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基于微型电磁泵的内衬纸涂油装置设计

发布时间:2020-1-15 13:21:1  浏览:

在高速卷烟包装过程中,内衬纸包装是包装工艺的关键步骤,为了使设备顺利完成内衬纸输送、折叠、包裹等工艺动作,常常在内衬纸包装前,对有铝箔的一侧均匀涂上一层石蜡油。但是包装机在出厂时没有配置自动涂油装置,而是由操作工在生产过程中手动将石蜡油添加到一块油毡上,由内衬纸在输送过程中与油毡接触,带走油毡上的石蜡油,从而完成涂油过程。由于人工涂油存在着涂抹不均匀和添加不及时的缺点,容易导致出现内衬纸包装质量问题。目前使用较多的是采用压力方式的石蜡油自动注油装置,该装置操作简单方便,能有效提高包装质量。气压式涂油装置结构简单,利用PLC控制气阀,当气阀打开,压缩空气进入油箱将油压缩到油管,并经油阀进入相应的油刷,完成油刷的注油。但气压式涂油装置的缺陷是涂油准确性较低,密封性能差,漏油点多,压缩气容易将雾化的石蜡油从油杯泄露的点压出,造成设备现场的污染,造成石蜡油的浪费。虽然目前涂油棍已经做了改进,但仍然没能很好解决原装置的漏油问题。针对目前涂油装置的缺点,本文提出了一种基于微型电磁泵的内衬纸涂油装置。

1装置结构及设计方法

本装置由PLC、HMI、供油电磁阀、储油箱、计数传感器和涂油刷等部分组成。PLC采用西门子S7-200系列PLC,HMI选择台达的触摸屏,计数传感器选择的是包装机的编码器,涂油刷为涂油毛毡条。下面将详细介绍本装置的各个主要部分。

(1)供油方式

目前使用较多的供油方式通常有气压式、自流式、电磁泵式、电磁泵式等四种方式。气压式供油方式存在着涂油不精确、容易漏油等缺点。自流式靠流体的重力来供油,在管路长时,压力不足且控制精度差。电磁泵式适合流量大,控制量不精确的场合。石蜡涂油装置要求供油量小、压力低、动作频繁。电磁泵式的供油方式能够很好地满足这些要求,而且油是在泵体内流动的,无泄漏点。本装置选择微型电磁泵式。

(2)微型电磁泵的工作原理

电磁泵(Solenoidpump)是一种电磁铁驱动的微型柱塞泵,也称为振动式柱泵。它是一种特殊的泵类产品,不需要驱动轴,通电线圈后产生电磁力,推动柱塞往复运动,将电磁力和泵体直接结合为一体的高压微型泵,具有体积小,结构紧凑、无泄漏、价格低、动态调节性好、流量小等特点。

电磁泵的工作原理是将二极管和线圈串联,接到220V、50Hz交流电上,电压变为半波。电磁泵工作频率等同电源的频率。图1为电磁泵的结构图,其中①出油口、②密封仓、③线圈、④进油口、⑤单向阀1、⑥单向阀2、⑦滑杆、⑧回位弹簧。

 电磁泵

如图2所示,线圈得电时产生电磁力,使滑杆克服回位弹簧的力,向右运动,密封仓的体积变大,由于单向阀1关闭,单向阀2打开,密封仓内压力小于进油口压力,于是油从进油口进入密封仓。如图3所示,线圈失电时,回位弹簧使滑杆向左运动,密封仓的体积变小,单向阀2关闭,密封仓压力大于出油口压力,将单向阀1打开,油从出油口流出。线圈不断地得电和失电,使滑杆往复运动,从而液体从右向左流动。

 

 微型电磁泵

(3)无泄漏油箱

油箱为两个腔体,分别为储油箱和集油箱,储油箱内安装两个电磁泵和一个液位检测器,设有一个加油口和溢油口。电磁泵进油口连接一个滤油器,出油口通过油管与涂油支架连接,具体部件如图4所示,其中:①电磁泵、②液位检测器、③储油箱、④加油口、⑤溢油口、⑥集油箱、⑦集油口。

 电磁泵进油口

集油箱主要收集溢油口流出的多余石蜡油和电磁泵出油管可能泄漏的石蜡油。

(4)控制系统

如图5所示,该装置的控制系统包括PLC控制器、液位检测传感器、烟包计数传感器、左右内衬纸切换检测、报警指示、人机界面及控制电磁泵的输出。

 控制系统

(5)PLC程序

本装置使用西门子PLC进行数据的读取、程序运算和控制输出,编程利用STEP7-MicroWin软件,采用模块化编程方法,使用梯形图和语句表来实现系统功能。PLC的程序设计为三个子程序:左注油程序、右注油程序和液位显示及报警程序。如图6所示。

 

(6)人机界面

装置使用HMI进行参数设置及故障报警,编程利用DOP软件。人机界面设计效果如图7所示。


2测试结果

我们对基于微型电磁泵的内衬纸涂油装置和气压式的内衬纸涂油装置进行对比,从设备性能上看微型电磁泵的最小可控出油量为0.5ml,而气压式的最小可控出油量为2ml,微型电磁泵的可控性能较高。

运行情况对比,涂油效果差主要产生两种烟包:①内衬纸折叠不良;②石蜡油渗透内衬纸。以车间主要生产的品牌双喜(软国际)为例,在装置涂油后,马上进行抽检100包烟,在装置即将涂油前,进行抽检100包烟,进行10次的抽检,抽检结果如表1。

 

 

从对比结果可以看到:基于微型电磁泵的内衬纸涂油装置的涂油效果明显优于气压式的内衬纸涂油装置,主要原因在于微型电磁泵的最小可控出油量为0.5ml,而气压式的最小可控出油量为2ml,且出油量不稳定。

在石蜡油泄露方面,基于微型电磁泵的内衬纸涂油装置是用泵供油,在管道内的压力较小,所以在注油过程中没有泄露点,这是气压式的内衬纸涂油装置无法达到的。

我们跟踪两种装置运行一个月的能耗及石蜡油使用情况,统计结果如表2所示:

3结束语

微型电磁泵在小流量的润滑、冷却和加油应用方面具有很好的使用效果,结合一些控制策略可以获得较好的计量精度,其无泄漏设计能够杜绝使用环境的污染。本文正是利用了该特点,研制了一种无泄漏的石蜡油自动注油装置,解决了气压式注油装置污染工作环境的问题,降低了石蜡油的消耗。该装置已经获得国家专利,并在广东中烟各卷烟厂开始推广应用。


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