CN114771983B - 一种基于温度变化的液位控制系统及自动灌装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于温度变化的液位控制系统及自动灌装机，所述液位控制系统包括贮液缸、供液装置、液位检测装置和控制装置；所述液位检测装置包括上测温仪和下测温仪；所述上测温仪对准最高液位线，而所述下测温仪对准最低液位线；当上测温仪检测到的温度数值高于预定阀值时，控制装置控制供液装置停止向贮液缸内输送液体；当下测温仪检测到的温度数值低于预定阀值时，控制装置控制供液装置开始向贮液缸内输送液体。本发明的液位控制系统采用非接触式的温度传感器通过检测温度的方式来检测贮液缸中液体的液位，从而实现对进流量的控制，使得贮液缸中的液位达到平衡；这不仅有助于自动灌装机的自动化连续生产，而且还有利于提高生产效率。

Description

一种基于温度变化的液位控制系统及自动灌装机

技术领域

本发明涉及一种自动灌装机，具体涉及一种基于温度变化的液位控制系统及自动灌装机。

背景技术

包装类的自动灌装和充填设备中对贮液缸的进料液位的要求较高，液位的高低变化会影响到定量的准确性。目前常用的方法是浮球机械控制技术或压差变化控制技术，上述两种技术均采用缸内接触式测量,但是对于具有一定温度、黏度的液体的液位进行控制时存在较大的误差，经常会影响自动灌装机的自动化连续生产，不仅导致自动灌装机的停机频率增加，而且浪费有效工作时间，生产效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于温度变化的液位控制系统，所述液位控制系统采用非接触式的温度传感器通过检测温度的方式来检测贮液缸中液体的液位，从而实现对进流量的控制，使得贮液缸中的液位达到平衡；这不仅有助于自动灌装机的自动化连续生产，而且还有利于提高生产效率。

本发明的第二个目的在于提供一种应用上述基于温度变化的液位控制系统的自动灌装机。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种基于温度变化的液位控制系统，包括设置在自动灌装机中的贮液缸、用于向所述贮液缸中通入液体的供液装置、用于检测贮液缸中的液位的液位检测装置以及控制装置，其中，所述贮液缸中设置有最低液位线和最高液位线；所述液位检测装置包括设置在所述贮液缸外壁上的上测温仪和下测温仪，其中，所述上测温仪的检测口对准所述贮液缸的最高液位线，而所述下测温仪的检测口则对准所述贮液缸的最低液位线；当所述上测温仪检测到的温度数值高于预定阀值时，所述控制装置控制所述供液装置停止向所述贮液缸内输送液体；当所述下测温仪检测到的温度数值低于预定阀值时，所述控制装置控制所述供液装置开始向所述贮液缸内输送液体。

本发明的基于温度变化的液位控制系的工作原理是：

工作时，供液装置向贮液缸内输送液体，而自动灌装机则将贮液缸内的液体进行灌装。在此过程中，所述上测温仪和所述下测温仪对该贮液缸内的液体的液位进行检测，所述控制装置据此来实现对所述供液装置的控制，具体控制流程为：当所述上测温仪检测到的温度数值高于预定阀值时，所述控制装置控制所述供液装置停止向所述贮液缸内输送液体；当所述下测温仪检测到的温度数值低于预定阀值时，所述控制装置控制所述供液装置开始向所述贮液缸内输送液体。这样即可使得所述贮液缸内的液体处于动态平衡，不仅有助于自动灌装机的自动化连续生产，而且还有利于提高生产效率。

优选的，所述液位检测装置还包括用于对所述上测温仪和所述下测温仪的高度位置进行微调的位置微调机构，其中，所述上测温仪和所述下测温仪通过测温仪固定架安装在所述自动灌装机中的机架上，所述位置微调机构包括第一位置调节机构和第二位置调节机构，其中，所述第一位置调节机构用于调节所述上测温仪的高度；所述第二位置调节机构用于调节所述下测温仪的高度。

优选的，所述供液装置包括伺服进料泵、外部进料管、旋转进料器以及内部进料管，其中，所述伺服进料泵的进口通过管道与储液装置连通，出口则通过所述外部进料管与所述旋转进料器的进口连接，所述旋转进料器位于所述贮液缸的上方；所述内部进料管的进口与所述旋转进料器的出口连通，出口则伸入到所述贮液缸的液面下方。

优选的，所述贮液缸上设置有缸盖，所述旋转进料器安装在所述缸盖上。

优选的，所述内部进料管倾斜设置。

优选的，所述供液装置还包括进气管道，所述进气管道的出口与所述旋转进料器的进口连通。

优选的，所述供液装置中还设置有用于检测供液装置的供液量的流量传感器。

优选的，所述供液装置中还设置用于控制供液管路的通断的开关阀，所述开关阀与所述控制装置连接。

一种自动灌装机，包括所述的基于温度变化的液位控制系统。

本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：

(1)、本发明的基于温度变化的液位控制系统采用非接触式温度传感器来实现对贮液缸中的液体的液位进行检测，并以此来控制供液装置供液；当所述上测温仪检测到的温度数值高于预定阀值时，所述控制装置控制所述供液装置停止向所述贮液缸内输送液体；当所述下测温仪检测到的温度数值低于预定阀值时，所述控制装置控制所述供液装置开始向所述贮液缸内输送液体。这样可以保证自动灌装机内的液体的液位处于动态平衡，不仅有助于自动灌装机的自动化连续生产，而且还有利于提高生产效率。

(2)、本发明的基于温度变化的液位控制系统采用非接触式测温仪来实现对贮液缸中的液体的液位进行检测，由于该非接触温度传感器设置在贮液缸的外侧，因此不需与贮液缸内的液体接触，这样可以防止非常温且黏性较大的液体粘附在非接触传感器(即测温仪)上，从而实现对非常温且黏性较大的液体的液位进行精准测量。另外，由于液位检测装置不需与液体接触，从而免去了后续对液位检测装置进行清洗的环节，这有利于提高所述液位检测装置的使用寿命。

(3)、本发明的基于温度变化的液位控制系统的自动化程度高、且占用空间小、根据不同性能、不同温度液体可调，测控识别灵敏，达到0.1K以下，控制执行响应及时，可靠性高。

附图说明

图1为本发明的基于温度变化的液位控制系统的系统主体结构图。

图2为内部进料管的进口与液位检测装置的平面相对位置图。

图3为所述液位检测装置的结构简图。

图4为本发明的基于温度变化的液位控制系统的工艺流程图。

图中：1-自动灌装机的机架；2-整机主驱动系统；3-控制装置；4-容容器高度调节装置；5-灌装高度调节装置；6-灌装模块；7-下测温仪；8-上测温仪；9-最低液位线；10-最高液位线；11-旋转进料器；12-内部进料管；13-外部进料管；14-进气管道；15-伺服进料泵；16-液位检测装置的固定位置(竖直、周向均可调)；17-内部进料管的管口的位置(竖直、周向均可调)；18-第二位置调节机构；19-测温仪固定架；20-第一位置调节机构；a-高位温点；b-高位温度数字转换器；c-低位温点；d-低位温度数字转换器；e-流量传感器；f-原料仓；g-进料泵；h-I/O开关阀；k-出料量数字转换器；m-贮料缸；n-灌装阀；H-高液位；L-低液位。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

参见图1-图4，本发明的基于温度变化的液位控制系包括设置在自动灌装机中的贮液缸、用于向所述贮液缸中通入液体的供液装置、用于检测贮液缸中的液位的液位检测装置以及控制装置3，其中，所述贮液缸中设置有最低液位线9和最高液位线10；所述液位检测装置包括设置在所述贮液缸外壁上的上测温仪8和下测温仪7，其中，所述上测温仪8的检测口对准所述贮液缸的最高液位线10，而所述下测温仪7的检测口则对准所述贮液缸的最低液位线9；当所述上测温仪8检测到的温度数值高于预定阀值时，所述控制装置3控制所述供液装置停止向所述贮液缸内输送液体；当所述下测温仪7检测到的温度数值低于预定阀值时，所述控制装置3控制所述供液装置开始向所述贮液缸内输送液体。

参见图1-图4，所述液位检测装置还包括用于对所述上测温仪8和所述下测温仪7的位置进行微调的位置微调机构，其中，所述上测温仪8和所述下测温仪7通过测温仪固定架19安装在所述自动灌装机中的机架1上，且所述测温仪固定架19的安装位置可沿着所述贮液缸的圆周方向进行调整；所述位置微调机构包括第一位置调节机构20和第二位置调节机构18，其中，所述第一位置调节机构20用于调节所述上测温仪8的高度；所述第二位置调节机构18用于调节所述下测温仪7的高度。

通过所述第一位置调节机构20和所述第二位置调节机构18分别对所述上测温仪8和所述下测温仪7的高度位置进行调节，从而调整对贮液缸内的液体的液位的检测范围，以便于适应对不同类型、不同温度的液体进行检测。其中，所述第一位置调节机构20和第二位置调节机构18可以采用丝杆螺母与丝杆结合的结构，将所述上测温仪8或下测温仪7安装在所述丝杆上，通过转动丝杆螺母来带动丝杆以及与所述丝杆连接的上测温仪8或下测温仪7做升降运动，从而对其高度位置进行调节。此外，所述第一位置调节机构20和所述第二位置调节机构18也可以采用电动调节的方式，例如通过控制直线电机的行程，实现对所述上测温仪8和所述下测温仪7的高度位置进行精准调节。

参见图1-图4，所述供液装置包括伺服进料泵15、外部进料管13、旋转进料器11以及内部进料管12，其中，所述伺服进料泵15的进口通过管道与储液装置连通，出口则通过所述外部进料管13与所述旋转进料器11的进口连接，所述旋转进料器11位于所述贮液缸的上方，且安装在所述贮液缸的缸盖上；所述内部进料管12的进口与所述旋转进料器11的出口连通，出口则伸入到所述贮液缸的液面下方，且该内部进料管12倾斜设置。

通过上述设置，使得贮液缸在工作时与外界隔离，而贮液缸的进料口处设有旋转进料和进气管道14道，内部进料管12的出口处于测温点的对面(即与所述上测温仪8和所述下测温仪7的检测口相对)，且靠近贮液缸的侧面下部，以便于减少进料冲击，防止起泡。另外，所述内部进料管12的出口的位置和高度可调。

参见图1-图4，所述供液装置还包括进气管道14，所述进气管道14的出口与所述旋转进料器11的进口连通，其中，所述进气管道14是用来保持贮料缸内的压力符合一定条件，具体应用时可以根据灌装的液体的不同，例如可用来进气，或排气，或与外界自然空间相通。

参见图1-图4，所述供液装置中还设置有用于检测供液装置的供液量的流量传感器，通过所述流量传感器，可以实时监测供液装置的供液量，然后将液位检测装置检测回来的温度信号进行数字化，以获得贮液缸中的液体的液位；然后通过流量传感器监测供液装置的供液量，通过控制装置3对这两个数据进行分析处理；即当液位逐渐升高时，上测温仪8检测到的温度数值逐渐升高，当该温度数值达到设定阀值时，即所述液位到达最高液位线10，通过控制装置响应，伺服进料泵15停止供料；当液位低于最低液位线9时，下测温仪7的检测的温度数值变小，通过控制装置响应，伺服进料泵15启动开始供料，使得液位持续到达最高液位线10。如此动态反复，从而保持液位在一定范围内平衡稳定，进而实现对贮液缸中的液体的液位进行动态调整。

参见图1-图4，所述供液装置中还设置用于控制供液管路的通断的开关阀，所述开关阀与所述控制装置3连接，用于控制供液管路的通断。

参见图1-图4，本发明的基于温度变化的液位控制系的工作原理是：

工作时，供液装置向贮液缸内输送液体，而自动灌装机则将贮液缸内的液体进行灌装。在此过程中，所述上测温仪8和所述下测温仪7对该贮液缸内的液体的液位进行检测，所述控制装置3据此来实现对所述供液装置的控制，具体控制流程为：当所述上测温仪8检测到的温度数值高于预定阀值时，所述控制装置3控制所述供液装置停止向所述贮液缸内输送液体；当所述下测温仪7检测到的温度数值低于预定阀值时，所述控制装置3控制所述供液装置开始向所述贮液缸内输送液体。这样，即可使得所述贮液缸内的液体处于动态平衡，不仅有助于自动灌装机的自动化连续生产，而且还有利于提高生产效率。

参见图1-图4，其中，图4为本发明的基于温度变化的液位控制系统的工艺流程图，具体的工作过程为：在工作时，进料泵g将原料仓f中的液体通过进料管道输送到贮液缸m中，同时，流量传感器e对进料管道中的液体流量进行测量，并将测量得到的电信号传输至出料量数字转换器k中，由出料量数字转换器k转为数字信号，再上传给控制装置3。同时，设置在高位温点a中的上测温仪8和设置在低位温点c中的下测温仪7分别对贮液缸m中的高位温点a和低位温点c的温度进行实时检测，并将检测到的数据通过高位温度数字转换器b和低位温度数字转换器d转为数字信号后上传给控制装置3中，所述控制装置3将温度信号和流量信号进行分析处理，当所述上测温仪8检测到高位温点a的温度高于预定阀值时，控制装置3控制I/O开关阀h关闭，停止向贮液缸m内输送液体；当所述下测温仪7检测到低位温点c的温度数值低于预定阀值时，控制装置3控制I/O开关阀h关闭打开，进料泵g继续向所述贮液缸m内输送液体，以此保证贮液缸m中的液体的液位在灌装阀n进行灌装时始终位于高液位H和低液位L之间。

实施例2

参见图1，本发明的自动灌装机包括机架1、设置在机架1上的供液装置、灌装装置、用于调节所述灌装装置的高度的灌装高度调节装置5、用于调节容器高度的容器高度调节装置4、整机主驱动系统2和控制装置3，其中，所述灌装装置包括贮液缸、用于检测贮液缸内的液体的液位的液位检测装置以及用于将贮液缸内的液体灌装到容器中的灌装模块6(例如灌装阀)。

其中，所述灌装高度调节装置5、容器高度调节装置4、整机主驱动系统2的具体结构可以参照现有的装置实施。

以下是本发明的自动灌装机的操作方法：

1、开机准备：

将自动灌装机的内部与物料接触的表面清洗干净，外表干净无杂物，润滑点正常上油；准备好包装容器和被包装物料；点动机器，检查各执行机构运行和显示正常，控制装置3与液位检测装置连接响应正常；空机运行约2min，全面检查设备完好，待机。

2、正常生产：

(1)、手动启动伺服进料泵15，设定最低液位和最高液位、上测温仪8和下测温仪7初始温度，同时将伺服进料泵15控制转为自动状态；

(2)、正常启动设备，进入工作状态，使液位在最高液位和最低位波动两次，设定上测温仪8和下测温仪7的灵敏度；

(3)、设备运转，检测出料量，根据出料设定伺服进料泵15进料量，达到动态平衡；

(4)、设定控制装置3自动运行，达到正常工作时，液位受出料量动态控制。设备运行不平稳时，液位受上测温仪8和下测温仪7控制。运行中保持上测温仪8和下测温仪7周围的空气流动、湿度、温度基本恒定；

(5)、完成生产任务前，将控制转为手动控制，准备停机。

3、停机工作：

(1)、在手动控制下，使机器工作一定时间，在保证灌装量合格情况下，尽量使贮液缸内的物料降到最少，然后停机；

(2)、手动接通排料系统，将缸内物料放回机外贮料器具；

(3)、起动CIP清洗系统，将机内清洗洁净；

(4)、停机检查，各元件处于初始状态，完成停机工作；

(5)、清理设备外表、工作台、回收工具及各种物品到指定位置。

注：设备工作时发生异常情况报警，主机自动停机。人工检查复位后方能进入正常生产状态。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于温度变化的液位控制系统，其特征在于，包括设置在自动灌装机中的贮液缸、用于向所述贮液缸中通入液体的供液装置、用于检测贮液缸中的液位的液位检测装置以及控制装置，所述液体为非常温且黏性较大的液体；其中，所述贮液缸中设置有最低液位线和最高液位线；所述液位检测装置包括设置在所述贮液缸外壁上的上测温仪和下测温仪，其中，所述上测温仪的检测口对准所述贮液缸的最高液位线，而所述下测温仪的检测口则对准所述贮液缸的最低液位线；当所述上测温仪检测到的温度数值高于预定阀值时，所述控制装置控制所述供液装置停止向所述贮液缸内输送液体；当所述下测温仪检测到的温度数值低于预定阀值时，所述控制装置控制所述供液装置开始向所述贮液缸内输送液体；

所述液位检测装置还包括用于对所述上测温仪和所述下测温仪的高度位置进行微调的位置微调机构，其中，所述上测温仪和所述下测温仪通过测温仪固定架安装在所述自动灌装机中的机架上，所述位置微调机构包括第一位置调节机构和第二位置调节机构，其中，所述第一位置调节机构用于调节所述上测温仪的高度；所述第二位置调节机构用于调节所述下测温仪的高度；

所述供液装置中还设置有用于检测供液装置的供液量的流量传感器以及用于控制供液管路的通断的开关阀，所述开关阀与所述控制装置连接；

所述供液装置包括伺服进料泵、外部进料管、旋转进料器以及内部进料管，其中，所述伺服进料泵的进口通过管道与储液装置连通，伺服进料泵的出口则通过所述外部进料管与所述旋转进料器的进口连接，所述旋转进料器位于所述贮液缸的上方；所述内部进料管的进口与所述旋转进料器的出口连通，内部进料管的出口则伸入到所述贮液缸的液面下方；

伺服进料泵将供液装置中的液体通过外部进料管输送到贮液缸中；流量传感器对外部进料管中的液体流量进行测量，并将测量得到的电信号传输至供液装置中的出料量数字转换器中，由出料量数字转换器转为数字信号，再上传给控制装置；同时，设置在高位温点中的上测温仪和设置在低位温点中的下测温仪分别对贮液缸中的高位温点和低位温点的温度进行实时检测，并将检测到的数据通过高位温度数字转换器和低位温度数字转换器转为数字信号后上传给控制装置中，所述控制装置将温度信号和流量信号进行分析处理，当所述上测温仪检测到高位温点的温度高于预定阀值时，控制装置控制开关阀关闭，停止向贮液缸内输送液体；当所述下测温仪检测到低位温点的温度数值低于预定阀值时，控制装置控制开关阀打开，伺服进料泵继续向所述贮液缸内输送液体，以此保证贮液缸中的液体的液位在灌装阀进行灌装时始终位于最高液位线和最低液位线之间，保证自动灌装机内的液体的液位处于动态平衡。

2.根据权利要求1所述的基于温度变化的液位控制系统，其特征在于，所述贮液缸上设置有缸盖，所述旋转进料器安装在所述缸盖上。

3.根据权利要求2所述的基于温度变化的液位控制系统，其特征在于，所述内部进料管倾斜设置。

4.根据权利要求3所述的基于温度变化的液位控制系统，其特征在于，所述供液装置还包括进气管道，所述进气管道的出口与所述旋转进料器的进口连通。

5.一种自动灌装机，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的基于温度变化的液位控制系统。