冲瓶机喷冲装置优化设计

秦旭 张科 李全安

目前在啤酒、饮料生产当中，多采用冲瓶机的冲瓶装置导入冲洗介质对容器进行冲洗。

喷冲装置结构简单，即在冲瓶机主转盘上根据实际需要设置一定数量锥形喷嘴，分别与进液管相连通。瓶子经进瓶螺杆、进瓶星轮送入后，主转盘上一组瓶夹夹住瓶口，翻转导轨带动旋转180 度，瓶口向下立于喷嘴正上方。每个喷嘴都有一个电磁阀控制。打开电磁阀，冲洗液对瓶子内部喷冲，如图1 所示。冲洗完毕，沥干。导轨带动瓶身再次旋转180 度，回复直立状态。由星轮送出，进入下一工艺。

图1 喷冲装置结构

通过对喷冲结构分析可知，介质从喷嘴喷出后垂直向上，到达容器底部后散开，实现对容器冲洗，介质流向如图2 所示。喷出的介质呈特定的角度，因而不能覆盖容器的全部内壁，不能对瓶子进行完全彻底的冲洗。

图2 介质流向

针对此问题，需要设计一种能够将介质完全覆盖容器内壁的的喷冲装置。为此提出介质双流向的构想，即介质通过喷嘴喷出后既能垂直向上又能向四周覆盖容器内壁。为验证此想法，对喷冲装置的结构进行优化调整。

介质流向单一主要原因是介质通过喷嘴时只有垂直向上的运动，若想介质通过喷嘴后具有两个流向的运动，则介质通过喷嘴前就需保持两个流向的运动。为此在喷嘴上加入一个腔体，使介质入口中心与喷冲装置中心偏置，以切线方向进液，喷冲介质进入喷冲装置腔体后随喷嘴内腔内壁旋转，带动整个喷冲介质保持高速旋转状态。优化喷嘴结构，通过一些结构件将喷嘴融入腔体，结构如图3 所示。

由图3 可知，自由状态下喷嘴底部由腔体内槽口上表面支撑，喷嘴两边对称布置两个导杆、弹簧以及圆管。当介质通过腔体上切向进水口进入喷嘴内，介质随喷嘴内腔内壁高速旋转，如图4 所示。

图3 优化后的喷冲装置

图4 切向进液

介质压力将喷嘴抬升插入容器内部，介质在容器内壁实现垂直和圆周两个方向的流动对容器内壁冲洗，如图5 所示。

图5 介质双流向示意图

喷冲装置设计有可通过介质压力抬起的喷嘴，插入容器内部，将冲洗介质与回落介质区隔开，减少冲洗介质的压力损失，保证冲洗过程中，冲洗效果的一致。

该方法可以使介质以切线方向进液，介质随腔体内腔内壁旋转，带动整个喷冲介质高速旋转，使喷冲介质通过喷口后呈倒置旋转圆锥状。通过合适的喷嘴形状，使介质的倒圆锥状尺寸与容器直径和高度相符，在容器内壁实现垂直和圆周两个方向的流动，加大对容器内壁的冲刷效果，可有效冲洗容器内壁。

伸缩喷嘴设计有台阶，喷嘴台阶面与盖板通孔表面贴合，阻止介质通过盖板孔外溢，增强喷嘴喷淋效果。

伸缩喷嘴设计有限位导杆，介质压力下喷嘴自身位置固定，不会随介质旋转，保证介质通过喷嘴后成倒置旋转状态。

冲洗结束后无介质压力状态下,依托弹簧弹力和自重,喷嘴自动退出容器,恢复原位，结构简单可靠。