重稳
7、定性的好与差,量杯分为固定式和可调式两种。量杯分为固定式和可调式两种。过程:过程:物料经料斗物料经料斗1 1靠重力落到计靠重力落到计量杯内。主轴量杯内。主轴11 11带动圆盘旋转带动圆盘旋转时,粉料刮板时,粉料刮板9 9将量杯将量杯3 3上面多上面多余的物料刮去。当量杯转到卸余的物料刮去。当量杯转到卸粉工位时,开启圆销粉工位时,开启圆销7 7推开定量推开定量杯底部活门杯底部活门4 4,于是量杯中的物,于是量杯中的物料在自重作用下充填到下方的料在自重作用下充填到下方的容器中。容器中。如果容积的大小不同、则还如果容积的大小不同、则还可以更换量杯。可以更换量杯。3、可调容量式充填机、可调容量式充填机
8、l采用可随产品容量变化而自动采用可随产品容量变化而自动调节容积的量杯量取产品。调节容积的量杯量取产品。l量杯由上下两量杯由上下两 部分组成。通过部分组成。通过调节机构可以改变上下量杯的调节机构可以改变上下量杯的相对位置,实现容积微调。相对位置,实现容积微调。l量杯定量的包装速度可达量杯定量的包装速度可达300300600600次分。若与真空充填装置次分。若与真空充填装置相配合,既可以防止粉尘飞扬,相配合,既可以防止粉尘飞扬,又可以加快落料速度,提高包又可以加快落料速度,提高包装速度还应注意使下料斗的装速度还应注意使下料斗的物流道尽可能地短些,以使物物流道尽可能地短些,以使物料落入容器的时间减到
9、最小,料落入容器的时间减到最小,减少粉尘的飞扬。减少粉尘的飞扬。为了进一步提高计量精度或减少物料的氧化为了进一步提高计量精度或减少物料的氧化,可采用真空或气流可采用真空或气流式充填机构充填。式充填机构充填。充填物料时,先将容器抽真空,继而使物料充填到容器中去。充填物料时,先将容器抽真空,继而使物料充填到容器中去。由于容器处于真空状态下,故物料充填到容器内时相当均匀,由于容器处于真空状态下,故物料充填到容器内时相当均匀,且空隙极小且空隙极小,因而计量精度较高。因而计量精度较高。过程:过程:充填轮充填轮2 2作匀速间歇转动,当轮中量作匀速间歇转动,当轮中量杯口与料斗接合时,恰好配气阀也接通了真杯口
10、与料斗接合时,恰好配气阀也接通了真空管,物料就被吸入量杯。当量杯转位到包空管,物料就被吸入量杯。当量杯转位到包装容器的上方时,量杯中的物料就被经过配装容器的上方时,量杯中的物料就被经过配气阀输送过来的压缩空气吹到容器中。气阀输送过来的压缩空气吹到容器中。这种充填装置克服了真空式充填装置计这种充填装置克服了真空式充填装置计量不精确的缺点量不精确的缺点,它在很大范围内应用都能它在很大范围内应用都能达到土达到土1 1的精确度。的精确度。量杯的高度一般为量杯的高度一般为150mm150mm。实际生产实际生产中中,量杯的横截面形状可以是圆形、椭圆形、量杯的横截面形状可以是圆形、椭圆形、方形、矩形方形、矩
11、形,也可以是其它任意形状。也可以是其它任意形状。5、真空容器充填、真空容器充填 升降机将包装容器升降机将包装容器4 4升起,升起,使密封垫紧压在容器口部密封;使密封垫紧压在容器口部密封;通过抽气座通过抽气座2 2下部的滤网下部的滤网给容器抽真空,然后将料斗给容器抽真空,然后将料斗1 1中的物料充填到容器中;中的物料充填到容器中;为使物料充填的紧密,多为使物料充填的紧密,多采用脉动式抽真空;采用脉动式抽真空;由于容器处于真空,故物由于容器处于真空,故物料充填到容器内相当均匀、紧料充填到容器内相当均匀、紧密,充填精度也较高。密,充填精度也较高。6、柱塞式充填机、柱塞式充填机l 采用调节柱塞行程而改
12、变采用调节柱塞行程而改变产品容量的柱塞筒量取产品,产品容量的柱塞筒量取产品,并将其充填到容器中。并将其充填到容器中。l 过程:过程:当柱塞推杆当柱塞推杆7 7向上移向上移动时,由于物料自重,使进料动时,由于物料自重,使进料活门活门5 5向下压缩弹簧向下压缩弹簧6 6,于是物,于是物料从活门料从活门5 5与柱塞顶盘与柱塞顶盘3 3的环隙的环隙进入柱塞下部缸体进入柱塞下部缸体2 2的内腔中。的内腔中。l 当柱塞当柱塞4 4向下移动时,活门向下移动时,活门5 5在弹簧的作用下关闭环隙,柱在弹簧的作用下关闭环隙,柱塞塞4 4下部的物料就被柱塞压出并下部的物料就被柱塞压出并充填到容器中。充填到容器中。l
13、 利用柱塞两极限位置间形成利用柱塞两极限位置间形成的一定空间的容腔来计量物料。的一定空间的容腔来计量物料。7、计量泵式充填机、计量泵式充填机l转鼓式充填机转鼓式充填机l利用计量泵中齿轮的一定转数量取产利用计量泵中齿轮的一定转数量取产品。品。l转阀转阀2 2转一圈,充填两次,每次的容转一圈,充填两次,每次的容量可用螺钉量可用螺钉3 3 调节,充填速度与转阀调节,充填速度与转阀转速有关。转速有关。l转鼓回转,物料靠自重由上料口装入转鼓回转,物料靠自重由上料口装入计量容腔,且边转动边上料。物料在计量容腔,且边转动边上料。物料在容腔中随转鼓转到出料口而自由落入容腔中随转鼓转到出料口而自由落入包装容器包
14、装容器袋或盒中。转鼓的转速袋或盒中。转鼓的转速视包装物料及计量容腔的结构不同,视包装物料及计量容腔的结构不同,可在可在0.0250.0251m/s1m/s范围内变化。如果范围内变化。如果转速过快,会使计量不够准确。转速过快,会使计量不够准确。8、插管式充填机、插管式充填机l过程:过程:将内径较小的插管插入具有一定粉层高度的储料槽中,由将内径较小的插管插入具有一定粉层高度的储料槽中,由于粉末之间及粉末与管壁间都有附着力,当插管被提起时也不致于粉末之间及粉末与管壁间都有附着力,当插管被提起时也不致于使粉末脱落下去。当插管转到卸粉工位时,由顶杆将插管中的于使粉末脱落下去。当插管转到卸粉工位时,由顶杆
15、将插管中的粉末推入容器粉末推入容器3 3中。中。l多用于小容量的药粉胶囊充填。这种装置的计量范围一般为多用于小容量的药粉胶囊充填。这种装置的计量范围一般为4040100mg,100mg,误差约为误差约为7 7,充填速度为充填速度为3030次分次分,每次一般装每次一般装5 56 6件。件。l总结:总结:l1、量杯充填、量杯充填 量杯的结构有量杯的结构有转盘式,转鼓式,插管式转盘式,转鼓式,插管式3 3种种l特点:特点:可采用固定式量杯或可调式量杯;可采用固定式量杯或可调式量杯;充填精度较低;充填精度较低;可进行高速充填。可进行高速充填。l适用于适用于充填流动性能良好的粉末状,颗粒状,碎片状物料。
16、充填流动性能良好的粉末状,颗粒状,碎片状物料。l2、螺杆充填螺杆充填l特点:特点:充填速度快,飞扬小,充填精度较高。充填速度快,飞扬小,充填精度较高。l适用于适用于充填流动性能较好的粉末状细颗粒状物料,特别是在出充填流动性能较好的粉末状细颗粒状物料,特别是在出料口容易起翘而不易落下的物料,料口容易起翘而不易落下的物料,l不适用于不适用于易碎的片状,块状物料和视密度变化较大的物料。易碎的片状,块状物料和视密度变化较大的物料。总结总结l3、真空充填、真空充填l特点:特点:可获得较高的充填精度;可获得较高的充填精度;能减少包装容器内氧气含能减少包装容器内氧气含量,延长物料的保存期;量,延长物料的保存
17、期;可防止物料粉尘弥散。可防止物料粉尘弥散。l真空容器充填真空容器充填l特点:特点:物料充填到容器内相当均匀,紧密,充填精度比较高;物料充填到容器内相当均匀,紧密,充填精度比较高;充填精度要受容器容积的影响。充填精度要受容器容积的影响。l真空量杯充填真空量杯充填l特点:特点:充填精度高;充填精度高;充填范围大充填范围大l4、定时充填、定时充填l原理:原理:通过控制物料流动时间或调节进料管流量来量取产品,通过控制物料流动时间或调节进料管流量来量取产品,并将其充填到包装容器中。并将其充填到包装容器中。l特点:特点:结构简单;结构简单;价格便宜;价格便宜;充填精度较低。充填精度较低。l计时振动充填,
18、适用于各种粉末,颗粒状物料。计时振动充填,适用于各种粉末,颗粒状物料。l等流量充填,充填精度受容器容积的影响,充填精度高,等流量充填,充填精度受容器容积的影响,充填精度高,充填范围大。充填范围大。二、填充机的进给系统二、填充机的进给系统1 1、螺旋推进器、螺旋推进器 为自由流动和非自由为自由流动和非自由流动的粉末状、片状、小流动的粉末状、片状、小粒状和其他形状的物料提粒状和其他形状的物料提供了一种均匀进给的方法。供了一种均匀进给的方法。充填量控制:充填量控制:螺旋推进器转螺旋推进器转速、量器速率;速、量器速率;可用于多功能包装机,可用于多功能包装机,如成型充填封口机;如成型充填封口机;2、重力
19、流动系统、重力流动系统 重力流动方法是最简单的进料方法,用在自由流重力流动方法是最简单的进料方法,用在自由流动的产品包装上。如咖啡、茶叶、大米、糖和盐等。动的产品包装上。如咖啡、茶叶、大米、糖和盐等。充填量控制充填量控制(流速):(流速):流动角、产品特性、进料系统流动角、产品特性、进料系统压力、流孔尺寸;压力、流孔尺寸;采用大批进给和细流进给相结合的方式给料。采用大批进给和细流进给相结合的方式给料。3、振动进料器、振动进料器 能进给各种各样的产能进给各种各样的产品,如粉末、小食品一类品,如粉末、小食品一类的松脆物料,以及蔬菜交的松脆物料,以及蔬菜交工中的大的松散颗粒料等工中的大的松散颗粒料等
20、充填量控制:充填量控制:改变振动器的改变振动器的进料速度、进料时间、频进料速度、进料时间、频率或振幅、或振动盘的倾率或振幅、或振动盘的倾角;角;用于加料秤系统;用于加料秤系统;4、输送带进料器、输送带进料器 用来传送的产品广泛,如用于矿物和磨料用来传送的产品广泛,如用于矿物和磨料等化学物品输送的坚固多层结构的输送带、输等化学物品输送的坚固多层结构的输送带、输送食品等的卫生输送带等送食品等的卫生输送带等5、螺旋进料器螺旋进料器 有两种基本类型:以恒定速度输送的卧式有两种基本类型:以恒定速度输送的卧式进料器;把产品从地面料斗送到充填系统的软进料器;把产品从地面料斗送到充填系统的软管进料器。管进料器
21、。进料速度控制:改变螺旋转速进料速度控制:改变螺旋转速6、振动料仓进料系统振动料仓进料系统 主要用于充填大型的容器,如大桶或大袋主要用于充填大型的容器,如大桶或大袋7、级联充填系统、级联充填系统 产品以瀑布式进给到敞口容器中。外溢产品以瀑布式进给到敞口容器中。外溢的产品再循环回到最初的产品流中。的产品再循环回到最初的产品流中。充填量控制:充填量控制:容器的速度、容器倾斜角度、振容器的速度、容器倾斜角度、振动频率和振幅。动频率和振幅。8、真空充填系统(两种类型)、真空充填系统(两种类型)一类是把容器抽成真空,产品通过一个小孔流入容器。一类是把容器抽成真空,产品通过一个小孔流入容器。这种装置取脉动
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