[发明专利]液体灌装试验机及灌装试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及液体灌装技术领域，具体地说是一种用于多项液体灌装试验研究的平台及试验方法。

背景技术

目前，在液体灌装设备研究方面，国外的制造水平相对较高，已经实现高速、多用、高精度的功能。而国内液体灌装技术与国际先进水平还有很大差距，主要表现在一下几个方面：1、目前普遍采用的气动控制液体灌装机生产效率低、能耗高、稳定性和可靠性差； 2、技术水平低，技术更新速度慢，新技术、新工艺、新材料应用少；3、满足特殊要求设备少，自主研发的高端全自动液体灌装机很少。其主要原因就是自主开发能力不足，我国食品和包装机械主要还是仿制、测绘，稍加国产化改进。4、结构上，传统的灌装机采用“头动瓶定”灌装方式，即在灌装过程中，随瓶中液面上升，灌装头随之上升，以保证灌装头到液面距离恒定。这种方法能在一定程度上避免喷溅起泡，但在灌装头升降过程中，因加速度变化，喷溅液柱产生冲击力，致使瓶中液面波动，同时易使灌装头尾部产生拉丝或滴漏现象。

此外，对于液体灌装的试验研究，目前工作开展的比较少。经检索，国内还没有研发类似的液体灌装试验机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述不足，提供一种液体灌装试验机及灌装试验方法，为各种灌装试验研究项目提供试验平台，自动化程度高，适用性强。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

液体灌装试验机，其特征在于：主要包括吸液模块、灌装模块、液位跟踪模块以及伺服控制系统；吸液模块的计量泵活塞杆端连接一组滚珠丝杆螺母机构并能在伺服电机驱动下沿一边直线滑轨上下移动，计量泵分别安装有进口单向阀和出口单向阀，进口单向阀与储液箱相连，出口单向阀与灌装头相连；灌装模块主要包括能够上下调节高度的灌装头；液位跟踪模块主要由位于灌装头下方的灌装瓶托盘以及液位检测装置构成，灌装瓶托盘通过另一组丝杠螺母机构由步进电机驱动并能够沿另一边直线滑轨上下移动，液位检测装置位于灌装瓶外围；灌装头与灌装瓶瓶口上下垂直相对；伺服控制系统由直流电源供电，主要包括PLC控制器以及电机驱动器，步进电机和伺服电机分别与各自的电机驱动器连接；液位检测装置输出端与PLC控制器信号输入端连接，并将实时检测的灌装头与灌装瓶中液面距离反馈给PLC控制器；PLC控制器根据检测距离以及步进电机实时转速调整步进电机转速，使灌装头与灌装瓶液面间的距离始终保持为设定的液位跟踪距离。

按上述技术方案，吸液模块中，伺服电机通过联轴器与第二滚珠丝杠连接，第二滚珠丝杠上有第二螺母，第二螺母通过T型板与计量泵活塞杆连接，T型板与第二滑块连接，第二滑块能够沿第二直线导轨上下滑动。 

按上述技术方案，灌装模块中，水平横置的灌装头支撑板通过第一和第二松紧螺钉固定在竖直设置的灌装头调节杆上，并能通过松紧第一和第二松紧螺钉使灌装头支撑板沿灌装头调节杆上下滑动；灌装头通过波纹管与计量泵上的出口单向阀连接；灌装头竖直向下且与下方灌装瓶的瓶口中心上下对应。

按上述技术方案，液位跟踪模块中，步进电机通过联轴器与第一滚珠丝杠连接，第一滚珠丝杠上有第一螺母，第一螺母与L型托盘的竖直端连接，托盘竖直端还与第一滑块连接，第一滑块能够在第一直线导轨上下自由滑动带动托盘升降；托板水平端上表面的中心设置用于固定灌装瓶的夹块；所述液位检测装置为光电传感器，光电传感器通过光电传感器支架悬空设置在托盘上方的灌装瓶外围，光电传感器支架固定在支持架上。

按上述技术方案：伺服控制系统还包括人机界面、空气开关、限位开关、电源开关；电源开关和空气开关分别与直流电源连接；伺服电机驱动器和步进电机驱动器经导线与PLC控制器相连，伺服电机与伺服电机驱动器相连，步进电机与步进电机驱动器相连，人机界面与PLC控制器相连；在计量泵活塞杆端的上、下极限位置以及托板的下极限位置分别设置极限开关。

一种利用上述液体灌装试验机的灌装试验方法，其特征在于按如下步骤进行：

（1）首先确定需要进行灌装试验的灌装瓶类型，并设定灌装头与灌装瓶瓶底的液位跟踪距离，然后手动调整灌装头高度；

（2）启动液体灌装试验机，检查系统并进行系统复位，然后选择并设置试验参数；所设置的参数为：标准灌装量、灌装瓶容量、灌装瓶直径、灌装头类型、液位跟踪距离、灌液时间、吸液时间，并设置伺服电机及步进电机的最大极限速度及灌液速度曲线；

（3）启动各功能模块，开始高速吸灌液过程；

启动吸液模块使吸液泵吸液：启动灌装模块将计量泵中的液体灌入灌装瓶中，并同时利用液位跟踪模块保持灌装头与液面的距离为液位跟踪距离：