洗瓶機(jī)智能過(guò)濾與自清理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

許銀萍 葉遠(yuǎn)靜

1 前言

目前越來(lái)越多的國(guó)家倡導(dǎo)節(jié)約環(huán)保和資源回收，因此玻璃瓶洗瓶機(jī)廣泛應(yīng)用于化工、制藥、食品、生物和醫(yī)療等領(lǐng)域，回收的玻璃瓶由于使用后的儲(chǔ)藏條件差，瓶子內(nèi)部和表面會(huì)產(chǎn)生灰塵，附著很多雜物，在進(jìn)入洗瓶機(jī)后需要先進(jìn)行內(nèi)部和外部沖洗。洗瓶機(jī)中的噴淋管路負(fù)責(zé)沖洗瓶?jī)?nèi)外臟污，在整機(jī)中起著至關(guān)重要的作用。實(shí)際工作中，循環(huán)使用的噴淋水里融入很多雜質(zhì)，噴淋管噴嘴頻繁產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，通常每班都要停機(jī)1-2小時(shí)由操作人員取出噴淋管在設(shè)備外邊進(jìn)行清理疏通，但這種難以保證噴嘴能被清洗干凈，也增加人工成本及危險(xiǎn)性，極大降低工廠生產(chǎn)效率。因此急需一種能自動(dòng)改善該段管路的水質(zhì)條件且確保噴淋嘴無(wú)堵塞的系統(tǒng)。

目前，有些廠家采用單個(gè)過(guò)濾器篩除噴淋水雜質(zhì)，缺點(diǎn)是必須每8小時(shí)停機(jī)一次，人工清洗過(guò)濾器篩網(wǎng)，因而降低生產(chǎn)效率，而且頻繁打開過(guò)濾器蓋門，洗瓶機(jī)內(nèi)部高溫高腐蝕堿液容易噴濺出來(lái)，危險(xiǎn)性大，近年來(lái)已經(jīng)出現(xiàn)人員因此受傷，操作者的安全得不到保障。還有一種是利用智能過(guò)濾器自動(dòng)清洗，此設(shè)備省時(shí)省力，缺點(diǎn)是價(jià)格非常昂貴，一臺(tái)智能過(guò)濾器要十幾萬(wàn)，極大增加生產(chǎn)成本。為節(jié)約人力、減少成本、提高生產(chǎn)效率，同時(shí)保證噴淋水質(zhì)干凈，本設(shè)計(jì)提供了一種性價(jià)比高的智能過(guò)濾與自清理系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要求

一套智能過(guò)濾與自清理系統(tǒng)須滿足一下要求：

1. 整機(jī)運(yùn)行時(shí)，不需要停機(jī)就能實(shí)現(xiàn)智能清洗及介質(zhì)過(guò)濾同步進(jìn)行，互不干擾；

2. 清洗效果不能低于人工清洗；

3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要求緊湊簡(jiǎn)單，所占位置空間盡量小，不能影響洗瓶機(jī)正常的生產(chǎn)作業(yè)；

4. 設(shè)備整體安裝在洗瓶機(jī)一側(cè)的噴淋管路附近，方便人員操作。

2.2 選用的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)如圖1所示，由過(guò)濾網(wǎng)、過(guò)濾器外殼、蓋門組件等組成。這種過(guò)濾器有四個(gè)進(jìn)出口，其中A：槽體堿液總?cè)肟?；B：過(guò)濾后的堿液出口/自清洗堿液入口；C：過(guò)濾器殘液排出口；D：自清洗堿液排出口。含雜質(zhì)的堿液由A口進(jìn)入過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)（件2）過(guò)濾再排出。

圖1.過(guò)濾器結(jié)構(gòu)

2.3 系統(tǒng)方案

設(shè)計(jì)主體選用兩臺(tái)過(guò)濾器交替完成噴淋和自動(dòng)清洗工作。具體如圖2所示，系統(tǒng)主要由泵、過(guò)濾器、氣控閥、氣控單元等組成。過(guò)濾系統(tǒng)的入口管路連接洗瓶機(jī)原噴淋管線上的輸水泵，洗瓶機(jī)槽體內(nèi)部堿液依次經(jīng)過(guò)堿液泵、氣控閥流入過(guò)濾器A或過(guò)濾器B，然后再分別由各自的三路控制閥決定流向，過(guò)濾器A由控制閥YV2、YV5、SV1選擇堿液流向，過(guò)濾器B由控制閥YV4、YV6、SV2選擇流向。通過(guò)氣動(dòng)閥切換，生產(chǎn)時(shí)過(guò)濾器A或過(guò)濾器B可選擇使用過(guò)濾、內(nèi)清洗、停止三種模式。

圖2.過(guò)濾系統(tǒng)流程圖

若過(guò)濾器B正在進(jìn)行過(guò)濾工作，取設(shè)定值為PW，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到過(guò)濾器B管線進(jìn)出口端壓差值大于設(shè)定值，即PT3-PT4＞PW時(shí)，過(guò)濾器B反沖洗自動(dòng)運(yùn)行。此時(shí)各閥工作狀態(tài)如表1所示，氣動(dòng)閥YV3、YV5自動(dòng)關(guān)閉，氣動(dòng)閥YV1、YV2、YV4、YV6打開。槽體內(nèi)部堿液流經(jīng)泵→氣動(dòng)閥YV1→過(guò)濾器A→氣動(dòng)閥YV2，過(guò)濾后的一部分堿液進(jìn)入噴淋管噴淋；另一部分堿液通過(guò)YV4進(jìn)入過(guò)濾器B開始濾網(wǎng)清洗，清洗后的堿液再經(jīng)YV6回收到槽體內(nèi)部。

表.1

當(dāng)自清洗的過(guò)濾器B管路進(jìn)出口壓差值低于設(shè)定值，即PT4-PT5 ＜ PW時(shí)，過(guò)濾器B自清洗結(jié)束，各閥工作狀態(tài)如表2所示，氣控閥YV4、YV6自動(dòng)關(guān)閉，過(guò)濾器B停止工作。在此期間，過(guò)濾器A氣控閥YV1、YV2一直處于打開模式，保證噴淋管不會(huì)因?yàn)檫^(guò)濾器B自清洗而停止供水。這種清洗機(jī)構(gòu)可對(duì)過(guò)濾器濾網(wǎng)進(jìn)行全面反向清洗，保證濾網(wǎng)層干凈無(wú)死角。

表.2

當(dāng)過(guò)濾器A管線進(jìn)口及出口端壓差值大于設(shè)定值，即PT1-PT2＞PW時(shí)，過(guò)濾器B啟動(dòng)過(guò)濾工作，過(guò)濾器A開始自清洗，各閥工作狀態(tài)如表3所示。

表.3

當(dāng)自清洗的過(guò)濾器A輸送管路進(jìn)出口壓差值低于設(shè)定值，即PT2-PT6＜PW時(shí)，過(guò)濾器A自清洗結(jié)束，各閥工作狀態(tài)如表4所示。

表.4

生產(chǎn)結(jié)束后，過(guò)濾器如果長(zhǎng)期不需要工作，可以分別打開手動(dòng)閥SVA、SV2，排除內(nèi)部殘液。

3 設(shè)計(jì)結(jié)果

3.1 過(guò)濾網(wǎng)清洗效果對(duì)比

根據(jù)設(shè)計(jì)制作出一套洗瓶機(jī)智能過(guò)濾清洗設(shè)備，如圖3所示

圖3. 智能過(guò)濾清洗設(shè)備

對(duì)比過(guò)濾設(shè)備自清洗前后的濾網(wǎng)外側(cè)狀態(tài)圖（圖4、圖5），可以看出，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)清洗效果比較好，清洗后基本無(wú)臟污，滿足工作要求。

圖4. 過(guò)濾器自清洗前

圖5 .過(guò)濾器自清洗后

3.2 節(jié)約人工維護(hù)工時(shí)

使用該系統(tǒng)后，可免去人工清理時(shí)間。單臺(tái)洗瓶機(jī)一般至少有7個(gè)過(guò)濾器，每班次人工清理所有過(guò)濾網(wǎng)大約需要1小時(shí)工時(shí)，每天2班次累計(jì)停機(jī)耗時(shí)為2小時(shí)，即每月節(jié)約60小時(shí)。

3.3提高生產(chǎn)效率

按照洗瓶機(jī)4萬(wàn)瓶/時(shí)能力計(jì)算，則產(chǎn)生下列A、B兩組數(shù)據(jù)：

使用前:（40000瓶/時(shí)）×（8小時(shí)×2班-2維護(hù)工時(shí)）=56萬(wàn)瓶/天；

使用后:（40000瓶/小時(shí)）×（8小時(shí)×2班-0維護(hù)工時(shí)）=64萬(wàn)瓶/天；

使用過(guò)濾系統(tǒng)后，洗瓶機(jī)工作效率同比提高了14.3%；隨著洗瓶機(jī)連續(xù)作業(yè)效率提高，從而也間接地提升了整條包裝線的生產(chǎn)效率。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，減少生產(chǎn)預(yù)算成本，大大降低現(xiàn)場(chǎng)工作人員因拆裝噴淋管發(fā)生的工傷風(fēng)險(xiǎn)，減少工人勞動(dòng)量，提高洗凈率。使用該過(guò)濾系統(tǒng)，用戶反饋信息，洗瓶機(jī)運(yùn)行600 小時(shí)內(nèi)，噴淋管無(wú)堵塞。本設(shè)計(jì)可在洗瓶機(jī)噴淋管路中廣泛應(yīng)用。