粉体包装机械设备.docx
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粉体包装机械设备
现在包装机械的配套设备有很多种类，功能日趋自动化，自动装置和系统工程方面的技术正在进一步深化发展，并得到更广泛的应用。
传统的包装机械多采用机械式控制，而当今的食品包装机械是集机、电、气、光、磁于一体的机械电子设备，设计制造主要向着包装机械的自动化程度、包装精度、空间利用率、美观度等方面着重发展。
现在的包装机械的研发制造使用都是与计算机及自动化控制结合，真正实现机电一体化、模块化。
对于包装机而言，种类颇多，而且整个包装机械系统里的设备也是种类繁多，在这里重点介绍粉体/颗粒包装工艺线的主体流程及设备。
投料。
方式大体分为吨袋大袋开袋站，小袋无尘投料站，组合式卸料站等等（见图1），当然根据具体情况也有人工投料及其他开袋设备。
一般下游出料设备为给料阀、真空上料机、输送机、料仓等。
一般为不锈钢材质，碳钢需加涂层。
吨袋开袋站要求吨袋下部必须要有卸料口，无卸料口可人工划开，但是这样吨袋的重复利用率就降低了。
适用于的包装袋，耗气量一般在3-5m³/h左右。
通过提升吨袋至设备进料口，人工拆开吨袋卸料口，物料靠重力落进料仓来完成拆包卸料工作。
依物料特性可添加振动装置等来增强卸料效果。
吨袋开袋站的主要优点是可降低劳动强度，杜绝粉尘飞扬，安全防爆。
另外拍打破碎装置对于流动性差，易结块的物料有着很好的卸料效果。
小袋无尘卸料站适用于制药、化工、食品行业中小袋物料的拆包、投放、筛分和卸料，特别适用于针对流动性较差物料的投料和筛分。
拆包时由于集尘风机的作用，拆包全程为负压可以避免物料粉尘到处飞扬。
耗气量一般在左右。
组合式卸料站兼吨袋和小袋拆袋投料系统的特点进行组合投料。
对大袋吨袋、小袋等袋装物料进行自动或手动卸料，主料和辅料同时开袋投料卸料。
适用包装重量
卸料方式
特点
适用工况
吨袋开袋站
自动提升，人工开袋
降低劳动强度，杜绝粉尘飞扬，安全防爆，
卸料效果好，
应用范围广
可适用流动性差，易结块的物料
小袋无尘投/卸料站
0-50kg
人工拆袋投料
可对小袋物料拆包、投放、筛分和卸料，
杜绝扬尘，
结构简单，消耗功率小，移动方便
特别适用于流动性差，易结块、有毒、多粉尘易爆的物料
输送上料。
粉粒类上料输送设备常用的有真空上料机，螺旋输送机，皮带输送机，斗式提升机，长距离送料以气力输送系统为主。
真空上料机是利用真空泵作为真空源，将物料由一处送入其他机构中例如混合机、包装机、料仓、振动筛、反应釜等。
真空上料机是用气泵抽气，使吸料嘴进口触及整个系统处于一定的真空状态，粉粒料随同外界空气被吸入嘴，形成料气流，经过吸料管到达料斗，在料斗中进行气、料分离。
分离后的物料进入受料设备。
送料---放料是通过气动三通阀不断地开、闭来完成。
每次放料时，压缩空气脉冲反吹过滤器，把吸附于过滤器表面的粉末打落下来，以保证吸料能正常运行。
减轻了工人的劳动强度，杜绝了使用现场的粉尘污染。
可以适用于较高防爆要求场合输送易燃、易爆物料。
同时，由于只需使用不锈钢管和软连接，特别不受长短距离限制，安装简便，维修、维护都相当便利，是绝大部分粉体物料输送方式的首选。
当然真空上料机不适合输送粘度高，体积相对较大或者过轻过重的物料。
螺旋输送机适用于粘度较低的物料输送，目前粉粒物料以有轴输送为主，无轴输送机主要输送一些易缠绕，高粘度的物料。
螺旋输送分为水平螺旋输送，垂直螺旋输送。
垂直螺旋输送主要用于提升物料，适合输送流动性较好的粉粒类物料；水平螺旋输送适用于水平和倾斜均匀输送物料，在输送过程中可完成混合、搅拌等工作。
选择螺旋输送机一定要根据自身物料的特性和输送条件来确定输送机材质及型号。
如果物料易碎，则不适合用螺旋输送。
皮带输送机应用广泛，输送能力大，输送距离远，物料残留量少。
工作时无噪音，动力消耗低。
但是其成本较高且易磨损，易扬尘。
斗式提升机适于粉状，粒状及小块物料进行提升输送，机壳可防止粉尘飞扬。
按牵引形式可分为链式和带式。
工作中料斗易磨损、易过载。
所以在选型时一般考虑一下几种因素：
1.物料的形状，粉、颗粒、块
2.物料物理特性，含水量、粘稠度
3.物料比重，依次来进行抗拉强度校核
4.输送量，输送量决定料斗及牵引方式的不同
对于距离较远的物料输送可选用气力输送系统。
气力输送目前以正压浓相、正压稀相、负压稀相型式，下引式为常见。
正压输送的特点是输送量大，距离较长，流速较低，稳定。
它对于物料的影响较小，主要组成部分为星型给料阀、旋风分离、除尘器与罗茨鼓风机。
正压和负压也可进行组合应用以满足特殊要求，比较适用于多点供料单点出料的输送方式，通常为输送粉状、小颗粒或比重较轻的物料。
稀相输送的介质一般采用空气或氮气，动力提供一般由罗茨真空泵提供。
吸送式与压送式气力输送的比较：
输送形式
优点
缺点
实用场合
吸送式
1.易于取料，适用于要求取料不产生粉尘场合
2.适用于从低处、深处或狭窄取料点以及由几处向一处集中送料的场合
1.一般工作真空度小于，故输送量和输送距离不能同时取大值
1.从船舱、卡车中卸料
2.食品工业中输送
低压压送式
1.适用于从一处向数处的分散输送
1.供料较吸送式困难，应对应被输送物
1.一般工业部门
高压压送式
1.由于使用排气压力高的气源设备，故输送条件即使有所变化仍可实现输送
1.属密闭式压力容器的仓式发送，若作为连续输送系统时应在发送罐之前部设置中间储料斗
1.长距离、大容量输送（水泥、铝矾土、砂）
栓流压送式
1.由于低输送风速、高浓度输送、物料破碎少
1.是利用空气的静压推动输送，压力需要较高
1.长距离、大容量输送（水泥、铝矾土）
沸腾上行式
1.输送浓度较高。
1.速度相对稍高。
1.中短程距离输送。
旋风除尘装置
旋风除尘器，是气流在筒体内旋转一圈以上且无二次风加入的离心式除尘器。
它是利用旋转气流对粉尘产生离心力，使其从气流中分离出来。
旋风除尘器的工作过程是，当含尘气体由切向进气口进入旋风分离器时气流将由直线运动变为圆周运动。
旋转气流的绝大部分沿器壁自圆筒体呈螺旋形向下、朝锥体流动，通常称此为外旋气流。
含尘气体在旋转过程中产生离心力，将相对密度大于气体的尘粒甩向器壁。
尘粒一旦与器壁接触，便失去径向惯性力而靠向下的动量和向下的重力沿壁面下落，进入排灰管。
旋转下降的外旋气体到达锥体时，因圆锥形的收缩而向除尘器中心靠拢。
根据“旋转矩”不变原理，其切向速度不断提高，尘粒所受离心力也不断加强。
当气流到达锥体下端某一位置时，即以同样的旋转方向从旋风分离器中部，由下反转向上，继续做螺旋性流动，即内旋气流。
最后净化气体经排气管排出管外，一部分未被捕集的尘粒也由此排出。
自进气管流入的另一小部分气体则向旋风除尘器顶盖流动，然后沿排气管外侧向下流动；当到达排气管下端时即反转向上，随上升的重心气流一同从排气管排出。
分散在这一部分的气流中的尘粒也随同被带走。
旋风除尘器在包装机械中与气力上料机构相连可以做料气分离、落料功能使用。
混合机
有时在包装前工艺要求对物料进行配比混合或喷淋加湿等工序，这就需要混合机来完成。
常用混合机种类
卧式螺带混合机、卧式桨叶混合机
卧式螺带混合机内部主轴盘绕2层不同方向的螺带，在动力的驱动下，快速搅拌物料。
卧式螺带混合机由混合仓、搅拌器、驱动装置基本组成，外螺旋带在动力的驱动下，其盘绕形式配合旋转方向把物料从U型仓两端向中央地带推动，而内螺旋带把物料从中间向两端推动，形成对流混合。
混合机卧式筒体底部中央开设出料口，外层螺旋带的蜗旋结构配合主轴旋转方向驱赶筒壁内侧物料至中央出料口出料，确保筒体内物料出料无死角。
犁刀混合机
犁刀式混合机为单轴式强制搅拌设备，主轴上安装有多组犁刀式搅拌器，并且错位连续安装，结构上避免了搅拌死角，运转时，更产生了不间断式的漩涡离心作用力，错位的犁刀持续搅拌，漩涡离心物料流不断重叠、击散，致使物料沸腾，并行成对流循环，快速的搅拌物料。
结团性物料如纤维或受潮结团、加液凝聚的粉料，通过在犁刀混合机内安装的高速飞刀，结合犁刀搅拌器搅拌物料时形成的对流循环作用，对结团性物料进行打散、分离。
犁刀混合机适用于粉料、颗粒与粉料、粉料与少量液体和混合，广泛应用于化工、陶瓷、消防药剂、硬质合金、摩擦材料、耐火材料、干粉砂浆及矿山等行业。
该机对混合物适应性广，对容易团聚的物料可以起到解聚和打散的作用。
还可以根据用户根据用户的要求制作加热、冷却、正压、真空等各种特殊形式。
立锥混合机
立式混合机有螺带型和螺旋型。
立式锥形混合物机广泛应用于工业生产中各种混合、干燥工艺。
锥形螺带混合机通常应用于粉料、颗粒状物料、浆料或粘稠体的混合、搅拌、可配备喷液喷淋系统，可按用户要求设计成真空状态、带压状态、加热或冷却等工艺条件，满足各种工艺状况下物料的混合、搅拌。
其特点为
◆强力混合作用
使靠近容器壁的物料向上运动而中心处的物料向下运动
◆柔和但完全地对可流动的物料进行混合,大量的物料可在短时间内实现混合
◆可以达到高标准的混合均匀
◆几乎可以将所有的物料排干净
锥形螺旋混合机有单螺旋和双螺旋，双螺旋锥形混合机凭借内部悬臂上的两根非对称螺旋在绕自身轴线上自转的同时，由悬臂驱动，绕筒体中心轴旋转形成公转。
螺旋公转与自转相互配合，将物料受螺旋旋转吸收，同时向圆周方向排散。
被提升至上部的两股物料流再向中心汇合，形成在中心向下的流向，填补底部的空缺带，从而形成了整体的循环作用流。
双螺旋工作原理
单螺旋混合过程示意图
首先，混合螺杆通过自转用来提升物料
其次，混合螺杆绕锥子筒缓慢地作圆周运动
最后，物料从螺杆甩下，被带到槽后对面，如此循环，完成混合。
连续式混合机
连续式混合机既能混合物料，又能使上下游设备连续工作，因而广泛用于粮食、食品、制药、化工、饲料、建材等行业。
连续式混合机能够真正实现进料与出料同时进行的连续化混合生产作业，通过调整输送设备的速度、混合机的转速和出料速度来控制物料在筒体内的停留时间。
可配套于大规模产量的生产线上，在混合均匀的同时也能够保证产出物料产品的一致性与稳定性，以配置不同大小的设备来满足总体生产线的产量。
连续式混合机有单轴及双轴两种形式
单轴犁刀连续式混合机以混合为主，输送为辅的原理结构，其内部的特殊结构设置即能自适应物料的一定范围内进料速度，达成相应的生产产量，与此同时也能够充分的对物料进行大范围的混合，确保混合均匀度，结合匀速喂料设备，保证了产出物料产品的一致性与稳定性。
双轴桨叶连续式混合机实现最大化产出产量，有着较为剧烈的搅拌效果分散物料，双轴啮合空间能够均匀的扩散或挤压物料，能够适应特殊性物料如纤维混合料、颗粒料。
连续混合机工作原理：
连续式混合机由机壳、转轴、搅拌器、减速机、上盖组成，壳体一侧可以配置快开门，供检修用，桨叶与轴用螺栓螺母联接，桨叶角度可调。
物料通过进料口、辅料或者添加剂通过辅料口进入混合机，电机带动混合机运转、轴上桨叶将物料翻、抛起，反向桨叶与正向桨叶使物料形成一定对流，最终桨叶形成的螺旋、将物料向出口输送、同时物料在机内被翻腾、对流、抛起，多种作用下充分混合，既满足了物料混合、又连续工作、无死角。
双轴桨叶结构
单轴桨叶结构
单轴螺带结构
无重力混合机
无重力混合机装载着两根同时异向向外旋转的平行桨叶轴，每根轴上搭载十字桨叶，在驱动装置的同步作用下，两根的十字桨叶轴的运行轨迹成相交关系，且错位啮合。
驱动装置驱使桨叶轴快速旋转，旋转的桨叶产生离心力，将物料有效抛洒至筒内上空部分，达到抛物线的最高点后下落（抛物线的最高点也称为瞬间无重力状态），物料再受桨叶的驱赶，在筒体内往复循环混合，并受双轴的啮合空间混合、剪切、分离，致使物料快速混合均匀。
混合机多是做物料的物理混合使用，如果物料需要化学反应的混合，则是以反应釜为主。
南通和上海的几家混合机企业在质量、售后及品牌推广上做的都很不错。
振动筛
进入包装前也有一些物料筛分工序，该工序主要由振动筛来完成。
当然振动筛也分为好多种，这里就不细解了。
需要深入了解和感兴趣的朋友可以去网上查询（河南新乡是国内最大的生产基地）。
振动筛的最基本的工作原理是通过筛体振动，将物料从筛网中层层分离，筛分不同目数的物料从不同出口出料。
包装机
粉、粒类包装机按装袋方式分为袋装、箱/桶装、吨袋等类型。
粉体包装机（袋装）
主要由破拱分配料斗、升降机构、垂直给料螺旋、关料机构、脱气装置、控制系统等部分组成；适用于易架桥、搭拱、粘壁，流动性差、粉尘量大的粉体处理领域。
破拱分配料斗，在促进粉体流动的同时实现均匀供料，破拱装置根据不同特性的粉体定制，如桨叶型、螺带型、犁刀型等；升降机构有效抑制粉尘外溢，实现粉体“零”落差，缓释技术防止落袋扬尘；垂直给料螺旋实施强制喂料，变距设计、变频控制实现分级给料，配合升降机构分为多级补偿，从而保证称重精度的同时减少物料损耗；脱气装置根据不同特性的粉体定制，如碳纤维合成、PE复合等，有效实现料气分离。
袋装包装系统工艺流程简图：
该类包装机的给料方式以重力自由落料、螺旋给料、振动给料、皮带给料等
◆自由落料由阀门控制给料量，例如双速气动式阀门给料机构。
该给料工作原理：
称重开始仪表给出开始信号双速对夹式阀门完全打开，当加料到达额定值的90％时，阀门一边关闭，另外一半阀门开度变小，当达到额定重量时，同时迅速关闭关料门（气动关料门）。
其阀门加工并进行抛光且圆弧过渡，确保与物料摩擦后无任何杂质脱落。
适用于流动性好的物料如大米、肥料等。
◆螺旋给料以双速螺旋给料为例，通过信号反馈调节电机频率来控制粗细加料过程。
适用于流动性较差，密度小的物料。
如面粉、纯碱、染料等。
◆对给料装置的设计要求是：
结构简单、紧凑、轻便；机构运转灵巧、可靠、适用；要能适应包装计量及其他包装工作的变动进行调节，所以振动给料与皮带给料在粉体包装中使用并不是很多。
粉体包装机（箱/桶）装
该设备由破拱分配料斗、升降机构、给料装置、关料机构、气囊夹袋装置、控制系统等部分组成。
适用于易架桥、搭拱，流动性差、粉尘量大的粉体处理领域。
破拱分配料斗，在促进粉体流动的同时实现均匀供料。
升降机构，有效减少粉体落差，缓释技术防止落袋扬尘。
气囊夹袋装置是引用了橡胶可伸缩膨胀的原理，实现与薄膜袋的软性强制密封，实现了夹袋全密封、彻底解决了传统夹袋有泄漏、有扬尘的难题，并有效减少称重包装过程中的收尘风量，减少成品损耗。
气囊夹带：
吨袋包装机
该设备由称重机构、升降平衡机构、挂袋机构、夹袋收尘机构、辅助机架单元、控制系统等部分组成。
适用于粉、粒料大袋（吨包、太空包）快速计量包装领域。
材质：
与物料接触部分均为sus304不锈钢材质，其它碳钢涂层。
材质要求：
与物料直接接触部分采用SUS304材料制作，其它部分采用Q235-A材料，表面防腐处理。
制作要求：
表面200目以上细砂抛光，整体框架结构，内腔满焊，圆弧过渡，并且做到箱体外表面平整，光滑、色泽一致，整体美观，无明显凹凸现象。
主机内所有与物料接触处采用平面或圆弧过渡，接触面都经过打磨、抛光工序处理，避免砂眼、死角，杜绝集料堵料。
防护等级：
传感器防护等级IP67，隔爆控制柜。
工作方式：
人工套袋、人工挂带、自动吹袋、自动除尘、自动计量包装、自动释袋、自动释带、人工铲出。
□具备空袋吹气功能，并配备内置与外置式除尘接口。
□包装完毕后自动脱离夹袋器与挂袋机构且无需其它操作。
□集高、低速加料功能于一体，有效解决包装过程中的速度、精度要求。
□对于包装过程中不同重量的包装袋可自动去皮、清零、具有数据自动修正功能。
□可配套喉管式金属检测报警仪，实现金属杂质在线监测剔除功能。
□可以根据要求配备抖包功能或灵活调整夹袋机与挂钩高度。
□可配套拎袋、振动整形功能，促进物料流动、整平。
□升降机构有效减少粉体落差，缓释技术防止落袋扬尘。
□给料装置根据不同特性粉体定制，其适应性强、功能性强。
□关料机构设有单阀门切断式、双阀门联控式、多行程驱动式，根据不同粉体及差异化给料装置配合使用，以包装计量称重的准确度、可靠性。
□气囊夹袋装置是引用了橡胶可伸缩膨胀的原理，实现与薄膜袋的软性强制密封，真正实现了夹袋全密封、彻底解决了传统夹袋有泄漏、有扬尘的难题，并有效减少称重包装过程中的收尘风量，真正帮助用户减少成品损耗。
称重单元
称重部分关键器件称重传感器一般选用不锈钢桥式传感器。
其综合误差为万分之几，防护等级最高达IP67，传感应变片设置在密封件内，且内部充满氮气保护，具有精度高、可靠性好、使用寿命长等特点。
不锈钢秤体采用多点传感器称重结构，利用多点组合平整、稳定的称重面，如此在动态计量包装过程能快速校正偏载、防止模拟信号晃动、识别数字信号物理中间值。
气动挂钩装置
挂钩为气动控制，将大包装袋的吊带进行挂起，以防止包装袋在秤重和振动过程中倾斜，各挂钩间距均可根据包装袋挂钩的大小进行调整；称重完成后自动脱袋。
夹袋装置
夹袋机构：
夹袋机构安装在下料斗的末端，为全密封结构，不受恶劣环境影响；人工套袋后轻触启动按钮，气缸动作，密封袋口；如此状态下给料，可防止粉尘泄漏、飞扬；计量、称重完成后，气缸自动完成脱袋。
另外，下料管夹层内设有除尘管，除尘管的收尘调节阀根据设定的程序指令，在计量包装粗给料时调节管道大风量收尘，计量称重细加料时，调节管道停止脉冲式收尘，加料结束后调节管道加大脉冲式收尘；有效抑制释袋后现场粉尘的飞扬。
气动夹袋机构具有易操作，结构精巧，夹紧力大，无粉尘等特点。
电气控制单元
电气控制单元由控制柜、称重显示仪、PLC可编程控制器、变频器、传感器专用接线盒、气动执行元件等组成。
气动管路用进口专用软管。
减重称
减重称可以对物料进行精确连续/批次定量给料，消除了由于物料装料落差引起的重量偏差。
减重式定量控制装置是将称重模块直接安装在储料仓上，通过称重终端来称量储料仓，同时控制储料仓的放料口。
这样控制储料仓每次所减少的重量即可达到定量加料的目的。
全自动包装码垛
系统主要包含小袋包装的自动上袋、称重、输送、封口、倒袋、喷码、金属检测、重量检测、码垛，大袋称重包装及其集散控制系统、信息管理系统。
系统流程图
系统布置图
主要组件
1.物料的金属检测可通过喉式金检机和窗口式金检机检测。
喉式金检应安放在包装机上游，检测散料；窗口式金检机在包装机下游，检测包装成品。
2.封口有缝纫线在包装纸袋内和缝纫线在包装纸袋外两种形式。
两种形式决定缝包与热合的顺序。
3.重检机在连续几个报警后，要停机进行人工检修（校称）。
4.物料包装形式不同（袋装、盒装、桶装、罐装等），码垛机器人的抓手也不同，比如有抓取式、吸盘式、夹取式等。
某品牌某型号码垛机器人与机械式高架码垛的性能对比
序号
比较内容
码垛机器人
机械式高架码垛机
机械式低架码垛机
1
用电量
8kw
20kw
18kw
2
耗气量
min
min
min
3
部件数量
1220件
2500件
2100件
4
噪音
运动部件少，噪音小
运动部件多，噪音大
运动部件多，噪音大
5
码垛能力
MAX1000袋/小时
1200袋/小时
800袋/小时
6
配置自由度
配置灵活、自由度大、智能性高
占用空间大，并且主机为箱式
占用面积大，并且主机为箱式
7
维修费
零部件少，几乎没有故障，维修费用低，起初5年在正常情况下不需要维修费用。
以后每年大约1万元。
零件多，容易出现故障，从第一年开始每年的维修费大约为2～3万元。
零件多，容易出现故障，从第一年开始每年的维修费大约为2～3万元。
8
满足码垛成品变化的自由度
相应调整夹具定位、参数，或更换夹具
必须改造设备本身，耗费大、时间长
必须改造设备本身，耗费大、时间长
9
设备占用空间
可参考图纸
占用空间小
占用空间大
占用空间大
10
企业理念
省电力、省能源的智能化设备
高电耗、高能耗的传统机械式设备
高电耗、高能耗的传统机械式设备
5.全自动包装线的控制系统包含动力柜、现场控制柜、操作箱、所有包装及其配套设备的连接线缆、桥架和触摸屏。
现场操作箱装有触摸屏和必要的开关、指示灯、按钮等工人可以从面板上了解整套自动包装生产流水线的工作情况，故障指示等。
具有粉尘防护作用，控制柜电气防护等级：
可编程控制器（PLC）能与上位机（DCS）可靠的进行数据通讯。
系统内部及各单元布线、布管、接线、接地、标识等均严格按用户要求及国家相关标准、规范严格执行。
电控柜四面，强弱电分开。
后期要根据用户DCS的通讯协议做模块衔接、信号互通。
主控柜电源柜柜体侧视
近年来，随着市场需求量的不断增多，包装设备的生产企业也随之递增，如今选择优质的包装设备的生产企业已经成了一个使人头疼的问题。
那么，在这么多的包装设备的生产企业中，要如何选择好的企业呢首先，要根据自身现有软硬件条件比如资金、厂房、人员、工艺、产量等来确定包装工艺的自动化程度，包装速度精度，设备布局等。
其次看包装设备产品的性能和品质及配件，最后再看这家包装设备生产企业的服务态度。
以上需要供需双方紧密合作来制定出最适合的方案及设备，避免小马拉大车和大马拉小车。
以上是对粉体包装设备的一些个人拙见，如有不当，还请见谅并斧正。
也欢迎诸位同仁来电交流。
常州力马包装科技有限公司
销售工程师丛飞
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