Máy chiết rót chất lỏng là gì?

Phần 1 Tổng quan

I. Máy chiết rót chất lỏng là gì?

 A máy nạp lỏng Đây là một loại máy dùng để chiết rót các sản phẩm dạng lỏng vào các thùng chứa.

Các sản phẩm dạng lỏng được phân loại theo độ nhớt thành các loại sau:

Chất lỏng: Bất kỳ chất lỏng nào có thể chảy qua ống tròn với tốc độ nhất định dưới tác dụng của trọng lực. Tốc độ dòng chảy chủ yếu bị ảnh hưởng bởi độ nhớt và áp suất của chất lỏng, với phạm vi độ nhớt quy định chung là 1–100 centipoise, ví dụ như rượu, nước ép trái cây, sữa, nước tương, v.v.

Bán lỏng: Chất lỏng chỉ có thể chảy qua ống tròn dưới áp suất lớn hơn trọng lực của chính nó, với độ nhớt trong khoảng 100–1000 centipoise, ví dụ như dầu làm bánh bông lan, nước sốt mặn, tương thịt, v.v.

Chất lỏng nhớt: Các sản phẩm có độ nhớt vượt quá 10,000 centipoise, không được phân loại là chất lỏng hoặc bán lỏng. Ví dụ bao gồm các loại bột nhão và các sản phẩm tương tự.

Đối với các chất lỏng có độ nhớt thấp, chúng được chia thành loại không ga và có ga dựa trên việc chúng có chứa khí carbon dioxide hay không; và thành đồ uống không cồn (nước ngọt) và đồ uống có cồn (đồ uống có cồn) dựa trên việc chúng có chứa cồn hay không.

Đặc tính dòng chảy của chất lỏng cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ, độ nhớt, hàm lượng hạt rắn, khả năng phân hủy, sức căng bề mặt hoặc tính chất tạo bọt.

Hiện nay, bao bì được phân loại theo chất liệu chủ yếu thành chai thủy tinh, lon kim loại, hộp giấy, chai nhựa, v.v., và cũng được chia thành:

Các thùng chứa cứng: Bất kỳ vật chứa nào làm bằng kim loại, thủy tinh, gốm sứ hoặc nhựa có thể chịu được áp lực từ trên xuống là 15 pound mà không bị biến dạng và không bị rò rỉ chất lỏng sau khi được đậy kín.

Các thùng chứa bán cứng: Bất kỳ vật chứa nào được làm bằng nhựa nhẹ (thường được đúc thổi hoặc tạo hình nhiệt) hoặc bìa cứng và các vật liệu giấy tổng hợp của nó mà không bị rò rỉ chất lỏng sau khi được đậy kín bằng nắp.

Container không cứng: Bất kỳ vật chứa nào được làm từ màng nhựa, lá kim loại, màng composite nhựa hoặc các vật liệu composite của chúng (ví dụ: túi, thường yêu cầu hệ thống chiết rót phải được trang bị thiết bị làm túi). Phương pháp chiết rót thể tích bằng piston thường được sử dụng, trong đó hệ thống chiết rót sẽ đổ một thể tích chất lỏng cố định vào các vật chứa được sản xuất bởi thiết bị này.

II. Các loại máy chiết rót chính

1. Phân loại theo hình thức chuyển động chính của quá trình chiết rót chai

Máy rót quay

Các chai cần chiết rót được đưa vào cơ cấu cấp chai của máy chiết rót bằng hệ thống vận chuyển (thường là qua băng tải sau máy rửa chai) hoặc bằng tay. Bàn xoay của máy chiết rót sẽ quay quanh trục dọc chính để chiết rót liên tục. Khi quay gần hết một vòng, các chai sẽ được chiết rót đầy và sau đó được bàn xoay đưa đến máy đóng nắp để đóng nắp (xem Hình 1 và 2).

Hình 1. Hình chiếu từ trên xuống của một chai trong quá trình chiết rót.

Hình 2. Sơ đồ minh họa quá trình giãn nở của chai trong khi chiết rót.

Loại máy chiết rót này được sử dụng rộng rãi nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm và đồ uống (ví dụ: để chiết rót nước ngọt, nước ép trái cây, bia, sữa). Nó chủ yếu bao gồm hệ thống cấp liệu (hệ thống dẫn chất lỏng), hệ thống cấp chai (hệ thống cấp chai), van chiết rót, bàn xoay lớn, hệ thống truyền động, thân máy và hệ thống điều khiển tự động. Trong đó, van chiết rót là bộ phận then chốt để đảm bảo hoạt động bình thường của máy chiết rót.

Máy làm đầy tuyến tính

Các chai được vận chuyển theo đường thẳng để chiết rót từng hàng một (xem Hình 3). Khi một hàng chai rỗng được đưa đến, tấm đẩy chai sẽ đẩy chúng về phía trước một lần; khi chúng đến vị trí bên dưới vòi chiết rót, các van sẽ mở ra để chiết rót, hoạt động gián đoạn.

Hình 3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy chiết rót tuyến tính.

I. Đóng gói định lượng, II. Đóng nắp, III. Vặn chặt nắp, IV. Dán nhãn, V. Đóng thùng và hộp

1. Tấm đẩy chai, 2. Núm xoay giới hạn, 3, 11, 13. Băng tải, 4. Đĩa băng tải, 5. Chai.

 6. Cơ cấu đóng nắp, 7. Phễu chứa nguyên liệu, 8. Cơ cấu siết chặt, 9. Hộp nhãn, 10. Hộp keo dán, 12. Tấm đẩy nguyên liệu, 14. Bồn chứa chất lỏng, 15. Ống chiết rót

So với máy chiết rót quay, loại máy này có cấu trúc đơn giản hơn và dễ chế tạo hơn, nhưng lại chiếm diện tích lớn hơn và hoạt động gián đoạn, điều này hạn chế việc nâng cao năng lực sản xuất. Do đó, nó thường chỉ được sử dụng để chiết rót các loại chất lỏng không có ga và có nhiều hạn chế.

Máy chiết rót tự động

Loại máy này có thể được chia thành: máy tự động đơn máy và máy tự động kết hợp (có thể bao gồm các quy trình liên tục như rửa chai, chiết rót, đóng nắp, dán nhãn và đóng thùng). Quá trình chiết rót tự động thường được điều khiển bằng truyền động cơ khí.

Ngoài ra, còn có nhiều phương pháp phân loại khác nhau dựa trên phương pháp chiết rót, thiết bị đóng nắp và định lượng, với các chi tiết cụ thể được trình bày trong Bảng 1:

Bảng 1 Phân loại máy chiết rót

Phần 2: Nguyên tắc cơ bản về việc đổ đầy

I. Các phương pháp chiết rót cơ bản

Các đặc tính vật lý và hóa học của các sản phẩm dạng lỏng khác nhau rất đa dạng. Để duy trì đặc tính sản phẩm không đổi trong quá trình chiết rót, cần phải áp dụng các phương pháp chiết rót khác nhau. Các phương pháp chiết rót phổ biến được sử dụng bởi máy chiết rót như sau:

1. Phương pháp áp suất khí quyển

Còn được gọi là phương pháp trọng lực thuần túy, phương pháp này bao gồm việc chất lỏng tự chảy vào các thùng chứa nhờ trọng lượng riêng của nó dưới áp suất khí quyển. Hầu hết các chất lỏng không ga, dễ chảy đều có thể được đóng gói bằng phương pháp này, chẳng hạn như rượu Bạch Jiu (rượu Trung Quốc), rượu trái cây, sữa, nước tương, giấm, v.v.

2. Phương pháp đẳng áp

Phương pháp này còn được gọi là phương pháp chiết rót áp suất-trọng lực, hoạt động dưới áp suất cao hơn áp suất khí quyển. Đầu tiên, bình chứa được bơm khí để tạo ra áp suất không khí bằng với áp suất trong bể chứa chất lỏng, sau đó chất lỏng chảy vào bình nhờ trọng lượng riêng của nó. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi để chiết rót các loại đồ uống có ga như bia, nước soda, rượu vang sủi bọt, v.v. Nó giúp giảm thiểu sự thất thoát khí carbon dioxide trong các sản phẩm này và ngăn ngừa hiện tượng tạo bọt quá mức trong quá trình chiết rót, điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và độ chính xác khi chiết rót.

3. Phương pháp chân không

Quá trình nạp được thực hiện dưới áp suất thấp hơn áp suất khí quyển và có thể được tiến hành theo hai cách:

Loại chân không áp suất chênh lệch

Bể chứa chất lỏng ở áp suất khí quyển, trong khi thùng chứa được hút chân không để tạo ra môi trường chân không. Chất lỏng chảy và lấp đầy thùng chứa do sự chênh lệch áp suất giữa bể chứa và thùng chứa. Phương pháp này thường được sử dụng ở Trung Quốc.

Loại chân không trọng lực

Cả bồn chứa chất lỏng và thùng chứa đều được hút chân không đến cùng một mức độ, sau đó chất lỏng tự chảy vào thùng chứa nhờ trọng lượng riêng. Phương pháp này có cấu trúc phức tạp hơn và ít được sử dụng ở Trung Quốc.

Phương pháp hút chân không có phạm vi ứng dụng rộng rãi: nó phù hợp để chiết rót các chất lỏng có độ nhớt hơi cao (ví dụ: dầu, siro) và các chất lỏng chứa vitamin (ví dụ: nước ép rau củ, nước ép trái cây). Việc tạo chân không trong chai làm giảm sự tiếp xúc giữa chất lỏng và không khí, kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm. Nó cũng được sử dụng để chiết rót các vật liệu độc hại (ví dụ: thuốc trừ sâu) nhằm giảm sự thoát khí độc và cải thiện điều kiện làm việc.

4. Phương pháp áp suất

Áp suất cơ học hoặc áp suất khí được sử dụng để ép nguyên liệu vào bao bì. Phương pháp này chủ yếu được dùng để chiết rót các nguyên liệu dạng sệt có độ nhớt cao, chẳng hạn như tương cà chua, pate thịt, kem đánh răng, son dưỡng môi, v.v. Nó cũng có thể được sử dụng để chiết rót các loại nước ngọt như nước soda – soda được chiết trực tiếp vào chai không áp suất bằng chính áp suất khí của nó, giúp tăng tốc độ chiết rót. Bọt hình thành dễ tan (vì soda không chứa chất keo) và ít ảnh hưởng đến chất lượng chiết rót.

5. Phương pháp Siphon

Việc đổ đầy được thực hiện bằng nguyên lý siphon. Đây là phương pháp đổ đầy sớm nhất, dễ hiểu với nguyên lý đơn giản, nhưng hiện nay ít được sử dụng.

Việc lựa chọn phương pháp chiết rót phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố tổng hợp, bao gồm đặc tính xử lý của chất lỏng (độ nhớt, mật độ, độ cacbonat hóa, độ bay hơi), yêu cầu quy trình sản phẩm và cấu trúc cơ khí của máy chiết rót. Đối với các loại chất lỏng ăn được không có ga thông thường (ví dụ: sữa đóng chai, rượu đóng chai), có thể sử dụng phương pháp áp suất khí quyển hoặc phương pháp chân không. Sử dụng phương pháp chân không cao có lợi hơn trong việc giảm hàm lượng oxy trong chất lỏng và kéo dài thời hạn sử dụng; phương pháp này cũng có cấu trúc van chiết rót đơn giản hơn và ít rò rỉ chất lỏng hơn. Tuy nhiên, mức độ chân không cao hơn có thể làm mất mùi thơm của rượu, và phương pháp chân không có chi phí thiết bị cao hơn so với phương pháp áp suất khí quyển. Lưu ý rằng không phải lúc nào cũng cần một phương pháp duy nhất — có thể kết hợp nhiều phương pháp. Ví dụ, để giảm hàm lượng oxy trong bia và ngăn ngừa hiện tượng đục trong quá trình bảo quản:

Một cách tiếp cận Phương pháp này bao gồm việc hút chân không bình trước, sau đó bơm khí carbon dioxide vào bình trong điều kiện đẳng áp (phương pháp chân không-đẳng áp).

Cách tiếp cận khác Phương pháp này bao gồm việc nén khí carbon dioxide vào bình cho đến khi đạt áp suất bằng với bình chứa chất lỏng, sau đó dẫn khí bị đẩy ra vào một bình chứa khí hồi lưu riêng biệt (không phải bình chứa chất lỏng). Quá trình chiết rót được thực hiện trong điều kiện đẳng áp ở giai đoạn đầu, và tốc độ hồi lưu khí được tăng lên ở giai đoạn sau để tạo ra sự chênh lệch áp suất với bình chứa, giúp tăng tốc độ chiết rót (phương pháp đẳng áp (chênh lệch áp suất)).

II. Phương pháp định lượng

Việc định lượng chính xác có liên quan trực tiếp đến chi phí sản phẩm và ảnh hưởng đến lòng tin của người tiêu dùng. Định lượng hàng hóa đóng gói thường được chia thành định lượng theo trọng lượng và định lượng theo thể tích:

Đo trọng lượng: Cần có cân điện tử, dẫn đến cấu trúc máy phức tạp hơn. Phương pháp này phù hợp với các vật liệu rắn có mật độ thay đổi và thường cần mạch điện để điều phối cơ điện.

Đo âm lượng: Có cấu trúc đơn giản hơn, không cần phối hợp điện và thường được sử dụng cho các sản phẩm dạng lỏng. Ba phương pháp đo thể tích phổ biến cho chất lỏng là:

1. Phương pháp định lượng kiểm soát mức chất lỏng

Việc chiết rót định lượng được thực hiện bằng cách kiểm soát chiều cao mực chất lỏng trong bình chứa. Thể tích chất lỏng được chiết rót mỗi lần bằng với thể tích bên trong của chai ở một chiều cao nhất định, vì vậy nó thường được gọi là "chiết rót định lượng dựa trên chai". Phương pháp này có cấu trúc đơn giản, không cần thiết bị phụ trợ và dễ sử dụng, nhưng không phù hợp với các sản phẩm yêu cầu độ chính xác chiết rót cao (vì độ chính xác thể tích chai ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác thể tích chiết rót).

Hình 4. Sơ đồ nguyên lý phương pháp định lượng kiểm soát mức chất lỏng (dùng để chiết rót sữa tươi tiệt trùng, nước ép trái cây tươi, v.v.):

• (a): Vị trí không cần bổ sung nhân sự; (b): Vị trí cần bổ sung nhân sự.

Khi miếng đệm cao su 6 và ống trượt 5 được nâng lên bởi chai 11 đang dâng lên, một khe hở hình thành giữa đầu chiết rót 7 và ống trượt 5, cho phép chất lỏng chảy vào chai. Không khí trong chai được thải ra bể chứa chất lỏng thông qua ống xả 1. Khi chất lỏng đạt đến mặt cắt c–c của vòi phun ống xả, không khí không thể thoát ra nữa. Khi chất lỏng tiếp tục được đổ đầy, mực chất lỏng dâng lên trên vòi phun, nén lượng không khí còn lại trong miệng chai. Khi đạt được sự cân bằng áp suất, chất lỏng ngừng chảy vào chai và dâng lên dọc theo ống xả đến cùng mức với bể chứa chất lỏng (dựa trên nguyên lý bình thông nhau). Sau đó, chai hạ xuống, và lò xo nén 4 đóng kín lại đầu chiết rót và ống trượt; chất lỏng trong ống xả nhỏ giọt vào chai, hoàn thành quá trình chiết rót định lượng. Chiều cao mực chất lỏng trong chai duy trì không đổi trong điều kiện hoạt động ổn định.

Để điều chỉnh thể tích chiết rót, chỉ cần thay đổi vị trí của vòi ống xả bên trong chai.

2. Phương pháp định lượng bằng cốc đong

Đầu tiên, chất lỏng được đổ vào cốc đong để định lượng, sau đó được rót vào chai — mỗi lần rót có thể tích bằng với thể tích của cốc đong.

Hình 5. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu định lượng bằng cốc đong kiểu van:

1. Van ba chiều 2 ở vị trí như hình bên trái; chất lỏng chảy vào cốc đong 1 qua ống dẫn chất lỏng 4 dưới áp suất tĩnh, và không khí trong cốc được thoát ra ngoài qua ống nhỏ 3.

2. Khi mực chất lỏng trong cốc đạt đến mép dưới của ống nhỏ, không khí không thể thoát ra được nữa. Tuy nhiên, mực chất lỏng cao hơn trong bể chứa khiến mực chất lỏng trong cốc dâng lên trên mép dưới của ống, nén không khí bên trong cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng áp suất.

3. Mực chất lỏng trong ống nhỏ số 3 dâng lên đến cùng mức với bể chứa (nguyên lý bình thông nhau).

4. Xoay van ba chiều 90° ngược chiều kim đồng hồ (vị trí bên trái), tách chất lỏng trong cốc đong khỏi bình chứa, và chất lỏng (bao gồm cả chất lỏng trong ống nhỏ) chảy vào chai.

Để điều chỉnh thể tích đổ đầy, hãy điều chỉnh chiều cao của ống trong cốc đong hoặc thay thế cốc đong.

(Tiếp theo Phần 2: Nguyên tắc cơ bản về điền đầy)

Hình 6. Cấu trúc của cốc đong định lượng tác động trực tiếp.

Khi không có chai nào cần đổ đầy ở phía dưới, cốc đong 1 sẽ hạ xuống dưới tác dụng của lò xo 7 và được nhúng vào chất lỏng trong bình chứa, cho phép chất lỏng trong bình chảy vào và lấp đầy cốc đong dọc theo chu vi của nó. Sau đó, chai cần đổ đầy được nâng lên bằng giá đỡ chai; miệng chai nâng miệng chuông 8, ống dẫn chất lỏng 9 và cốc đong 1 cùng nhau, nâng cốc đong lên trên mặt chất lỏng. Các lỗ trên và dưới trên vách ngăn của ống dẫn chất lỏng được nối với phần giữa của thân van 3. Kết quả là, chất lỏng trong cốc đong chảy xuống qua ống điều chỉnh 2, vào rãnh giữa của thân van 3 qua lỗ trên của vách ngăn, và sau đó vào chai cần đổ đầy qua lỗ dưới của vách ngăn và đầu dưới của ống dẫn chất lỏng. Không khí trong chai thoát ra ngoài qua lỗ thông hơi trên miệng chuông. Quá trình đổ đầy định lượng hoàn tất khi mực chất lỏng trong cốc đong giảm xuống đến mặt trên của ống điều chỉnh 2.

Thể tích của cốc đong có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi chiều cao của ống điều chỉnh 2 trong cốc đong hoặc thay thế cốc đong. Cấu trúc này phù hợp để chiết rót các sản phẩm có cồn.

3. Phương pháp định lượng bơm định lượng

Đây là phương pháp chiết rót định lượng sử dụng nguyên lý chiết rót bằng áp suất. Phương pháp này thường sử dụng năng lượng để điều khiển chuyển động tịnh tiến của piston: nguyên liệu được hút từ xi lanh chứa vào xi lanh piston, sau đó được ép vào bao bì. Thể tích nguyên liệu được chiết rót mỗi lần được điều khiển bởi hành trình chuyển động tịnh tiến của piston. Hình 7 thể hiện sơ đồ nguyên lý chiết rót định lượng tương cà chua bằng bơm định lượng.

Hình 7. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp định lượng bằng cốc đong.

1. Thân van, 2. Lò xo, 3. Van trượt, 4. Xi lanh piston, 5. Piston, 6. Miệng chuông

Piston 5 được dẫn động bởi một cam (không hiển thị trong hình) để chuyển động lên xuống. Khi piston di chuyển xuống dưới, nước sốt chảy vào xi lanh piston 4 thông qua rãnh hình lưỡi liềm của van trượt 3 ở lỗ đáy của bình chứa dưới tác dụng của trọng lực và chênh lệch áp suất. Khi bình chứa cần được nâng lên bằng giá đỡ chai và đẩy vào miệng chuông 6 và van trượt 3, lò xo 2 bị nén và rãnh hình lưỡi liềm trên van trượt nâng lên, cách ly xi lanh chứa với xi lanh piston. Lỗ xả trên van trượt được kết nối với xi lanh piston, và đồng thời, piston di chuyển lên trên dưới tác dụng của cam, đẩy nước sốt từ xi lanh piston vào bình chứa cần được đổ đầy. Khi bình chứa đã đầy được hạ xuống cùng với giá đỡ chai, lò xo 2 đẩy van trượt di chuyển xuống dưới, và rãnh hình lưỡi liềm trên van trượt kết nối lại xi lanh chứa với xi lanh piston cho chu kỳ đổ đầy tiếp theo.

Nếu không có bình chứa nào được đặt trên giá đỡ chai, ngay cả khi pít-tông đạt đến vị trí làm việc nhất định và đáng lẽ phải di chuyển lên trên dưới tác động của cam, rãnh hình lưỡi liềm trên van trượt cũng không nâng lên. Do đó, nước sốt được ép ngược trở lại vào xi-lanh chứa mà không ảnh hưởng đến quá trình chiết rót bình thường của chu kỳ tiếp theo.

Để điều chỉnh thể tích chiết rót cho phương pháp này, chỉ cần điều chỉnh hành trình của pít-tông.

So sánh ba phương pháp định lượng

• Độ chính xác định lượng: Phương pháp đầu tiên (kiểm soát mực chất lỏng) kém chính xác hơn hai phương pháp sau, vì nó bị ảnh hưởng trực tiếp bởi độ chính xác thể tích chai và độ kín của miệng chai.

• Cấu trúc cơ khí: Phương pháp đầu tiên là đơn giản nhất, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi.

Lựa chọn các phương pháp định lượng

Việc lựa chọn đúng chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác định lượng cần thiết của sản phẩm. Ví dụ:

• Tiêu chuẩn của Bộ Y tế Trung Quốc đối với bia đóng chai 640 ml là ±10 ml, trong khi tiêu chuẩn nước ngoài là ±3 ml.

• Đối với rượu đóng chai và các sản phẩm khác được định lượng bằng mực chất lỏng, sai số không được vượt quá 1.5 milimét, và sai số về thể tích phải nằm trong phạm vi ±0.4%. Sản phẩm càng có giá trị cao, sai số cho phép càng nhỏ.

Việc lựa chọn cũng xem xét các đặc tính của quá trình xử lý chất lỏng: đối với việc chiết rót đồ uống có ga, việc sử dụng phương pháp cốc đong có thể làm giảm độ chính xác do bọt trong bồn chứa, vì vậy phương pháp kiểm soát mực chất lỏng thường được ưu tiên trong những trường hợp như vậy.

Phần 3 Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót

I. Quy trình hoạt động của máy chiết rót

Sau khi máy rửa chai làm sạch bên trong và bên ngoài chai, những chai đạt tiêu chuẩn (sau khi kiểm tra chất lượng) được vận chuyển bằng băng tải đến cơ cấu giới hạn của máy chiết rót tự động, được sắp xếp ở khoảng cách nhất định, và được đưa đến bánh răng định vị chai. Bánh răng định vị chai sẽ đưa chai chính xác vào cơ cấu nâng chai. Cơ cấu nâng sẽ nâng pít tông nâng, và chai sẽ được nâng lên. Miệng chai sau đó mở van khí của van chiết rót để bơm hơi và cân bằng áp suất, tiếp theo là mở van chất lỏng để chiết rót. Sau khi chiết rót xong, áp suất được giải phóng, sau đó van chất lỏng và van khí được đóng lại.

Sau khi quá trình chiết rót hoàn tất, cơ cấu nâng chai ngay lập tức đi vào rãnh trượt xuống. Dưới tác động của rãnh trượt xuống, xi lanh piston nâng bị đẩy xuống, do đó chai đã được chiết rót rơi xuống vị trí thấp nhất. Sau khi xoay một góc nhất định, chai đi vào cơ cấu đẩy chai, được đẩy ra và chuyển đến công đoạn đóng nắp – hoàn thành một chu kỳ làm việc của toàn bộ quá trình chiết rót.

II. Nguyên lý truyền động của máy chiết rót

Máy chiết rót tự động kiểu quay được vận hành bằng động cơ điện, với công suất thường nằm trong khoảng 1–3 kilowatt. Tốc độ động cơ thường rất cao, trong khi tốc độ quay của máy chỉ vài vòng/phút, không đáp ứng được yêu cầu chiết rót. Do đó, cần có một hệ thống điều chỉnh tốc độ hợp lý để truyền động.

Một số máy chiết rót sử dụng động cơ điều chỉnh tốc độ để thay đổi tốc độ trực tiếp và liên tục, nhưng phương pháp truyền động này đòi hỏi cao đối với động cơ (ví dụ: chống bụi, chống nước) và tương đối đắt tiền.

Yêu cầu đối với bộ phận truyền động của máy chiết rót quay:

1. Truyền tải ổn định

Máy chính thực hiện việc chiết rót chất lỏng vào bình chứa, và việc cấp liệu, xuất liệu và chiết rót chính xác vào chai đều đòi hỏi điều kiện hoạt động ổn định.

2. Cấu trúc đơn giản của hệ thống truyền động

Hệ thống truyền động đơn giản giúp giảm tiêu thụ điện năng, dễ dàng đạt được độ chính xác của thiết bị và tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo trì.

3. Các thiết bị an toàn

Một vấn đề thường gặp ở máy chiết rót quay là kẹt chai. Các thiết bị an toàn cần được thiết kế để tự động dừng máy hoặc kích hoạt báo động trong trường hợp xảy ra sự cố, nhằm khắc phục sự cố kịp thời.

Để thích ứng với những thay đổi sản phẩm thường xuyên của nhà sản xuất, phát huy tối đa tiềm năng của thiết bị, đạt được mục đích sử dụng đa năng của một máy và nâng cao khả năng thích ứng của thiết bị, tốc độ của máy chiết rót phải có thể điều chỉnh được (điều chỉnh tốc độ) để đáp ứng các yêu cầu.

Ngoài ra, thiết kế hệ thống truyền động cần xem xét đến sự thuận tiện trong lắp đặt, vận hành thử và bảo trì, đáp ứng các yêu cầu về công thái học để tạo sự thuận tiện cho người lao động, giảm thiểu thời gian bảo trì và dễ dàng sửa chữa, bảo trì.

III. Điều chỉnh máy chiết rót

Máy cần được điều chỉnh theo điều kiện sử dụng và sản phẩm; một số phương pháp điều chỉnh thông dụng được giới thiệu dưới đây:

1. Điều chỉnh mức chất lỏng trong bình chứa

Mức chất lỏng trong xi lanh ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ chiết rót. Nếu mức chất lỏng quá thấp, chai có thể không được chiết đầy trong góc chiết rót quy định. Do đó, mức chất lỏng trong xi lanh của máy chiết rót phải được điều chỉnh và kiểm soát ở vị trí thích hợp, và duy trì ổn định trong suốt quá trình chiết rót để đảm bảo tốc độ chiết rót ổn định.

2. Điều chỉnh thể tích đổ đầy

Hầu hết các máy chiết rót sử dụng phương pháp định lượng bằng chai. Khi thay thế các chai có dung tích khác nhau, thể tích chiết rót được điều chỉnh bằng cách thay đổi chiều cao của lõi piston trong cơ cấu nâng (do đó thay đổi dung tích chai). Đối với các máy chiết rót sử dụng phương pháp định lượng bằng cốc đong, thể tích chiết rót được điều chỉnh bằng cách thay đổi thể tích của cốc đong.

3. Điều chỉnh tốc độ quay

Thiết bị điều chỉnh tốc độ phổ biến cho máy chiết rót là điều chỉnh tốc độ vô cấp bằng cơ khí; ở đây chúng ta chỉ giải thích nguyên lý điều chỉnh tốc độ vô cấp bằng cơ khí sử dụng dây đai chữ V:

Như thể hiện trong Hình 4.29 (Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ vô cấp bằng dây đai), hai cặp ròng rọc hình nón được nối với nhau bằng một dây đai chữ V rộng đặc biệt (dây đai điều chỉnh tốc độ vô cấp). Trục I là trục dẫn động, và Trục II là trục bị dẫn động. Khi một tốc độ cố định V được đưa vào Trục I, việc xoay tay quay 1 sẽ làm siết chặt ròng rọc hình nón thông qua các bánh răng và ren, làm tăng bán kính hiệu dụng của ròng rọc dẫn động. Vì chu vi của dây đai điều chỉnh tốc độ vô cấp là không đổi, hai ròng rọc hình nón trên Trục II sẽ nén lò xo, làm giảm bán kính hiệu dụng của chúng - và tốc độ đầu ra của trục tăng lên.

Hình 8. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp định lượng bằng cốc đong.

Như thể hiện trong Hình 8 (Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ vô cấp bằng dây đai), hai cặp ròng rọc hình nón được nối với nhau bằng một dây đai chữ V rộng đặc biệt (dây đai điều chỉnh tốc độ vô cấp). Trục I là trục dẫn động, và Trục II là trục bị dẫn động. Khi một tốc độ cố định V được đưa vào Trục I, việc xoay tay cầm 1 sẽ làm siết chặt ròng rọc hình nón thông qua các bánh răng và ren, làm tăng bán kính hiệu dụng của ròng rọc dẫn động. Vì chu vi của dây đai điều chỉnh tốc độ vô cấp là không đổi, hai ròng rọc hình nón trên Trục II sẽ nén lò xo, làm giảm bán kính hiệu dụng của chúng - và tốc độ đầu ra của trục tăng lên.

Ngược lại, khi các ròng rọc hình nón trên Trục II được thu lại, chúng sẽ siết chặt dưới tác dụng của lò xo, làm giảm tốc độ đầu ra. Bộ điều chỉnh tốc độ vô cấp này hoạt động ổn định với cấu trúc đơn giản, nhưng có phạm vi điều chỉnh tốc độ hẹp; tỷ lệ trượt của nó thay đổi theo tải trọng, và tốc độ đầu ra thay đổi gần như đối xứng với tốc độ đầu vào.

Nó chỉ có thể được sử dụng để điều chỉnh tốc độ phù hợp bên trong chuỗi truyền động, chứ không phải trong các hệ thống truyền động yêu cầu tỷ số truyền chính xác. Nó chỉ phù hợp với truyền động mô-men xoắn thấp; đối với mô-men xoắn cao, kích thước của nó trở nên quá lớn, và phạm vi thay đổi tốc độ thường là 2–4.

Ba phương pháp điều chỉnh được giới thiệu ở trên tương đối đơn giản và có liên quan mật thiết với nhau. Do đó, cần chú ý đến mối quan hệ tương hỗ giữa các bộ phận khi điều chỉnh máy.

IV. Các vấn đề chính của máy chiết rót quay

Mặc dù các máy chiết rót như vậy có những ưu điểm như cấu trúc nhỏ gọn và hiệu suất sản xuất liên tục cao, nhưng chúng cũng có những vấn đề sau:

1. Cấu trúc phức tạp (ví dụ: hệ thống chiết rót rất phức tạp). Hướng phát triển của máy móc công nghiệp nhẹ là theo đuổi cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ.

2. Cơ cấu truyền động cồng kềnh (ví dụ: trục chính sử dụng các ổ trục lớn).

3. Chi phí cao (ví dụ: bình chứa chất lỏng làm bằng thép không gỉ hoặc đồng đúc có giá thành cao hơn).

4. Yêu cầu gia công cao, đặc biệt là đối với công đoạn hàn kín.

Ngoài ra, hệ thống truyền động nằm bên dưới máy chính, gây bất tiện cho việc bảo trì. Đồng thời, tốc độ quay của máy chính bị giới hạn bởi lực ly tâm, điều này cũng hạn chế việc nâng cao năng lực sản xuất.