1 前言
改革開放以來, 我國的定量包裝設備和其他包裝機械一樣, 取得了很大的發展, 特別是近年來稱重技術與自動控制技術在該行業的應用, 定量包裝秤的計量精度和稱量速度均有了很大的提高。對于粉體物料的定量包裝, 由于物料自身特性, 在給料、卸料過程中均會產生大量粉塵, 不但影響計量精度, 還會造成環境污染, 損害工人的身體健康。并且對需要塑封的包裝袋, 由于袋口受粉塵污染, 會產生無法塑封的問題。因此, 解決粉塵飛揚問題是定量包裝行業急需研究的重要課題之一。
2 揚塵產生的機理
2.1 物料通道上的揚塵
當給料機構往秤斗給料時, 在給料口與秤斗的過渡處產生大量揚塵;當秤斗往卸料斗卸料時, 在秤斗與卸料斗的過渡處也會產生大量揚塵, 如圖1所示。
2.2 口袋外排氣流產生的揚塵
當電腦定量秤結束給料、秤斗開門往口袋里放料時, 口袋內的空氣受到進入口袋的物料瞬間擠壓產生強氣流, 此時卸料通道空間被物料占據, 在氣壓作用下, 粉塵與空氣形成的混合氣流只能從袋夾處飛出, 從而產生很大的揚塵。部分物料被氣流帶走, 造成計量不準, 如圖1所示。
圖1 下載原圖
2.3 袋口的污染
如果是需要塑封的包裝袋, 粉塵從袋口處飛出時, 袋口粘有粉塵后會無法塑封。
3 物料通道上揚塵的處理
3.1 密封式機箱
將秤斗安裝在全密封的機箱中, 粉塵被封閉在機箱局部環境內, 有效阻止了粉塵向外飛揚的問題。需要指出的是, 對于密封式機箱, 必須在機箱側面開呼吸口, 否則會因為內部氣流不平衡造成稱量不準。采用密封式機箱的缺點是對計量精度沒有明顯改善, 而且機箱內的運動部件工作在惡劣環境中, 可靠性差、使用壽命短。機箱內部需要定期清理。
3.2 軟連接
軟連接是在給料口與秤斗以及秤斗與卸料斗的過渡處, 用軟布類材料連接來達到密封的目的。連接材料的選擇是關鍵, 要求透氣性好, 既不能太硬, 以免對計量精度造成影響, 又不能太薄, 否則細粉塵會通過軟連接飛揚出來。卸料斗的斜度需要根據物料的流動性而定。對于粘性較大的物料, 還需加裝振打機構。
3.3 緩沖物料流速
在圖1中, 秤斗是垂直的, 為了減緩物料流速, 可將卸料斗設計成有一定的斜度, 物料經過平緩的卸料斗緩沖后再流入口袋, 可有效減輕對口袋空氣的擠壓, 從而達到減少粉塵飛揚的目的。
4 內循環系統原理及應用
4.1 內循環原理
當秤斗開門往口袋放料, 秤斗內的物料排出時, 秤斗內部會形成瞬間的真空環境, 此時設想如果將口袋內的空氣引入秤斗內, 既可避免口袋內部強氣流往外排, 又填補了秤斗內部真空, 從而達到氣流平衡的目的。如此往復, 形成一個內部氣流循環系統, 從而達到防止粉塵外溢的目的。
圖2 下載原圖
4.2 全封閉式內循環系統的應用
如圖2所示, 卸料斗做成內外兩層, 在卸料斗外層設計一出氣孔, 同樣, 在秤斗上設計一進氣孔, 兩者之間可通過軟管連接, 當秤斗開門往口袋放料時, 口袋內受擠壓的空氣便可流入秤斗內, 填補秤斗內部真空。從而避免空氣從袋夾處被擠出。
4.3 半封閉式內循環系統的應用
在圖2中, 定量秤工作時, 如果口袋已套好的話, 給料機構向秤斗給料時, 秤斗內部空氣在物料擠壓下外排, 會通過連接管向口袋倒灌空氣, 為解決此問題, 我們在氣流管道上開了一排氣口, 如圖3所示, 秤斗進氣口做成三通, 上部接口設計有一道活門, 由氣缸控制其開關。當給料機構向秤斗給料時, 活門打開, 秤斗內部與大氣連通, 空氣排入空中;給料結束后活門關上, 秤斗內部與卸料斗連通, 此時秤斗再向卸料斗排料, 從而解決了向口袋倒灌空氣的現象。我們將此原理應用于產品中, 基本解決了粉塵飛揚的問題, 提高了計量精度, 取得了良好的效果。
5 外循環系統原理及應用
5.1 外循環原理
外循環原理的實質是通過抽風裝置將口袋內的空氣強行排出, 使口袋內空氣與外界形成一個外循環系統, 從而避免了口袋內部強氣流的產生。從而達到防止粉塵外溢的目的。
圖3 下載原圖
5.2 外循環系統的應用
在圖2卸料斗出氣口處接上抽風設備, 工作時, 套上口袋、袋夾夾上后, 經過一定時間后秤斗開始放料, 此時由于口袋內部空氣已基本被抽走, 物料可能不會很快全部落入口袋, 在松開袋夾后才會全部流入口袋, 因此, 外循環系統適合于小包裝的定量秤。需要指出的是, 在工作時必須控制好抽風風量, 過大或過小都會影響實際效果。
6 結束語
近年來, 國外定量包裝技術發展迅速, 他們的定量包裝設備品種多、計量準確度高、包裝速度快、可靠性高。盡管我國的定量包裝技術與國外還存在很大的差距, 但隨著改革開放的深入, 越來越多的國外先進技術進入了中國, 給我們帶來了學習的機會, 而進口設備由于價格昂貴通常使規模較小的企業難以接受, 這給我們國內定量包裝行業帶來了發展機遇, 我們必須抓住機遇, 開發出質優價廉的定量包裝設備。