Файл: Ярмолинский, Д. А. Элементы конструкций автоматов линий розлива вин монография.pdf

12

V E

■5

Смыв загрязнений при шприцевании пустой бутылки про­ исходит интенсивно лишь после длительной отмочки бутылок, в процессе которой они подвергаются физико-химическому воз­ действию горячего моющего раствора.

57

Вытекающая из насадка струя жидкости, ударяясь о по­ верхность стенки бутылки, растекается по ней радиально тон­ ким.слоем. Давление струи достигает максимума в центре уда­ ра п быстро падает по мере удаления от места встречи с пре­ градой. Площадь потока жидкости, растекающейся от дна по стенкам бутылки, постепенно увеличивается, а скорость и тол­ щина слоя уменьшается. В зоне удара протекает наиболее ак­ тивный процесс удаления загрязнений, скорость которого зави­ сит в основном от кинетической энергии струи. При стекании жидкости по стенкам интенсивность смыва загрязнений значи­ тельно ниже, поскольку охватывается основная часть внутрен­ ней поверхности бутылки. Здесь происходит массообмен между загрязнениями и пленкой жидкости.

Эффективность шприцевания зависит от диаметра сопла, расхода моющей жидкости, диаметра струи, формы сопла и расстояния от сопла до бутылки.

Нормальная моющая струя имеет сплошной участок, на про­ тяжении которого ее сечение и скорость движения почти по­ стоянны.

За пределами -этого участка струя начинает насыщаться воз­ духом, теряется кинетическая энергия струи, происходит ее рас­ пад, и эффективность действия струи снижается. Для успешной мойки отмываемая поверхность должна находиться в пределах сплошного участка струи. Поэтому при проектировании узлов шприцевания бутылок учитываются все указанные выше требо­ вания относительно конструкции сопла и расположения шприцевой рамки относительно кассеты, а также условия, обеспечи­ вающие гарантированное попадание струи жидкости в бутылку. Эти условия зависят от конструкции бутылоносителя и способа перемещения кассет по трассе бутыломоечной машины.

В соответствии с этим различают следующие типы конструк­ ций:

а) подвижные шприцевые рамки с вводом шприцев в гор­ лышки бутылок;

б) неподвижные шприцевые рамки с вводом струи в гор­ лышки бутылок;

в) 'подвижные шприцевые рамки с вводом струи в горлыш­ ки бутылок и устройством для центрирования шприцевых тру­ бок относительно кассет;

г) неподвижные шприцевые рамки с вводом струи в горлыш­ ки бутылок и устройством для центрирования кассет относи­ тельно шприцевых трубок.

Рассмотрим отдельные конструкции шприцевальных уст­ ройств.

На рис. 19 показан механизм шприцевания с принудитель­

ным вводом шприца в горлышко бутылки, применяемый в буты­ ломоечных машинах ГАБ.

На подвижных каретках 1 укреплены коллекторные трубки 2

58

Рис. 19. Механизм шприцевания бутылок с вводом шприца автомата ГАБ

с гибкими шприцами 3. В продольном направлении шприцы установлены по центру бутылоносителей. Расстояние между кол­ лекторными трубками соответствует шагу бутылоносителей. В верхней части шприц центрируется неподвижной планкой 4, расположенной в непосредственной близости от колокольчиков кассеты 5. Жидкость в коллектор подается с помощью резино­ вых шлангов, присоединенных к патрубкам 6.

Возвратно-поступательное движение кареток по направляю­ щим швеллерам 7 начинается во время выстоя цепи с кассе­ тами. Укрепленный на приводном валу кулачок отклоняет ры­ чажно-тяговую систему 8, которая связана с коромыслом 9, колеблющимся вокруг оси 10. В пазу коромысла скользит па­ лец 11, установленный на рамке 12 и связывающий работу обеих кареток. После того как под действием тяги коромысло опустится, каретки переместятся в верхнее положение и шприцы войдут в горлышки бутылок, находящихся в кассетах. В край­ нем нижнем положении рычажно-тяговая система нажмет на водяной клапан и откроет подачу жидкости в коллекторы при­ нудительного шприцевания.

По окончании выстоя под действием кулачка и пружины 13 каретки со шприцами возвратятся в исходное положение и од­ новременно прекратится поступление жидкости к шприцам.

Глубину ввода шприцев в горлышки бутылок можно регули­ ровать, изменяя длину плеча тяги 8.

В бутыломоечной машине АММ-6 шприцевание бутылок про­ изводится струей жидкости, вытекающей из сопл коллекторов, укрепленных неподвижно на корпусе машины.

59

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-