張 武

(湖南特種金屬材料有限責任公司，湖南 長沙 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)成品按預定的重量灌入包裝容器。這就需要用到“自動裝料衡器”，俗稱包裝秤[1]。如何保證稱重包裝過程中，既要稱量準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)管理中對稱量精度和防塵要求越來越高的情況下，更是如此。

湖南特種金屬材料有限責任公司生產(chǎn)的鐵硅粉是按“霧化制粉”工藝生產(chǎn)，按粒徑尺寸歸類，屬于超細粉體[2]。且不說當時揚起的粉塵，單是懸浮在空氣中的浮塵，即使經(jīng)過一周的時間，也不會出現(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”來實現(xiàn)無粉塵稱重包裝。理由是，該設(shè)備在原理上就杜絕了粉塵的揚起。除了最后約300 g有100 mm的空中落料，前面的加料過程都是把“加料嘴”埋入包裝容器的堆積料面，實現(xiàn)浸沒式加料。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能，從而避免粉塵的揚起。同時也省去了與此相關(guān)的除塵設(shè)備。

2 升降式包裝秤

2.1 自動定量包裝秤的現(xiàn)狀

隨著應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”，成為測量物體重量的主要原件。自動控制技術(shù)以此為基礎(chǔ)，把大宗的散狀物料分成預定重量的份額并灌包，即所謂自動定量包裝，是目前已被廣泛采用的自動定量稱重技術(shù)。通常情況下，這種技術(shù)采用加料機構(gòu)把物料按預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]。

然而對于那些粉狀物料，由于架橋和粉塵等原因，還是需要有針對性的對用戶工況進行深入研究，才能保證生產(chǎn)正常運行。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，即氣動堆高車、料筒總成、升降式稱重單元總成、氣動控制箱、氣動控制箱，如圖1所示。

氣動堆高車， 如圖1中的 5(包含5.1、5.2)。該部件的門架是設(shè)備的支撐架，舉升氣缸在稱重儀表控制下，推動升降板作豎直方向的運動。升降板的上限位置要求袋底與加料嘴距離<10 mm，保證打開料嘴時不刮袋底。升降的行程按如下方式設(shè)定，到下限位時料嘴高出袋內(nèi)物料的堆積料面(按目標重量)120 mm。此外，舉升氣缸接近下降末端處裝有磁性開關(guān)，提前預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)的氣爪推動夾袋桿用于夾住包裝袋，出廠檢定時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“上袋感應開關(guān)”(圖中未標出)，用于人機對話。

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，用來控制向包裝袋中投入的給料量。其底部的兩個加料嘴由安裝在頂上的兩個加料氣缸控制。其中加料氣缸1是單行的，程控制一個加料嘴1全開全關(guān)；加料氣缸2是三行程的，控制加料嘴2有三級開度。

2.2.2 升降式包裝秤工作流程

1)準備階段

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

工作內(nèi)容：機器等待人工觸發(fā)“上袋開關(guān)”。

2)人工上袋

觸發(fā)條件：人工觸發(fā)“上袋開關(guān)”。

工作內(nèi)容：升降式稱重單元里的氣爪撐開，將空袋撐開并壓在擋板上。

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：兩個加料嘴全開，如圖2所示。當袋內(nèi)重量達到第一級設(shè)定值時(表示物料已堆滿)，舉升氣缸開始下降(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

當舉升氣缸下降到最低位置前，氣缸上的磁性檢測開關(guān)被觸發(fā)。關(guān)閉加料嘴1，同時舉升氣缸減速下降并停止在最低位置。流程進入中加料，如圖3所示。該磁性開關(guān)的檢測位置根據(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：當袋內(nèi)重量達到第二級設(shè)定值時，加料氣缸2關(guān)閉一級加料嘴。流程進入細加料，如圖4所示。

圖4 升降式包裝秤細加料示意

5)細加料

觸發(fā)條件：中加料結(jié)束。

工作內(nèi)容：當袋內(nèi)重量達到第三級設(shè)定值時，加料氣缸2再關(guān)閉一級加料嘴。流程進入微加料，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：細加料結(jié)束。

工作內(nèi)容：當袋內(nèi)重量達到第四級設(shè)定值時，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，延時松開包裝袋。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 實施效果

3.1 稱量精度

被測量介質(zhì)：硅鐵粉，額定凈重：40.00 kg，檢測結(jié)果見表1。

3.2 粉塵檢測

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

表1 升降式包裝秤稱量檢測結(jié)果 kg

表2 升降式包裝秤稱量檢測結(jié)果

4 結(jié) 論

從實際應用的情況來看，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)試工作必須嚴謹，要有細心加耐心。保證舉升氣缸的下降速度盡量與加料流量相匹配，粗加料過程不出現(xiàn)空中落料。后面的中加料、細加料、微加料空中物料的落料高度<120 mm，方能同時保證稱量精度和環(huán)境清潔。