第三章 灌装机械 灌装机械：将液体按预定量灌注到包装容器内的机器。 一、灌装机的分类 1.根据灌装方法分类 1.根据灌装方法分类 灌装方法的选择 要考虑罐装产品本身的性能如粘度、重度、含气性、挥发性等。 考虑产品的工艺技术要求、灌装机的结构等综合因素。 对于一般不含气的液料如牛奶、酒类等，可采用常压法，亦可采用真空法，采用真空法更有利。 必要时，可将不同的灌装方法综合使用。例如啤酒的灌装采用 。 2.根据灌装机中包装容器的传送形式分类 1.包装容器的供送装置 变螺距螺杆供送装置 (a) 专门用于供送圆柱形包装容器的装置。螺旋槽沿螺杆供送方向逐渐缩小螺距，包装容器处于边滚动边减速的状态。 (b) 专门用于供送棱柱形包装容器的装置。双环形槽沿螺杆供送方向逐渐增大螺距。 特种变螺距螺杆供送装置 1.包装容器的供送装置 （3）星形拨轮 将螺杆供送装置送来的包装容器，按包装工艺技术要求送到灌装机的主传送机构上；或将已灌装完的包装容器传送到压盖机的压盖工位上。 （4） 包装容器的升降机构 作用：将送来的包装容器上升到规定的高度，以便完成灌装，然后再把灌装完的包装容器下降到规定位置。 机械式升降机构 上、下滑筒之间还可产生相对运动，不仅保证了灌装时瓶口的密封，同时又保证了有一定高度误差的瓶子仍可正常灌装。 特点：结构相对比较简单，但机械磨损大，压缩弹簧易失效，工作可靠性差；对罐装瓶的质量发展要求较高。 大多数都用在灌装不含气液料的灌装机中。 气动式升降机构 压缩空气经气管进入气缸，推动活塞连同托瓶台上升，完成升瓶动作；当打开气阀5时，使气体同时经管6、7进入气缸，并关闭阀门4，这时气缸内上下两部分气压相等，瓶子在重力作用下完成降瓶动作。 ③气动—机械混合式升降机构 当压缩空气进入环管9时，气体进入柱塞5经带孔螺钉3再进入套筒2上部空间，推动套筒2和托瓶台向上运动，完成升瓶动作。升瓶速度受到凸轮导轨6和滚动轴承7控制。当工作台转到降瓶区后，则完全依靠凸轮的强制作用将套筒和托瓶台压下。 特点：工作稳定性高，压缩空气在环管中循环使用，应用广泛。但凸轮导轨会增加额外的润滑、磨损和运转阻力。 2. 灌装液料的供送装置 将液料由贮液槽经泵、输液管道送到贮液箱，再由贮液箱经灌装阀输入待灌容器中，这就形成了整个灌装液料的供送系统。 a. 负压法单室供料系统 b. 负压法双室供料系统 液箱内液位高度由液位控制浮桶控制； 真空泵将真空气室内的空气抽走，使其达到一定的线Pa)； c. 负压法三室供料系统 因换向阀10作用，下室有半周与真空室接通，处于负压状态，有半周与大气接通，处于常压状态。 当下室处于负压状态时，上阀门7打开，余液流回下室； 当下室处于常压状态时，上阀门由上室吸力关闭，而下阀门14在自重和液料作用下打开，余液流回贮液箱4。 （2）等压罐装法供料系统 （3）机械压力法供料系统 打开输液总阀2之前，通常先打阀1，调整液料流速和判断其压力的高低。待压力调好后，才打开总阀。 无菌压缩空气管4分两路： 一路为管7，与贮液箱12相连，可对贮液箱预充气，使之产生很多压力，以免液料刚灌入时因突然降压而冒泡。 另一路为管8，与高液面浮子13上的进气阀11相连，用来控制贮液箱的液面上限。 若气量减少，气压偏低而使液面过高时，该浮子打开进气阀，进入无菌压缩空气，使液位下降； 若气量增多，气压偏高而使液面过低时，浮子即打开放气阀，使液面有所上升。这样，贮液箱内的气压稳定，液面能基本保持在视镜中线. 储液箱高度调节装置 调节储液箱与装有托平台的下转盘（工作台）之间距离的装置。 3. 储液箱高度调节装置 4. 灌装液料的定量机构 准确的定量灌装不但与产品的成本有着直接的关系，同时也影响产品在消费的人心中的信誉。 包装物品的定量一般有重量定量和容积定量两种。 重量定量由于要增添秤等计量衡器，所以机器的结构很复杂，适用于比重经常变化的固体物料，且往往要配置一套电路用以机电配合。 容积定量机器的定量结构最简单，一般不需电路配合。液体产品一般易采用容积式定量。 （1） 控制液位定量法 液位定量法的原理（连通器的原理） 实际液位定量机构及过程 （2） 定量杯定量法 先将液料注入定量杯内，然后再将定量杯内的液料注入包装容器。 工作过程 (3) 定量泵定量法 先将粘稠液料用机械压力注入活塞缸内定量，再注入到包装容器内；每次罐装量等于活塞缸内液料的容积。 (3) 定量泵定量法 (4) 电子式计量法 分重量法和容积法两种 重量法:灌装阀中有两个大小不同的液道，液体通过液道时，由负载传感器随时地边灌装边测量液体的重量，当充填的液体接近规定的充填量时，灌装阀则转换成小流量回路，因而灌装精度高。另外，在灌装液体前，显示器清零，容器重量有测定偏差，则重新定值，对灌装量无影响。 容积法 加压贮液罐中的液料在很多压力下由可控输液阀9调节，以一定流速均匀而稳定地灌入容器内，通过精确控制液流时间进行定量；压力和流速也由微电脑8控制，计量极其准确。 适合于无菌灌装系统灌装贵重的液体食品。 5. 灌装阀 灌装阀是自动灌装机执行机构的主体部件，它的功能在于根据灌装工艺技术要求，以最快的速度沟通或切断贮液箱、气室和灌装容器之间流体流动的通道，保证灌装工艺过程的顺利进行。 不一样的液料其物理化学性质各不相同，因此对灌装工艺技术要求存在一定的差异，也形成了对阀的不一样的要求，不同灌装方法有不同的灌装工艺过程。 常压法灌装的工艺过程是: ① 进液回气； ② 停止进液； ③ 排除余液 真空法灌装的工艺过程一般是: ①抽气真空； ②进液回气； ③停止进液；④排除余液 等压法灌装一般过程是: ①充气等压； ②进液回气； ③停止进液； ④释放压力 排除余液是指排除回气管中残留的液料。 在虹吸法和真空灌装法中，排除余液是与最后停止灌装一起进行的。 采用等压法灌装含气性物料时，排除余液最好是在停止进液后，让其略为稳定一定的时间再进行，这样可使液料逸出的二氧化碳气体赶走瓶颈处的空气，这有利于产品的保存，同时不会影响产品的质量。 灌装阀的类型 工作过程 (2) 双阀型灌装阀 既有液阀又有气阀的灌装阀。 (1) 单移阀 阀体中只有一个可动部件，相对于不动部件做往复一次的直线运动。 a. 柱面式单移阀 b. 端面式单移阀 利用阀件端面来启闭液体通路。 阀蝶1在灌装过程中是固定不动的，当瓶子上升时，瓶口顶住橡胶垫圈2后再上升一段距离，使阀心4和阀蝶脱开，液料流入瓶内。灌装完后料瓶下降，弹簧5、6的力使阀心复位，阀心和阀蝶推面紧密结合，灌装停止。 适用于广口瓶和马口铁容器的灌装。 (2) 旋转阀 阀体中的可动部分相对于不动部分在开闭阀时作往复一次或多次的旋转摆动，在摆动的两极限位置，由可动部分上的孔眼是否对准不动部分上的孔眼来完成流体通路的开闭。 锥式旋转阀 结构： 阀体7密封紧固在贮液箱下面，内有三条通道，分别接出气管5和进气管4，中间为下液通道。下面通过螺母与接套12连接。接套内也有三条通道，分别与阀体内三条通道相对应。 进气与排气在接套下部的环形槽处相通，并与下面定位罩13内的螺旋环形通道连通。 下液管穿过接头12和定位罩对准阀体的下液通道，其下部装有灌装头。 在锥体上有三个不同角度通孔的旋塞9，其靠弹簧3压紧在阀体内。凸轮转柄1由固定挡块拨动，使旋塞根据工艺技术要求旋转。 工作过程： 当瓶子顶起定位罩时，固定挡块拨动旋塞转柄。 第一，旋塞转一角度，接通进气孔道4，实现充气等压过程。 第二，旋塞再转一角度，接通下液孔道6、10和排气孔道11，实现进液回气过程。 第三，再转旋塞，关闭所有孔道，停止进液。 第四，再接通进气孔道，让通道内余液流入瓶中，实现排除余液。 最后，再关闭进气孔道，完成灌装。 (3) 多移阀 阀体中有几个可动部件相对于不动部件在开闭时做多次往复直线移动或摆动。 工作过程 ②进液回气过程：因上下等压，弹簧10使灌装阀9提起，带着关阀胶垫18上升。打开液门，液体沿气管1周围，经分散罩19顺瓶壁灌装，瓶内气体经l2与11间的气门排到气室。 ④缓冲排气过程：按下按钮5，使瓶内气体沿回气管周围，经阀座7下端的侧面小孔和排气阀4的通道，由排气嘴2放出。排气快慢由3来调节。 ⑤排除余液过程：排气管孔内的余液流入瓶内。随着顶杆17的下降，在扭力弹簧作用下跳珠16向左跳回，灌装阀恢复到初始状态。 以白酒灌装机为例，说明其主要结构和工作原理。 工作过程 四、主要结构部件 1.瓶的升降机构 2.灌装阀 3.传动装置 以GF-45双缸低真空灌装机为例，说明其主要结构和工作原理。 二、总体结构 工作原理 四、主要结构部件 1.托瓶机构：机械式(F.3-7) 负压法双室供料系统 液箱内液位高度由液位控制浮桶6控制； 真空泵将真空气室内的空气抽走，使其达到一定的线Pa)； 四、主要结构部件 负压灌装机 以GD-60回转型灌装机为例，说明其主要结构和工作原理。 三.工作原理 四、主要结构部件 1.包装容器供送装置 3.灌装阀 （等压灌装过程） ①充气等压； ②进液回气； ③排气卸压； ④排除余液。 阀体中有几个可动部件相对于不动部件在开闭时做多次往复直线移动或摆动。 工作过程 ②进液回气、完成灌装： 因上下等压，弹簧10使液阀9提起，带着阀座胶垫18上升。打开液门，液体沿气管1周围，经分散罩19顺瓶壁灌装，瓶内气体经l2与11间的气门排到气室。 ③排气卸压：按下按钮5，使瓶内气体沿回气管周围，经阀座7下端的侧面小孔和排气阀4的通道，由排气嘴2放出。排气快慢由3来调节。 ④排除余液：排气管孔内的余液流入瓶内。随着顶杆17的下降，在扭力弹簧作用下跳珠16向左跳回，灌装阀恢复到初始状态。 等压灌装压盖机工艺 输送带送来的瓶子被变螺距螺杆按灌装节拍进行分件送进，经进瓶星轮拨到与灌装阀同速回转的托瓶机构上，托瓶气缸在压缩空气作用下顶起空瓶，使灌装阀中心管伸入空瓶内，直到瓶顶到灌装阀中心定位胶垫为止，同时顶开灌装阀碰杆，使等压灌装阀完成充气—等压—灌装—排气的顺序操作。 等压灌装机 以GT-12活塞式灌酱机为例，说明机械压力式灌装机的主要结构和工作原理。 回转轴与不锈钢贮酱箱相连接，箱底有12个活塞缸体，缸体12内有活塞4，活塞与活塞连杆铰接，活塞柄下端的滚轮沿升降凸轮7运转。灌装台均布有12个托瓶盘，通过下部凸轮9实现升降。 电机10→齿轮11→带动灌装台6和贮酱箱1转动。 贮酱箱转动带动灌装阀转动。 凸轮9带动托瓶板升降。活塞杆在凸轮7的作用下作升降运动，完成计量工作。 柱塞式灌装机 当瓶内液面上升到回气管下口时，表明液料已灌到需要高度，则按下关阀按钮5，使跳珠16向右跳开，在弹簧15的作用下同时关闭气门与液门。 啤酒等压灌装机 3.5机械压力式灌装机 一、主要技术参数 ①罐装物料：黏稠液料，如28%的番茄酱、橘酱、果酱等。 ②灌装容器：罐型，539（70g），668（198g）。 ③灌装阀头数：12个。 ④装料活塞直径：80mm。 ⑤装料活塞行程：10~100mm 。 ⑥生产能力：12~200罐/分钟。 ⑦电机功率：1.5kW。 二、主要结构和工作原理 贮酱箱回转带动灌装阀回转，完成灌装工作。 当瓶托台带瓶上升，灌装管嘴进入瓶内，同时活塞杆下降，接通进液流路7，液料进入活塞缸完成计量，如图a。 二、灌装机的组成及工作原理 然后三向阀回转换向，切断进液流路7，同时打开充填流路2，活塞杆上行，进行灌装，如图b。 当活塞上升到活塞缸最上面时，灌装结束。在瓶托带动瓶子下降脱离灌装嘴时，进行下一工作循环，如图c。 二、灌装机的组成及工作原理 电子定重量法 二、灌装机的组成及工作原理 电子定容积法 二、灌装机的组成及工作原理 (4) 电子式计量法 二、灌装机的组成及工作原理 二、灌装机的组成及工作原理 按阀门数目 单阀型 双阀型 多阀型 (1) 单阀型灌装阀 只有一个气阀或液阀。如常压灌装阀的气道始终处于开启状态，所以只需一个液阀；压差式负压灌装法，省去了一个液阀，只有气阀。 二、灌装机的组成及工作原理 二、灌装机的组成及工作原理 (1) 单阀型灌装阀 瓶上升使瓶口与灌装阀紧密贴合 定量杯在凸轮作用下上升并提出液面 负压系统接通抽真空 液料在压差作用下吸入瓶内 瓶和定量杯下降复位 负压仍接通，灌装管口内余液被吸入管内，不产生滴漏现象 负压双阀型灌装阀 (3) 多阀型灌装阀 有液阀、气阀、回气阀的阀体结构称为多阀型灌装阀。如等压法灌装阀中有液阀、充气阀、回气阀、压力释放阀、清洗阀等。 二、灌装机的组成及工作原理 按阀门启闭运动形式 单移阀 旋转阀 多移阀 利用轴向移动的阀件切换在圆柱面上的孔道来切换液体通路的。 二、灌装机的组成及工作原理 二、灌装机的组成及工作原理 二、灌装机的组成及工作原理 二、灌装机的组成及工作原理 充气等压过程：瓶子对准对中罩22上升，空瓶上升，瓶口由胶垫21和18密封。对中罩顶起下推杆17，通过跳珠16将推杆14推起，打开气阀12，于是贮液箱液面上的压缩空气进入瓶内。 液满关阀过程：当瓶内液面上升到回气管下口时，表明液料已灌到需要高度，则按下关阀按钮5，使跳珠16向右跳开，在弹簧15的作用下同时关闭气门与液门。 3.2常压灌装机 一、主要技术参数（P62） ①罐装液体：白酒、酱油和药液等不含气低黏液体。 ②灌装容器： 小螺口玻璃瓶500ml。 ③灌装阀头数：24头。 ④生产能力： 1920~2880瓶/小时。 ⑤电机功率：1.1kW。 二、总体结构 （旋转型灌装机） 三、工作原理 3.2常压灌装机 3.2常压灌装机 机械式升降机构 3.3负压灌装机 一、主要技术参数 ①罐装物料：灌装不含气的液体，如白酒、果汁、酱油、食油、化工试剂、农药等。 ②灌装容器：玻璃瓶（瓶高200~320mm、瓶身外径小于90mm）。 ③灌装定量方法：以灌装瓶内液位高度为计量标准。 ④灌装阀头数：45个。 ⑤生产能力： 8000~12000瓶/小时。 ⑥线用于无级调节主轴转速，使之符合主机生产率的要求。 托瓶盘装在下转盘13上，由升降导轮16驱动升降。 贮液箱10液位由液位控制装置14控制。 灌装阀5固定在上转盘9上，上转盘的高度可由高度调节装置15来调节，以适应不一样瓶高的要求。 3.3负压灌装机 空瓶→链带1→不等距螺杆2分成间距110mm →拨轮3→托瓶机构4(瓶随瓶托回转) →升瓶导轮16使瓶上升150mm →瓶口顶住灌装阀密封圈时→真空吸管将瓶抽真空→压差作用灌装→灌装结束，凸轮导轮使瓶下降60mm(液管内残存的液料流回瓶内) →瓶托再下降90mm (瓶处水平位置)→出瓶拨轮将瓶送至压盖机。 3.3负压灌装机 3.3负压灌装机 2.液料供送装置 （双室低真空 灌装机） 两根线和线，指示管内液面的升高值表示了线分别通向真空气室和贮液箱，组成供液系统。 3.2负压灌装机 4.传动装置（略，P66） 5.电气装置 3.灌装阀 瓶口顶住灌装阀密封圈时→真空吸管将瓶抽真空→压差作用灌装→液面上升到吸气管高度停止（第一次液面）→托瓶第一次下降工位（即达到60mm）→ 液管内存液一部分流回瓶内（第二次液面)，即达到灌装要求。 调节垫片能调节瓶内液位的高低，实现灌装量调节。 3.4等压灌装机 一、主要技术参数 ①罐装物料：啤酒、汽酒、汽水等。 ②灌装容器：玻璃瓶瓶口内径在15mm以上，瓶的外径为50~100mm，瓶高160~370mm。 ③灌装阀头数：60个。 ④生产能力： 15000~22000瓶/小时。 ⑤电机功率：5.5kW 。 二、总体结构（P68） 主要由环形液室2、拨瓶星轮5、分件供送螺杆6、中心进液管10、进气管11、罐装阀20等组成。 空瓶→分件供送螺杆6和拨瓶星轮5→托平台→升瓶→瓶口与灌装阀20密封接触→等压灌装→灌装结束→出瓶拨轮将瓶送至压盖机。 3.4等压灌装机 进瓶旋转装置 瓶子的升降机构 2.液料供送装置（略） 3.4等压灌装机 2开，1,4闭 2闭，1,4开 2,4开 1,2,4闭 充气等压：瓶子对准对中罩22上升，空瓶上升，瓶口由胶垫21和18密封。对中罩顶起下推杆17，通过跳珠16将上推杆14推起，打开气阀12，于是贮液箱液面上的压缩空气进入瓶内。 工作原理（气动式多移阀） * * 授课知识点 概述 常压灌装机 负压灌装机 等压灌装机 机械压力式灌装机 3.1概述 （1）常压灌装机 适用：灌装低黏度不含气体的液体产品，如白酒、醋、酱油等。 （2）负压灌装机 先将包装容器抽气形成负压，再充填。可分：差压式负压灌装机和重力式负压灌装机。 适用：含维生素的饮料、有毒的农药和化工试剂等。 一、灌装机的分类 （3）等压灌装机 适用：灌装含汽饮料和含汽酒类，例如汽水、可乐、啤酒、汽酒等。可保证灌装产品的质量和计量精度。 （4）压力灌装机 利用外部的机械压力将液体产品充填到包装容器内的机器。特点：灌装速度快、无液损。 适用：灌装黏稠性物料，例如牙膏、番茄酱、豆瓣酱、香脂等。 等压—压力(压差)法 一、灌装机的分类 一、灌装机的分类 （1）直线型灌装机 在灌装时，包装容器由一个工位直线式间歇地运动到另一个工位，并在停歇时完成灌装的机器。 （2）旋转型灌装机 包装容器进入灌装工位后，围绕工作台回转一周，作等速回转运动，并完成灌装。 二、灌装机的组成及工作原理 旋转型灌装机的结构很复杂，主要由包装容器的供送装置、灌装液料的供送装置、灌装阀组成。 （1）螺杆式供送装置 可将规则或不规则排列的成批包装容器，按照包装工艺要求的条件完成增距、减距、分流、升降和翻身等动作，并将包装容器逐个送到包装工位。 等距螺杆供送装置 二、灌装机的组成及工作原理 图(a)和(b)不仅能改变供送容器的排列和间距，同时起着分流和合流作用，使容器状态和后面的包装要求相适应。 图 (c)是一对并列排列、转向相同的螺杆，既能使包装容器改变间距，又能改变运动状态。 图(d)是一条水平变螺距螺杆和三条固定的卷曲导板组成，能使包装容器成倒状和翻身状态。 分流 合流 转向 翻身 二、灌装机的组成及工作原理 二、灌装机的组成及工作原理 （2）输送链带 常用的瓶子输送设备是 活页链传送带。 特点： 可以单条或多条并列安装； 可用于弯道传送； 最大安装斜率达7%； 可利用传送带速度的差异，实现瓶子的多路变成单路。 二、灌装机的组成及工作原理 主要尺寸Rc 和h ，主要由包装容器的直径和高度来决定。 当滚动轴承沿凸轮运动时，使托瓶台连同上、下滑筒一起沿导轨升降。这种升降运动是由固定圆柱凸轮—偏置直动从动杆机械来实现。 二、灌装机的组成及工作原理 升降凸轮展开图 二、灌装机的组成及工作原理 二、灌装机的组成及工作原理 特点： 克服了机械式升降机构的缺点； 采用气体传动，有吸震能力，当瓶子被卡住时，压缩空气好比弹簧一样被压缩，使瓶子不再上升而挤坏。 活塞的运动速度受空气压力的影响。 二、灌装机的组成及工作原理 二、灌装机的组成及工作原理 （1）负压法供料系统 负压法灌装系统结构较复杂，形式较多，有单室、双室、多室等多种形式。 根据灌装方法不一样，大体可分两类: 使灌装瓶和贮液箱都维持一定的真空，液体靠自重产生流动而灌装； 只对灌装瓶抽真空，靠压差完成灌装。 1. 包装容器的供送装置 液料 液管 贮液箱 浮子控制液面在规定范围 瓶内液面上升到灌装阀吸气管口，料液停止流下，完成罐装。 瓶上推灌装阀 瓶与贮液箱上部气室接通 对瓶抽真空 开

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