1 前言
改革开放以来, 我国的定量包装设备和其他包装机械一样, 取得了很大的发展, 特别是近年来称重技术与自动控制技术在该行业的应用, 定量包装秤的计量精度和称量速度均有了很大的提高。对于粉体物料的定量包装, 由于物料自身特性, 在给料、卸料过程中均会产生大量粉尘, 不但影响计量精度, 还会造成环境污染, 损害工人的身体健康。并且对需要塑封的包装袋, 由于袋口受粉尘污染, 会产生无法塑封的问题。因此, 解决粉尘飞扬问题是定量包装行业急需研究的重要课题之一。
2 扬尘产生的机理
2.1 物料通道上的扬尘
当给料机构往秤斗给料时, 在给料口与秤斗的过渡处产生大量扬尘;当秤斗往卸料斗卸料时, 在秤斗与卸料斗的过渡处也会产生大量扬尘, 如图1所示。
2.2 口袋外排气流产生的扬尘
当电脑定量秤结束给料、秤斗开门往口袋里放料时, 口袋内的空气受到进入口袋的物料瞬间挤压产生强气流, 此时卸料通道空间被物料占据, 在气压作用下, 粉尘与空气形成的混合气流只能从袋夹处飞出, 从而产生很大的扬尘。部分物料被气流带走, 造成计量不准, 如图1所示。
图1 下载原图
2.3 袋口的污染
如果是需要塑封的包装袋, 粉尘从袋口处飞出时, 袋口粘有粉尘后会无法塑封。
3 物料通道上扬尘的处理
3.1 密封式机箱
将秤斗安装在全密封的机箱中, 粉尘被封闭在机箱局部环境内, 有效阻止了粉尘向外飞扬的问题。需要指出的是, 对于密封式机箱, 必须在机箱侧面开呼吸口, 否则会因为内部气流不平衡造成称量不准。采用密封式机箱的缺点是对计量精度没有明显改善, 而且机箱内的运动部件工作在恶劣环境中, 可靠性差、使用寿命短。机箱内部需要定期清理。
3.2 软连接
软连接是在给料口与秤斗以及秤斗与卸料斗的过渡处, 用软布类材料连接来达到密封的目的。连接材料的选择是关键, 要求透气性好, 既不能太硬, 以免对计量精度造成影响, 又不能太薄, 否则细粉尘会通过软连接飞扬出来。卸料斗的斜度需要根据物料的流动性而定。对于粘性较大的物料, 还需加装振打机构。
3.3 缓冲物料流速
在图1中, 秤斗是垂直的, 为了减缓物料流速, 可将卸料斗设计成有一定的斜度, 物料经过平缓的卸料斗缓冲后再流入口袋, 可有效减轻对口袋空气的挤压, 从而达到减少粉尘飞扬的目的。
4 内循环系统原理及应用
4.1 内循环原理
当秤斗开门往口袋放料, 秤斗内的物料排出时, 秤斗内部会形成瞬间的真空环境, 此时设想如果将口袋内的空气引入秤斗内, 既可避免口袋内部强气流往外排, 又填补了秤斗内部真空, 从而达到气流平衡的目的。如此往复, 形成一个内部气流循环系统, 从而达到防止粉尘外溢的目的。
图2 下载原图
4.2 全封闭式内循环系统的应用
如图2所示, 卸料斗做成内外两层, 在卸料斗外层设计一出气孔, 同样, 在秤斗上设计一进气孔, 两者之间可通过软管连接, 当秤斗开门往口袋放料时, 口袋内受挤压的空气便可流入秤斗内, 填补秤斗内部真空。从而避免空气从袋夹处被挤出。
4.3 半封闭式内循环系统的应用
在图2中, 定量秤工作时, 如果口袋已套好的话, 给料机构向秤斗给料时, 秤斗内部空气在物料挤压下外排, 会通过连接管向口袋倒灌空气, 为解决此问题, 我们在气流管道上开了一排气口, 如图3所示, 秤斗进气口做成三通, 上部接口设计有一道活门, 由气缸控制其开关。当给料机构向秤斗给料时, 活门打开, 秤斗内部与大气连通, 空气排入空中;给料结束后活门关上, 秤斗内部与卸料斗连通, 此时秤斗再向卸料斗排料, 从而解决了向口袋倒灌空气的现象。我们将此原理应用于产品中, 基本解决了粉尘飞扬的问题, 提高了计量精度, 取得了良好的效果。
5 外循环系统原理及应用
5.1 外循环原理
外循环原理的实质是通过抽风装置将口袋内的空气强行排出, 使口袋内空气与外界形成一个外循环系统, 从而避免了口袋内部强气流的产生。从而达到防止粉尘外溢的目的。
图3 下载原图
5.2 外循环系统的应用
在图2卸料斗出气口处接上抽风设备, 工作时, 套上口袋、袋夹夹上后, 经过一定时间后秤斗开始放料, 此时由于口袋内部空气已基本被抽走, 物料可能不会很快全部落入口袋, 在松开袋夹后才会全部流入口袋, 因此, 外循环系统适合于小包装的定量秤。需要指出的是, 在工作时必须控制好抽风风量, 过大或过小都会影响实际效果。
6 结束语
近年来, 国外定量包装技术发展迅速, 他们的定量包装设备品种多、计量准确度高、包装速度快、可靠性高。尽管我国的定量包装技术与国外还存在很大的差距, 但随着改革开放的深入, 越来越多的国外先进技术进入了中国, 给我们带来了学习的机会, 而进口设备由于价格昂贵通常使规模较小的企业难以接受, 这给我们国内定量包装行业带来了发展机遇, 我们必须抓住机遇, 开发出质优价廉的定量包装设备。