氣動技術在全自動灌裝機中的應用

       氣動技術是一種低成本的自動控制技術．它可以通過氣動執行元件和控制元件實現工業自動化，氣動傳動具有系統結構簡單、體積小、安裝自由度大、技術要求低、速度調整容易、對環境不污染、清潔衛生，使用壽命長、價格低、操作簡單等特點。氣動控制系統傳動其工作的介質是空氣，來源方便，使用后可直接排放，不用回氣管，空氣在管道內流動損失小，可遠距離輸送，工作壓力低，使用安全，能實現過載自動保護：工作環境適應性好，可安全地應用于易燃易爆場所。因此，氣動技術的以上特點均十分適合灌裝機的工作狀況的要求，對易燃、易爆的液體灌裝更能增強安全性。通過以上分析，選用氣動元件作為灌裝機的控制傳動，為產品簡化結構、維護方便、降低成本、參與市場競爭奠定了堅實的基礎。本文介紹灌裝方法是借助于氣動裝置控制活塞的往復運動和轉閥的旋轉運動，將液體從儲料箱中吸入活塞缸內，然后再強制壓入待灌容器中，這種方法既適用于粘度較大的液體，同時也適用于粘度較小的液體。

       1、壓力灌裝機應用原理及特點

       壓力灌裝主要適用于粘稠物料的灌裝，可以提高灌裝速度。如食品中的番茄沙司、肉糜、煉乳、糖水、果汁等；日用品中的冷霜、牙膏、香脂、發乳、鞋油、醫藥中的軟膏以及工業上用的潤滑脂、油漆、油料、膠液等。另外，某些液體，如：醫藥用的葡萄糖液、生理鹽水、袋血漿等，因采用軟性無毒無菌塑料袋或復合材料袋包裝，其注液管道軟細，阻力大，也要采用壓力灌裝，因此，壓力灌裝應用場合十分廣泛。由于采用的壓力和計量方法的不同，壓力灌裝有多種多樣形式。其中應用最廣的是容積式壓力灌裝。容積式壓力灌裝又稱機械壓力灌裝，由各種定量泵(如活塞泵、刮板泵、齒輪泵等)施加灌裝壓力，并進行灌裝計量。而其中采用活塞泵的容積式灌裝方法是應用最廣泛，其工作原理見圖1，旋轉閥3上開有夾角為90°的兩個孔，其中一個為進料口，另一個為出料口。旋轉閥3作往復轉動。當其進料口與料斗1的料口相通時，出料口與下料管6隔斷，活塞2向左移動，將物料吸入計量室5，當旋轉閥3轉動使其出料口與下料管6相通時，進料口與料斗1隔斷，活塞2向右移動，物料在活塞3的推動下經下料管6流入包裝容器7。灌裝容積為計量容積的體積。通過調節活塞行程的大小即可調節灌裝容積。活塞泵的兩種主要動作通常需要通過機械傳動來實現，為了控制運動速度及保證整個灌裝動作的協調完成，機構比較復雜。另外，還需設計電氣控制系統。以實現灌裝的自動化，因此制造成本較高。如采用氣動技術則可以很方便地實現前述活塞容積式灌裝所需的兩個動作。

圖1 容積式壓力灌裝原理圖

1-料斗 2-活塞 3-轉閥 44旋轉汽缸 5-計量室 6-下料管 7-包裝容器

       2、氣動技術在全自動灌裝機中的應用

       氣動控制回路原理如圖2所示，首先，按下復位按鈕，19口得氣，同時38得氣，使整個氣動回路復位致如圖示位置，旋轉氣缸轉動90°角，帶動轉閥3轉動，使轉閥的進料口與料斗1的料口相通時，出料口與下料管6隔斷，同時氣閥32得氣，使氣缸活塞2向左移動，將物料吸入計量室5，然后，按下起動按鈕，11口得氣，使氣閥換向，旋轉汽缸又回轉90°角，帶動旋轉閥3轉動，使轉閥出料口與下料管6相通時，進料口與料斗1隔斷，同時氣閥34口得氣，氣缸活塞2向右移動，物料在氣缸活塞3的推動下經下料管6流入包裝容器7，汽缸活塞移動致容積調節磁控開關時，磁控開關動作，使18口得氣，然后19口得氣，整個氣動回路復位。第二次按啟動按鈕，則重復上述動作。該氣動回路設有自動和急停開關，當自動開關閉合時整個氣動回路自動運行，如此時遇到緊急情況．可立即按下急停按鈕，讓系統停止工作。

圖 2 氣動控制回路原理

       本氣動控制回路全部采用氣控訊號控制，雙氣控滑閥、分水減壓閥選用日本SMC產品，啟動、自動／手動、復位、急停按鈕、節流調速閥、或閥、磁控開關、直線氣缸、旋轉汽缸等選用英國NORGRENMARTONAIR公司產品；氣動傳感接頭選用SANWOSERIES產品，這種傳感接頭當氣缸到達行程末端時，它依靠探測到的排氣壓降而工作，用來提供一個氣訊號．它提供一種全氣動選用，可有效地取代磁性開關。

       該氣動控制回路實現了容積式灌裝方法中對活塞泵的兩個主要動作的實現與協調，完成了壓力灌裝的自動化，并通過控制汽缸壓力及行程可以對灌裝壓力及灌裝容積實行無級調節．該氣動回路實現變速灌裝，同時灌裝速度和吸料速度也是無級調節的。因此，氣動技術實現灌裝機的自動化是具有顯著優勢的。