一种液体定量灌装装置及其质量法和容量法灌装方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及液体包装行业的灌装技术领域，尤其涉及一种液体定量灌装装置及其质量法和容量法灌装方法。本发明专利技术公开了一种全新的灌装装置并配合两种此前未被使用过的、全新的灌装原理，创造出四种适于不同使用场合与使用习惯的变流速液体定量灌装方法，在保持灌装精度和速度不变的前提下，使得灌装液体不产生过多的气泡、不发生外溢。而且利用该方法制造的灌装装置无需进行手动校准，可以减轻劳动强度，提高工作效率。本发明专利技术的进出液阀门及节流装置采用气爪与软管代替传统的气缸和大量不锈钢材料制作的精密阀体，大大简化了机体结构，降低了制造成本，同时减少了由于机械故障引起的意外停机和计量误差。

A liquid quantitative filling device and its quality method and capacity method

The invention relates to the filling technical field of liquid packaging industry, in particular to a liquid quantitative filling device and a filling method of quality method and capacity method. The invention discloses a brand-new filling device and cooperates with two previously unused and brand-new filling principles to create four variable flow rate liquid quantitative filling methods suitable for different use occasions and usage habits, so that the filling liquid does not produce too many bubbles and overflow under the premise of maintaining the filling accuracy and speed unchanged. Moreover, the filling device manufactured by this method does not need manual calibration, which can reduce labor intensity and improve work efficiency. The inlet and outlet valves and throttling devices of the invention use air claws and hoses instead of traditional cylinders and precision valve bodies made of a large number of stainless steel materials, greatly simplifying the body structure, reducing the manufacturing cost, and reducing the unexpected shutdown and measurement error caused by mechanical failure.

【技术实现步骤摘要】
一种液体定量灌装装置及其质量法和容量法灌装方法
本专利技术涉及一种液体灌装装置及其灌装方法；具体的说，涉及一种液体定量灌装装置及其质量法和容量法灌装方法，属于液体包装行业的灌装

技术介绍
灌装阀是液体灌装机械的核心部件。目前，在液体包装行业普遍采用的定量灌装阀包括容量法和质量法两种。其中，常用的容量法灌装阀包括：机械量杯式灌装阀、时间控制式灌装阀、磁尺式电子定量灌装阀等；而质量法灌装阀目前只有称重式灌装阀一种。容量法灌装阀属于目前应用比较广泛和主流的一种定量灌装阀。但其不足之处在于：灌装容量受温度影响较大，精度和可靠性低于称重式灌装阀。称重式灌装阀虽然属于目前精度相对较高的一种定量灌装阀。但其自身也存在一些不足之处，如：结构比较复杂，制造成本较高，且灌装精度易受环境因素影响，并不十分稳定等。受此影响，该类灌装阀并未得以大范围推广使用。此外，上述各种灌装阀制造过程中均需使用大量优质不锈钢材料进行精细加工和组装，其各个配合面、密封面的制造、装配精度要求很高，从而使得整体制造成本居高不下。而且，使用过程中各种柔性密封件频繁与刚性密封面进行摩擦、挤压，容易造成密封失效，需定期更换，导致不必要的停机和计量误差。而且，使用上述灌装阀制造的灌装机在投入使用前，需人工对每个灌装阀进行手动校准，从而人为引入了计量误差，并降低了工作效率。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对以上技术的不足，提供一种液体定量灌装装置及其质量法和容量法灌装方法。本专利技术采用了一种全新的灌装装置并配合两种此前未被使用过的、全新的灌装原理，创造出四种适于不同使用场合与使用习惯的变流速灌装方法，在保持灌装精度和速度不变的前提下，使得灌装液体不产生过多的气泡、不发生外溢；而且利用该原理制造的灌装装置不易受环境因素的干扰，可靠性和稳定性有所提高。而且利用该原理制造的灌装装置无需进行手动校准，可以减轻劳动强度，提高工作效率。本专利技术的进出液阀门及节流装置采用气爪与软管代替传统的气缸和大量不锈钢材料精细制作的精密阀体，大大简化了机体结构，降低了制造成本，同时减少了由于机械故障引起的意外停机和计量误差。为解决以上技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种液体定量灌装装置，包括计量筒，所述计量筒具有中空的筒腔，所述筒腔的径向横截面的截面积值从底部到顶部均相等；所述计量筒竖直安装在一个水平方向的平板托盘上，所述计量筒的上方安装有呼吸管，所述呼吸管一端与计量筒的筒腔相互连通，另一端与储液罐连通；所述计量筒下部安装有压力传感器，所述储液罐上安装有液体密度传感器。一种优化方案，所述计量筒设有进液口和出液口，所述进液口依次与进液软管和连通管连接，所述连通管与储液罐连通；所述出液口与出液软管和出液管以及灌装嘴依次连通。进一步的，所述平板托盘上部通过气爪固定螺栓安装有进液气爪，所述平板托盘下部通过气爪吊装杆固定安装有节流气爪和出液气爪。进一步的，所述进液气爪和节流气爪以及出液气爪的气爪手指通过手指固定螺栓与软管夹持手指固定连接；所述软管夹持手指安装有手指间隙调整螺栓和手指导向柱，所述手指间隙调整螺栓上设有调整螺栓防松螺母。进一步的，所述手指导向柱通过导向柱锁紧螺母和弹簧垫圈固定安装在软管夹持手指上；所述手指导向柱上端安装有气爪关闭弹簧，所述气爪关闭弹簧上设有弹簧压紧垫圈和弹簧预紧螺母以及弹簧防松螺母；所述手指导向柱与软管夹持手指共同围成一个封闭空间。进一步的，所述进液软管穿过进液气爪的封闭空间；所述出液软管依次穿过节流气爪和出液气爪的封闭空间。进一步的，所述压力传感器与电控箱电连接；所述液体密度传感器的传感器探头完全浸没入储液罐内部的液体中，所述液体密度传感器与电控箱电连接。进一步的，所述进液气爪由进液电磁阀控制，所述进液电磁阀与进液气爪气动连接，所述进液电磁阀与电控箱电连接。进一步的，所述出液气爪由出液电磁阀控制，所述出液电磁阀与出液气爪气动连接，所述出液电磁阀与电控箱电连接。进一步的，所述节流气爪由节流电磁阀控制，所述节流电磁阀与节流气爪气动连接，所述节流电磁阀与电控箱电连接。进一步的，所述电控箱内部安装有计算机控制系统。本专利技术还提供一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法1，利用质量法灌装原理，通过压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定质量灌装的灌装方法，适用于要求使用质量法灌装特定质量的使用场合。一种优化方案，包括准备步骤：首先，测量计量筒的筒腔内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为S；然后，利用电控箱内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，控制系统利用公式p=mg/S分别计算出m1和m2所对应的压强减少值Δp1和Δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于Δp2而又小于计量筒溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与Δp1和Δp2的差值p1和p2，即p1=p上-Δp1，p2=p上-Δp2；则，p1即为节流时压力传感器应达到的压强值，p2为达到目标灌装质量时压力传感器应达到的压强值。进一步的，包括灌装步骤：首先，出液气爪断气，出液气爪软管夹持手指在气爪关闭弹簧的作用下闭合并挤压出液软管，使出液软管内壁相互贴合以阻止液体流出出液管和灌装嘴；同时，进液气爪通气，软管夹持手指打开，储液罐中的液体经连通管、进液软管和进液口流入计量筒中；此时控制系统开始监测压力传感器测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪的供气，进液气爪在气爪关闭弹簧的作用下闭合，不再有液体进入计量筒中；然后，控制系统读取此时压力传感器测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪通气打开，计量筒中的液体通过出液管和灌装嘴流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒内的液面逐渐下降，压力传感器测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪断气闭合，出液软管在软管夹持手指的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪断气闭合，不再有液体流出灌装嘴，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。本专利技术还提供一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法2，利用质量法灌装原理，通过液体密度传感器、压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定质量灌装的灌装方法，适用于要求使用质量法灌装特定容量的使用场合。一种优化方案，包括准备步骤：首先，测量计量筒的筒腔内直径并计算出筒腔径向横截面的截面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体定量灌装装置，其特征在于：包括计量筒(10)，所述计量筒(10)具有中空的筒腔，所述筒腔的径向横截面的截面积值从底部到顶部均相等；所述计量筒(10)安装在平板托盘(24)上，所述计量筒(10)的上方安装有呼吸管(17)，所述呼吸管(17)一端与计量筒(10)的筒腔相互连通，另一端与储液罐(18)连通；所述计量筒(10)下部安装有压力传感器(12)，所述储液罐(18)上安装有液体密度传感器(16)。/n

【技术特征摘要】
1.一种液体定量灌装装置，其特征在于：包括计量筒(10)，所述计量筒(10)具有中空的筒腔，所述筒腔的径向横截面的截面积值从底部到顶部均相等；所述计量筒(10)安装在平板托盘(24)上，所述计量筒(10)的上方安装有呼吸管(17)，所述呼吸管(17)一端与计量筒(10)的筒腔相互连通，另一端与储液罐(18)连通；所述计量筒(10)下部安装有压力传感器(12)，所述储液罐(18)上安装有液体密度传感器(16)。


2.如权利要求1所述的一种液体定量灌装装置，其特征在于：所述计量筒(10)设有进液口(11)和出液口(9)，所述进液口(11)一端与计量筒(10)连通，另一端依次与进液软管(13)和连通管(23)连接，所述连通管(23)与储液罐(18)连通；所述出液口(9)与出液软管(4)和出液管(2)以及灌装嘴(1)依次连通；所述进液口(11)、出液口(9)、连通管(23)、出液管(2)与进液软管(13)、出液软管(4)的连接处均加工成防止软管脱落的形状或设有防止软管脱落的机构；所述进液软管(13)和出液软管(4)根据灌装液体的性质选用各种不同类型、材质的医用蠕动泵软管或其它软管。


3.如权利要求1所述的一种液体定量灌装装置，其特征在于：所述平板托盘(24)上通过固定装置安装有进液气爪(15)、节流气爪(14)、出液气爪(26)和出液管(2)，所述出液管(2)末端安装有灌装嘴(1)，所述灌装嘴(1)可根据不同工况进行更换；所述进液气爪(15)和节流气爪(14)以及出液气爪(26)的气爪手指(27)上安装有软管夹持手指(8)；所述软管夹持手指(8)上安装有可以调节软管夹持手指(8)闭合时两手指之间间隙的装置，通过调整该装置可以使得软管夹持手指(8)闭合时软管内壁完全或不完全贴合，以起到关断或节流的作用。


4.如权利要求3所述的一种液体定量灌装装置，其特征在于：所述软管夹持手指(8)上安装有手指导向柱(31)和气爪关闭弹簧(30)，所述气爪关闭弹簧(30)上设有弹簧预紧装置和防松装置；所述手指导向柱(31)与软管夹持手指(8)共同围成一个封闭空间，所述进液软管(13)穿过进液气爪(15)的封闭空间；所述出液软管(4)依次穿过节流气爪(14)和出液气爪(26)的封闭空间；以上所述的进液气爪(15)、节流气爪(14)及出液气爪(26)等执行元件还可采用电动夹管阀、气动夹管阀等软管挤压阀以及动力气缸等动力执行器件代替。


5.如权利要求1和权利要求3所述的一种液体定量灌装装置，其特征在于：所述压力传感器(12)与电控箱(22)电连接；所述液体密度传感器(16)的传感器探头完全浸没入储液罐(18)内部的液体中，所述液体密度传感器(16)与电控箱(22)电连接；所述进液气爪(15)由进液电磁阀(20)控制，所述进液电磁阀(20)与进液气爪(15)气动连接，所述进液电磁阀(20)与电控箱(22)电连接；所述出液气爪(26)由出液电磁阀(21)控制，所述出液电磁阀(21)与出液气爪(26)气动连接，所述出液电磁阀(21)与电控箱(22)电连接；所述节流气爪(14)由节流电磁阀(19)控制，所述节流电磁阀(19)与节流气爪(14)气动连接，所述节流电磁阀(19)与电控箱(22)电连接；所述电控箱(22)内部安装有计算机控制系统。


6.一种液体定量灌装装置的质量法和容量法灌装方法，其特征在于：利用两种此前未被使用过的、全新的灌装原理，并通过压力传感器、液体密度传感器以及控制系统、执行元件的相互配合，实现四种适于不同使用场合与使用习惯的、无需手动校准的变流速液体定量灌装方法。


7.如权利要求6所述的一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法1，其特征在于：
包括准备步骤：首先，测量计量筒(10)筒腔的内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值S；然后，利用电控箱(22)内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，控制系统利用公式p=mg/S分别计算出m1和m2所对应的压强减少值Δp1和Δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于Δp2而又小于计量筒(10)溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与Δp1和Δp2的差值p1和p2,即p1=p上-Δp1，p2=p上-Δp2；则，p1即为节流时压力传感器(12)应达到的压强值，p2为达到目标灌装质量时压力传感器(12)应达到的压强值；
包括灌装步骤：首先，控制系统控制出液气爪(26)闭合、进液气爪(15)打开，储液罐(18)中的液体流入计量筒(10)中；此时控制系统开始监测压力传感器(12)测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，关闭进液气爪(15)，不再有液体进入计量筒(10)中；然后，控制系统读取此时压力传感器(12)测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统控制出液气爪(26)打开，计量筒(10)中的液体流出灌装嘴(1)，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒(10)内的液面逐渐下降，压力传感器(12)测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器(12)测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪(14)闭合，出液软管(4)的流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒(10)内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器(12)测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪(26)闭合，不再有液体流出灌装嘴(1)，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。


8.如权利要求6所述的一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法2，其特征在于：
包括准备步骤：首先，测量计量筒(10)筒腔的内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值S；然后，利用电控箱(22)内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流容量V1和需灌装的目标容量V2；然后，电控箱(22)内的控制系统读取液体密度传感器(16)测得的密度值ρ，并利用公式m=ρV分别计算出节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，控制系统利用公式p=mg/S分别计算出m1和m2所对应的压强减少值Δp1和Δp2；然后，控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文园，
申请(专利权)人：王文园，
类型：发明
国别省市：天津;12