洗瓶機智能過濾與自清理系統設計

許銀萍 葉遠靜

1 前言

目前越來越多的國家倡導節約環保和資源回收，因此玻璃瓶洗瓶機廣泛應用于化工、制藥、食品、生物和醫療等領域，回收的玻璃瓶由于使用后的儲藏條件差，瓶子內部和表面會產生灰塵，附著很多雜物，在進入洗瓶機后需要先進行內部和外部沖洗。洗瓶機中的噴淋管路負責沖洗瓶內外臟污，在整機中起著至關重要的作用。實際工作中，循環使用的噴淋水里融入很多雜質，噴淋管噴嘴頻繁產生堵塞現象，通常每班都要停機1-2小時由操作人員取出噴淋管在設備外邊進行清理疏通，但這種難以保證噴嘴能被清洗干凈，也增加人工成本及危險性，極大降低工廠生產效率。因此急需一種能自動改善該段管路的水質條件且確保噴淋嘴無堵塞的系統。

目前，有些廠家采用單個過濾器篩除噴淋水雜質，缺點是必須每8小時停機一次，人工清洗過濾器篩網，因而降低生產效率，而且頻繁打開過濾器蓋門，洗瓶機內部高溫高腐蝕堿液容易噴濺出來，危險性大，近年來已經出現人員因此受傷，操作者的安全得不到保障。還有一種是利用智能過濾器自動清洗，此設備省時省力，缺點是價格非常昂貴，一臺智能過濾器要十幾萬，極大增加生產成本。為節約人力、減少成本、提高生產效率，同時保證噴淋水質干凈，本設計提供了一種性價比高的智能過濾與自清理系統。

2 系統方案設計

2.1 設計要求

一套智能過濾與自清理系統須滿足一下要求：

1. 整機運行時，不需要停機就能實現智能清洗及介質過濾同步進行，互不干擾；

2. 清洗效果不能低于人工清洗；

3. 系統結構要求緊湊簡單，所占位置空間盡量小，不能影響洗瓶機正常的生產作業；

4. 設備整體安裝在洗瓶機一側的噴淋管路附近，方便人員操作。

2.2 選用的過濾器結構

本系統設計的過濾器結構如圖1所示，由過濾網、過濾器外殼、蓋門組件等組成。這種過濾器有四個進出口，其中A：槽體堿液總入口；B：過濾后的堿液出口/自清洗堿液入口；C：過濾器殘液排出口；D：自清洗堿液排出口。含雜質的堿液由A口進入過濾器，經過濾網（件2）過濾再排出。

圖1.過濾器結構

2.3 系統方案

設計主體選用兩臺過濾器交替完成噴淋和自動清洗工作。具體如圖2所示，系統主要由泵、過濾器、氣控閥、氣控單元等組成。過濾系統的入口管路連接洗瓶機原噴淋管線上的輸水泵，洗瓶機槽體內部堿液依次經過堿液泵、氣控閥流入過濾器A或過濾器B，然后再分別由各自的三路控制閥決定流向，過濾器A由控制閥YV2、YV5、SV1選擇堿液流向，過濾器B由控制閥YV4、YV6、SV2選擇流向。通過氣動閥切換，生產時過濾器A或過濾器B可選擇使用過濾、內清洗、停止三種模式。

圖2.過濾系統流程圖

若過濾器B正在進行過濾工作，取設定值為PW，當系統檢測到過濾器B管線進出口端壓差值大于設定值，即PT3-PT4＞PW時，過濾器B反沖洗自動運行。此時各閥工作狀態如表1所示，氣動閥YV3、YV5自動關閉，氣動閥YV1、YV2、YV4、YV6打開。槽體內部堿液流經泵→氣動閥YV1→過濾器A→氣動閥YV2，過濾后的一部分堿液進入噴淋管噴淋；另一部分堿液通過YV4進入過濾器B開始濾網清洗，清洗后的堿液再經YV6回收到槽體內部。

表.1

當自清洗的過濾器B管路進出口壓差值低于設定值，即PT4-PT5 ＜ PW時，過濾器B自清洗結束，各閥工作狀態如表2所示，氣控閥YV4、YV6自動關閉，過濾器B停止工作。在此期間，過濾器A氣控閥YV1、YV2一直處于打開模式，保證噴淋管不會因為過濾器B自清洗而停止供水。這種清洗機構可對過濾器濾網進行全面反向清洗，保證濾網層干凈無死角。

表.2

當過濾器A管線進口及出口端壓差值大于設定值，即PT1-PT2＞PW時，過濾器B啟動過濾工作，過濾器A開始自清洗，各閥工作狀態如表3所示。

表.3

當自清洗的過濾器A輸送管路進出口壓差值低于設定值，即PT2-PT6＜PW時，過濾器A自清洗結束，各閥工作狀態如表4所示。

表.4

生產結束后，過濾器如果長期不需要工作，可以分別打開手動閥SVA、SV2，排除內部殘液。

3 設計結果

3.1 過濾網清洗效果對比

根據設計制作出一套洗瓶機智能過濾清洗設備，如圖3所示

圖3. 智能過濾清洗設備

對比過濾設備自清洗前后的濾網外側狀態圖（圖4、圖5），可以看出，本系統設計的結構清洗效果比較好，清洗后基本無臟污，滿足工作要求。

圖4. 過濾器自清洗前

圖5 .過濾器自清洗后

3.2 節約人工維護工時

使用該系統后，可免去人工清理時間。單臺洗瓶機一般至少有7個過濾器，每班次人工清理所有過濾網大約需要1小時工時，每天2班次累計停機耗時為2小時，即每月節約60小時。

3.3提高生產效率

按照洗瓶機4萬瓶/時能力計算，則產生下列A、B兩組數據：

使用前:（40000瓶/時）×（8小時×2班-2維護工時）=56萬瓶/天；

使用后:（40000瓶/小時）×（8小時×2班-0維護工時）=64萬瓶/天；

使用過濾系統后，洗瓶機工作效率同比提高了14.3%；隨著洗瓶機連續作業效率提高，從而也間接地提升了整條包裝線的生產效率。

4 結論

本設計結構緊湊簡單，減少生產預算成本，大大降低現場工作人員因拆裝噴淋管發生的工傷風險，減少工人勞動量，提高洗凈率。使用該過濾系統，用戶反饋信息，洗瓶機運行600 小時內，噴淋管無堵塞。本設計可在洗瓶機噴淋管路中廣泛應用。