充填工艺技术课件

1.掌握基本的计量方法；2.掌握容积式、称重式、计数式等典型计量装置的结构及工作原理。科学的灵感，决不是坐等可以等来的。如果说，科学上的发现有什么偶然的机遇的话，那么这种“偶然的机遇”只能给那些学有素养的人，给那些善于独立思考的人，给那些具有锲而不舍的精神的人，而不会给懒汉。---华罗庚（中国）第二章充填机械第一节概述填充机：将固体产品按预定量填充到包装容器内；

一、计数法是指包装物料按个数进行计量和包装的方法。常用计数方法有如下几种类型。1.单件计数通常用于块状物料，可使物料单列定向排列并依次通过光电计数装置，光电计数器发出电信号输入计数电路进行计数，并由数码管加以显示。当计数达到给定量时，控制信号即控制输送物料闸门，从而完成一次计数循环。

2.多件计数由计量腔一次装入多件物料进行计量3.转盘计数主要适用于药片,钢珠等规则颗粒物料，它是在转盘上平均分布的扇区面内均布一定数量的小孔，形成若干组均分的间隔孔区，改变每一扇形区的孔数即改变计数值。4.履带计数多适用于片状和球形等规则物料计数，主要由具有若干匀布凹槽的履带带动物料依次通过传感器进行计数。二.定容法定容法广泛用于密度稳定的粉状、颗粒状、膏状物料的计量。常见的有以下几种方法。1.量杯式利用量杯的容积进行计量。2.螺杆式利用螺杆的螺旋槽在单位转速中的总旋容积进行计量。3.真空充填4.定时充填5.倾注式充填三.称重法主要应用于受潮易结块，颗粒大小不均匀，密度的变化幅度较大的物料的计量。1.毛重式充填2.净重式充填第二节容积式充填定义：将产品按预定容量填充到包装容器内分类：（根据物料容积计量方式不同）量杯式、可调容量式、气流式、柱塞式、螺杆式、计量泵式、插管式、料位式、定时式；适用范围：对于密度较稳定的粉末，细颗粒，膏状物料较合适。特点：结构简单、计量速度快、造价低、但精度低。1、螺杆式充填通过控制螺杆旋转的转数或时间来量取产品。构成：螺杆计量装置、物料进给机构、传动系统、控制系统、机架。传动过程：1启动电机，带动小带轮及大带轮，使大带轮绕着螺杆轴空转。2当计量开始时，给电磁离合器一个信号，于是与主轴连在一起的离合器和大带轮吸合，主轴转动，固定在主轴上的光电码盘同时转动，计量螺杆也同步转动。3计量螺杆转过预定圈数实现计量时，光电码盘也转过同样的圈数，使电气控制系统发出信号，离合器与大带轮脱开，计量过程结束。螺杆式充充填机传传动系统统示意图图利用螺杆杆螺旋槽槽的容腔腔来计量量物料每次充填填物料的的重量：：G=V.r.n0式中：V－圈螺螺旋的容容积（cm^2)，V=F.LF:螺旋旋截面积积（cm^2），F=st/2L:每圈圈螺旋周周长（cm），，L=Dm/cosr－物料料的比重重（kg/cm^3)n0－充填一一次螺杆杆的转数数。充填精度度的计算算方法：：（1）计计量螺杆杆一般垂垂直安装装，在导导管内的的螺距数数≥5；；（2）螺螺杆采用用精密加加工的矩矩形截面面螺纹，，其一圈圈计量容容积V为为V=F·L=t(s-b)·ππDm/cosα(cm3)螺螺杆杆每次计计量的理理论重量量W为W=V·γγ·m(kg)螺螺杆计计量的平平均生产产率Q为为Q=W··n/m=V·γ··n=t(s-b)··πDm/cosα··γ·n(kg/min)（3）螺螺杆与导导管间的的间隙：一般取取0.2mm左左右。过过大会影影响计量量精度；；过过小回回使螺杆杆与导管管相摩擦擦而产生生金属屑屑，污染染物料。。（4）特特点：A、计计量精度度较高，，误差≤≤5%；；B、计计量和装装量范围围较大（（0.12~1.4g），且且可调（（调螺杆杆转数→→微调，，更换螺螺杆→粗粗调）；；C、应应用范围围较广，，尤其适适用于流流动性好好的重体体物料的的计量分分装；D、螺杆杆加工和和安装要要求较高高。（5）计计量精度度主要影影响因素素：A、物物料的流流动性、、比重等等物理性性能；B、螺杆杆与导管管间的间间隙；C、螺杆杆的转数数与转速速；D、、螺杆的的加工精精度。2、量杯杯式充填填机量杯式充充填机适适合于小小粒状、、碎片状状及粉末末状等流流动性能能良好的的物料充充填。生生产中根根据物料料的比重重稳定性性的好与与差,量量杯分为为固定式式和可调调式两种种。过程：物物料经料料斗1靠靠重力落落到计量量杯内。。主轴11带动动圆盘旋旋转时，，粉料刮刮板9将将量杯3上面多多余的物物料刮去去。当量量杯转到到卸粉工工位时，，开启圆圆销7推推开定量量杯底部部活门4，于是是量杯中中的物料料在自重重作用下下充填到到下方的的容器中中。如果容积积的大小小不同、、则还可可以更换换量杯。。3、可调调容量式式充填机机采用可随随产品容容量变化化而自动动调节容容积的量量杯量取取产品。。量杯由上上下两部部分组组成。通通过调节节机构可可以改变变上下量量杯的相相对位置置，实现现容积微微调。量杯定量量的包装装速度可可达300～600次次／分。。若与真真空充填填装置相相配合，，既可以以防止粉粉尘飞扬扬，又可可以加快快落料速速度，提提高包装装速度．．还应注注意使下下料斗的的物流道道尽可能能地短些些，以使使物料落落入容器器的时间间减到最最小，减减少粉尘尘的飞扬扬。4、气流流式填充充机为了进一一步提高高计量精精度或减减少物料料的氧化化,可采采用真空空或气流流式充填填机构充充填。充填物料料时，先先将容器器抽真空空，继而而使物料料充填到到容器中中去。由由于容器器处于真真空状态态下，故故物料充充填到容容器内时时相当均均匀，且且空隙极极小,因因而计量量精度较较高。显显然这种种型式的的充填机机械的缺缺点则是是充填物物料的计计量精度度受着容容器容积积变化的的影响。。例如,玻璃瓶瓶壁厚不不相等或或不匀称称等,就就会出现现不同的的容积。。如果容容器为非非刚性瓶瓶，则应应在容器器外套一一个真空空密封装装置，以以保证容容器在抽抽真空或或充填物物料时不不发生容容器塌陷陷、变形形等现象象,以达达到符合合要求的的充填精精度过程：充充填轮2作匀速速间歇转转动，当当轮中量量杯口与与料斗接接合时，，恰好配配气阀也也接通了了真空管管，物料料就被吸吸入量杯杯。当量量杯转位位到包装装容器的的上方时时，量杯杯中的物物料就被被经过配配气阀输输送过来来的压缩缩空气吹吹到容器器中。这种充填填装置克克服了上上述真空空式充填填装置计计量不精精确的缺缺点,它它在很大大范围内内应用都都能达到到土1％％的精确确度。量量杯的的高度一一般为150mm。实实际生生产中,量杯的的横截面面形状可可以是圆圆形、椭椭圆形、、方形、、矩形,也可可以是其其它任意意形状。。（5）计计量精度度主要影影响因素素：A、物物料的流流动性、、比重等等物理性性能；B、、过滤片片堵塞或或损坏→→吸粉不不足和吹吹粉不净净(→设设吹净工工位)；；C、真空空度(吸吸粉，应应≥0.08MPa)和压缩缩空气压压力(吹吹粉及吹吹净)；；D、料斗斗中的物物料量与与搅拌。。5、柱塞塞式充填填机采用调节节柱塞行行程而改改变产品品容量的的柱塞筒筒量取产产品，并并将其充充填到容容器中。。过程：当当柱塞推推杆7向向上移动动时，由由于物料料自重，，使进料料活门5向下压压缩弹簧簧6，于于是物料料从活门门5与柱柱塞顶盘盘3的环环隙进入入柱塞下下部缸体体2的内内腔中。。当柱塞塞4向下下移动时时，活门门5在弹弹簧的作作用下关关闭环隙隙，柱塞塞4下部部的物料料就被柱柱塞压出出并充填填到容器器中。利用柱塞塞两极限限位置间间形成的的一定空空间的容容腔来计计量物料料。6、计量量泵式充充填机转鼓式充充填机利用计量量泵中齿齿轮的一一定转数数量取产产品。转阀2转转一圈，，充填两两次，每每次的容容量可用用螺钉3调节节，充填填速度与与转阀转转速有关关。转鼓是由由充填机机的传动动系统带带动回转转的，物物料靠自自重由上上料口装装入计量量容腔，，且边转转动边上上料。物物料在容容腔中随随转鼓转转到出料料口而自自由落入入包装容容器———袋或盒盒中。转转鼓的转转速视包包装物料料及计量量容腔的的结构不不同，可可在0.025—1m/s范范围内变变化。如如果转速速过快，，会使计计量不够够准确。。7、插管管式充填填机过程：将将内径较较小的插插管插入入具有一一定粉层层高度的的储料槽槽中，由由于粉末末之间及及粉末与与管壁间间都有附附着力，，当插管管被提起起时也不不致于使使粉末脱脱落下去去。当插插管转到到卸粉工工位时，，由顶杆杆将插管管中的粉粉末推入入容器3中。多用于小小容量的的药粉胶胶囊充填填。这种种装置的的计量范范围一般般为40～100mg,误差差约为7％,充充填速度度为30次／分分,每次次一般装装5～6件。计量精度度主要影影响因素素：A、、药物的的流动性性、比重重等物理理性能；；B、粉粉斗中的的药物量量、松实实度及搅搅拌；C、冲杆与插插管间的的间隙；；D、冲冲杆与插插管的加加工精度度。计量量的的调调节节：：调调整整粉粉盒盒内内粉粉层层厚厚度度、、插插管管内内径径、、插插管管与与粉粉盒盒底底的的间间隙隙。。◆在在插插管管式式计计量量机机构构中中：：（（1））为为保保证证计计量量准准确确，，冲冲杆杆与与插插管管间间的的间间隙隙很很小小（（0.1mm））。。（（2））插插管管下下行行到到最最低低位位应应与与粉粉盒盒底底保保证证有有0.1mm左左右右间间隙隙（（既既要要压压实实药药粉粉柱柱，，又又要要保保护护插插管管））。。（（3））刮刮板板与与耙耙料料器器控控制制粉粉盒盒内内药药物物的的松松实实程程度度，，对对粘粘性性大大、、流流动动性性差差、、易易结结晶晶结结块块、、架架桥桥形形成成空空穴穴的的药药物物，，须须耙耙松松、、翻翻匀匀、、刮刮实实；；对对粘粘性性小小、、流流动动性性好好的的药药物物，，只只须须刮刮板板将将粉粉层层刮刮平平。。（（4））插插粉粉后后压压实实药药粉粉时时，，冲冲杆杆相相对对插插管管的的行行程程决决定定于于驱驱动动打打杆杆和和花花键键轴轴的的两两凸凸轮轮曲曲线线相相对对位位置置。。（（5））冲冲杆杆相相对对插插管管的的行行程程应应根根据据药药物物性性能能调调节节粘粘性性小小→→相相对对行行程程大大→→以以防防压压得得不不实实，，在在转转位位时时松松散散掉掉落落；；粘粘性性大大→→相相对对行行程程小小→→以以防防压压得得过过实实而而粘粘附附在在冲冲杆杆或或插插管管内内壁壁上上（（为为消消除除粘粘附附现现象象，，有有时时在在冲冲杆杆上上装装一一销销钉钉使使其其沿沿插插管管壁壁上上的的螺螺旋旋槽槽有有一一旋旋转转动动作作））。。（（6））对对比比重重较较小小且且粘粘性性较较大大的的粉粉剂剂（（如如青青霉霉素素、、土土霉霉素素等等）），，插插粉粉计计量量时时，，冲冲杆杆与与插插管管间间可可无无需需相相对对行行程程形形。。总结结：：1量量杯杯充充填填量杯杯的的结结构构有有转盘盘式式，，转转鼓鼓式式，，插插管管式式3种种特点点：：①可采采用用固固定定式式量量杯杯或或可可调调式式量量杯杯；；②充填填精精度度较较低低；；③可进进行行高高速速充充填填。。适用用于于充填填流流动动性性能能良良好好的的粉粉末末状状，，颗颗粒粒状状，，碎碎片片状状物物料料。。总结结：：2螺螺杆杆充充填填特点点：：充填填速速度度快快，，飞飞扬扬小小，，充充填填精精度度较较高高。。适用用于于充填填流流动动性性能能较较好好的的粉粉末末状状细细颗颗粒粒状状物物料料，，特特别别是是在在出出料料口口容容易易起起翘翘而而不不易易落落下下的的物物料料，，不适适用用于于易碎碎的的片片状状，，块块状状物物料料和和视视密密度度变变化化较较大大的的物物料料。。。。总结：：3真真空充充填特点：：①可获得得较高高的充充填精精度；；②能减少少包装装容器器内氧氧气含含量，，延长长物料料的保保存期期；③可防止止物料料粉尘尘弥散散。真空容容器充充填，，特点点：①①物料充充填到到容器器内相相当均均匀，，紧密密，充充填精精度比比较高高；②充填精精度要要受容容器容容积的的影响响。真空量量杯充充填，，特点点：①充填精精度高高；②充填范范围大大总结：：4定定时充充填原理：：通过控控制物物料流流动时时间或或调节节进料料管流流量来来量取取产品品，并并将其其充填填到包包装容容器中中。特点：：①结构简简单；；②价格便便宜；；③充填精精度较较低。。计时振振动充充填，，适用用于各各种粉粉末，，颗粒粒状物物料。。等流量量充填填，充充填精精度受受容器器容积积的影影响，，充填填精度度高，，充填填范围围大。。第三节节称称重式式充填填有许多多物料料常容容易受受潮而而结块块，使使颗粒粒大小小不均均，密密度变变化幅幅度较较大，，此类类产品品适合合采用用称重重法计计量，，以保保证精精度。。分类1：毛毛重式式充填填、净净重式式充填填；毛重式式充填填装置置在充填填过程程中，，产品品连同同包装装容器器一起起称重重的机机器。。通常用用于产产品在在称重重料斗斗中因因有粘粘连现现象而而损害害称重重系统统精确确度的的场合合。包装容容器本本身的的重量量直接接影响响充填填物料料的规规定重重量。。不适用用于包装容容器质质量变变化较较大，，或物物料重重量占占整个个重量量百分分比很很小的的场合合。净重式式充填填机先称出出预定定质量量的产产品，，并将将其充充填到到包装装容器器内。。称量精精度高高，广广泛用用于要求充充填精精度高高及贵贵重的的流动动性好好的固固体物物料，，还用于于充填酥酥脆易易碎的的物料料，特别适适用于于质量大大且变变化较较大的的包装装容器器。分类2：按按称重重的方方式，，分为为间歇歇式充充填机机、连连续式式充填填机；；间歇式式称重重装置置1、单台秤秤采用单单台秤秤称重重，生生产效效率较较低，，且称称重速速度加加快时时精度度就降降低。。2、多台秤秤采用多多台秤秤计量量可大大幅提提高生生产率率。它它尤其其适合合于粗粗粒和和块状状物料料的高高精度度计量量。振动给给料机械电电子称称：双双杠杆杆称重重原理理Gx.Le=Gc1.Lc1+Gc2.Lc2式中：：Gx=G主x＋G副x；G主x是主秤秤杆所所称重重量，，G主x＝Gc1.Lc1;G副x是副秤秤杆所所称重重量，，G副x＝Gc2.Lc2;当称量量值在在500～～1000g时时，误误差可可控制制在0.4％以以内,所以以称量量精度度还算算较高高。机械电电子秤秤：双双杠杆杆阻尼尼秤称量过过程：：A副副秤杆杆17被电电磁铁铁20吸住住，一一旦主主副通通道同同时给给计量量料斗斗8供供料时时，主主秤杆杆18逐渐渐抬起起，B当达达到主主秤杆杆的给给定量量值时时，吊吊架19的的下限限位板板恰好好吊住住副秤秤杆，，开关关22发出出信号号，电电磁铁铁4关关闭主主通道道的阀阀门6，主主通道道停止止供料料，电电磁铁铁20将副副秤杆杆释放放。C副副通道道继续续供料料，当当计量量料斗斗8中中的物物料达达到重重的称称量定定值时时，开开关23发发出信信号，，电磁磁铁5关闭闭副通通道阀阀门7，副副通道道供料料立即即停止止。D电磁磁铁9将门门钩10拉拉开，，计量量料斗斗底板板自行行落下下，物物料经经漏斗斗11落入入包装装容器器中。。高精度度计量量组合合秤。。一般般可配配备多多达9～14个个秤斗斗，呈呈水平平辐射射状排排列，，物料料从中中央料料斗再再进入入分料料斗和和各秤秤斗，，每一一秤斗斗都配配有重重量传传感器器，可可分别别同时时精确确测出出各斗斗中物物料重重量。。然后后根据据选定定的组组合数数目，，借助助电子子计算算机作作快速速计量量，从从至少少511种种物料料组合合中挑挑选出出等于于或略略大于于标重重的最最佳秤秤斗组组合，，作为为包装装物料料重量量。误差一一般不不超过过±1%，每每分钟钟称重重60～120次。。连续式式称重重充填填机间歇式式称量量装置置只能能用于于低速速称量量充填填中，，故它它的生生产效效率也也相当当低。。在现现代化化的生生产中中，高高速称称量充充填机机多采采用连连续称称量装装置，，它可可以大大大提提高生生产率率。实质是是定时时计重重，即即通过过控制制物料料的稳稳定流流量及及其流流动时时间间间隔来来进行行计量量。电子皮皮带秤秤物料由由料斗斗1经经自控控闸门门2流流到输输送带带5上上，连连续运运转的的输送送带将将物料料带至至秤盘盘4时时，皮皮带秤秤立即即可测测出该该段皮皮带上上的物物料的的重量量，从从而得得知物物料容容量的的变化化，据据此转转换成成电信信号的的变化化。由由称重重调节节器3控制制料斗斗闸门门的开开度，，以保保持物物料流流量的的稳定定。物料输输出后后落入入物料料分配配机构构。通通常是是具有有等分分格子子的圆圆盘。。圆盘盘按给给定的的转速速作等等速回回转运运动。。盘中中的每每个格格子在在回转转中所所截获获的物物料的的重量量相同同。当当物料料转到到卸料料工位位是就就从格格子的的底部部经漏漏斗落落入包包装容容器中中。匹配皮皮带与与物料料分配配机构构的运运动速速度，，就到到达预预期的的计量量目的的。第四节节计计数充充填机机定义：：将产产品按按预定定数目目填充充至包包装容容器内内；在包装装过程程中,某些些较大大的颗颗粒状状、块块状及及棒状状物料料,如如糖果果、饼饼干、、面包包等,由于于生产产的机机械化化、规规格化化、标标准化化,使使这些些产品品各自自都具具有相相同的的份量量和质质量。。因而而这些些产品品在进进行包包装时时,多多采用用计数数定量量充填填机作作业。。在二二次包包装中中,一一些袋袋装产产品(如奶奶粉),盒盒式产产品(什锦锦糖、、果脯脯)等等,也也往往往应用用计数数充填填。分类一般分分为两两大类类：第第一类类是被被包装装物料料是有有规则则的整整齐排排列的的，其其中包包括预预先就就具有有规则则而整整齐的的排列列；其其次是是包装装前经经过供供送机机构将将杂乱乱的被被包装装物品品按一一定的的形式式和要要求进进行排排列,再进进行计计数的的方法法。第第二类类是从从混乱乱的被被包装装食品品的集集合体体中直直接取取出一一定个个数的的计数数方法法。1.被被包装装物品品呈有有规则则排列列的计计数机机构单件计计数法法——即即产品品每通通过一一件便便计一一数，，并显显示已已装件件数。。B多多件式式计数数机构构也称集集积式式计数数，是是将有有规则则排列列的产产品,按其其一定定的长长度或或高度度、体体积取取出一一定数数量,这类类机构构常见见的有有如下下几种种：(1)长度度计数数机构构这类计计数机机构常常用在在饼干干包装装、云云片糕糕包装装、茶茶叶小小装盒盒后的的第二二次大大包装装。计计量时时,排排列有有序的的物料料经输输送机机构送送到计计量机机构中中,行行进物物料的的前端端触到到计量量腔的的挡板板时,因挡挡板上上装有有电触触头或或机械械触头头，此此触头头一但但受到到压迫迫,就就立即即发出出信号号,指指令横横推器器迅速速动作作,将将一定定计量量的食食品推推送到到包装装台上上进行行裹包包包装装。长度计计数机机构计量时时,排排列有有序的的物料料经输输送机机构送送到计计量机机构中中,行行进物物料的的前端端触到到计量量腔的的挡板板时,因挡挡板上上装有有电触触头或或机械械触头头，此此触头头一但但受到到压迫迫,就就立即即发出出信号号,指指令横横推器器迅速速动作作,将将一定定计量量的食食品推推送到到包装装台上上进行行裹包包包装装1一输输送带带2一被被包产产品3一一横向向推板板4—触触点开开关5一一档板板容积计计数机机构原理：：物料料自料料斗下下落到到计量量箱中中，形形成有有规则则的排排列。。计量量箱充充满时时，即即达到到预定定的计计量数数，料料斗与与计量量箱之之间的的闸门门关闭闭，同同时，，计量量箱底底门打打开，，物品品进入入包装装盒。。多件式式：堆堆积计计数机机构用于具具有一一定等等径等等长之之类物物料的的包装装上。。物料自自料斗斗下落落到定定容箱箱内，，形成成有规规则的的排列列。为避免免物品品在料料斗中中架桥桥起拱拱，通通常将将料斗斗箱以以凸轮轮机构构带动动进行行振动动。定定容箱箱腔充充满时时,即即达到到了预预定的的计量量数，，这时时料斗斗与定定容箱箱之间间的闸闸门关关闭,同时时容箱箱底门门打开开，物物料就就进入入包装装盒。。此次次包装装完华华，则则容箱箱底门门关闭闭，而而进料料阐门门打开开,如如此第第二次次包装装计量量工序序就又又开始始了。。这就就是容容积计计量机机构的的工作作过程程。香烟装箱箱的多件件计数充充填装置置以10条条为一组组的条盒盒烟1分分5路进进入计量量工位。。计量室室的一端端装有5个触点点开关，，当条烟烟触到开开关时，，即可发发出信号号，表明明计量室室内已满满10条条，接着着启动上上压板2和下托托板4使使其下移移一条烟烟的厚度度距离，，上压板板退回上上位，腾腾出空位位供随后后的条烟烟进入计计量室。。如此重重复五次次后，再再由底部部的触电电开关发发出信号号指令水水平推板板5向前前推移，，直至五五十条烟烟为一组组进入侧侧向开口口的纸箱箱内。2.包装装食品呈呈杂乱形形的计数数机构物品多为为颗粒状状，如巧巧克力糖糖、药片片等,一一般说来来,它们们各自都都有一定定的重量量与形状状,但难难于排列列,而包包装时又又常常是是以计数数方式进进行。这这类计数数机构常常见有以以下几种种。（1）转转盘计数数机构包装时,转动的的定量盘盘上的小小孔通过过料箱底底部时,料箱箱中的物物料就落落人小孔孔中(每孔一一颗)。。由于定定量盘上上的小孔孔计数额额分为三三组,互互成l20方位,所以以,当当定量盘盘上的小小孔有二二组进入入装料工工位时，，则必有有一组处处在卸料料位卸料料。食品品通过卸卸料槽口口充人包包装容器器。为确确保物料料能顺利利地进人人计量盘盘的小孔孔中,常常使定量量盘上小小孔的直直径比物物料的直直径略大大0．5～1mm,盘盘的厚度度也较物物料的厚厚度(或或直径)稍厚些些。料料箱的正正面平板板多采用用透明材材料,以以利于于观察料料箱内物物料及充充填入孔孔的情况况。此板板底部与与计量盘盘上面不不宜留有有过大间间隙,以以防物料料多余转转出或将将物料刮刮碎。(2)转转鼓式计计数机构构应用于糖糖豆等长长径比较较小的颗颗粒物料料集合自自动包装装计量。。计量原原理与转转盘式计计量原理理基本相相同。转转鼓运动动时,各各组计量量孔眼在在料斗中中搓动(一般应应以不破破损物料料为原则则),物物料靠自自重而充充填人孔孔眼。当当充满满物料的的孔眼转转到出料料口时,物料又又靠自重