南輕YXP 系列飲料洗瓶機(jī)的發(fā)展沿革

徐炯

隨著中國(guó)飲料市場(chǎng)的升溫，南京輕工業(yè)機(jī)械廠于2004年設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了YXP 雙端式飲料洗瓶機(jī)，該設(shè)備最初是針對(duì)百事可樂(lè)玻璃瓶進(jìn)行清洗，后來(lái)為了提高洗凈率演變成為附加超聲波裝置的，并且還研發(fā)出酸梅湯玻璃瓶清洗，瓶盒間距有83、78、105 mm。由于飲料瓶大部分不帶標(biāo)紙，所以該設(shè)備不帶除標(biāo)，我廠也根據(jù)帶標(biāo)飲料瓶又推出過(guò)帶除標(biāo)機(jī)構(gòu)的飲料洗瓶機(jī)。箱體多種組合方式，一般為兩堿槽，三個(gè)圓弧頭，根據(jù)用戶浸泡時(shí)間需要，對(duì)箱體進(jìn)行了多種組合方式。

2004 年，我廠接到了百事可樂(lè)的飲料洗瓶機(jī)的開(kāi)發(fā)任務(wù)，瓶型直徑有200ml、355ml 四種，根據(jù)這種小直徑瓶型，我廠副總工程師先設(shè)計(jì)載瓶架，根據(jù)載瓶架運(yùn)行軌跡，在雙端洗瓶機(jī)為基礎(chǔ)，構(gòu)造了飲料洗瓶機(jī)的軌跡線、箱體導(dǎo)軌、導(dǎo)瓶體、隔板、底框架，布置噴淋系統(tǒng)、溫?zé)崴洹?/p>

一、YXP21/35 結(jié)構(gòu)分析

預(yù)浸泡、預(yù)噴淋Ⅰ、預(yù)噴淋Ⅱ三級(jí)，充分預(yù)熱回收瓶，較好地滿足了我國(guó)北方冬季氣溫低的特點(diǎn)，有助于提高堿Ⅰ槽溫度，避免爆瓶，進(jìn)入堿槽前除去灰塵和雜物，有效降低堿耗。

兩個(gè)堿槽，兩道堿噴淋，回收瓶在堿液中浸泡時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)上針對(duì)飲料瓶用載瓶架較矮的特點(diǎn)，導(dǎo)軌和導(dǎo)瓶體根據(jù)載瓶架軌跡線排布調(diào)整，各節(jié)箱體有所降檔，在長(zhǎng)度上、寬度上變化。堿槽除標(biāo)裝置取消，雙端洗瓶機(jī)底框架圓弧板的弧度趨于平緩，與該設(shè)備清洗瓶源無(wú)標(biāo)特點(diǎn)有關(guān)。兩圓弧頭組成的底框架中，兩圓弧頭組成的底槽由放水管連通，實(shí)現(xiàn)堿液排放，殘?jiān)奂诘卓蚣軋A弧板底部。當(dāng)停產(chǎn)清掃時(shí)，打開(kāi)放水門，對(duì)槽體底部進(jìn)行清理。

洗瓶機(jī)總體有一個(gè)預(yù)浸泡槽、兩個(gè)堿液槽和一個(gè)熱水浸泡槽，設(shè)置合理的溫度梯度，能充分對(duì)普通飲料回收瓶浸泡；預(yù)噴淋2 道、堿噴淋2 道，中間水、熱水、溫水、冷水、清水噴淋各1 道。由于后處理系統(tǒng)采用多道噴淋，出瓶前降溫梯度小，避免了爆瓶風(fēng)險(xiǎn)。兩個(gè)堿液槽可以設(shè)定較高溫度，堿Ⅱ槽使用較高堿濃度，也不必?fù)?dān)心洗凈的瓶子掛堿。瓶子的內(nèi)壁采用旋轉(zhuǎn)噴淋裝置，較大范圍清洗到瓶子的衛(wèi)生死角，瓶子的外壁采用自制不銹鋼噴嘴噴沖兩種形式，確保瓶子的內(nèi)外壁均能清洗干凈。

根據(jù)用戶需要，內(nèi)、外噴淋管也可設(shè)計(jì)成為自動(dòng)反沖洗結(jié)構(gòu)，由角座閥、電磁閥控制，當(dāng)達(dá)到噴管自動(dòng)清洗設(shè)定時(shí)間，打開(kāi)角座閥，噴管自動(dòng)清洗，對(duì)應(yīng)區(qū)域液體回到對(duì)應(yīng)槽體中。該裝置大大減少噴淋管的清洗維護(hù)周期，改善了噴管的堵塞情況，從而也提高了洗凈率。

載瓶架采用全塑結(jié)構(gòu)，具有重量輕、不易帶溫，熱量損耗小，護(hù)板不易變形，槽體間不易串溫，易于控溫。在四萬(wàn)瓶/時(shí)洗瓶機(jī)上，使用16Mn 材料制作載瓶架護(hù)板，進(jìn)一步提高載瓶架強(qiáng)度。

溫?zé)崴潴w采用不同目數(shù)的插板式過(guò)濾，能夠在噴淋水噴淋前過(guò)濾掉雜質(zhì)，提升噴淋效果，保證出瓶的潔凈，降低噴淋管堵塞的頻率，減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

三種主傳動(dòng)形式供選擇。第一種驅(qū)動(dòng)載瓶鏈的所有大軸各有1 臺(tái)SEW 減速機(jī)，再和進(jìn)、出瓶電機(jī)通過(guò)相應(yīng)數(shù)量的矢量變頻器一起，組成變頻分離同步控制的主傳動(dòng)系統(tǒng)。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，載瓶鏈、進(jìn)、出瓶調(diào)整方便，但對(duì)用戶電氣維護(hù)和操作要求高，制造成本也較高。第2 種驅(qū)動(dòng)載瓶鏈的所有大軸由一臺(tái)SEW 減速機(jī)通過(guò)蝸輪減速箱、齒輪箱和萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)，再與進(jìn)、出瓶實(shí)現(xiàn)變頻同步驅(qū)動(dòng)，這種主傳動(dòng)方式主鏈條的運(yùn)行較為穩(wěn)定、可靠，進(jìn)、出瓶的調(diào)整也比較方便，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為主流形式。選型后計(jì)算比例因子提供給電器設(shè)計(jì)人員，在PLC 中輸入條件，依靠編碼器追蹤實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)同步。第3 種為載瓶鏈和進(jìn)、出瓶由一主電機(jī)驅(qū)動(dòng)依靠傳動(dòng)比實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)同步，為洗瓶機(jī)傳統(tǒng)使用的一種主傳動(dòng)形式。

洗瓶機(jī)配置了電導(dǎo)率儀、浮球、翻柱液位計(jì)、溫度傳感器、壓力變送器等自動(dòng)化儀表對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控，相互關(guān)聯(lián)，達(dá)到設(shè)備運(yùn)形工藝參數(shù)。既可實(shí)現(xiàn)液態(tài)堿和清洗劑的自動(dòng)添加，還可以選擇配置堿液回收裝置，預(yù)噴淋、溫?zé)崴缌魉苫厥赵倮?，輸送至洗箱機(jī)。

充分考慮設(shè)備的易操作性、易維護(hù)性和安全性。三種形式的主傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載保護(hù)裝置均靈敏可靠，自動(dòng)運(yùn)行模式下，可實(shí)現(xiàn)水泵等的總開(kāi)和總停；大于11KW 水泵啟動(dòng)間隔20 秒以上，以免電流激增。由于瓶源無(wú)標(biāo)，堿液噴淋為一次過(guò)濾，從箱體側(cè)壁的小水箱打至設(shè)備內(nèi)、外噴淋管完成噴淋，水箱出口和外噴管集水盒入口處安裝有蝶閥，便于對(duì)水泵檢修、更換和外噴管清洗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，流程清晰。

二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

沖洗水逐級(jí)利用：清水噴淋水→冷水槽→溫水槽→熱Ⅱ槽→熱Ⅰ槽→熱水浸泡槽→預(yù)噴淋槽

清水噴淋管路采用衛(wèi)生級(jí)鋼管，降低末道噴淋水源顆粒物含量，降低水濁度，采用高一級(jí)目數(shù)濾網(wǎng)，在保證過(guò)流面積的前提下，提升清水噴淋效果。

出瓶端為封閉式結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1.

圖1.

圖2.

圖3.

圖4.

洗瓶機(jī)底部設(shè)計(jì)成斜面結(jié)構(gòu)，在堿1、2 槽排水側(cè)加做集中排放水槽，利于廢水處理后再利用或達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

在YXP221/38 機(jī)型中，臟物過(guò)濾箱設(shè)計(jì)為通長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，便于瓶子中的雜物通過(guò)鏈網(wǎng)帶出機(jī)外，有利于提高洗凈率，見(jiàn)圖2.

2014 年供北京北冰洋的YXP221/38 洗瓶機(jī)上，在堿Ⅲ、熱水浸泡槽位置分別配置了9 塊20KHz 和6 塊28kHz 超聲波振板，利用超聲波發(fā)生器發(fā)出高頻震蕩信號(hào)，通過(guò)換能器轉(zhuǎn)化成高頻震蕩而傳播到介質(zhì)。在不加長(zhǎng)設(shè)備長(zhǎng)度的情況下，靠附加機(jī)械力，提升了清洗效果，尤其是對(duì)霉斑瓶的清洗效果有了明顯的改善，超聲波還具有殺死蟲(chóng)卵和殺菌作用。在瓶源好的前提下，降低蒸汽消耗、節(jié)能，減少對(duì)堿液的使用和排放。該裝置洗瓶機(jī)已于2019 年4 月26 日授權(quán)公告，獲得專利。市場(chǎng)上常用頻率的產(chǎn)品有28KHz、32KHz、40kHz。一般來(lái)說(shuō)，超聲波在50℃-85℃時(shí),效果最好。經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行和客戶評(píng)估，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期效果，獲得了好評(píng)，洗凈率達(dá)99.9%。見(jiàn)圖3.圖4.

三、發(fā)展方向

YXP 系列飲料洗瓶機(jī)自2004 年開(kāi)發(fā)以來(lái)，已經(jīng)過(guò)用戶近二十年的使用，我們進(jìn)行多次整改，已衍生出多種機(jī)型，能夠滿足廠家的多樣化需求，對(duì)現(xiàn)有洗瓶機(jī)使用情況也有了更深認(rèn)識(shí)和總結(jié)：

瓶壁掛白，說(shuō)明最終沖洗水硬度過(guò)高，造成水垢積聚?？梢栽诤筇幚硐到y(tǒng)中增加清洗瓶添加劑，或者采用RO 水(硬度低于20ppm)清洗。用螯合劑去除Ca,Mg 等陽(yáng)離子+多價(jià)螯合化合物去除Cg,Mg 離子。

銹口瓶的形成和洗脫。瓶蓋一般以厚度0.25mm 的鍍錫和鍍鉻薄鋼板為主體，堿液也要潔凈。對(duì)于擺放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的銹口瓶，可以采用理瓶機(jī)泡弱檸檬酸后，再進(jìn)入洗瓶機(jī)。成本較高的清洗方式是施可美和玻璃瓶美容劑進(jìn)行清洗。

噴淋區(qū)域結(jié)垢最可能出現(xiàn)在：噴淋水的PH 值≥11、噴淋水的溫度高于50℃、水硬度高于150ppm。

我們建議定期清洗出瓶端內(nèi)壁。出瓶端配置排汽風(fēng)機(jī)，排汽風(fēng)機(jī)流量要足夠大，盡量減少出瓶端冷凝水的形成，避免可能帶菌的冷凝水滴入瓶?jī)?nèi)。定期清理加熱器盤管，防止巖狀結(jié)垢塊。