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技术论坛  液体灌装机化工行业发展中的技术价值
液体灌装机化工行业发展中的技术价值2019-07-22
液体灌装机在粮油食品、化工、石油等工业领域中应用广泛,有许多呈液体状态的产品以瓶(桶)装形式出厂,所以经常采用液体灌装机进行定量灌装。目前,我国的自动液体灌装机,绝大部分采用容积式计量的形式进行分装,即采用气缸活塞式的机械结构。这种计量方式,由于气缸内径的尺寸有一定公差,且各气缸内径的不一致,加上在灌装粘度较高的液体时,容易吸入空气,所以其计量准确度较低,一般只能控制 0?5%左右的偏差范围内。在大容量灌装时,其绝对误差就较大,往往不能满足计量要求。国内一些大中型企业引进意大利、新加坡、英、美等国的灌装机,其性能虽优于某些国产机,但价格昂贵,一般是国产同类产品的20倍左右,中小企业难以承受。为此,我们在消化吸收国外先进灌装设备的基础上研制了一种新型自动液体灌装机,其特点是具有极高的计量准确度和较好的重复性,灌装容量范围很大,且可以方便地任意调整,能适应各种大小容器。 1?主体结构及原理 1?1?主体结构 该灌装机的整体结构相当简单,它由步进电机、齿轮泵灌装头、输送带和电气控制箱组成。电气部分主要包括步进电机及其驱动电源、定位电磁铁、计数器、灌装头电磁阀、输送电机及相应控制电路。
灌装机结构示意图 1、计数器2、容器3、灌装头4、电磁阀组5、定位装置 6、平顶输送链7、减速电机

工作原理 从齿轮泵的结构原理可知,当它的主轴旋转一周时,排出的液体的容积量是一准确的定值,同时液体的排量也是随着转过轮齿的增加而均匀地增加,即使是从一对轮齿的啮合开始到分离的过程中所排出的液量,也可近似地看作是均匀地排出。由此可见,只要能准确地控制齿轮的转数,即可准确地控制液体的排量,从而达到准确计量的目的。 为了能准确地控制齿轮的转数,我们采用了步进电机。步进电机又称脉冲电动机,是数字控制系统中的一种执行元件,其功能是可将脉冲电信号变换为相应的角位移,若给定一个脉冲电信号,则步进电机就相应转动一个定值角度?,即所谓步距角。也就是说步进电机的角位移?与脉冲数是成正比例关系,即?=K?。另外,步进电机的转速n与脉冲频率f也成正比例关系。即n=(?/360)!60f=?f/6r/min。 在负载能力范围内,上述的比例关系不会随电源电压负载大小、环境条件的波动而发生变化,并且能在很宽的范围内通过改变脉冲频率来实现无级调速,同时还能在电脉冲的控制下迅速起动、正反转、制动停转。一个电脉冲可以对应一个很小的角位移量,目前国产的步进电机的最小步距角只有 0.375∀,并且准确均匀、步距精度高,不丢步、不越步,输出功率大,可以直接带动负载。我们通过变速减速装置把步进电机的输出轴与齿轮泵的驱动轴连接起来,这样步进电机既可以作为灌装液体的动力源,又可以通过控制步进电机的运行步数而达到精确控制齿轮泵的转数,从而实现精确计量的目的。
1.3计量准确度的理论计算 由上述分析可知,当泵的排量和步进电机的步距角一经确定,则步进电机每运行一步所对应的液体排量就是一准确的定值。例如:若选用计量泵的每转排量100mL/转 ,步进电机的步距角为0. 375∀/步,则计量的分辨力(也就 是对应于 步进电机的每一步的液体排量)A =100mL / 360∀?/0375∀/步=100mL/960∀/步=0?104166mL/步。 若需要灌装5L液体,则步进电机应运行的总步数为:B=5!1000mL/0?104166mL/步=48000步,于是我们即可通过微机键盘预置设定。启动运行后,由微机发送一定频率的电脉冲信号驱使步进电机运转,并由微机进行.
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