药厂液体灌装机设计相关问题分析

药厂液体灌装机设计相关问题分析

杨秀霞

杨秀霞（黑龙江省佳木斯市化学制药厂）

摘要：本文根据国内液体灌装的实际情况，在分析液体灌装工艺和基本原理技术上，就制药厂灌装机结构设计相关技术分析进行重点分析。

关键词：液体灌装机工艺原理结构设计

0引言

液体灌装是包装的重要组成部分，主要包括在食品领域中对啤酒、饮料、乳品、白酒、葡萄酒、植物油和调味品的包装，还包括洗涤类日化、矿物油和农药等化工类液体产品的灌装。液体灌装机械有相当一大部分用于食品行业，尤其是饮料制造业[1,2]。本文根据国内液体灌装的实际情况，在分析液体灌装工艺和基本原理技术上，就制药厂灌装机结构设计相关技术分析进行重点分析。

1液体灌装机基本工艺

FH-1型全自动液体灌装生产线由传送带将全自动理瓶机、全自动灌装机、全自动旋盖机连为一体，由PLC统一控制各种机械动作，由传感器监控，保证各单机同步自动化操作。其工艺技术路线如下：人工将塑料瓶到入提升机的料箱中，提升机将塑料瓶提进理瓶机，通过离心机转盘将塑料瓶理顺后上传送带。塑料瓶通过传送带进入灌装机的螺旋进给机构，将塑料瓶带入灌装机的灌装头下，灌装头通过真空系统装置将瓶内的空气吸走，使瓶中产生负压，在压差的作用下，药液灌进瓶中，装完药液的瓶子由灌装转盘、导轮送上传送带，带到旋盖机工位进行旋盖，然后经传送带下线。

2灌装机设计

灌装机的种类很多，但就其基本结构和原理而言，主要由以下几部分组成：一是传动系统，这部分是将动力和运动传递给各种执行机构、控制元件及辅助机构。其主要传动元件有齿轮、链轮、蜗轮蜗杆、螺杆螺母等；二是执行机构，这部分主要是实现包装工艺操作与辅助操作的部分，包装工艺操作是指灌装，辅助操作部分是指包装材料和产品的供送与传递，包装材料的输出等，执行机构是机器的核心，其动作顺序与运动规律依工艺原理和要求而定；三是控制系统，其功能是控制机器的各有关部分，将运动分配给各执行机构，使它们按时间、按顺序进行协调动作，由此实现机器的工艺职能；四是机身部分，机身是机器的骨架，主要起支撑、定位各部件的作用，机身的稳固性是设计中首先考虑的问题，机器的重心应尽量降低，使机器工作平稳，机身的材料和造型，应根据机器的用途和特点决定，机身除起支撑、定位作用外，还起一定的防护和美化作用。

2.1主体结构这部分主要是从整体布局方面设计灌装机的几大组成部分，灌装机灌装头数为10头，设计时要考虑结构紧凑、布局合理、维修简单、装拆方便。主框架的作用是固定和支承所有工作执行件、传动件、控制系统的，保证它们相对位置的正确性和稳定性。本机主架体选用不锈钢板，经过弯制焊接而成。这样的结构，既能保证稳定性，又美观耐用。真空系统将瓶内的空气吸走，从而在瓶内产生负压，药液从液箱经由供液系统，通过灌装头灌装到瓶内，当药液达到所需液面时，进液口封闭，吸气口将多余的药液和泡沫吸走。要完成以上的基本过程，就需要有真空系统、药液供给控制系统、液箱、灌装头等结构，这几部分在下面还有详细的论述。

升降系统完成瓶子的升降动作，瓶子放在托板上，通过升降凸轮等组成的升降系统来完成升降运动。它是一个连续的过程，一边旋转，一边完成升降运动。

2.2传动系统围绕灌装阀的工艺流程完成其工作过程：从理瓶机上理顺的空瓶通过输瓶带上被送进机器的螺旋输送器，按一定的间距被分隔后送入进瓶星轮，由匀速回转的进瓶星轮将瓶子拨送到灌装机的托瓶台，托瓶台与灌装阀同速回转。托瓶升降装置将空瓶抬起，使灌装头插入瓶内，真空系统抽真空，进液排气，停止进液。整个灌装过程完成后，瓶子经中间星瓶被拨送到旋盖机的瓶托上，由旋盖机完成封盖，最后由出瓶星轮将瓶子送出本机，进入出瓶输送带上，送入生产线的下一工序。由此，灌装旋盖机的传动系统，要完成以下几个动作：由主传动传至螺旋输瓶器、进出瓶星轮、中间星轮、灌装系统、封盖系统。

瓶子的输送使用了链条输送装置，牵引链条选用最常见的板式链。在链条输送装置运行过程中，牵引链条受到磨损，节距逐渐增大，链条伸长，易出现松垂现象，为使链条与链轮轮齿正确啮合，确保输送链正常运行，必须设置链条张紧装置。因为驱动链轮与从动链轮中心距不可调，所以用移动从动链轮支承座位置来张紧链条的办法不可行;必须用张紧轮来张紧链条，并设置螺旋机构，进行定期张紧。

2.3灌装机的主要部件设计

2.3.1灌装供料系统。负压灌装机的供料装置按其真空室与储液箱的配置状况可为单室、双室和三室等结构形式。单室式是将真空室与储液箱合为一体的中小型供料装置，它灌装时，真空度不能太高，否则瓶口会吸紧灌装阀密封胶垫，难以分离。另外，由于贮液箱兼作真空室，使液料挥发面增大，对需要保持芳香气味的液料会造成不良影响。三室供料装置的真空室不止一个，有真空上室和真空下室，上真空室通过分配头及真空管与真空系统连通，工作中一直处于抽气状态，下真空室经通气管和分配头与上室连通，通过分配头的转换，可以按需要改变下室的真空状态。三室供料装置的真空度虽可在较大范围内调节，但是三室式增大了轴向高度，不仅造型差，还影响高速运转的稳定性。根据以上分析，本机采用双室灌装供液系统。

2.3.2送瓶机构。送瓶机构由板式输送链带、分瓶螺杆和星形拨轮等组成。送瓶机构的相互协调运动对灌装机的正常工作起到重要的作用。按工作要求，从理瓶机连续输送来的空瓶，必须以适当的间距与速度逐个传送到灌装机的升瓶机构托板上。在输送过程要避免挤压和堵塞，否则难以实现正常的灌装工作。为达到这一目的，在灌装机中，专门设计有变螺距螺杆，配合输送链板作定距分瓶运动，使空瓶按节奏送入星形拨轮。

2.3.3托瓶升降机构。待灌装瓶子由输送机构的星形拨轮送到灌装机回转盘上的托瓶台上，由托瓶机构按灌注要求设定的程序，将瓶子托升，使瓶口与灌装头紧密接触而进行灌装。装料达到要求时，瓶子降落，与灌装头脱离。当运转到卸瓶工位时，由相应的星形拨轮送出，转去封盖作业。因此，在整个灌注过程中，瓶子和灌装头的相对运动是由托瓶升降机构实现的。托瓶升降机构的运行必须要保证平稳、准确、迅速、安全。托瓶机构主要有机械式、气动式、机械与气动组合式三种，因为机械式托瓶机构结构简单，制造方便。所以本灌装机采用机械式托瓶机构。

2.3.4高度调节装置。待灌瓶子由托瓶台顶升，从低程位置升高到高程位置的距离，实际上就是瓶口到灌装阀对中罩的距离。灌装机运行时，托瓶升程应该是一定的。当瓶子规格改变时，瓶高也随之改变，为了适应瓶高的变化，必须要调整灌装阀与瓶口的距离，以保证托瓶升程不变。本灌装机是通过调整灌装阀的高度来适应不同的瓶高的。每个灌装头都安装在灌装头固定板上，灌装头固定板与导向立柱连接在一起，并用圆螺母固定，当调整灌装头高度时，松开4个升降调整螺杆的螺母，把灌装头固定板调整到合适的位置，高度合适后再拧紧锁紧螺母。

2.3.5液位控制装置液位控制装置能控制灌装机中储液箱内液料的高度，使之保持稳定，以利于灌装过程正常进行，本机采用浮球液位控制器。浮球浮于液面，其位置随液面波动而变化，浮球外装有两支传感器。当液体经电磁阀流入到液缸时，浮子随着液面的不断升高而浮起，当接近传感器时，传感器将感应到的信号送到接触器，接触器使安装在进液管路上的电磁阀线圈断电，电磁阀阀芯落下，关闭进液通道，进液停止。连续灌装使液缸中液面下降，浮子随着下落，脱离电磁阀，经时间继电器的控制，延时一段时间(可调)，电磁阀将再得电，电磁阀阀芯吸起，打开进液管路。

2.3.6灌装头的设计灌装机的主要部件是灌装阀，也叫灌装头。旋转型灌装机一般设计有多个灌装头，以提高生产率，灌装头数至少6头，多至60头以上，随着灌装头数的增加，灌装能力也不断提高，虽然灌装机的头数有多有少，但其基本工作原理是一样的。灌装阀是储液箱、气室(充气室、排气室、真空室等)和灌装容器三者之间的流体通路开关，根据灌装工艺要求，能依次对有关通路进行切换。

2.4真空系统是由真空泵、空气过虑装置和电气控制系统组成。该系统直接影响灌装速度和精度。本机选用了进口真空泵(水环式真空泵)，确保了真空系统的可靠性。

真空泵由变频器控制，同时，真空表可随时反映灌装时的真空度，并可通过阀门控制量的大小，待真空泵的负压值达到所需值后，一般真空度保持在0.01~0.06Mpa之间，按下变频器面板上的按钮，灌装机开始转动。

参考文献：

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[2]DINGYi,JIAXiang-li,LIGuo-zhi.TheDesignofLubricateGreaseFillMachineBasedonADAMS[J].PackagingandFoodMachinery,2007,06.