книги из ГПНТБ / Ярмолинский, Д. А. Элементы конструкций автоматов линий розлива вин монография

Рассчитаем числовые значения коэффициентов расхода для дозатора БАР-6:

1) £ ' =0,35 для конфузора с углом конусности cti=154°;

2) £ 2 =0,01 для второго : конфузора с углом конусности а2 = 6ч;

V 1.76 )

Подставим найденные значения в последнее уравнение и определим ко­ эффициент расхода для Rei = 750, Re2=1150, Re3=1780:

схем нельзя учесть, во-первых, потери напора, обусловленные возможной деформацией эпюр скоростей за местными сопротивлениями, во-вторых, влияния на величину суммарных потерь конструкции сливного клапана до­

Цдейств = С|АСТпеР, гДе С < 1 — постоянная для данного сливного тракта. Проведенные Д. А. Ярмолинским исследования показали, что для рас­

чета коэффициента расхода безнасадочных дозаторов с достаточной степенью точности (5—6%) можно считать С=0,77-4-0,87.

Так как рассмотренная суперпозиционная схема справедлива для любых конструкций сливных трактов безнасадочных дозировочных приборов, можно считать, что предлагаемый метод определения коэффициента расхода при­ меним при проектировании дозаторов подобных конструкций.

Как уже отмечалось, при гравитационном методе розлива возможно дозирование жидкости не только по объему, но и по уровню. При этом время для слива одного и того же объема жидкости требуется в два раза меньше. По известным законам гидравлики время (в с) наполнения бутылки до заданного уровня определяется из уравнения

где W — объем жидкости в бутылке [остальные обозначения те же, что в формуле (25)].

На рис. 32 показана конструкция разливочного приборанаполнителя автомата ВРД для розлива тиражной смеси при производстве шампанского бутылочным методом.

Прибор с клапанным устройством закреплен на днище рас­ ходного резервуара при помощи шпилек и гаек с резиновой прокладкой.

90

Рис. 32. Разливочный прибор автомата ВРД:

а — в момент наполнения бутылки; б — по окончании наполнения

Корпус прибора 6 изготовлен из коррозионностойкой стали. Верхняя часть корпуса, находящаяся в резервуаре для жид­ кости, оканчивается колпачком 2, который ввинчен в корпус.

Для протока жидкости в стенках колпачка и корпуса сде­ ланы отверстия. Воздушная трубка 1, возвышающаяся в резер­ вуаре над уровнем жидкости, выведена из прибора через пере­ ходную втулку <3. Нижняя часть втулки навинчена на верхний клапан 4, посаженный на утолщенную часть воздушной трубки 7. Через трубки 7 и 4 выходит воздух из бутылки, когда в нее вливается жидкость. На нижнем конце трубки 7 закреплен кла­ пан 14, предназначенный для перекрытия кольцевого отверстия

91

сливной трубки 10, через которую жидкость поступает в

бутылку.

Клапан 14 открывается при подъеме направляющего коло­ кольчика 13, навинченного на розетку 11\ между колокольчи­ ками и розеткой зажато резиновое кольцо 12, в которое упи­ рается горлышко бутылки при подъеме ее плунжером. Розетка с колокольчиком свободно перемещается по неподвижной труб­ ке 10. В крайнем нижнем положении розетка фиксируется опо­ рой 15, на которую опускается ограничитель 16. Кольцевая опора 15 жестко скреплена с дном расходного резервуара под­ веской.

С наружной стороны на корпус прибора надета пружина 8, упирающаяся нижним торцом в фигурную гайку 9. Гайка жестко скреплена с трубкой 5. Для амортизации толчка коло­ кольчика о гайку 9 при подъеме бутылки розетка 11 сверху имеет резиновое кольцо.

При подъеме бутылки плунжером горлышко ее упирается в колокольчик 13, центрируется им и прижимается к резино­ вому кольцу 12, а розетка 11— к гайке 9. При этом полость бутылки изолируется от внешней среды. При движении плун­ жера вверх на 73 мм нижний и верхний клапаны прибора за­ крыты. Подъем бутылки еще на 4 мм сопровождается отходом сливной трубки 10 от нижнего клапана 14 и открытием щели для жидкости, хотя в этот момент верхний клапан все еще закрыт. При дальнейшем подъеме плунжера на 4 мм (до полного хода 81 мм) под давлением сливной трубки 15 поднимается верхний клапан 5 и открывается отверстие для протока жидкости из резервуара через трубки 15 к 10 в бутылку (см. рис. 35,а). В это время воздух из бутылки выходит по трубкам 6 и 4. При опускании бутылки клапаны закрываются (см. рис. 35,6).

Подъем бутылки плунжером и открытие клапанов длится около 6 с. Из этого времени на открытие клапанов требуется только 0,2 с, что соответствует времени, необходимому для поворота карусели машины на 1°30' и хода плунжера на 8 мм.

При открытых клапанах жидкость из расходного резервуара перетекает в бутылку до тех пор, пока она не закроет нижнее отверстие трубки 6 для выхода воздуха. С этого момента по­ ступление жидкости в бутылку прекращается. Затем ролик плун­ жера переходит с горизонтального участка копира на нисходя­ щий, плунжер с бутылкой опускается, после чего последова­

вставлены две газовые трубки; одна из них соединяет бутылку с газовым пространством бака, а другая выходит к дросселю. В верхней части штока жидкостного клапана имеются два газо­ вых клапана. Верхний из них служит для наполнения, бутылки газом и выравнивания давления, а нижний —для выхода газа при заполнении бутылки жидкостью.

92

Бутылка, поднимаясь, центрируется в колокольчике и под­ нимает его до упора в уплотнительное кольцо звездочки, кото­ рая под нажимом колокольчика поднимает стержень и откры­ вает верхний газовый клапан. Газ заполняет бутылку и проис­ ходит выравнивание давления в бутылке и баке, после чего жидкостный клапан поднимается, поршень направления сжи­ мает пружину 16, под нажимом которой открывается клапан обратного газа. Бутылка заполняется жидкостью до уровня от­ верстия на сливной трубке. Звездочка 4, встречая на своем пути упор, поворачивается и вырезом на верхнем торце становится против стержня, который под действием пружины опускается и закрывает все три клапана, разобщая бутылку с баком. Затем через дроссель происходит сбрасывание давления, и бутылка

опускается.

Изосверхбарометрические разливочные приборы. Сущность изосверхбарометрического наполнения бутылок заключается в следующем. В бутылках создается газовое противодавление, равное тому, под которым находится вино, поступившее в раз­ ливочную машину. Затем в условиях равновесия газовой систе­ мы под действием сил гравитации происходит наполнение буты­ лок вином по уровню.

Эти автоматы в книге не рассмотрены, но для примера на рис. 33 показан разливочный прибор к автомату Вента фирмы

Зейтц (ФРГ).

Вакуумные разливочные приборы получили наибольшее рас­ пространение за рубежом благодаря простоте конструкции при наполнении бутылок по уровню. В зависимости от степени раз­ ряжения разливочные устройства выполняют с низким и повы­ шенным вакуумом. Последние конструктивно сложны и в ре­ зультате этого имеют ограниченное применение.

На рис. 34 показана конструкция разливочного прибора фир­ мы Юдек (Англия). Прибор заполняет бутылки жидкостью по уровню при вакууме в бутылке и в баке над уровнем жидкости. Разливочный прибор состоит из двух узлов: подвижного раз­ ливочного патрона с подъемником и воздушной трубки с нако­ нечником. Подъемник, соединенный с патроном, поднимается и опускается вследствие скольжения ролика по направляющей, имеющей профиль кулачка. Цилиндр прибора перемещается в направляющей втулке, которая крепится к дну приемного бака посредством профильного резинового кольца. На нижнюю часть цилиндра навернут колпачок, служащий для центрирования бутылки относительно воздушной трубки. Верхний конец воз­ душной трубки выходит в наджидкостное пространство бака; нижний конец ее укреплен в отверстии трехгранной призмы на­ конечника. По каналам, образуемым плоскостями граней призмы и цилиндром, жидкость поступает в бутылку. Нижняя часть наконечника заканчивается трубкой, на которой имеется клапан. Клапан плотно прижат к резиновой прокладке, зажатой между

93

■16

15

14

При вращении автомата подъемники вместе с разливочными приборами опускаются до плотного соприкосновения с горлыш­ ками бутылок, в результате чего бутылки герметично соеди­ няются с шрибором. Горлышко бутылки прогибает вверх резино-

94

вую диафрагму, создавая круговой зазор между диафрагмой и каналом воздушной трубки. Воздух из бутылки по трубке отсасывается в наджидкостное пространство бака, в бутылке создается вакуум, и жидкость из бака через верхние отверстия стакана и Кольцевой зазор между клапаном и диафрагмой за­ полняет бутылку. Наполнение бутылки жидкостью длится до тех пор, пока уровень жидкости в бутылке не перекроет верхнее трехмиллиметровое отверстие в воздушной трубке наконечника. После этого жидкость заполняет воздушную трубку. При отрыве бутылки от резиновой диафрагмы излишки вина, находящиеся в горлышке бутылки, между торцовым отверстием воздушной трубки и трехмиллиметровым отверстием п-од клапаном, отсасы­ ваются по воздушной трубке в бак. При дальнейшем подъеме патрона резиновая диафрагма опускается и плотно прилегает к клапану. Бутылка освобождается от колпачка разливочного

В стакан сверху вставлены наружная трубка с резиновым уплот­ нительным кольцом и регулировочная гайка с внутренней труб­ кой. Внутри стакана помещены пружина и направляющий конус.

Каждый разливочный прибор в автомате установлен под колоколом, укрепленным на перегородке. Колокол вверху соеди-

95

нен с верхней камерой автомата, которая сообщается с вакуумнасосом. Снизу колокол входит в жидкость и разобщает прост­ ранство под колоколом с баком. При отсутствии бутылки камера под колоколом через наружную трубку наполняется воздухом, и жидкость под колоколом устанавливается почти на одинако­ вом уровне с жидкостью в баке.

в уплотнительное резиновое кольцо и разъединяет камеру коло­ кола с атмосферой. В это время под колоколом и в бутылке бу­ дет создаваться разрежение, уровень жидкости под колоколом будет подниматься, и через отверстия в регулировочной гайке жидкость сольется в бутылку. При опускании бутылки между ее горлышком и уплотнительным резиновым кольцом образуется разрыв, через который воздух поступит под колокол, выбросив при этом всю жидкость, находящуюся в наружной трубке и в верхней части горлышка бутылки, под колокол. Разрежение под колоколом нарушится, и уровень жидкости опустится до исход­ ного. За счет разрежения через внутреннюю трубку из бутылки отсасывается в верхнюю камеру вся жидкость, которая нахо­ дится выше нижнего конца трубки.

Таким образом, положение нижнего конца внутренней трубки определяет уровень жидкости в бутылке, и изменяя его, тем самым можно регулировать уровень жидкости.

Определенный интерес представляет двухкамерное вакуум-

96

в месте соединения камеры с источником вакуума смонтирован золотниковый клапан, жестко соединенный с поплавком, уста­ новленным в нижней части камеры.

Работает устройство следующим образом.

Каждая поступающая с линейного транспортера бутылка подается на подъемный столик и поднимается им до сопри­ косновения венчика горла с эластичным упором. При этом из бутылки отсасывается воздух. В расходном резервуаре жид­ кость находится под атмосферным давлением. Из-за возникаю­ щей разности давлений жидкость из расходного резервуара

сливается в бутылку.

После заполнения бутылки столик немного опускается, и горло бутылки отрывается от упора. Излишки жидкости отса­ сываются из бутылки через воздушную трубку в вакуумную камеру. Из последней по соединительной трубе они свободно сливаются в расходный резервуар.

Во время работы устройства в камере постоянно поддержи­ вается стабильный вакуум при помощи поплавка, плавающего на поверхности жидкости, поднятой из расходного резервуара вследствие разности давлений. При повышении вакуума попла­ вок всплывает и золотниковый клапан перекрывает отверстия вакуумной розетки.

Количество отсасываемого из камеры воздуха снижается, вакуум уменьшается. При этом уровень жидкости падает, по­ плавок опускается и отверстие вакуумной розетки открывается, что вызывает повышение вакуума. Благодаря этому, во-первых, устраняется опасность проникновения жидкости в вакуум-насос при резком повышении вакуума; во-вторых, поддерживается стабильный рабочий вакуум в камере -при различной загрузке устройства бутылками и обеспечивается тем самым достаточно высокая точность дозирования жидкости.

Внутренние сливные конусы разливочных головок выполне­ ны таким образом, что они не образуют сливного канала. Стекание жидкости возможно только с наружной поверхности смачиваемых концов воздушных трубок. Это предотвращает возможность изменения объема жидкости в бутылках во время остановки устройства.

Разливочные головки легко разбираются и собираются. Глубина погружения воздушных трубок в бутылки легко ре­ гулируется.

Все элементы разливочных головок выполнены таким обра­ зом, что могут быть использованы для наполнения бутылок разного размера. Сменными являются только внутренние слив­ ные конусы.

Рис. 37. Устройство для

днище расходного резервуара. Он включает неподвижный диск с окном и подвижный. В днище расходного резервуара располо­ жены также трубки, сообщающие расходный резервуар с мер­ ными стаканами. Это упрощает конструкцию и повышает

надежность.

Устройство работает следующим образом. Жидкость посту­ пает по питательной трубе и заполняет расходный резервуар. Уровень жидкости регулируется поплавком. Затем через диско­ вый распределитель жидкость направляется в мерные стаканы. Пустые бутылки подаются на столик, который при вращении карусели с помощью копира поднимается вместе с бутылкой. При этом венчик бутылки упирается в герметизирующую про­ кладку наливочной головки, и наливочный конус входит в вен­ чик бутылки. Из бутылки отсасывается воздух, и по жидкостной трубке жидкость из мерных стаканов переливается в бутылку. Верхняя петля жидкостной трубки является гидрозатвором и расположена выше уровня жидкости в резервуаре. В резуль­ тате этого в наливочной головке подвижные клапаны можно не применять.

Наполненная бутылка опускается и в процессе вращения карусельного стола снимается с подъемного столика и перегру­ жается на транспортер.

Время наполнения бутылки при условии низкого вакуума определяется по формуле (26). При этом под перепадом дав­ ления Ар или напором Н понимают разницу между давлением в бутылке и противодействующим гидростатическим напором (если уровень жидкости в расходном резервуаре находится ниже разливочного прибора) или их сумму (если уровень жидкости в резервуаре выше, чем в приборе).

98

Рис. 38. Принципиальная схема сифонного напол­ нителя

Сифонные разливочные приборы

работают по принципу сообщающихся сосудов. Сифон представляет собой изо­ гнутую трубку, короткий конец которой погружен в расходный бак, а длинный — в горлышко бутылки (рис. 38). Если си­ фон предварительно не запрлнен жид­ костью, он не может работать. Для заполнения сифонов жидкость из расход­ ного бака должна поступать по трубке вверх, а затем вниз, в бутылку. При этом она будет вытекать тем скорее, чем длин­

нее конец трубки, погруженный в бутылку. Эта особенность обуславливает недопустимость укорочения длинного конца сифона сверх известного предела, так как иначе истечение будет слишком медленным и производительность машины понизится.

Заполнение сифонов производится только при переходе с розлива одной жидкости на другую и требует всего несколько секунд. После заполнения сифонов, при вращении карусели оче­ редные бутылки, поднимаясь, упираются в направляющие коло­ кольчики и поднимают их вместе с клапанами, закрывающими отверстия наконечниками сифонов. Происходит наполнение бутылок до уровня жидкости в расходном баке. Затем бутылки, опускаясь, отходят от колокольчиков, клапаны перекрывают отверстия наконечника, обеспечивая сохранность заправки сифо­ нов (см. также рис. 27).

Совершенно очевидно, что сифонные разливочные машины дозируют вино «по уровню», хотя имеется возможность модер­ низации их для розлива «по объему».

Несмотря на ряд недостатков (необходимость предваритель­ ного заполнения сифонов, возможность образования, капель на наконечниках и др.), сифонные разливочные машины весьма перспективны, так как конструктивно много проще, чем другие.

Пропускную способность сифонов рассчитывают по формуле

циент гидравлического сопротивления, равный сумме потерь на

трение по всей длине сифона X— и коэффициентов местных, co­ rf

противлений 2£м (/— длина сифона), т. е.

4* 99