張 武

(湖南特種金屬材料有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410013)

1 概 述

如同所有的粉料生產(chǎn)工藝，鐵硅粉生產(chǎn)的最后一道工藝是產(chǎn)成品的稱重包裝，即把產(chǎn)成品按預(yù)定的重量灌入包裝容器。這就需要用到“自動(dòng)裝料衡器”，俗稱包裝秤[1]。如何保證稱重包裝過(guò)程中，既要稱量準(zhǔn)確又要防止粉塵污染，一直是擺在我們面前的難題。尤其是生產(chǎn)管理中對(duì)稱量精度和防塵要求越來(lái)越高的情況下，更是如此。

湖南特種金屬材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的鐵硅粉是按“霧化制粉”工藝生產(chǎn)，按粒徑尺寸歸類，屬于超細(xì)粉體[2]。且不說(shuō)當(dāng)時(shí)揚(yáng)起的粉塵，單是懸浮在空氣中的浮塵，即使經(jīng)過(guò)一周的時(shí)間，也不會(huì)出現(xiàn)明顯的沉降而落回地面。

經(jīng)多方走訪調(diào)查，最終選定了一款“升降式包裝秤”來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)粉塵稱重包裝。理由是，該設(shè)備在原理上就杜絕了粉塵的揚(yáng)起。除了最后約300 g有100 mm的空中落料，前面的加料過(guò)程都是把“加料嘴”埋入包裝容器的堆積料面，實(shí)現(xiàn)浸沒(méi)式加料。這就極大的減小了物料與空氣的摩擦速度，與空氣接觸部分的物料很難獲得混入空氣的動(dòng)能，從而避免粉塵的揚(yáng)起。同時(shí)也省去了與此相關(guān)的除塵設(shè)備。

2 升降式包裝秤

2.1 自動(dòng)定量包裝秤的現(xiàn)狀

隨著應(yīng)變式稱重傳感器技術(shù)的普及，稱重傳感器早已取代“杠桿加秤砣”，成為測(cè)量物體重量的主要原件。自動(dòng)控制技術(shù)以此為基礎(chǔ)，把大宗的散狀物料分成預(yù)定重量的份額并灌包，即所謂自動(dòng)定量包裝，是目前已被廣泛采用的自動(dòng)定量稱重技術(shù)。通常情況下，這種技術(shù)采用加料機(jī)構(gòu)把物料按預(yù)定的重量投入到稱量斗內(nèi)，稱量完畢然后再灌包。其稱量精度和速度都能符合用戶要求[3]。

然而對(duì)于那些粉狀物料，由于架橋和粉塵等原因，還是需要有針對(duì)性的對(duì)用戶工況進(jìn)行深入研究，才能保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。既能連續(xù)精確的稱量又能防止粉塵污染。

2.2 升降式包裝秤原理

本文不涉及包裝秤加料通道有關(guān)破拱的原理，只討論升降式包裝秤是如何實(shí)現(xiàn)升降式稱量的，這也是該設(shè)備防止粉塵的關(guān)鍵技術(shù)。

2.2.1 升降式包裝秤基本結(jié)構(gòu)

該設(shè)備可以看成由5大部件構(gòu)成，即氣動(dòng)堆高車、料筒總成、升降式稱重單元總成、氣動(dòng)控制箱、氣動(dòng)控制箱，如圖1所示。

氣動(dòng)堆高車， 如圖1中的 5(包含5.1、5.2)。該部件的門(mén)架是設(shè)備的支撐架，舉升氣缸在稱重儀表控制下，推動(dòng)升降板作豎直方向的運(yùn)動(dòng)。升降板的上限位置要求袋底與加料嘴距離<10 mm，保證打開(kāi)料嘴時(shí)不刮袋底。升降的行程按如下方式設(shè)定，到下限位時(shí)料嘴高出袋內(nèi)物料的堆積料面(按目標(biāo)重量)120 mm。此外，舉升氣缸接近下降末端處裝有磁性開(kāi)關(guān)，提前預(yù)告升降氣缸下降到位。

圖1 升降式包裝秤構(gòu)成

升降式稱重單元總成，如圖1中的 1(包含1.1、1.2、1.3)。從上往下看，該部件是個(gè)方形的空心框架，套在料筒的外圍。其中的稱重傳感器固定在氣動(dòng)堆高車的升降板上，隨升降板一同升降。安裝在兩側(cè)的氣爪推動(dòng)夾袋桿用于夾住包裝袋，出廠檢定時(shí)保證袋裝最大重量的150%不打滑。夾袋后空袋內(nèi)空與加料筒四周的距離約15 mm。從而保證包裝袋在升降過(guò)程中不觸套在中間的料筒，以免影響稱重。此外，該部件的外側(cè)設(shè)置了一個(gè)“上袋感應(yīng)開(kāi)關(guān)”(圖中未標(biāo)出)，用于人機(jī)對(duì)話。

料筒總成，如圖1中的 2(包含2.1～2.6)。該部件是物料通道的末端，用來(lái)控制向包裝袋中投入的給料量。其底部的兩個(gè)加料嘴由安裝在頂上的兩個(gè)加料氣缸控制。其中加料氣缸1是單行的，程控制一個(gè)加料嘴1全開(kāi)全關(guān)；加料氣缸2是三行程的，控制加料嘴2有三級(jí)開(kāi)度。

2.2.2 升降式包裝秤工作流程

1)準(zhǔn)備階段

觸發(fā)條件：稱重儀表轉(zhuǎn)到運(yùn)行狀態(tài)、升降板回到上限位、兩個(gè)加料嘴全關(guān)閉。

工作內(nèi)容：機(jī)器等待人工觸發(fā)“上袋開(kāi)關(guān)”。

2)人工上袋

觸發(fā)條件：人工觸發(fā)“上袋開(kāi)關(guān)”。

工作內(nèi)容：升降式稱重單元里的氣爪撐開(kāi)，將空袋撐開(kāi)并壓在擋板上。

空袋內(nèi)壁不掛料筒，袋底接近加料嘴。

3)粗加料

觸發(fā)條件：人工上袋完畢。

工作內(nèi)容：兩個(gè)加料嘴全開(kāi)，如圖2所示。當(dāng)袋內(nèi)重量達(dá)到第一級(jí)設(shè)定值時(shí)(表示物料已堆滿)，舉升氣缸開(kāi)始下降(下降速度根據(jù)物料的流量設(shè)定，避免空中落料)。

圖2 升降式包裝秤粗加料示意

當(dāng)舉升氣缸下降到最低位置前，氣缸上的磁性檢測(cè)開(kāi)關(guān)被觸發(fā)。關(guān)閉加料嘴1，同時(shí)舉升氣缸減速下降并停止在最低位置。流程進(jìn)入中加料，如圖3所示。該磁性開(kāi)關(guān)的檢測(cè)位置根據(jù)后面的中加料下料情況設(shè)定，太靠近氣缸末端容易導(dǎo)致凈重超差。

圖3 升降式包裝秤中加料示意

4)中加料

觸發(fā)條件：粗加料結(jié)束。

工作內(nèi)容：當(dāng)袋內(nèi)重量達(dá)到第二級(jí)設(shè)定值時(shí)，加料氣缸2關(guān)閉一級(jí)加料嘴。流程進(jìn)入細(xì)加料，如圖4所示。

圖4 升降式包裝秤細(xì)加料示意

5)細(xì)加料

觸發(fā)條件：中加料結(jié)束。

工作內(nèi)容：當(dāng)袋內(nèi)重量達(dá)到第三級(jí)設(shè)定值時(shí)，加料氣缸2再關(guān)閉一級(jí)加料嘴。流程進(jìn)入微加料，如圖5所示。

圖5 升降式包裝秤微加料示意

6)微加料

觸發(fā)條件：細(xì)加料結(jié)束。

工作內(nèi)容：當(dāng)袋內(nèi)重量達(dá)到第四級(jí)設(shè)定值時(shí)，加料氣缸2全關(guān)。等待結(jié)束。

7)稱量結(jié)束

觸發(fā)條件：微加料結(jié)束。

工作內(nèi)容：微加料結(jié)束后，延時(shí)松開(kāi)包裝袋。舉升氣缸升起，把升降式稱重單元舉升回位。等待下一次人工上袋。

3 實(shí)施效果

3.1 稱量精度

被測(cè)量介質(zhì)：硅鐵粉，額定凈重：40.00 kg，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2 粉塵檢測(cè)

被測(cè)量介質(zhì)：硅鐵粉，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。在包裝秤工作之前的粉塵測(cè)定值(背景值)為12 mg/m3，表中的測(cè)定結(jié)果是包裝秤工作時(shí)的測(cè)定值減去背景值，即增加值。

表1 升降式包裝秤稱量檢測(cè)結(jié)果 kg

表2 升降式包裝秤稱量檢測(cè)結(jié)果

4 結(jié) 論

從實(shí)際應(yīng)用的情況來(lái)看，升降式包裝秤不管是在防止粉塵污染還是在稱量精度方面都有著明顯的優(yōu)越性。前提是，調(diào)試工作必須嚴(yán)謹(jǐn)，要有細(xì)心加耐心。保證舉升氣缸的下降速度盡量與加料流量相匹配，粗加料過(guò)程不出現(xiàn)空中落料。后面的中加料、細(xì)加料、微加料空中物料的落料高度<120 mm，方能同時(shí)保證稱量精度和環(huán)境清潔。