沖瓶機噴沖裝置優化設計

秦旭 張科 李全安

目前在啤酒、飲料生產當中，多采用沖瓶機的沖瓶裝置導入沖洗介質對容器進行沖洗。

噴沖裝置結構簡單，即在沖瓶機主轉盤上根據實際需要設置一定數量錐形噴嘴，分別與進液管相連通。瓶子經進瓶螺桿、進瓶星輪送入后，主轉盤上一組瓶夾夾住瓶口，翻轉導軌帶動旋轉180 度，瓶口向下立于噴嘴正上方。每個噴嘴都有一個電磁閥控制。打開電磁閥，沖洗液對瓶子內部噴沖，如圖1 所示。沖洗完畢，瀝干。導軌帶動瓶身再次旋轉180 度，回復直立狀態。由星輪送出，進入下一工藝。

圖1 噴沖裝置結構

通過對噴沖結構分析可知，介質從噴嘴噴出后垂直向上，到達容器底部后散開，實現對容器沖洗，介質流向如圖2 所示。噴出的介質呈特定的角度，因而不能覆蓋容器的全部內壁，不能對瓶子進行完全徹底的沖洗。

圖2 介質流向

針對此問題，需要設計一種能夠將介質完全覆蓋容器內壁的的噴沖裝置。為此提出介質雙流向的構想，即介質通過噴嘴噴出后既能垂直向上又能向四周覆蓋容器內壁。為驗證此想法，對噴沖裝置的結構進行優化調整。

介質流向單一主要原因是介質通過噴嘴時只有垂直向上的運動，若想介質通過噴嘴后具有兩個流向的運動，則介質通過噴嘴前就需保持兩個流向的運動。為此在噴嘴上加入一個腔體，使介質入口中心與噴沖裝置中心偏置，以切線方向進液，噴沖介質進入噴沖裝置腔體后隨噴嘴內腔內壁旋轉，帶動整個噴沖介質保持高速旋轉狀態。優化噴嘴結構，通過一些結構件將噴嘴融入腔體，結構如圖3 所示。

由圖3 可知，自由狀態下噴嘴底部由腔體內槽口上表面支撐，噴嘴兩邊對稱布置兩個導桿、彈簧以及圓管。當介質通過腔體上切向進水口進入噴嘴內，介質隨噴嘴內腔內壁高速旋轉，如圖4 所示。

圖3 優化后的噴沖裝置

圖4 切向進液

介質壓力將噴嘴抬升插入容器內部，介質在容器內壁實現垂直和圓周兩個方向的流動對容器內壁沖洗，如圖5 所示。

圖5 介質雙流向示意圖

噴沖裝置設計有可通過介質壓力抬起的噴嘴，插入容器內部，將沖洗介質與回落介質區隔開，減少沖洗介質的壓力損失，保證沖洗過程中，沖洗效果的一致。

該方法可以使介質以切線方向進液，介質隨腔體內腔內壁旋轉，帶動整個噴沖介質高速旋轉，使噴沖介質通過噴口后呈倒置旋轉圓錐狀。通過合適的噴嘴形狀，使介質的倒圓錐狀尺寸與容器直徑和高度相符，在容器內壁實現垂直和圓周兩個方向的流動，加大對容器內壁的沖刷效果，可有效沖洗容器內壁。

伸縮噴嘴設計有臺階，噴嘴臺階面與蓋板通孔表面貼合，阻止介質通過蓋板孔外溢，增強噴嘴噴淋效果。

伸縮噴嘴設計有限位導桿，介質壓力下噴嘴自身位置固定，不會隨介質旋轉，保證介質通過噴嘴后成倒置旋轉狀態。

沖洗結束后無介質壓力狀態下,依托彈簧彈力和自重,噴嘴自動退出容器,恢復原位，結構簡單可靠。