(一)瓶抽真空。(二)进液抽气。(三)停止进液。(四)液回流，即排气管中的残液经真空 室回流至贮液箱内。
真空法适用于灌装粘度低一些的液料（如油类、糖浆等）、含维生素的液料（如蔬 菜汁、果子汁等）和有毒的液料（如农药等）。此法不但能提高灌装速度，而且能减少 液料与容器内残留空气的接触和作用，故有利于延长某些产品的保存期。此外，还能限 制毒性气体和液体的逸散，从而改善操作条件。但对灌装含有芳香气体的液料却是不适 合的，因为回增加香气的损失。 (4)虹吸法灌装
现代灌装技术的目标是精确、高效、自动化。精确的灌装量，灌装过程的高速、可 靠，尽量小的液损，整条生产线的最优化控制，都由于电子技术的实际应用而成为可能。 电子灌装阀灌装技术迅速发展是大势所趋。目前国外灌装机使用的电子阀有三种形式： 探针式（液位传感器）电子阀、配置电磁流量计的电子阀、配置定量筒的电子阀。我国 一些灌装设备制造厂也在开始研制适合中国国情的电子阀灌装机，但电子阀灌装机在我 国的推广使用受到国产包装容器几何形状精度不高和电子器件水平的制约。
陕西科技大学毕业设计说明书
6
2.3.3 灌装原理
常压灌装属于重力灌装，灌装速度只取决于进液管的流通截面积，及灌装缸的液位 高度。常压灌装与负压灌装的最大区别就是不需要抽真空装置，不需要密封的灌装缸， 制造成本大大降低。
在常压灌装中，液料箱和计量装置处于高位，包装容器置于下方，在大气压力下， 液料靠自重经导液管注入容器中。
负压自动灌装机系统设计
3
2 灌装机概述
2.1 简叙
灌装机广泛应用于食品工业中的汽水、啤酒和果汁饮料等产品的装填灌注。其型号 规格繁多，按包装容器的输送形式可分为旋转型灌装和直线型灌装机两大类。旋转型灌 装机一般采用连续性灌注形式，即包装容器在运行中自动完成灌注动作，因而其工作效 率可设计得很高。直线型灌装机普遍为间歇动作式机型，包装容器运行至灌注部位有一 个停歇动作，等待灌注，其效率相对旋转型要低，但灌装平稳，不易溢出，包装质量较 易保证，而且相对旋转机型而言，其结构较简单。
陕西科技大学毕业设计说明书
2
动力机和传动系统将动力机的动力与运动传递给执行机构和控制元件，使之实 现预定动作的装置系统。通常由机、电、光、液、气等多种形式的传动、操纵、控 制以及辅助等装置组成。 (7)控制系统 控制系统由各种自动和手动控制装置等所组成，是现代包装机的重要组成部分，包 括包装过程及其参数的控制，包装质量、故障与安全的控制。 (8)机身
2.3.2 定量方法
液料定量多用容积式定量法，大体有如下三种。 (1)控制液位定量法
此法是通过灌装时控制被灌容器（如瓶子）的液位来达到定量值的，习惯上称为“以 瓶定量法”。由连通器原理可知，当瓶内液位升至排气管口时，气体不再能排出，随着 液料的继续灌入，瓶颈部分的残留气体被压缩，当其与管口内截面上的静压力达到平衡 时，则瓶内液位保持不变，而排气管内的液体高度与贮液箱液位高度相等。可见，每次 灌装液料的容积等于一定高度的瓶子内腔容积。要改变灌装量，只需改变排气管口伸入 瓶内的位置即可。这种方法，设备结构简单，应用广泛。 (2)定量杯定量法
陕西科技大学毕业设计说明书
4
(c)金属二片易拉罐灌装机 (d)金属三片易拉罐灌装机 (e)复合纸包装灌装机
2.2.2 按包装容器的封口形式分类
(a)皇冠盖压封灌装机 (b)塑料盖压封灌装机 (c)塑料盖拧封灌装机 (d)铝质扭断盖压纹封口灌装机 (e)易拉罐二重卷边封口灌装机 (f)三（四）旋盖旋封灌装机 (g)锡箔热封灌装机 (h)软木塞压封灌装机 (i)压塞—塑料盖拧封灌装机 (j)锡箔热封—塑料盖拧封灌装机
此法是将液料注入定量杯中，然后再进行灌装。若不考虑滴液等损失，则每次灌装 的液料容积应与定量杯的相应容积相等。要改变灌装量，只需改变调节管在定量杯中的 高度或更换定量杯。这种方法避免了瓶子本身的制造误差带来的影响，故定量精度较高。 但对于含气液料，因贮液箱内泡沫较多，不宜采用。 (3)定量泵定量法
此法是采用机械压力灌装的一种方法。每次灌装物料的容积与活塞往复运动的行程 成正比。要改变灌装量，只需调节活塞的行程。
1.2 包装机械的组成
包装机械由动力机、传动部分和执行部分等组成。通常又将包装机械分为八个组 成要素: (1)被包装物品的计量与供送系统
被包装物品的计量与供送系统是指将被包装物品进行计量、整理和排列，并输送至 预定工位的装置系统。 (2)包装材料的整理与供送系统 包装材料的整理与供送系统是指将包装材料进行定长切断或整理排列，并逐个输送 至预定工位的装置系统。 (3)主传送系统 主传送系统是指将被包装物品和包装材料由一个包装工位顺次传送到下一个包装 工位的装置系统。 (4)包装执行机构 包装执行机构是指直接进行裹包、充填、封口、贴标、捆扎和容器成型等包装操作 的机构。 (5)成品输出机构 成品输出机构是指从包装机上卸下、定向排列并输出的机构。 (6)动力机和传动系统
1.3 我国包装机械的现状及包装机械的发展未来
1.3.1 我国包装机械的现状
灌装机械制造水平的发展体现在灌装阀核心技术的发展上：从重力灌装到先进的抽 真空等压灌装；从平面阀密封结构到堆形阀密封结构。这些都体现了技术的进步与发展。 我国的灌装机械制造业，经历了仿制、引进技术、消化吸收、创新、 自主开发的过程， 技术进步及创新的速度更快，而且在不断缩小与国外先进技术之间的距离。
大量事实表明，实现包装的机械化和自动化，尤其是实现具有高度灵活性的自动包 装线，不仅体现了现代生产的发展方向，同时也可以获得巨大的经济效益。
(a)能增加花色品种，改善产品质量，加强市场竞争能力； (b)能改善劳动条件，避免污染危害环境； (c)能节约原材料，减少浪费，降低成本； (d)能提高生产效率，加速产品的不断更新。 实现包装机械化和建立现代包装工业，将会更好地适应市场的实际需要，更加合理 地利用劳动力，为社会多创造财富[9]。
2.3 灌装与定量的基本方法
2.3.1 灌装方法
由于液料的物理化学性质各有差异，灌装时就有不同的灌装要求。液料由贮液装置 （通常称为贮液箱）灌如包装容器，常采用以下几种方法： (1)常压法灌装
常压灌装是在大气压力下直接依靠被灌装液料的自重流入包装容器内的灌装方法。 常压灌装的工艺过程为：(一)进液排气，即液料进入容器，同时容器内的空气被排出。 (二)停止进液，即容器内的液料达到定量要求时，进液自动停止。(三)排除余液，即排 除气管中的残液。 (2)等压法灌装
玻璃瓶与 PET 瓶的常压灌装有两种形式。 (1)容器与灌装阀不接触
当输瓶拨盘将容器输送至瓶托并与灌装阀对中后，机械开阀机构开启灌装阀进行充 液，到指定位置后，灌装阀靠关阀机构关闭。在有效的灌装角度内应保证完成灌装过程， 即一个灌装阀在有效灌装角度的运转时间要大于容器的实验灌装时间 Tr。灌装容量则 靠灌装缸内的定量料斗来控制。对于称重式常压灌装，灌装阀靠电磁阀控制，当容器被 输送至瓶托并与阀对中后，传感器打开电磁灌装阀进行充液，由瓶托下的机械秤或电子 秤进行灌装称量，达到指定重量后，机械秤或电子秤控制的传感器关闭电子灌装阀，完 成灌装过程。称重式灌装机的灌装精度可达到 0.2％，一般用于包装价格较高的产品[4]。 (2)容器与灌装阀接触并密封
虹吸法灌装是应用虹吸原理使液料经虹吸管有贮液箱被吸入容器，直至两者液位相 等为止。此法适合灌装低粘度不含气的液料，其设备结构简单，但灌装速度较低。 (5)压力法灌装
压力灌装是借助机械或气液压等装置控制活塞往复运动，将粘度较高的液料从料缸 吸入活由于其中不含有胶体物质，形成泡沫易于消失，故可依靠其本身所具有的气体压 力直接灌入未经预先充气的瓶内，从而大大提高了灌装速度[5]。
1.3.2 包装机械的发展未来
随着包装机械竞争加剧，未来包装业将配合产业自动化趋势，朝着研发技术、人才 及高速包装机等方向进行，在技术发展上正朝着以下方向发展。
机械功能多元化。工商业产品已趋向精致化及多元化，在大环境变化下，多元化、 弹性化且具有多种切换功能的包装机各种方能适应市场需求。
结构设计标准化、模组化。充分利用原有机型模组化设计，可在短时间内转换新机 型。
控制智能化。目前包装机械厂家普遍使用 PLC 动力负载控制器，虽然 PLC 弹性很大， 但仍未具有电脑（含软件）所拥有的强大功能。未来包装机械必须具备多功能化、调整 操作简单等条件，基于电脑的智能型仪器将成为食品包装控制器的新趋势。
结构运动高精度化。结构设计及结构运动控制等事关包装机械性能的优劣，可通过 马达、编码器及数字控制（NC）、动力负载控制（PLC）等高精密控制器来完成，并适 度地做产品延伸，朝高科技产业的包装设备来研发。
真空法灌装是在低于大气压力的条件下进行灌装的方法。他有两种基本方式：一种 是差压真空式，即让贮液箱内部处于常压状态，只对包装容器内部抽气，使其形成一定 的真空度，液料依靠两容器内的压力差，流入包装容器并完成灌装；另一种是重力真空
负压自动灌装机系统设计
5
式，即让贮液箱包装容器都处于接近相等的真空状态，液料靠自重流入该容器内。 目前国内常用差压真空式，其设备结构简单，工作可靠。真空法灌装的工艺过程为：
3.1 灌装方案的讨论
方案一：单缸是指采用一缸两用的结构形式，即其供料装置常将真空室与料缸合为 一体。负压是在低于大气压的条件下进行的。即在料缸中安置一个真空泵，让料缸处于 常压状态下，只对瓶子内部进行抽气，使其形成一定的真空度，液体物料靠两容器的压 力差，流入瓶子并完成灌装。旋转型是指瓶子随灌装阀一起做等速回转运动，同时进行 灌装。
等压法灌装是利用贮液箱上部气室的压缩空气，给包装容器充气，使二者的压力接 近相等，然后被灌装液料靠自重流入该容器内的灌装方法。等压灌装的工艺过程为：(一) 充气等压。(二)进液回气。(三)停止进液。(四)释放压力，即释放瓶颈内残留的压缩气 体至大气，以免瓶内突然降压引起大量冒泡，影响包装质量和定量精度。等压法灌装适 用于含气饮料，如啤酒、汽水等的灌装，可减少其中所含二氧化碳的损失。 (3)真空法灌装