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安徽某有限公司是一家主要以石灰石為原料的礦產(chǎn)品深加工企業(yè)，產(chǎn)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(guó)際先進(jìn)水平的進(jìn)口雙D型立窯活性氧化鈣生產(chǎn)線、預(yù)熱回轉(zhuǎn)窯活性氧化鈣生產(chǎn)線以及干法工藝氫氧化鈣生產(chǎn)線，是國(guó)內(nèi)裝備最先進(jìn)、規(guī)模最大的商品活性氧化鈣生產(chǎn)企業(yè)之一，具有年產(chǎn)活性氧化鈣15萬t的生產(chǎn)規(guī)模，產(chǎn)品規(guī)格主要為10～40mm、40～80mm的不規(guī)則塊狀。由于氧化鈣極易吸潮，必須做到防潮儲(chǔ)運(yùn)。實(shí)際銷售中，采用500kg和1000kg的防潮袋包裝。為做到精確、快速、環(huán)保包裝，要求開發(fā)塊狀氧化鈣噸袋包裝機(jī)。
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，由于物料特征差異，有其特殊性，主要的表現(xiàn)如下。
1.1流動(dòng)性差，易棚料（又稱起拱）塊狀物料外形不規(guī)則，運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(guī)則片狀混合物料包裝時(shí)更易出現(xiàn)。
1.2計(jì)量精度難控制    

由于塊狀物料的不均勻性，在控制計(jì)量精度時(shí)易出現(xiàn)較大偏差，一般噸包裝的計(jì)量精度設(shè)計(jì)為0.2%～0.5%。以1000kg包為例，每包允許誤差25kg，大塊物料的質(zhì)量有的達(dá)到0.5kg左右，意味著4～10塊物料就有可能超標(biāo)，塊狀物料在下料時(shí)，瞬間截?cái)啻嬖诶щy，閥門容易被物料卡住，再加上物料下降的沖擊和傳感器精度等原因，塊狀物料包裝的計(jì)量精度難以控制。
1.3包裝袋不易填充飽滿由于塊狀物料的安息角較大，流動(dòng)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(fèi)包裝袋，也影響包裝物的美觀、不便運(yùn)輸。
2塊狀物料噸袋包裝機(jī)設(shè)計(jì)
噸袋包裝機(jī)（圖1左），一般由緩沖料倉（1）、加料裝置（4～9）、秤重裝置（10～13）、出袋裝置（14）、控制系統(tǒng)、收塵裝置（17）、壓縮空氣等部分組成。但其開發(fā)，必須針對(duì)物料的特征進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，解決它在包裝中存在的問題。
2.1破拱料倉設(shè)計(jì)塊狀物料的流動(dòng)性隨物料的塊度、形狀等特征的不同也有差異，針對(duì)不同流動(dòng)性的物料，有不同的解決方案。一是控制小料倉的角度大于物料的安息角，這是比較常用的方法；二是在小料倉里安裝破拱機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的工作原理是在包裝過程中，小料倉的物料始終處于流動(dòng)狀態(tài)從而消除起拱條件，同時(shí)在下料溜管處增設(shè)震動(dòng)器，防止管道堵塞。
2.2改變加料方式和閥門設(shè)計(jì)為保證包裝物的計(jì)量精度和包裝的速度，除選擇質(zhì)量可靠，計(jì)量精度高的傳感器外，還需在加料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取措施。
計(jì)量一般采用下秤重計(jì)量和上秤重計(jì)量（圖1右）兩種方式。實(shí)際應(yīng)用中都可滿足要求，但如果考慮出袋輸送機(jī)和墩袋機(jī)構(gòu)，上秤重比下秤重更方便設(shè)計(jì)與制作。

圖1塊狀物料包裝機(jī)篩分與振動(dòng)墩袋機(jī)構(gòu)（左）及上稱重帶墩袋機(jī)構(gòu)塊狀物料包裝機(jī)（右）示意圖
左：1﹒緩沖料倉；2﹒篩分裝置；3﹒分料三通；4﹒振動(dòng)器；5﹒喂料器；6﹒粗閥門；7﹒細(xì)閥門；8﹒軟接頭；9﹒鋼平臺(tái)；10﹒自動(dòng)脫落掛鉤；11﹒夾袋器；12﹒包裝袋；13﹒電子秤；14﹒輸送機(jī)；15﹒振動(dòng)墩袋機(jī)構(gòu)；16﹒灌包嘴；17﹒收塵口    右：1﹒緩沖料倉；2﹒破拱機(jī)構(gòu)；3﹒分料三通；4﹒振動(dòng)器；5﹒喂料器；6﹒粗閥門；7﹒細(xì)閥門；8﹒軟接頭；9﹒鋼平臺(tái)；10﹒升降機(jī)構(gòu)；11﹒自動(dòng)脫落掛鉤；12﹒夾袋器；13﹒包裝袋；14﹒輸送機(jī)；15﹒灌包嘴；16﹒收塵口；17﹒氣缸（墩袋機(jī)構(gòu)）；18﹒承重傳感器
為滿足快速準(zhǔn)確計(jì)量包裝要求，需對(duì)包裝粉狀和顆粒狀物料通常所采用的螺旋或皮帶機(jī)加料方式加以改進(jìn)：①采用粗加料和精加料兩個(gè)步驟。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，小料倉有一篩分機(jī)構(gòu)，將塊狀物料中較小的物料分離出來單獨(dú)儲(chǔ)存，當(dāng)粗加料快速加料達(dá)到90%左右設(shè)定重量時(shí)，停止粗加料，采用振動(dòng)給料機(jī)或帶式輸送機(jī)均勻增加小物料，以保證設(shè)計(jì)計(jì)量精度。當(dāng)物料粒徑比較均勻時(shí)，也可取消篩粉機(jī)構(gòu)。
②為保證閥門在被大塊物料卡住時(shí)不繼續(xù)下料，在下料閥門設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)上采用兩個(gè)閥門順序關(guān)閉的方式解決。
2.3增設(shè)墩袋機(jī)構(gòu)墩袋機(jī)構(gòu)有下振動(dòng)方式和上伸縮方式。程序控制動(dòng)作時(shí)間，目的是保證包裝飽滿。振動(dòng)方式比較常見，但容易使塊狀物料產(chǎn)生粉灰和破碎。如對(duì)粉灰有嚴(yán)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(shí)，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(jī)設(shè)計(jì)都有此裝置。針對(duì)活性氧化鈣的包裝而言，吹袋裝置更為重要?；钚匝趸}極易受潮，根據(jù)冶金行業(yè)頒布的標(biāo)準(zhǔn)YB／T-2004，活性氧化鈣外露時(shí)限不能超過4h。作為一個(gè)活性氧化鈣生產(chǎn)企業(yè)，必須考慮存貨時(shí)間以滿足運(yùn)輸及市場(chǎng)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(shù)采用聚丙烯防潮袋包裝，除非特種用途的產(chǎn)品如干燥劑和食品添加劑等，才采用密閉鐵桶包裝。防潮袋的結(jié)構(gòu)包括三層，即外層，覆膜層，獨(dú)立內(nèi)防潮袋（內(nèi)膜袋）。外層為起吊袋，可回收使用，如果要求防潮時(shí)間長(zhǎng)（如出口產(chǎn)品），外面再套一層防潮膜，用托盤裝卸。內(nèi)膜袋一般不回收，現(xiàn)場(chǎng)人工套上，存在與覆膜層貼合不勻的現(xiàn)象，在下料時(shí)，如果靠物料將其撐開，容易將內(nèi)膜袋劃破，達(dá)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(gè)目的，其原理是夾袋裝置動(dòng)作后在下料閥門打開前，通過進(jìn)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控制特點(diǎn)
3.1設(shè)計(jì)的主要控制功能與性能雙顯示器同時(shí)顯示毛重和凈重；集重量顯示器與配料控制器為一體；提供完整的物料配料控制功能；自動(dòng)零位跟蹤；按鍵后自動(dòng)去皮重；具有各自的粗計(jì)量，精計(jì)量和沖量補(bǔ)償；使用軟件全數(shù)字式調(diào)校功能；可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通訊；轉(zhuǎn)換速率，達(dá)200次／s；顯示精度，最高達(dá)1／15000；超出允差范圍的檢驗(yàn)；提供卸料控制功能；配料啟動(dòng)條件可通過菜單設(shè)定；可設(shè)定通電時(shí)自動(dòng)歸零；物料凈重顯示保持功能，可通過菜單設(shè)定；可設(shè)定過沖量最高范圍，以確保自動(dòng)補(bǔ)償功能不因機(jī)械故障而造成錯(cuò)誤；慢速控制可設(shè)定延遲時(shí)間；控制比較次數(shù)設(shè)定，可確保自動(dòng)控制不因秤體受沖擊而造成錯(cuò)誤控制；可設(shè)定啟動(dòng)除皮延遲時(shí)間；可設(shè)置除皮檢測(cè)次數(shù)，以免秤體在不穩(wěn)定的情形下造成除皮錯(cuò)誤；快速及慢速之間比較時(shí)間可獨(dú)立設(shè)置；溫度系數(shù)少于（讀數(shù)的+0.0008%+0.3數(shù)字）／℃；備有雙重?cái)?shù)字濾波；配量低于寬容度時(shí)，可作添量配料；可外接打印機(jī)。
3.2控制功能的模擬部分適用的傳感器類型，適用于所有電阻應(yīng)變式測(cè)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(diào)范圍，由0.05至15mV；溫度系數(shù)，<（讀數(shù)的+0.005%+0.3數(shù)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(nèi)部分辨率，16000000；顯示分度數(shù)，由300至15000分度。
3.3上稱重帶伸縮墩袋裝置包裝機(jī)動(dòng)作控制流程掛袋準(zhǔn)備→啟動(dòng)按鈕→夾袋、提升→吹袋、收塵→啟動(dòng)粗閥、震動(dòng)器、破拱器→50%計(jì)量時(shí)關(guān)閥墩袋→90%計(jì)量時(shí)停料墩袋→精進(jìn)料→關(guān)精閥、落袋→松袋口，自動(dòng)脫鉤→輸送機(jī)啟動(dòng)到位停止→起點(diǎn)。

圖2 塊狀物料包裝機(jī)原理圖

產(chǎn)品如干燥劑和食品添加劑等，才采用密閉鐵桶包裝。防潮袋的結(jié)構(gòu)包括三層，即外層，覆膜層，獨(dú)立內(nèi)防潮袋（內(nèi)膜袋）。外層為起吊袋，可回收使用，如果要求防潮時(shí)間長(zhǎng)（如出口產(chǎn)品），外面再套一層防潮膜，用托盤裝卸。內(nèi)膜袋一般不回收，現(xiàn)場(chǎng)人工套上，存在與覆膜層貼合不勻的現(xiàn)象，在下料時(shí)，如果靠物料將其撐開，容易將內(nèi)膜袋劃破，達(dá)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(gè)目的，其原理是夾袋裝置動(dòng)作后在下料閥門打開前，通過進(jìn)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制造了兩臺(tái)上秤重式塊狀噸袋包裝機(jī)用于包裝活性氧化鈣，在計(jì)量精度、環(huán)保等方面效果良好，正常包裝速度20袋／h，最多達(dá)到24袋／h。計(jì)量精度和袋外觀形狀，均符合國(guó)內(nèi)外客戶要求。
4.l技術(shù)參數(shù)物料粒度，40～l00mm，最大不超過l50mm；堆積密度，～0.9g／cm3；包裝質(zhì)量，500或l000kg／袋；包裝袋規(guī)格，950x950xl200（mm）；計(jì)量精度，0.2%～0.5%FS；生產(chǎn)能力，≥l5～20袋
／h；喂料方式，重力+振動(dòng)，粗、精分步；稱重方式，皮重法、電子秤計(jì)量（秤重傳感器）；氣源，0.5±0.lMPa、l5m3／h；電源，AC380V±l0%、50Hz；工作環(huán)境，0～40℃，≤90%RH。
4.2主要部件3m3破拱料倉（帶篩分裝置）；分料場(chǎng)控制檢測(cè)元件；鏈板機(jī)：6mxl.6m，0=llm／min，5kW；布袋除塵器，處理風(fēng)量ll50m3／h；現(xiàn)場(chǎng)顯示操作盤。
5結(jié)束語
開發(fā)的塊狀物料包裝機(jī)，具有自動(dòng)化程度高，工作環(huán)境好，計(jì)量精度高，包裝速度快等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)塊狀氧化鈣包裝的成功應(yīng)用，其它不規(guī)則塊狀或片狀物料的噸袋包裝，在計(jì)量精度和包裝速度有效高要求時(shí)可以借鑒。

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