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在商品流通中人們對小袋商品的包裝提出了越來越高的要求,不僅要求包裝美觀、 便于運輸、 儲存、使用方便和產品保質,而且要求包裝袋內的商品計量準確,誤差小。“計量”是包裝過程中的重要組成部分,因此商品包裝的精確計量是包裝行業時刻關注的一項重要課題。為此,我們將多年來和企業合作研制的容積式和動態稱重式計量裝置方案總結、 比較如下 。
一 、 容積式定量包裝計量裝置
容積式定量包裝計量裝置適用于視密度穩定 、 容量較小的物料包裝計量。其結構簡單 ,計量速度快,成本低,但準確度低( 一般只能達到 3%～ 1. 5% ) 。
1.容杯式定量包裝計量裝置
容杯式定量包裝計量裝置 ,分為固定和可調容杯式定量包裝計量裝置兩種。
固定容杯式定量包裝計量裝置有兩種類型, 一種適用于顆粒狀、粉狀物料包裝; 另一種適用于粉狀物料包裝 。
適用于顆粒狀、粉狀物料包裝主要由料斗、 定量杯、 轉盤、 刮板 、 粉罩、 活門、 轉軸及機架等組成。其工作原理為 : 轉盤帶動定量杯在轉軸的作用下作旋轉運動,當定量杯轉入由刮板隔斷的料倉時,向其內充填物料,同時料斗補充物料,以便定量杯充滿物料 當定量杯轉出由刮板隔斷的料倉時,刮板將其上口物料刮平,保證各杯料高一致 當定量杯轉到卸料口時 ,由固定在機架上的頂桿撥開其底部的活門,物料經下料管落入包裝袋,落料完畢再由頂桿關閉其底部的活門,完成計量自動落料的動作要求。
適用于粉狀物料包裝主要由料斗 、 定量杯 、 滑板、滑座、 滑座蓋、 支座、 攪拌器及機架等組成 。其工作原理為: 滑板帶動定量杯在驅動機構的作用下做等幅往復滑移,攪拌器勻速轉動防止物料結塊 ,當定量杯滑到料斗的下料口時,其內充填物料, 不僅保證了定量杯中能夠充滿物料,而且保證了其內物料比重均勻,當定量杯滑出料部下料口時, 滑座蓋將其上刮平, 保證其料高一致; 當定量杯滑到漏斗上口時, 其內物料經漏斗落入包裝袋,完成計量自動落料的動作要求。后者比前者生產效率低,但能更好地適應粉料計量 。
可調容杯式計量裝置適用于物料視密度變化對準確度有較大影響的顆粒狀、粉狀物料包裝 。主要由料斗、 可調量杯、 旋轉盤 、 定盤、 刮板、粉罩、調整機構、 控制裝置及機架等組成。其工作原理為: 旋轉盤帶動可調量杯( 由固定杯和可調杯組成) 、下刮板隨轉軸在原動機的驅動下一起作旋轉運動, 當可調量杯隨旋轉盤轉入料斗底部時 , 料斗中的物料自動填充量杯,并由固定在料斗上的上刮板( 由收集板和刮平板組成) 將杯口刮平,保證旋轉盤上不積物料和各可調量杯料高一致; 當計量杯再轉至定盤的長圓孔卸料口時 ,可調量杯中的物料落入包裝袋的同時, 固定在可調杯后與可調杯同步旋轉的下刮板將可調杯滲出的物料刮至卸料回落入包裝袋, 完成計量自動落料的要求。可調杯的上端套在固定杯的外表面 ,下端與定盤接觸 ,并在定盤上滑動 可調杯與固定杯內表面組成的內腔為計量容腔 可調杯與定盤在調整機構的作用下可上下滑動 , 以改變計量容腔的容積。調整機構的調整軸兩個外伸端上, 一端與伺服電機直接相聯, 另一端與手動調節機構絞合式聯接 ,因此可實現計量的手動和自動調節 。
2.轉鼓式定量包裝計量裝置
轉鼓式定量包裝計量裝置是依靠轉鼓外線穿腔和殼體內表面形成的密封容腔實現計量的。適用于密度穩定和流動性好的物料包裝。
轉鼓式定量包裝計量裝置分為扇形轉鼓定量包裝計量裝置和槽形截面可調容腔的圓柱形轉鼓定量包裝計量裝置兩種。扇形轉鼓定量包裝計量裝置 ,主要由料斗、 轉鼓 、 殼體及機夾等組成 。其工作原理為:轉鼓在傳動軸的作用下作旋轉運動,當轉鼓上的扇形槽轉到料斗下部的進料管位置時,物料從料斗經進料管落入轉鼓的扇形槽; 當轉鼓轉出進料管位置時, 由殼體內表面將扇形槽內多余物料刮去,保證轉鼓外線容腔和殼體內表面形成的密封容腔內的物料體積一致; 當計量腔隨轉鼓到出料管時,物料經出料管落入包裝袋,完成計量自動落料的要求。槽形截面可調容腔的圓柱形轉鼓定量包裝計量裝置, 主要由料斗 、 轉鼓、 殼體、 調節機構及機夾等組成 。其工作原理同扇形轉鼓包裝。它是通過轉動調節螺絲,改變計量容腔中柱塞板的位置來實現計量調節的。
3.柱塞式定量包裝計量裝置
圖 1 為柱塞式定量包裝計量裝置結構簡圖 。適用于粉狀 、 顆粒狀和粘稠物料包裝 。更適用于流動性小 、 易結塊和產生架橋等柱塞現象的物料包裝。主要由料斗、殼體 、 柱塞及機架等組成 。其工作原理為: 柱塞在驅動機構的作用下作直線往復運動, 當柱塞向左移動時 ,轉閥順時針方向轉動關閉出料管打開進料管 ,料斗中的物料經進料管被吸入柱塞和殼體形成的容腔實現計量 當柱塞向右移動時 ,轉閥逆時針方向轉動關閉進料管打開出料管 ,物料被推入出料管落入包裝袋 ,完成計量自動落料的要求。
定量包裝計量
4.螺桿式定量包裝計量裝置
螺桿式定量包裝計量裝置是一種利用螺旋給料器來完成計量的裝置。在每一裝料循環中, 只要精確控制螺桿的轉數, 就能獲得所要求的計量。該裝置的裝料距離短, 很少飛揚粉塵 ,且速度快, 適用于粉狀物料包裝 。但計量螺桿加工精度和成本高 。
圖 2 為螺桿式定量包裝主量裝置結構簡圖 。主要由驅動裝置 、 計量螺桿 、料斗、攪拌器及機架等組成。其工作原理為 : 驅動裝置帶動計量螺桿和攪拌器由送料口送入計量管 ,經接料斗落入包裝袋, 完成計量自動落料的要求。
定量包裝計量
上述幾種方案都是非連續式落料方案, 有利于制袋包裝的橫封, 并能保證計量容腔中的物料與落入包裝袋中的物料容積保持一致。雖然其結構簡單, 動作靈活 ,計量速度快,成本低 ,但是計量容腔的制造誤差 、 物料的密度變化都會直接影響計量精度, 故只適用于定量準確度要求不高的場合 。
二、稱重式動態定量包裝計量裝置
稱重式動態定量包裝計量是指對變化或運動中的物料進行定量稱重計量的方式。適用于易吸潮結塊、 顆粒不均勻及視密度變化較大等物料的計量 。其結構復雜,計量速度慢 ,成本高, 但準確度高( 能達到 1%～ 0. 1 % ) 。
1.連續稱重式計量
連續稱重式計量實質上是定時計重量。通過閉環控制系統 ,控制物料的穩定流量及其流動時間間隔進行計量。
連續稱重式定量包裝計量裝置主要有電子皮帶秤和螺旋秤。電子皮帶秤適用于粉粒物料包裝。主要由料斗 、 輸送裝置 、 計量秤、傳感器、 稱重調節控制器及機架等組成 。其工作原理為 : 當物料由料斗經自動控制閘門流到輸送帶上時 ,連續勻速運轉的輸送帶將物料帶到秤臺, 皮帶秤立即測出該段皮帶上物料的重量 ,并將物料容重變化經傳感器轉變成電信號傳給稱重調節控制器 , 控制粒斗自動調節閘門的開度 ,保證物料流量的穩定 。再經與皮帶電子秤同步運轉的等分盤, 將皮帶秤輸送帶上某段范圍內的物料分成分量相等的充填量落入包裝袋, 完成計量自動落料。螺旋秤適用于不會產生粘附和起拱的顆粒物料。主要由料斗、伺服電機、螺桿給料器 、 擋板、 傳感器 、 調節控制器及機架等組成。其工作原理為: 伺服電機帶動螺桿給料器作旋轉運動,并將料斗中的物料由螺桿給料器向前推動經下料口落到擋板上; 物料對擋板沖力的垂直分量能經傳感器轉化為電信號傳給調節控制器, 并由調節控制器調節控制伺服電機的轉速 , 改變物料的流量。由于傳感器的輸出信號的強弱與物流沖力成正比 ,所以能夠保證物料流量穩定, 達到準確定時計量的目的。再經與螺桿秤同步運轉的等分盤將螺桿給料器推出的某段范圍內的物料分成分量相等的充填量落入包裝袋,完成計量自動落料的要求。
2.非連續稱重式定量包裝計量
非連續稱重式定量包裝計量 , 實質上是通過閉環控制系統,控制進入秤斗物料多少進行計量。適用于粉粒物料包裝 。
非連續稱重式定量包裝計量裝置 ,可分為利用槽式振蕩器供料和利用螺旋桿供料兩種形式。利用槽式振蕩器供料主要由料斗、槽式振蕩器、秤斗、稱重傳感器 、 控制系統、 執行機構及機架等組成。其工作原理為 : 槽式振蕩器將料斗內的物料 ,由粗給料調節閘門和細給料調節閘門控制成一定厚度, 分別通過振動槽和槽端的粗加料開關閘門和細加料開關閘門流入秤斗,與秤斗直接接觸的稱重傳感器將物重直接變成電信號傳給單片機控制系統 ,并與設定值進行比較 ,當秤斗內的重量達到設定值的 90%時,發出粗加料終了信號 ,使槽式振蕩器的粗加料開關閉門在氣缸或電磁鐵的作用下關閉出料口, 由細給料振蕩槽單獨供料 ,直至發出滿秤信號 ,使槽式振蕩器的細加料開關閘門在氣缸或電磁鐵的作用下關閉,槽式振蕩器停振, 并下達放料指令 ,在氣缸或電磁鐵的作用下通過秤斗門撥桿打開秤斗門, 物料經充填斗落入包裝袋, 完成計量自動落料。利用螺旋桿供料的主要由料斗、 步進電機、秤斗 、 供料螺桿 、 稱重傳感器 、 控制系統、 執行機構及機架等組成。不同之處 ,是該裝置通過控制步進電機單位時間的驅動脈沖數實現給秤斗的快 、慢速加料 。實質上是控制供料螺桿的旋轉速度和旋轉角度完成動態供料的。
三、 結語
稱重式動態定量包裝計量裝置與容積式定量包裝計量裝置相比雖然結構復雜、計量速度慢、 成本高,但是單機不僅能夠滿足多品種、 多計量的粉粒包裝要求,而且計量準確。隨著科技進步和組合秤的使用不僅提高了稱重式動態計量裝置的計量速度,而且大大降低了成本。因此,動態計量包裝作為包裝行業的發展方向, 一定會得以迅速發展和不斷提高完善 。當然,根據不同物料和不同準確度要求, 我們可以選擇不同的定量裝置滿足包裝行業的不同需要。
幾種全自動定量包裝機的計量原理
來源：環球糧機網發布時間：2015-02-06 17:26:38
