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風刀的應用--PET瓶、玻璃瓶、易拉罐外表面除水若干方法探討
風刀的應用--包裝瓶表面除水若干方法探討
  在灌裝產品的生產線上,對灌裝好產品(如酒、汽水等)的包裝瓶外表面要貼刷標簽、噴繪文字或裝箱等。為達到較好的效果,要求對包裝瓶的表面進行干燥。目前在實際生產中,一般對包裝瓶采用烘干或吹干的方法。

  在生產中,烘干一般采用刷烘組合式或熱烘箱烘干式,刷瓶裝置主要是利用毛刷旋轉去除瓶壁水珠。由于采用接觸處理方式,刷瓶效果與瓶子的外型有密切的關系。回轉體類(如圓柱體)瓶刷效果良好,非回轉體等異形瓶的表面則有些部分接觸不到毛刷,刷瓶后該部分外壁仍有水膜存在。此外在使用過程中,毛刷很容易聚積污物,有可能傳遞給瓶的外壁而影響包裝質量。熱烘箱烘干式結構簡單,烘干徹底,但其熱功率大,工作溫度高,自動生產線布置時要求進行區域隔離,烘干時,水份需要較長時間才能完全蒸發,不適合高產量在線生產,并且當工作中出現卡瓶、倒瓶等傳輸系統受阻時,包裝瓶在烘箱內停留時間過長,有可能引起爆瓶。此外,對清潔度要求較高的產品表面,在清洗、漂洗工序后,一般不能采用烘干的方法,這是因為不僅要能保證包裝瓶表面的干燥,還必須要解決產品表面及漂洗水因含有雜質而在干燥后產生的水斑問題。

  吹干方式,即在灌裝產品的包裝過程應用氣動技術的優勢,采用風機將高壓氣流經風刀完成氣流的聚積和加速進行吹水,可利用氣流將產品表面的水吹除掉。國內應用較多的風刀吹干方案有:采用壓縮空氣熱風吹干、用高壓風機熱風吹干、或者用高壓熱風機吹干(采用高紅外管制作加熱頭)等。本文設計了一種新型高效的冷風吹干除水設備結構,采用了高壓風機冷吹干的方法,依靠風刀噴口噴出的高速氣流將瓶表面的殘水吹干,不需要采用任何加熱設備。

  該吹干除水設備包括1臺高壓風機、2個特制風刀以及相關配件等。風機吹出的低速氣流經風機分管進入風刀駐室,然后經過不斷縮小的變截面風刀噴口,形成高速氣流聚集噴射到包裝瓶表面上。每個特制風刀都配有噴射高度和角度調節桿,以便適合吹干不同形狀和不同大小的包裝瓶。

  在設計中采用的風機額定功率pt=5.5kw,額定流量L=0.1467m3/s,即m=0.1768kg/s(20),額定壓P=0.3MPa。假設風機在額定工況下工作,環境條件取0.1MPa,空氣溫度T0=20。風機產生的氣流經2個分管進入灌裝產品作業線兩側的2個風刀駐室,考慮到分管很短且密封性很好,可認為氣流經分管進入風刀駐室最后噴出的過程中無風量損失。  

  在實際操作中,風刀噴口縫隙高度越小,噴射氣流的所受到的阻力越大,整個系統轉化成的熱量就越多,根據風機的運行特性曲線,其壽命會越短。所以設定縫隙高度時,要平衡風刀噴射速度與風機的運行壽命后決定。

  噴射口導引段越短越好,以便減少不必要的摩擦損失,但是也不能太短,最好采用縫隙設計高度的3倍,否則起不到良好的導引氣流噴射作用,會使噴射處的氣流不能集中噴射到包裝瓶表面,導致對其殘留的水珠不能有效地吹除。

  在吹干除水設備的運行過程中,風機的壓力與風量特性是一條曲線。在非額定狀態下,可以用實驗測量的方法動態地得到噴口的空氣流速,以便及時調節風機的運行狀態。

  另外,吹干除水設備的設計與安裝過程中,需要注意2個風刀噴口的噴射角度。因為場地限制的原因,在包裝瓶作業線的兩側各安裝了一個由同一風機驅動的風刀。為了提高吹干效率,不能使兩側的風刀兩兩對吹。因為即使風刀的氣流噴射速度很高,也可能在包裝瓶表面上形成滯止點而影響效果,而且噴射出去的氣流在對面來流的作用下,會反彈回來,從而造成較大的噴射損失。

  在輸送包裝瓶的作業線上,設計時除了必要的考慮因素外,還應該對工件的運行速度做出必要的限制,確保包裝瓶表面被風刀吹到的時間,當然也可以增加風機和風刀來提高效率。

  針對灌裝產品包裝瓶的吹干需求,本文設計了一種新型高效的冷吹干除水設備。對吹干除水設備結構中的氣流進行了計算分析,以及對設備運行中相關問題的進行了探討。在實際設計中,由于考慮玻璃瓶瓶型的多樣性,在玻璃瓶通過風刀噴出的高速氣流場時,需要設置瓶轉換機構;考慮到普通平板鏈對氣流的屏障效應和對水珠的反彈作用,需采用專用鏈條,囿于篇幅,本文不再深入闡述。設計的包裝瓶表面吹干除水設備產品在長沙輕工機械有限公司成功投產后,經相關單位使用表明,該設備科技含量高,設計合理,加工簡便,成本低,吹干效果好,在包裝行業中具有很廣闊的應用前景。

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