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风刀的应用--PET瓶、玻璃瓶、易拉罐外表面除水若干方法探讨
风刀的应用--包装瓶表面除水若干方法探讨
  在灌装产品的生产线上,对灌装好产品(如酒、汽水等)的包装瓶外表面要贴刷标签、喷绘文字或装箱等。为达到较好的效果,要求对包装瓶的表面进行干燥。目前在实际生产中,一般对包装瓶采用烘干或吹干的方法。

  在生产中,烘干一般采用刷烘组合式或热烘箱烘干式,刷瓶装置主要是利用毛刷旋转去除瓶壁水珠。由于采用接触处理方式,刷瓶效果与瓶子的外型有密切的关系。回转体类(如圆柱体)瓶刷效果良好,非回转体等异形瓶的表面则有些部分接触不到毛刷,刷瓶后该部分外壁仍有水膜存在。此外在使用过程中,毛刷很容易聚积污物,有可能传递给瓶的外壁而影响包装质量。热烘箱烘干式结构简单,烘干彻底,但其热功率大,工作温度高,自动生产线布置时要求进行区域隔离,烘干时,水份需要较长时间才能完全蒸发,不适合高产量在线生产,并且当工作中出现卡瓶、倒瓶等传输系统受阻时,包装瓶在烘箱内停留时间过长,有可能引起爆瓶。此外,对清洁度要求较高的产品表面,在清洗、漂洗工序后,一般不能采用烘干的方法,这是因为不仅要能保证包装瓶表面的干燥,还必须要解决产品表面及漂洗水因含有杂质而在干燥后产生的水斑问题。

  吹干方式,即在灌装产品的包装过程应用气动技术的优势,采用风机将高压气流经风刀完成气流的聚积和加速进行吹水,可利用气流将产品表面的水吹除掉。国内应用较多的风刀吹干方案有:采用压缩空气热风吹干、用高压风机热风吹干、或者用高压热风机吹干(采用高红外管制作加热头)等。本文设计了一种新型高效的冷风吹干除水设备结构,采用了高压风机冷吹干的方法,依靠风刀喷口喷出的高速气流将瓶表面的残水吹干,不需要采用任何加热设备。

  该吹干除水设备包括1台高压风机、2个特制风刀以及相关配件等。风机吹出的低速气流经风机分管进入风刀驻室,然后经过不断缩小的变截面风刀喷口,形成高速气流聚集喷射到包装瓶表面上。每个特制风刀都配有喷射高度和角度调节杆,以便适合吹干不同形状和不同大小的包装瓶。

  在设计中采用的风机额定功率pt=5.5kw,额定流量L=0.1467m3/s,即m=0.1768kg/s(20),额定压P=0.3MPa。假设风机在额定工况下工作,环境条件取0.1MPa,空气温度T0=20。风机产生的气流经2个分管进入灌装产品作业线两侧的2个风刀驻室,考虑到分管很短且密封性很好,可认为气流经分管进入风刀驻室最后喷出的过程中无风量损失。  

  在实际操作中,风刀喷口缝隙高度越小,喷射气流的所受到的阻力越大,整个系统转化成的热量就越多,根据风机的运行特性曲线,其寿命会越短。所以设定缝隙高度时,要平衡风刀喷射速度与风机的运行寿命后决定。

  喷射口导引段越短越好,以便减少不必要的摩擦损失,但是也不能太短,最好采用缝隙设计高度的3倍,否则起不到良好的导引气流喷射作用,会使喷射处的气流不能集中喷射到包装瓶表面,导致对其残留的水珠不能有效地吹除。

  在吹干除水设备的运行过程中,风机的压力与风量特性是一条曲线。在非额定状态下,可以用实验测量的方法动态地得到喷口的空气流速,以便及时调节风机的运行状态。

  另外,吹干除水设备的设计与安装过程中,需要注意2个风刀喷口的喷射角度。因为场地限制的原因,在包装瓶作业线的两侧各安装了一个由同一风机驱动的风刀。为了提高吹干效率,不能使两侧的风刀两两对吹。因为即使风刀的气流喷射速度很高,也可能在包装瓶表面上形成滞止点而影响效果,而且喷射出去的气流在对面来流的作用下,会反弹回来,从而造成较大的喷射损失。

  在输送包装瓶的作业线上,设计时除了必要的考虑因素外,还应该对工件的运行速度做出必要的限制,确保包装瓶表面被风刀吹到的时间,当然也可以增加风机和风刀来提高效率。

  针对灌装产品包装瓶的吹干需求,本文设计了一种新型高效的冷吹干除水设备。对吹干除水设备结构中的气流进行了计算分析,以及对设备运行中相关问题的进行了探讨。在实际设计中,由于考虑玻璃瓶瓶型的多样性,在玻璃瓶通过风刀喷出的高速气流场时,需要设置瓶转换机构;考虑到普通平板链对气流的屏障效应和对水珠的反弹作用,需采用专用链条,囿于篇幅,本文不再深入阐述。设计的包装瓶表面吹干除水设备产品在长沙轻工机械有限公司成功投产后,经相关单位使用表明,该设备科技含量高,设计合理,加工简便,成本低,吹干效果好,在包装行业中具有很广阔的应用前景。

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