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

На рис. 20 показано устройство для окончательного обмыва внутренней поверхности бутылок водопроводной водой.

Каждый коллектор 1 состоит из двух трубок 2, в которые ввинчены сопла 3 с отверстиями диаметром 3 мм. Такое крепле­ ние сопл удобно в эксплуатации, так как позволяет быстро за­ менять детали и прочищать отверстия. Материал сопл должен быть антикоррозионным и термостойким.

Вода к коллектору подается по трубопроводу 4 и шлангу 5 от клапана 6. Клапан открывается после нажатия кулачка 7 на ролик 8, укрепленный на рычаге 9 и упирающийся свободным концом в шток клапана 6. Начало открытия клапана можно регулировать, изменяя положение кулачка, вращающегося в заданном цикле работы машины.

Центрирование коллектора шприцевания относительно кас­ сет с бутылоносителями и демонтаж его производятся путем ослабления болтового соединения 10, крепящего рамку И к

корпусу машины.

В бутыломоечных машинах фирмы Хольштейн и Капперт (ФРГ) применяются подвижные узлы шприцевания струей с уст­ ройством для автоматического центрирования шприцевальных трубок относительно кассет. Трубки имеют четырехугольную форму, что, несмотря на сложность изготовления, удобно в эксплуатации. Разгрузочная дверца на конце трубки позволяет легко производить очистку от грязи, а плоская поверхность удобна для монтажа и демонтажа сопл и крепления трубок на подвижной рамке. Кроме того, благодаря значительному уве­ личению турбулентности потока внутри трубки возникает эф­ фект самоочистки.

На рис. 21, а и б дана схема автоматического устройства для центрирования шприцевых трубок (показаны две промежуточ­ ные фазы работы).

Шприцевая рамка 2 подвешена и имеет ограниченное про­ дольное перемещение, вполне достаточное для того, чтобы, при­ жимаясь к цепи 3 с бутылоносителями, при помощи упоров 5 перемещаться совместно с пей и при этом каждый раз обеспе­ чивает точную ориентацию шприцевальных трубок. С помощью центрирующей звездочки 1 во время шприцевания создается механически жесткое соединение между шприцевой рамкой и цепью для кассет.

На рис. 21, а показано положение центрирующего устройст­ ва незадолго до освобождения звездочки 1. Когда шприцевая рамка 2 при помощи цепи 3 перемещается дальше, неподвиж­ ный упорный ролик освобождает звездочку и шприцевая рамка от действия кулачка 7 на ролик рычага 6 описывает траекто­ рию в форме параллелограмма и возвращается в исходную по­ зицию. Звездочка захватывается следующей осью 4 цепи и прижимается к упорному ролику. В этот момент Шприцевая рамка снова центрируется под отверстиями в бутылоносителях

60

Рис. 21. Схема устройства для центрирования шприцевых трубок

(рис. 21,6). Продолжительность центрирования соответствует длительности гидродинамического воздействия струи и должна быть оптимальной, чтобы после шприцевания оставалось доста­ точно времени для опорожнения бутылок.

Один насос может попеременно питать две или три шприце­ вых рамки и устройство для непрерывного ополаскивания на­ ружной поверхности бутылок.

В бесцепных бутыломоечных машинах фирмы Зейтц (ФРГ) периодическую подачу носителей 1 (рис. 22,а) производят ша­ туны 2 с кривошипным механизмом 3. Поэтому шприцевые рамки 4 крепятся к корпусу машины неподвижно, а центри­ руются только бутылоносители относительно сопл шприцевых трубок.

Движение кассет осуществляется после того, как тяга 5 своими зубьями зацепит за верхние ролики партию носителей и передвинет ее на один шаг. При этом ролик 6 тяги скользит по пазу двуплечего рщчага 7, а жестко связанная с ним цент­ рирующая гребенка 8 остается неподвижной. Как только тяга займет верхнее положение (рис. 22, б), ролик 6 заставит откло­ ниться второе плечо рычага и гребенка опустится, войдя паза­ ми в нижние ролики бутылоносителей, и точно установит по­ следние по центру шприцевых трубок. Затем цикл повторяется. Взаимодействие приводных и центрирующих органов обеспечи­ вает абсолютно синхронный ход.

Помимо рассмотренных случаев обычного гидродинамическо­ го воздействия струи (положение 1, рис. 23, а) на загрязнения в бутылке, существует так называемое пульсирующее шприце­ вание (положение 2), позволяющее за короткое время ввести в бутылку под большим давлением такое количество моющей жидкости, что возникающий импульс почти достигает величины силы тяжести бутылки.

62

Действие импульса усиливается благодаря тому, что впры­ скивание струи происходит не непрерывно, а возникает мгно­ венно. При этом не только максимально захватывается дно бу­ тылки, но и вся бутылка за очень короткий промежуток времени заполняется большим количеством аэрированной жидкости. Здесь через жидкость проходит сконцентрированная плотная струя и вызывает очень сильную турбулентность, благодаря чему происходит эффективный смыв загрязнений со всех внут­ ренних стенок бутылок.

Важнейшим условием процесса пульсирующего шприцевания является очень быстрое нарастание давления, которое должно происходить за Доли секунды. Только в этом случае струя жид­ кости может обеспечить полный эффект очистки внутренней поверхности бутылки.

Пульсирующее шприцевание в бутыломоечной машине Оме­ га Конти фирмы Холынтейн и Капперт (ФРГ) происходит сле­ дующим образом (рис. 23,6).

Специальным устройством синхронно с автоматическим цент­ рированием сопл относительно кассет 7 с бутылками приво­ дится в движение вал с кулачками-дисками для импульсного шприцевания. Профиль этих кулачков определяется соотноше­ нием между временем шприцевания и временем паузы. Изме­ нение профиля кулачка вызывает срабатывание контактов, уп­ равляющих процессом включения насоса 5, который нагнетает жидкость из резервуара 3.

При закрытом дросселирующем клапане 2 жидкость по тру­ бам подается к рамке 4 для наружного ополаскивания бутылок,, чтобы при открытии клапана за доли секунды создать нара­ стание давления в трубках 6 для внутреннего шприцевания. Дросселирующий клапан приводится в действие пневматическим цилиндром 1. Для обеспечения быстрого управления потоком дросселирующий клапан благодаря простоте своей конструкции оказывается наиболее пригодным.

63

ч

Общая продолжительность цикла от начала процесса вклю­ чения до достижения максимального давления составляет Ме­ дее 0,1 с.

Как правило, устройства для наружного обмыва бутылок

.представляют собой систему форсунок, расположенных над шприцевальными трубками, из которых моющий раствор или

Зейтц) вместо форсунок установлены отражатели, направляю­ щие струю раствора или воды на дно бутылки [14].

Расчет шприцевальных устройств сводится к определению

.давления шприцевания и расхода жидкости.

Давление шприцевания определяется геометрией сопла так, чтобы омываемая поверхность находилась, как уже упомина- -лось, в зоне сплошного участка струи. Практически это давле­ ние составляет 15—20 м вод.ст.

Для шприцев с различным диаметром сопла пропускную

•способность (расход жидкости) можно определить по графику на рис. 24.

Действительное количество жидкости, поступающей в бутыл­

ку через одно сопло, определяется по известной из гидравлики ■формуле

в м вод. ст.

'64

заданных параметров процесса.

Унификации подлежат следующие узлы бутыломоечных ав­ томатов: механизм загрузки бутылок; механизм выгрузки буты­ лок; бутылоносители; шприцевые устройства; цепи основного транспортера; насосные установки; система автоматического регулирования температуры моющих растворов.

ОСНОВЫ РАСЧЕТА БУТЫЛОМОЕЧНЫХ МАШИН

Определение производительности. Производительность буты­ ломоечных машин с периодическим движением рабочего орга­ на зависит от длительности кинематического цикла, по истече­ нии которого бутылки выгружают из очередного носителя, и числа потоков (иначе количества бутылок) носителя.

Если принять за основной цикловой механизм цепь (цикл работы которой совпадает с циклом машины), то время кине­ матического цикла т„ машины состоит из двух составляю­ щих (вс):

где тв — время покоя (выстой) рабочего органа в с; тдв — время движения рабочего органа в с.

Кинематический цикл в современных бутыломоечных автома­ тах конвейерного типа колеблется от 8,5 до 14,4 с. Период дви­ жения в среднем составляет 31,5%, а покоя (выстоя)— 68,5%.

Возможное количество потоков (иначе, количество гнезд в носителе бутылок) 10—16, а в машинах высокой производи­ тельности— до 40. Ширина машины увеличивается по мереуве-

личения числа потоков. При создании малогабаритных машин принимают минимальное число потоков.

Теоретическую производительность машины с периодическим движением конвейера можно выразить как частоту повторения кинематических циклов:

кинематического цикла тк, являющегося суммой времени дви­ жения цепи тдв и времени ее остановки тв.

Полезное время мойки Тп в с складывается из времени, за­

Время отмочки зависит от числа бутылоносителей, одновре­

Так как шприцевание в машинах с периодическим движе* нием бутылоносителей производится в момент выстоя рабочих органов, то время шприцевания можно выразить следующим образом (в с):

где а — часть цикла, затрачиваемого на выстой; s — количество шприцеваний каждой бутылки.

Подставляя в уравнение (10) значения Т0 и Тт из формул

(11) и (12), получим

Тп = -у(°И + Р)-

^Другим важным показателем в характеристике бутыломоеч­ ной машины является технологический цикл, т. е. полное время, в течение которого бутылки находятся в машине с момента за­

грузки их и до выгрузки из машины. Время технологического цикла в с

run

Тг —- tirK

Т '

где п — количество носителей, загруженных бутылками.

6 6

Теоретическое количество бутылок, одновременно находя­ щихся в машине,

M = QTt.

Эффективность бутыломоечной машины характеризуется ко­ эффициентом полезного действия, который выражается отно­ шением

или, что то же, коэффициентом использования по носителям

где п\ — количество носителей бутылок, находящихся в отмоч­ ных ваннах и под шприцеванием, при установившемся режиме работы машины; п2— общее количество носителей с бутылка­ ми в машине.

Оба отношения показывают, какая часть общего времени пребывания бутылок в машине используется для мойки.

Коэффициент использования самих носителей бутылок опре­ деляется так:

п

Л „ = Т ,

где В — общее количество носителей в бутыломоечной машине. В ротационных машинах непрерывного действия время ки­ нематического цикла совпадает с тактом, который равен ин­ тервалу между моментами выдачи бутылки из машины. Гнез­ да для бутылок расположены равномерно по окружности сепаратора (ротора), и машина выдает одну бутылку каждый раз, когда очередное гнездо попадает к механизму выгрузки с

поворотом сепаратора на угол а.

Зная число гнезд на сепараторе, можно определить угол поворота

2я а = ----,

Z

где а — угол поворота, образованный радиусами, проведенными

где со — угловая скорость в рад/с.

3* 67

Теоретическая производительность ротационной машины

Q = nZ.

Определение расхода тепла и расчет нагревательных эле­ ментов. Расход тепла, вносимого паром в бутыломоечную ма­ шину для поддержания заданного температурного режима, мож­ но определить методом замкнутого контура. Этот метод заклю­ чается в том, что составляется внешний тепловой баланс, т. е. определяются потоки тепла, вводимые и выводимые из контура машины при ее стационарной работе в течение 1 с (ч), а слож­ ные теплообменные процессы внутри самой машины не прини­ маются в расчет.

В машину вводится тепло (в ккал/ч): Qi поступающих в нее стеклянных бутылок, тепло Q2 водопроводной воды и тепло Qz пара, нагревающего моющие растворы и воду.

Обозначим: mi и С\ — масса одной бутылки в кг и удельная

кг/ч и ее удельная теплоемкость в ккал/(кг-°С); h — начальная температура воды в °С; D — искомый расход пара в кг/ч, не­ обходимый для поддержания заданной температуры моющего раствора; i —теплосодержание пара в ккал/кг.

Выводится из машины тепло (в ккал/ч): Q4— с вымытыми бутылками, Q5 —с водой, сливающейся через переливные трубы в канализацию; Qz— конденсата, Q7— теплопотери в окружаю­ щую среду.

где F поверхность стенок в м2; a — коэффициент теплоотдачи от стенок машины в окружающую среду в ккал/(м2-ч-°С);

68

г'ст — температура стенок (средняя) в °С; tB— температура воз­ духа в °С.

Эти потери, по данным опытов, составляют 10—15% от ко­ личества тепла, необходимого на мойку.

Тепловой баланс машины выразится уравнением

Q i + Q2 + <2з = Qi + Q6 + Qe +

откуда после подстановки и решения находим искомый расход пара D.

По уравнениям теплопередачи определяем необходимые по­ верхности нагрева моющих растворов в ваннах.

Для этого составим тепловой баланс ванны при установив­ шемся режиме:

QB= Qe + Qm+ Qp + Q11= D(i — tK),

где QB— количество тепла, необходимого для поддержания за­ данного температурного режима в ванне и получаемого от на­ гревательного элемента, в ккал/ч; Q&— расход тепла на нагрев бутылок в ккал/ч; QM— расход тепла на нагрев металла цепи

Потери тепла в окружающую среду практически принимают в пределах 10—15% от количества тепла, необходимого на на­ грев бутылок, металла и раствора.

Затем находят размеры нагревательных элементов. Необ­ ходимое количество тепла

где L — длина трубы в м; At' — среднелогарифмический темпе­ ратурный напор в °С; k — коэффициент теплопередачи в ккал/(м2-ч-°С);

69