南輕YXP 系列飲料洗瓶機的發展沿革

徐炯

隨著中國飲料市場的升溫，南京輕工業機械廠于2004年設計開發了YXP 雙端式飲料洗瓶機，該設備最初是針對百事可樂玻璃瓶進行清洗，后來為了提高洗凈率演變成為附加超聲波裝置的，并且還研發出酸梅湯玻璃瓶清洗，瓶盒間距有83、78、105 mm。由于飲料瓶大部分不帶標紙，所以該設備不帶除標，我廠也根據帶標飲料瓶又推出過帶除標機構的飲料洗瓶機。箱體多種組合方式，一般為兩堿槽，三個圓弧頭，根據用戶浸泡時間需要，對箱體進行了多種組合方式。

2004 年，我廠接到了百事可樂的飲料洗瓶機的開發任務，瓶型直徑有200ml、355ml 四種，根據這種小直徑瓶型，我廠副總工程師先設計載瓶架，根據載瓶架運行軌跡，在雙端洗瓶機為基礎，構造了飲料洗瓶機的軌跡線、箱體導軌、導瓶體、隔板、底框架，布置噴淋系統、溫熱水箱。

一、YXP21/35 結構分析

預浸泡、預噴淋Ⅰ、預噴淋Ⅱ三級，充分預熱回收瓶，較好地滿足了我國北方冬季氣溫低的特點，有助于提高堿Ⅰ槽溫度，避免爆瓶，進入堿槽前除去灰塵和雜物，有效降低堿耗。

兩個堿槽，兩道堿噴淋，回收瓶在堿液中浸泡時間長，結構上針對飲料瓶用載瓶架較矮的特點，導軌和導瓶體根據載瓶架軌跡線排布調整，各節箱體有所降檔，在長度上、寬度上變化。堿槽除標裝置取消，雙端洗瓶機底框架圓弧板的弧度趨于平緩，與該設備清洗瓶源無標特點有關。兩圓弧頭組成的底框架中，兩圓弧頭組成的底槽由放水管連通，實現堿液排放，殘渣聚集在底框架圓弧板底部。當停產清掃時，打開放水門，對槽體底部進行清理。

洗瓶機總體有一個預浸泡槽、兩個堿液槽和一個熱水浸泡槽，設置合理的溫度梯度，能充分對普通飲料回收瓶浸泡；預噴淋2 道、堿噴淋2 道，中間水、熱水、溫水、冷水、清水噴淋各1 道。由于后處理系統采用多道噴淋，出瓶前降溫梯度小，避免了爆瓶風險。兩個堿液槽可以設定較高溫度，堿Ⅱ槽使用較高堿濃度，也不必擔心洗凈的瓶子掛堿。瓶子的內壁采用旋轉噴淋裝置，較大范圍清洗到瓶子的衛生死角，瓶子的外壁采用自制不銹鋼噴嘴噴沖兩種形式，確保瓶子的內外壁均能清洗干凈。

根據用戶需要，內、外噴淋管也可設計成為自動反沖洗結構，由角座閥、電磁閥控制，當達到噴管自動清洗設定時間，打開角座閥，噴管自動清洗，對應區域液體回到對應槽體中。該裝置大大減少噴淋管的清洗維護周期，改善了噴管的堵塞情況，從而也提高了洗凈率。

載瓶架采用全塑結構，具有重量輕、不易帶溫，熱量損耗小，護板不易變形，槽體間不易串溫，易于控溫。在四萬瓶/時洗瓶機上，使用16Mn 材料制作載瓶架護板，進一步提高載瓶架強度。

溫熱水箱體采用不同目數的插板式過濾，能夠在噴淋水噴淋前過濾掉雜質，提升噴淋效果，保證出瓶的潔凈，降低噴淋管堵塞的頻率，減輕操作工人的勞動強度。

三種主傳動形式供選擇。第一種驅動載瓶鏈的所有大軸各有1 臺SEW 減速機，再和進、出瓶電機通過相應數量的矢量變頻器一起，組成變頻分離同步控制的主傳動系統。這種方式結構簡單，載瓶鏈、進、出瓶調整方便，但對用戶電氣維護和操作要求高，制造成本也較高。第2 種驅動載瓶鏈的所有大軸由一臺SEW 減速機通過蝸輪減速箱、齒輪箱和萬向聯軸節驅動，再與進、出瓶實現變頻同步驅動，這種主傳動方式主鏈條的運行較為穩定、可靠，進、出瓶的調整也比較方便，機械結構簡單，為主流形式。選型后計算比例因子提供給電器設計人員，在PLC 中輸入條件，依靠編碼器追蹤實現機構同步。第3 種為載瓶鏈和進、出瓶由一主電機驅動依靠傳動比實現機構同步，為洗瓶機傳統使用的一種主傳動形式。

洗瓶機配置了電導率儀、浮球、翻柱液位計、溫度傳感器、壓力變送器等自動化儀表對設備實時監控，相互關聯，達到設備運形工藝參數。既可實現液態堿和清洗劑的自動添加，還可以選擇配置堿液回收裝置，預噴淋、溫熱水溢流水可回收再利用，輸送至洗箱機。

充分考慮設備的易操作性、易維護性和安全性。三種形式的主傳動系統過載保護裝置均靈敏可靠，自動運行模式下，可實現水泵等的總開和總停；大于11KW 水泵啟動間隔20 秒以上，以免電流激增。由于瓶源無標，堿液噴淋為一次過濾，從箱體側壁的小水箱打至設備內、外噴淋管完成噴淋，水箱出口和外噴管集水盒入口處安裝有蝶閥，便于對水泵檢修、更換和外噴管清洗，結構簡單可靠，流程清晰。

二、結構特點：

沖洗水逐級利用：清水噴淋水→冷水槽→溫水槽→熱Ⅱ槽→熱Ⅰ槽→熱水浸泡槽→預噴淋槽

清水噴淋管路采用衛生級鋼管，降低末道噴淋水源顆粒物含量，降低水濁度，采用高一級目數濾網，在保證過流面積的前提下，提升清水噴淋效果。

出瓶端為封閉式結構，見圖1.

圖1.

圖2.

圖3.

圖4.

洗瓶機底部設計成斜面結構，在堿1、2 槽排水側加做集中排放水槽，利于廢水處理后再利用或達到排放標準。

在YXP221/38 機型中，臟物過濾箱設計為通長結構，便于瓶子中的雜物通過鏈網帶出機外，有利于提高洗凈率，見圖2.

2014 年供北京北冰洋的YXP221/38 洗瓶機上，在堿Ⅲ、熱水浸泡槽位置分別配置了9 塊20KHz 和6 塊28kHz 超聲波振板，利用超聲波發生器發出高頻震蕩信號，通過換能器轉化成高頻震蕩而傳播到介質。在不加長設備長度的情況下，靠附加機械力，提升了清洗效果，尤其是對霉斑瓶的清洗效果有了明顯的改善，超聲波還具有殺死蟲卵和殺菌作用。在瓶源好的前提下，降低蒸汽消耗、節能，減少對堿液的使用和排放。該裝置洗瓶機已于2019 年4 月26 日授權公告，獲得專利。市場上常用頻率的產品有28KHz、32KHz、40kHz。一般來說，超聲波在50℃-85℃時,效果最好。經過一年多的運行和客戶評估，達到了設計預期效果，獲得了好評，洗凈率達99.9%。見圖3.圖4.

三、發展方向

YXP 系列飲料洗瓶機自2004 年開發以來，已經過用戶近二十年的使用，我們進行多次整改，已衍生出多種機型，能夠滿足廠家的多樣化需求，對現有洗瓶機使用情況也有了更深認識和總結：

瓶壁掛白，說明最終沖洗水硬度過高，造成水垢積聚。可以在后處理系統中增加清洗瓶添加劑，或者采用RO 水(硬度低于20ppm)清洗。用螯合劑去除Ca,Mg 等陽離子+多價螯合化合物去除Cg,Mg 離子。

銹口瓶的形成和洗脫。瓶蓋一般以厚度0.25mm 的鍍錫和鍍鉻薄鋼板為主體，堿液也要潔凈。對于擺放時間過長的銹口瓶，可以采用理瓶機泡弱檸檬酸后，再進入洗瓶機。成本較高的清洗方式是施可美和玻璃瓶美容劑進行清洗。

噴淋區域結垢最可能出現在：噴淋水的PH 值≥11、噴淋水的溫度高于50℃、水硬度高于150ppm。

我們建議定期清洗出瓶端內壁。出瓶端配置排汽風機，排汽風機流量要足夠大，盡量減少出瓶端冷凝水的形成，避免可能帶菌的冷凝水滴入瓶內。定期清理加熱器盤管，防止巖狀結垢塊。