安徽某有限公司是一家主要以石灰石為原料的礦產品深加工企業，產品主要有活性氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣等。公司裝備了具有國際先進水平的進口雙D型立窯活性氧化鈣生產線、預熱回轉窯活性氧化鈣生產線以及幹法工藝氫氧化鈣生產線，是國內裝備最先進、規模最大的商品活性氧化鈣生產企業之一，具有年產活性氧化鈣15萬t的生產規模，產品規格主要為10～40mm、40～80mm的不規則塊狀。由於氧化鈣極易吸潮，必須做到防潮儲運。實際銷售中，采用500kg和1000kg的防潮袋包裝。為做到精確、快速、環保包裝，要求開發塊狀氧化鈣噸袋包裝機。
1塊狀物料噸袋包裝的特殊性
塊狀物料與一般粉狀和均勻小顆粒狀的物料包裝比較，由於物料特征差異，有其特殊性，主要的表現如下。
1.1流動性差，易棚料（又稱起拱）塊狀物料外形不規則，運動過程中相互擠壓磨擦，而且塊狀物料安息角較大（一般在30～55"之間），流動性差，加上包裝袋入口通道尺寸較小，容易造成起拱棚料，下料不暢，影響正常包裝。這種情況，在塊狀與不規則片狀混合物料包裝時更易出現。
1.2計量精度難控製    

由於塊狀物料的不均勻性，在控製計量精度時易出現較大偏差，一般噸包裝的計量精度設計為0.2%～0.5%。以1000kg包為例，每包允許誤差25kg，大塊物料的質量有的達到0.5kg左右，意味著4～10塊物料就有可能超標，塊狀物料在下料時，瞬間截斷存在困難，閥門容易被物料卡住，再加上物料下降的衝擊和傳感器精度等原因，塊狀物料包裝的計量精度難以控製。
1.3包裝袋不易填充飽滿由於塊狀物料的安息角較大，流動性較差，在包裝過程中，物料在袋中容易形成堆角，使包裝不飽滿，既浪費包裝袋，也影響包裝物的美觀、不便運輸。
2塊狀物料噸袋包裝機設計
噸袋包裝機（圖1左），一般由緩衝料倉（1）、加料裝置（4～9）、秤重裝置（10～13）、出袋裝置（14）、控製係統、收塵裝置（17）、壓縮空氣等部分組成。但其開發，必須針對物料的特征進行專門設計，解決它在包裝中存在的問題。
2.1破拱料倉設計塊狀物料的流動性隨物料的塊度、形狀等特征的不同也有差異，針對不同流動性的物料，有不同的解決方案。一是控製小料倉的角度大於物料的安息角，這是比較常用的方法；二是在小料倉裏安裝破拱機構，該機構的工作原理是在包裝過程中，小料倉的物料始終處於流動狀態從而消除起拱條件，同時在下料溜管處增設震動器，防止管道堵塞。
2.2改變加料方式和閥門設計為保證包裝物的計量精度和包裝的速度，除選擇質量可靠，計量精度高的傳感器外，還需在加料結構設計上采取措施。
計量一般采用下秤重計量和上秤重計量（圖1右）兩種方式。實際應用中都可滿足要求，但如果考慮出袋輸送機和墩袋機構，上秤重比下秤重更方便設計與製作。

圖1塊狀物料包裝機篩分與振動墩袋機構（左）及上稱重帶墩袋機構塊狀物料包裝機（右）示意圖
左：1﹒緩衝料倉；2﹒篩分裝置；3﹒分料三通；4﹒振動器；5﹒喂料器；6﹒粗閥門；7﹒細閥門；8﹒軟接頭；9﹒鋼平台；10﹒自動脫落掛鉤；11﹒夾袋器；12﹒包裝袋；13﹒電子秤；14﹒輸送機；15﹒振動墩袋機構；16﹒灌包嘴；17﹒收塵口    右：1﹒緩衝料倉；2﹒破拱機構；3﹒分料三通；4﹒振動器；5﹒喂料器；6﹒粗閥門；7﹒細閥門；8﹒軟接頭；9﹒鋼平台；10﹒升降機構；11﹒自動脫落掛鉤；12﹒夾袋器；13﹒包裝袋；14﹒輸送機；15﹒灌包嘴；16﹒收塵口；17﹒氣缸（墩袋機構）；18﹒承重傳感器
為滿足快速準確計量包裝要求，需對包裝粉狀和顆粒狀物料通常所采用的螺旋或皮帶機加料方式加以改進：①采用粗加料和精加料兩個步驟。在結構設計時，小料倉有一篩分機構，將塊狀物料中較小的物料分離出來單獨儲存，當粗加料快速加料達到90%左右設定重量時，停止粗加料，采用振動給料機或帶式輸送機均勻增加小物料，以保證設計計量精度。當物料粒徑比較均勻時，也可取消篩粉機構。
②為保證閥門在被大塊物料卡住時不繼續下料，在下料閥門設計時，結構上采用兩個閥門順序關閉的方式解決。
2.3增設墩袋機構墩袋機構有下振動方式和上伸縮方式。程序控製動作時間，目的是保證包裝飽滿。振動方式比較常見，但容易使塊狀物料產生粉灰和破碎。如對粉灰有嚴格要求，不宜采用此方式。上伸縮方式的工作原理是：在物料加到一定量時，將袋放下重新提起，從而起到墩袋的目的。
2.4吹袋和收塵裝置一般的噸袋包裝機設計都有此裝置。針對活性氧化鈣的包裝而言，吹袋裝置更為重要。活性氧化鈣極易受潮，根據冶金行業頒布的標準YB／T-2004，活性氧化鈣外露時限不能超過4h。作為一個活性氧化鈣生產企業，必須考慮存貨時間以滿足運輸及市場的需要。防潮包裝有多種方式，如密閉鐵桶等。但從包裝成本、效果及用戶要求，多數采用聚丙烯防潮袋包裝，除非特種用途的產品如幹燥劑和食品添加劑等，才采用密閉鐵桶包裝。防潮袋的結構包括三層，即外層，覆膜層，獨立內防潮袋（內膜袋）。外層為起吊袋，可回收使用，如果要求防潮時間長（如出口產品），外麵再套一層防潮膜，用托盤裝卸。內膜袋一般不回收，現場人工套上，存在與覆膜層貼合不勻的現象，在下料時，如果靠物料將其撐開，容易將內膜袋劃破，達不到防潮的目的，故需在下料前將其撐開貼合。吹袋裝置起到這個目的，其原理是夾袋裝置動作後在下料閥門打開前，通過進氣口瞬間充入高壓氣，完成撐袋，包裝過程中，空氣和粉塵通過收塵口排放。
3控製特點
3.1設計的主要控製功能與性能雙顯示器同時顯示毛重和淨重；集重量顯示器與配料控製器為一體；提供完整的物料配料控製功能；自動零位跟蹤；按鍵後自動去皮重；具有各自的粗計量，精計量和衝量補償；使用軟件全數字式調校功能；可實現多點通訊；轉換速率，達200次／s；顯示精度，最高達1／15000；超出允差範圍的檢驗；提供卸料控製功能；配料啟動條件可通過菜單設定；可設定通電時自動歸零；物料淨重顯示保持功能，可通過菜單設定；可設定過衝量最高範圍，以確保自動補償功能不因機械故障而造成錯誤；慢速控製可設定延遲時間；控製比較次數設定，可確保自動控製不因秤體受衝擊而造成錯誤控製；可設定啟動除皮延遲時間；可設置除皮檢測次數，以免秤體在不穩定的情形下造成除皮錯誤；快速及慢速之間比較時間可獨立設置；溫度係數少於（讀數的+0.0008%+0.3數字）／℃；備有雙重數字濾波；配量低於寬容度時，可作添量配料；可外接打印機。
3.2控製功能的模擬部分適用的傳感器類型，適用於所有電阻應變式測力與稱重傳感器；傳感器輸入電壓，滯留10V，最大可供電流280mA；輸入靈敏度，0.5μV／格至200μV／格；輸入阻抗，10M2；零位電壓可調範圍，由0.05至15mV；溫度係數，<（讀數的+0.005%+0.3數字）／℃；非線性誤差，光滿刻度的0.01%；采樣方法，DELTA﹒SIGMA法；采樣速度，約200次／s；內部分辨率，16000000；顯示分度數，由300至15000分度。
3.3上稱重帶伸縮墩袋裝置包裝機動作控製流程掛袋準備→啟動按鈕→夾袋、提升→吹袋、收塵→啟動粗閥、震動器、破拱器→50%計量時關閥墩袋→90%計量時停料墩袋→精進料→關精閥、落袋→鬆袋口，自動脫鉤→輸送機啟動到位停止→起點。

圖2 塊狀物料包裝機原理圖

產品如幹燥劑和食品添加劑等，才采用密閉鐵桶包裝。防潮袋的結構包括三層，即外層，覆膜層，獨立內防潮袋（內膜袋）。外層為起吊袋，可回收使用，如果要求防潮時間長（如出口產品），外麵再套一層防潮膜，用托盤裝卸。內膜袋一般不回收，現場人工套上，存在與覆膜層貼合不勻的現象，在下料時，如果靠物料將其撐開，容易將內膜袋劃破，達不到防潮的目的，故需在下料前將其撐開貼合。吹袋裝置起到這個目的，其原理是夾袋裝置動作後在下料閥門打開前，通過進氣口瞬間充入高壓氣，完成撐袋，包裝過程中，空氣和粉塵通過收塵口排放。
采用以上結構設計，製造了兩台上秤重式塊狀噸袋包裝機用於包裝活性氧化鈣，在計量精度、環保等方麵效果良好，正常包裝速度20袋／h，最多達到24袋／h。計量精度和袋外觀形狀，均符合國內外客戶要求。
4.l技術參數物料粒度，40～l00mm，最大不超過l50mm；堆積密度，～0.9g／cm3；包裝質量，500或l000kg／袋；包裝袋規格，950x950xl200（mm）；計量精度，0.2%～0.5%FS；生產能力，≥l5～20袋
／h；喂料方式，重力+振動，粗、精分步；稱重方式，皮重法、電子秤計量（秤重傳感器）；氣源，0.5±0.lMPa、l5m3／h；電源，AC380V±l0%、50Hz；工作環境，0～40℃，≤90%RH。
4.2主要部件3m3破拱料倉（帶篩分裝置）；分料場控製檢測元件；鏈板機：6mxl.6m，0=llm／min，5kW；布袋除塵器，處理風量ll50m3／h；現場顯示操作盤。
5結束語
開發的塊狀物料包裝機，具有自動化程度高，工作環境好，計量精度高，包裝速度快等優點。通過對塊狀氧化鈣包裝的成功應用，其它不規則塊狀或片狀物料的噸袋包裝，在計量精度和包裝速度有效高要求時可以借鑒。

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