酱油大包装灌装设备的研究与应用

陈荣亮

0 引言

现有的酱油生产包装线使用的灌装机基本为瓶装/罐装的灌装机，产品和生产设备都十分成熟，而大包装灌装工艺则为半成品包装，大包装容器灌装后重量多为几百公斤到1 t不等，由于体量较大，大部分还使用传统的人手灌装方式，因为酱油大包装的主要灌装容器包括铁箱、纸箱、白胶罐和蓝胶桶，酱油大包装灌装容器的特点为体积大，重量重，灌装容器的大小和型状均有差异，每一次完成灌装后都只能依靠叉车将大包装灌装容器从计量地磅上移开，而且大包装容器在灌装时由操作人员手动控制电泵启停，通过计量地磅测量重量来判断灌装量，很难在批量灌装时控制好灌装量的误差，如何解决传统的大包装灌装方式难以控制灌装量的精确度和无法进行连续性灌装。针对目前实际情况，需要一种适用于灌装不同的大包装容器，可调节灌装量，在指定的空间内完成多种类大包装容器的灌装工作，还须具备计量和运输功能的灌装设备。

1 大包装灌装设备原理

本文研究的大包装灌装设备主要由分段式节能运输系统和多功能灌装系统两部分组成，分段式节能运输系统由分段式滚筒运输带和直角变向运输带组成，整个运输系统均采用分段式运输带组成，起承载和运输的作用，分段式运输带可以独立启停，且适用于不同场地，拼装成不同组合使用，而独立启停不但便于维修和调整不组合使用，还具备节能环保的效果，每段运输带都安装光电传感器，只有在大包装容器到达指定位置时，光电传感器感应到后，运输带才会启动，否则处于停止状态。

多功能灌装系统主要为适用于灌装不同种类的大包装容器而设计，其灌装量和计量方式可预先设定，其灌装头可拆卸，灌装不同大包装容器选用不同的灌装头，多功能灌装系统具备2种计量方式，如灌装铁箱、纸箱和白胶罐时会优先使用称重传感器[1]为标准计量，流量计计量作辅助作用，而灌装蓝胶桶时会切换到以流量计[2]为标准计量，称重传感器为辅助作用。当灌装量到达预设值后自动停泵，并启动运输滚筒将大包装容器运出灌装位置。

2 分段式节能运输系统

2.1 分段式节能运输带

分段式节能运输带是由多段相同规格的运输带组合使用，每段运输带均由滚筒、链条、减速机和光电传感器组成，分段式运输带由多个滚筒起承载和运输功能，滚筒与滚筒之间由链条连接传动，每段出入口各安装1个光电传感器，当入口感应到大包装容器时，减速机启动，整段运输带滚筒按指定方向转动，当大包装容器离开出口的光电传感器感应位置时，整段运输带停止运行。

2.2 可变向节能运输带

可变向节能运输带是在分段式节能运输带[3]的基础上增加了换向链条、换向链条减速机、传动轴、升降气缸和光电传感器等。换向链条与滚筒平行安装，当运输带正向运输时，由滚筒对大包装容器起承载和传输作用，每个滚筒都由滚筒传动链条连接，从而实现一个滚筒减速机带动多条滚筒同时启动或停止的效果。滚筒将大包装容器运输至指定位置，光电传感器感应后，此时升降气缸将换向链条升起，换向链条升起后高于滚筒最高点，换向链条减速机启动，换向链条减速机通过传动轴带动换向链条，换向链条承载起大包装容器运输，从而达到变向的作用，当大包装容器实现变向并完成运出变向运输带后，此时，升降气缸将换向链条下降至低于运输滚筒。

2.3 整条运输系统组合使用

整条运输系统可实现自动化运输功能，适应不同大小的车间，同时实现可变向功能，实例结果如图1所示，可变向节能运输带分别处于分段式运输带组合的两端角处，起变向作用，而其他分段式运输带为常规单向滚筒运输带，可按实际要求摆放和组合分段式运输带，也可以改变摆放方向和数量，达到改变运输方向和长度的目的，从而满足具体环境和应用的需要。

图1 运输系统整体布局

3 多功能灌装系统

3.1 灌装升降气缸和可拆卸式灌装头

本文设计的灌装系统如图2所示，适用于多种大包装容器，应不同的大包装容器需要，使用不同的灌装头，所以选用可拆卸式灌装头便于更换，如铁箱、纸箱、白胶罐和蓝胶桶等，灌装头安装在升降气缸上，升降气缸由2个气缸组成，各种大包装容器下降灌装的位置不尽相同，开始灌装时，2段灌装升降气缸[4]均下降，灌装头伸进大包装容器内部开始灌装，当灌装到预设值时，收回一段气缸，此时灌装头回到大包装容器入料口下方继续灌装，灌装完成后灌装升降气缸完全收回。升降气缸选用2个气缸可避免酱油粘附于灌装头外壁上，物料分段灌装更利于称重计量的实时性和准确性。

图2 多功能灌装系统

3.2 称重计量方式

称重计量方式是使用称重传感器对大包装容器灌装重量的实时鉴测，从而控制灌装电泵和阀门的开关，称重计量方式仅适用于单块卡板承载一个大包装容器时使用，如铁箱、纸箱和白胶罐，一般单块卡板承载一个大包装容器时优选称重计量方式控制灌装，流量计计量方式辅助监测。

3.3 流量计计量方式

流量计计量方式是使用流量计对大包装容器灌装流量的实时监测，从而控制灌装电泵和阀门的开关，流量计计量方式主要使用于单块卡板上有多个大包装容器时使用，因为单台灌装机只有一个灌装头，单块卡有多个大包装容器时，卡板承重不平衡，使用称重计量存在较大误差，所以此时优选流量计计量方式控制灌装，称重计量方式辅助监测。

4 结语

在酱油大包装灌装设备中通过2种不同的计量方式检控制灌装量[5]，代替以往操作人员手动控制电泵控制灌装量，数据更加准确，实时监测灌装量，自动控制电泵启停和阀门开关，确保减小每次灌装量的误差。避免操作人员提早或延后关停灌装电泵导致灌装量出现较大差异的情况，有效保证不同的大包装灌装容器灌装量的准确性。以达到降低劳动强度，提升生产效率的目标。

本研究还对分段式节能运输系统进行应用，分段式节能运输系统可适用于不同规模的车间，灌装机和运输带数量可按实际情况进行增减，能有效实现大包装灌装容器在车间内自动化灌装和运输，达到人车分流的目标，其实际意义不但能节能降耗，更能降低操作人员的安全风险，保证大包装灌装工艺由车间内运送到车间外整个流程自动、高效地完成。