CN101708817B - 用于灌装机的定量灌装装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于灌装机的定量灌装装置，包括安装在灌装机上部的回转液缸，灌装机上设有PLC控制器，在回转液缸中部设有横隔板，在回转液缸周边安装有贯穿其中部及底部的灌装阀，灌装阀下部安装有出液嘴，对应于出液嘴部位的灌装机上设有扫描传感器；在横隔板上安装有驱动灌装阀启闭的气缸，在气缸的供气管路上安装有控制其启闭的电磁阀；在灌装机一侧独立设有给回转液缸供液的稳压罐，扫描传感器及电磁阀由PLC控制器控制。本发明通过控制灌装时间控制灌装容量，容量可大范围无级调整，调容便捷，定容精度准确，同时灌装阀内部结构简单，液体流动阻力小，灌装速度快，灌装阀采取终端启闭，关闭后无滴漏余沥。

Description

用于灌装机的定量灌装装置

技术领域

本发明涉及将液体注入瓶子等容器内的液体定量灌装装置。

背景技术

目前，在液体定容式灌装机械中，常见调容方式为机械调容，主要形式有以下两种：

(一)单容定量灌装阀(或双容定量灌装阀)，灌装阀量杯置于液缸底部(液缸以外)，量杯与液缸相通，量杯侧翼设调容装置，采用手动方式调节容量，通过专用扳手转动调容活塞使之向里或向外运动，以改变量杯内容积的大小，从而达到调容的目的。根据可调容量段的数量，又通常分为单容定量灌装阀或双容定量灌装阀。此种方式调容范围较小，且针对每一个灌装阀在每一次更换工作容量时，都要多次反复测量、调整，最后才可达到容量精度要求，调整费劲。

(二)机械式连续调容灌装阀，灌装阀的量杯置于液缸内部，量杯与液缸相通，灌装阀内部的结构组成也与第一种形式的灌装阀大不相同。用一小型电机通过传动装置来带动液缸顶盖上下运动，固定在液缸顶盖上的调容活塞也随之上下运动，达到调节容量的目的。此种方式调容范围较大，大范围粗略调整时效率稍高，但针对每一个灌装阀都要在粗调后再通过微调装置进行人工微调，且也要反复测量调整几次才能达到容量精度要求。第二种形式的灌装阀相对第一种形式的灌装阀的改进之处是调容范围明显加大，调容方式稍微便捷，但仍不理想。

二者还存在的共同缺点是：内部结构复杂，故障率高；流道弯曲多变，灌装速度慢；灌装阀为非终端封闭，存在挂壁余沥。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种计量准确的用于灌装机的定量灌装装置。

为解决上述技术问题，本发明包括安装在灌装机上部的回转液缸，其结构特点是灌装机上设有PLC控制器，在回转液缸中部设有横隔板，在回转液缸周边安装有贯穿其中部及底部的灌装阀，灌装阀下部安装有出液嘴，对应于出液嘴部位的灌装机上设有扫描传感器；在横隔板上安装有驱动灌装阀启闭的气缸，在气缸的供气管路上安装有控制其启闭的电磁阀；在灌装机一侧独立设有给回转液缸供液的稳压罐，所述的扫描控制器及电磁阀由PLC控制器控制。

所述的灌装阀包括密封安装在回转液缸底板上的阀体，阀体外端部安装有端头螺母，端头螺母底部通过卡箍密封连接有出液嘴；阀体内装有提拉杆，提拉杆下端装有与出液嘴内腔匹配的导流体，提拉杆上端球头与气缸活塞杆下端配合连接。

所述的气缸由安装在回转液缸顶部的回转供气装置供气，所述的电磁阀由安装在回转液缸顶部的回转供电装置供电。

在回转液缸与稳压罐之间设有供液管，供液管下端设有由PLC控制器控制的供液泵；在回转液缸中下部区域设有溢流腔，在横隔板上安装有伸入溢流腔的溢流腔液位传感器和插入液缸的液缸液位传感器，传感器与PLC控制器信号连接。

在稳压罐的进液管口上安装有由PLC控制器控制的气动供液球阀，稳压罐内设有液位传感器，液位传感器与PLC控制器信号连接。

采用上述结构后，由于灌装机上设有PLC控制器，灌装阀的开关由PLC控制器控制的气缸驱动，通过控制灌装时间控制灌装容量，容量可大范围无级调整，调容便捷，定容精度准确，同时灌装阀内部结构简单，液体流动阻力小，灌装速度快；灌装阀采取终端启闭，关闭后无滴漏余沥，在灌装机一侧独立设有给回转液缸供液的稳压罐，回转液缸中液面恒定，从而控制了灌装压力的恒定。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中灌装阀的局部结构示意图；

图3为图2中灌装阀底部局部放大结构示意图；

图4为回转供气、供电装置的结构示意图；

图5为图4的A-A剖面结构示意图。

具体实施方式

参照附图，该用于灌装机的定量灌装装置，是在灌装机上部安装回转液缸3，灌装机上设有PLC控制器(灌装机控制系统)，在回转液缸3中安装有灌装阀5，灌装阀5下部安装有出液嘴，对应于出液嘴部位的灌装机上设有扫描传感器11，该扫描传感器11固定在进瓶拨轮后方，每一个空瓶在进瓶拨轮作用下由输瓶链道进入主机回转台，并随回转台绕主机中心回转时，经过扫描传感器前端，则扫描传感器发出信号给PLC控制器，然后PLC则发指令打开灌装阀，灌装开始。在灌装机一侧独立设有给回转液缸3供液的稳压罐7，在回转液缸3与稳压罐7之间设有供液管，供液管下端设有由PLC控制的供液泵10，PLC通过调节供液泵10的转速来控制稳压罐7供液速度，回转液缸3与稳压罐7之间的横向进液管端部通过回转连接件与伸入到回转液缸3中的回转液缸进液管12连通，在回转液缸3中部设有横隔板13，回转液缸进液管12向下穿出横隔板13，在横隔板13上安装有驱动灌装阀5启闭的气缸5-17，在气缸5-17的供气管路5-14上安装有控制其启闭的电磁阀5-11，供气管路5-14通过气管接头5-18连接到气缸5-17。回转液缸3顶部安装有回转供电装置2和回转供气装置1，负责向每个灌装阀5匹配的电磁阀5-11和气缸5-17供电、供气；在回转液缸3中下部区域设有溢流腔14，溢流腔14底部通过管路与稳压罐7连通，在回转液缸3内的每个灌装阀5外周套装有稳压罩6，稳压罩6顶沿高于设定液位线，稳压罩6周边设有进液孔，稳压罩6口沿下方环设有溢流槽17，溢流槽17顶沿与设定液位线平齐，溢流槽17与溢流腔14之间设有连通管，以此控制液缸液面。在横隔板13上安装有伸入溢流腔14的溢流腔液位传感器4-1和伸入液缸的液位传感器4-2，溢流腔液位传感器4-1和液缸液位传感器4-2与PLC控制器信号连接。在横隔板13上还安装有溢流腔顶部挡板18，溢流腔顶部挡板18周边大于溢流腔14周边，以防止液体直接进入溢流腔14，同时减少进液冲击，溢流腔顶部挡板18与溢流腔14顶口之间设有间隙，在溢流腔顶部挡板18及溢流腔14外周环设有液面稳流器19，防止供液对液缸内液面冲击，使回转液缸3液面更加稳定，稳流器19顶沿高于溢流腔顶部挡板18，底沿低于溢流腔14顶沿，稳流器19与溢流腔顶部挡板18及溢流腔14周边均设有间隙，稳流器19可以通过其底部支架支撑在溢流腔14顶沿上，也可以通过支架支撑在溢流腔顶部挡板18上。在稳压罐7的进液管口上安装有由PLC控制器控制的气动供液球阀8，稳压罐7内设有由PLC控制器控制的液位传感器9。

灌装阀5贯穿回转液缸3中部和底部，安装于回转液缸3四周内侧，阀体5-6是灌装阀5的固定基础件，通过阀体密封圈5-7压紧在回转液缸3的底板上，阀体5-6顶部及上部周边与回转液缸3内腔连通，阀体5-6外端部通过端头螺母5-5紧固在回转液缸3的底板上，端头螺母5-5底部通过卡箍5-23密封连接有出液嘴5-4，阀体5-6通过出液嘴密封圈5-3和出液嘴5-4密封。阀体5-6内孔中装有提拉杆5-9，提拉杆5-9作上下运动，提拉杆5-9下端装有与出液嘴5-4内腔匹配的导流体5-2，在导流体5-2底部端头外周面设有导流体密封圈5-1，在阀体5-6内腔中设有提拉杆导向套5-8，提拉杆5-9套装于提拉杆导向套5-8内，导流体5-2与提拉杆导向套5-8之间设有套装在提拉杆5-9上的弹簧5-16。开阀时，导流体5-2连同导流体密封圈5-1被提拉杆5-9提升，与出液嘴5-2内锥面脱开大致4毫米距离，液体流出；关阀时，导流体5-2连同导流体密封圈5-1，通过气缸5-17和弹簧5-16双重作用被提拉杆5-9下推压紧出液嘴5-2内锥面，形成压紧密封，阀关闭，液体截流。在回转液缸3中部的横隔板13上装有气缸座5-19，气缸座5-19上端内装有调节螺母5-20，调节螺母5-20上部装有气缸5-17，活塞杆下端装有丝接头5-15和细牙螺母5-22。调节螺母5-20下端面和细牙螺母5-22上端面的间距限定开阀度的大小，在细牙螺母5-22和调节螺母5-20之间装有缓冲垫5-21，对开阀限位时起缓冲作用。丝接头5-15下端通过调心螺母5-12和锁紧螺母5-13与提拉杆5-9上端的球头连接在一起，球头对提拉杆5-9的上下运动时起自动调心作用，保证运动流畅。在提拉杆5-9和气缸座5-19之间装有波纹管5-10，对灌装阀5对在液缸3中部横隔板13上的安装开孔处起密封作用。

当瓶子16进入到出液嘴5-4下方时，由扫描传感器11扫描到瓶子并发信号给PLC控制器，PLC控制器发指令给电磁阀5-11控制气缸5-17动作，牵引提拉杆5-9升降，控制灌装阀的开关。

前述的回转供气装置1包括安装在回转液缸进液管12内腔中的U形管，U形管的弯头部固定在液缸横隔板13上，并上伸出液缸横隔板13顶面，外部主供气管1-1经由安装在U形管上方的螺纹套1-4以及安装在螺纹套上的回转L式接头1-2、旋转直接头1-3，从U形管道内腔弯出，再通过液缸横隔板上方的三通接头1-5分成两路，分别与安装在液缸横隔板上的两个阀岛15接通。每个阀岛上都有多个电磁阀5-11，两个阀岛上电磁阀的总个数与主机灌装阀头数相同并与灌装阀一一对应。电磁阀的出气管分别与主机每个灌装阀5上的控制气缸5-17对接。

前述的回转供电装置2包括由控制电柜引来的主控制电缆2-1先与安装在U形管上部的过孔导电滑环2-2对接，导电滑环出线端引出两组控制电缆2-3通过U形管道内腔弯出(电路和气路走的是同一U形管道)，再分别与所有电磁阀5-11一一对接，这样就将PLC控制器送来的指令送达每一个电磁阀，从而达到控制每个灌装阀的目的。回转供电装置和回转供气装置的应用既实现了给作回转运动的主机供电、供气，又避免了电缆和气管的缠扭问题。

稳压罐7相对独立地安装于主机一侧，由进出管道分别与主供液管道(送来待灌装液体)和回转液缸3相连。稳压罐7通过控制气动球阀8的开关控制进液速度，底部出口接有供液泵10给回转液缸3供液，内部装有安装液位传感器9测定液位。当罐内液体过多，液位升至上限，液位传感器9发信号给PLC控制器，PLC控制器给出指令给气动供液球阀8，气动供液球阀8关闭，停止进液。当罐内液体过少，液位降至下限，液位传感器9发信号给PLC控制器，PLC控制器给出指令给气动供液球阀8，气动供液球阀8开启，重新开始进液。这样在PLC控制器、液位传感器9和气动供液球阀8的联合作用下，控制稳压罐7液面在一定范围内波动。

灌装动作顺序：灌装机带动回转液缸3转动，瓶子进入到灌装阀5下方，进瓶扫描传感器11检测并发信号，在PLC控制器的指挥下，电磁阀5-11控制气缸5-17的活塞杆向上运动，牵引提拉杆5-9提升导流体5-2，打开灌装阀，液体开始注入瓶子，注入到设定时间，在PLC控制器指挥下，电磁阀5-11动作，气缸5-17换向，活塞杆向下运动，在气缸和弹簧的共同作用下，牵引提拉杆5-9推动导流体5-2下行，使得导流体密封圈5-1压紧出液嘴5-4的内壁，产生压紧密封，关闭灌装阀，终止灌装，完成一个循环。

灌装压力控制：在PLC控制器统一指挥下，待灌装液体由管道先进入稳压罐7、再通过供液泵10高速旋转输送进入回转液缸3，当液面到达液缸液位传感器4-2设定下限，主机才能开始运转，开始灌装，绝大部分液体通过灌装阀5灌进瓶子，多余的少量液体通过溢流口17溢流，再通过连通管进到溢流腔14，溢流腔14底部与稳压罐7之间通过回流管连通。在进液和出液基本维持平衡的前提下，液缸内液位高度受溢流口高度限定而维持恒定，从而控制了灌装压力的恒定。当供液过快，溢流液体过多而不能及时回流，导致溢流腔内积液过多，则会触发溢流腔液位传感器4-1发出信号，PLC控制器发指令给供液泵10，使其转速逐渐降速至低速运转，减缓进液速度，当溢流腔内液位逐渐降低至溢流腔液位传感器4-1设定下限以下后，PLC控制器发指令给供液泵10，使其转速逐渐加速至高速运转，增加进液速度，从而维持回转液缸3进液速度和出液速度的平衡。这样，以PLC控制器为控制中心，通过稳压罐7、溢流腔液位传感器4-1、供液泵10和液缸内溢流口17联合控制，液缸内液位基本保持不变，液位恒定则灌装压力恒定，实现灌装流速恒定。

灌装时间控制：设定灌装时间存储于PLC控制器，由扫描传感器11扫描到瓶子发出信号，PLC控制器接受到信号并发指令给电磁阀5-11控制气缸5-17动作，气缸5-17牵引提拉杆5-9升降控制灌装阀5的开关，指令均按设定的时间执行，从而控制了灌装时间。在出液嘴5-4口径确定的前提下，控制了灌装压力，控制了灌装时间，最终控制了灌装容量，实现定量灌装。

Claims (8)

1.一种用于灌装机的定量灌装装置，包括安装在灌装机上部的回转液缸(3)，其特征是灌装机上设有PLC控制器，在回转液缸(3)中部设有横隔板(13)，在回转液缸(3)周边安装有贯穿其中部及底部的灌装阀(5)，灌装阀(5)下部安装有出液嘴，对应于出液嘴部位的灌装机上设有扫描传感器(11)；在横隔板(13)上安装有驱动灌装阀(5)启闭的气缸(5-17)，在气缸(5-17)的供气管路上安装有控制其启闭的电磁阀(5-11)；在灌装机一侧独立设有给回转液缸(3)供液的稳压罐(7)，在回转液缸(3)与稳压罐(7)之间设有供液管，供液管下端设有由PLC控制的供液泵(10)；在回转液缸(3)中下部区域设有溢流腔(14)，溢流腔(14)底部通过管路与所述的稳压罐(7)连通，在回转液缸(3)内的灌装阀(5)外周套装有稳压罩(6)，稳压罩(6)口沿下方环设有溢流槽(17)，溢流槽(17)顶沿与设定液位线平齐，溢流槽(17)与溢流腔(14)之间设有连通管，在横隔板(13)上安装有伸入溢流腔(14)内的溢流腔液位传感器(4-1)和伸入液缸内的液位传感器(4-2)，溢流腔液位传感器(4-1)和液缸液位传感器(4-2)与PLC控制器信号连接，所述的扫描传感器(11)及电磁阀(5-11)由PLC控制器控制。

2.根据权利要求1所述的用于灌装机的定量灌装装置，其特征是所述的灌装阀(5)包括密封安装在回转液缸(3)底板上的阀体(5-6)，阀体(5-6)外端部安装有端头螺母(5-5)，端头螺母(5-5)底部通过卡箍(5-23)密封连接有出液嘴(5-4)；阀体(5-6)内装有提拉杆(5-9)，提拉杆(5-9)下端装有与出液嘴(5-4)内腔匹配的导流体(5-2)，提拉杆(5-9)上端球头与气缸(5-17)活塞杆下端配合连接。

3.根据权利要求2所述的用于灌装机的定量灌装装置，其特征是在阀体(5-6)内腔中设有提拉杆导向套(5-8)。

4.根据权利要求3所述的用于灌装机的定量灌装装置，其特征是在导流体(5-2)与提拉杆导向套(5-8)之间设有套装在提拉杆(5-9)上的弹簧(5-16)。

5.根据权利要求2所述的用于灌装机的定量灌装装置，其特征是在导流体(5-2)底部端头外周面设有导流体密封圈(5-1)。

6.根据权利要求1所述的用于灌装机的定量灌装装置，其特征是所述的气缸(5-17)由安装在回转液缸(3)顶部的回转供气装置(1)供气，所述的电磁阀(5-11)由安装在回转液缸(3)顶部的回转供电装置(1)供电。

7.根据权利要求1所述的用于灌装机的定量灌装装置，其特征是在横隔板(13)下方安装有溢流腔顶部挡板(18)；在溢流腔顶部挡板(18)及溢流腔(14)外周环设有液面稳流器(19)。

8.根据权利要求1所述的用于灌装机的定量灌装装置，其特征是在稳压罐(7)的进液管口上安装有由PLC控制器控制的气动供液球阀(8)，稳压罐(7)内设有由PLC控制器控制的液位传感器(9)。

Images