瓶罐封口机械设备优化方案

这类机械设备用于对充填或灌装产品后的瓶罐类容器进行封口。目前，常见的瓶罐及其封口形式如图11-27所示。不同类型的瓶罐应采用不同形式的封口机械设备。

图11-27 瓶罐封口形式

卷边封口是将罐身翻边与罐盖（或罐底）内侧周边互相钩合、卷曲并压紧，实现容器密封。罐盖（或罐底）内缘充填有弹韧性密封胶，起增强卷边封口气密性的作用。这种封口形式主要用于马口铁罐、铝箔罐等金属容器。

压盖封口是将内侧涂有密封填料的盖压紧并咬住瓶口或罐口的外侧凸缘，从而使容器密封。主要用于玻璃瓶容器，如啤酒瓶、汽水瓶、广口罐头瓶等。

旋盖封口是将螺旋盖旋紧于容器口部外缘的螺纹上，通过旋盖内与容器口部接触部分的密封垫片的弹性变形进行密封。用于旋盖的材料有金属或塑料两类，容器为玻璃、陶瓷、塑料、金属的组合容器。

滚纹封口是通过滚压使无锁纹圆形帽盖形成与瓶口外缘沟槽一致的所需锁纹（螺纹、周向沟槽）而形成的封口形式，是一种不可复原的封口形式，具有防伪性能。一般采用铝质圆盖。

以下介绍用于刚性结构封口部位的封口机械设备，涉及的容器为刚性或半刚性。

一、卷边封口机

卷边封口机也称封罐机，是一类专门用于马口铁罐、铝箔罐等金属容器封口用的机械设备。封罐机有多种类型，可以根据不同依据进行分类。常见卷边封口机的类型如表11-3所示。半自动封罐机、自动封罐机和真空封罐机是食品工厂最常见的封罐机。

表11-3 封罐机的分类

注：①头道和二道封罐滚轮各一个。

②头道和二道封罐滚轮各两个。

（一）卷边封口原理

封罐机的卷封作业过程实际上是在罐盖与罐身之间进行卷合密封的过程，这一过程称为二重卷边作业。形成密封的二重卷边的条件离不开四个基本要素，即圆边后的罐盖、翻边的罐身、盖钩内的胶膜和具有卷边性能的封罐机。

各种型式的封罐机中，直接与罐盖和罐身接触，并参与完成卷边封口工作的部件如图11-28所示，包括压头、托底板（下托盘）、头道滚轮和二道滚轮。封罐作业过程如图所示，首先，托底板上升，将罐身与罐盖紧压在上压头下；然后头道滚轮和二道滚轮按先后顺序向罐身作径向进给，同时沿罐身和罐盖接合边缘作相对滚动，利用滚轮的沟槽轮廓形状使两者边缘弯曲变形，互相紧密地勾合。由于在罐盖的沟槽内预先涂有橡胶层，因此，当罐盖与罐身卷合时，涂层受挤压充塞于盖钩与身钩之间形成密封层。

二重卷边的形成过程如图11-29所示，图中A-E是头道滚轮卷边作业过程，F-J是二道滚轮卷边作业过程。头道滚轮于A处与罐盖钩边接触；于B、C和D处逐渐向罐体中心作径向移动并形成卷边弯曲；在E处完成头道卷边作业。二道卷边滚轮于F处进入与卷边接触；于G、H和I处继续对卷边进行压合，在J处完成二道卷边作业。

图11-28 二重卷边封口作业示意图

图11-29 二重卷边的形成过程

由图11-29还可以看出，参与二重卷边作业的头道滚轮与二道滚轮具有不同的槽形曲线形状，一般而言，头道滚轮的圆弧曲线狭而深，二道滚轮的槽型曲线宽而浅。卷边滚轮的槽型曲线对封口质量极为重要，所以槽型的确定必须根据罐型大小、罐盖盖边圆弧形状、板材厚度等因素加以慎重考虑，滚轮必须经过槽型曲线的设计，成型刀具车制，进行热处理以及曲线磨床精磨才能制成。

卷边作业中，卷边滚轮相对于罐体中心作径向和周向运动可以由两种方式实现。这两种方式的作业情形及适用罐型见表11-4。

表11-4 二种形式的二重卷边情形

凸轮径向进给与偏心径向进给相比较，前者可根据封罐工艺设计凸轮形状，而后者则不能任意控制径向进给，因而封罐工艺性能没有前者好。凸轮机构可以使滚轮均匀径向进给，最后有光边过程；而偏心装置的径向进给不均匀，最后无光边过程。但是凸轮径向进给机构结构比较复杂，体积较大，偏心装置结构简单、紧凑，加工制造方便，较适用于卷封圆形罐。

（二）自动真空封罐机

自动封罐机的型式有多种。下面以GT4B2型为例简要说明其结构和工作过程。图11-30为GT4B2型封罐机的外形，它是具有两对卷边滚轮的单头全自动真空封罐机，用于圆形三片罐的实罐真空封罐。该机主要由自动送罐、自动配盖、卷边机头、卸罐、电气控制等部分所组成。(www.xing528.com)

图11-30 GT4B2型封罐机外形简图

卷边机头是封罐机的主体机构，它由套轴、齿轮、螺旋轮和卷封滚轮等组成，产生偏心径向进给式卷边封口运动。它靠压板和螺栓而固定于机身的导轨内，并靠丝杆及手轮而承吊于变速箱壳体上，转动手轮可以使整个机头沿导轨上下移动，一般情况下，机头是置于后抱盘上的，它与进罐拨盘等组成封罐的真空密闭室。为了保证封罐时的真空条件，封罐机需要有真空源系统配套。

GT4B2型封罐机真空系统如图11-31所示，主要由一台水环式真空泵及真空稳定器构成。真空稳定器主要是使封罐过程真空度的稳定，并对可能从罐头内抽出的杂液物进行分离，不致污染真空泵。

图11-31GT4B2真空封罐机真空系统简图

二、旋合式玻璃瓶封口机

旋合式玻璃瓶（罐）具有开启方便的优点，所以，在生产中得到广泛使用。玻璃罐盖底部内侧有盖爪，玻璃罐颈上的螺纹线正好和盖爪相吻合，置于盖子内的胶圈紧压在玻璃罐口上，保证了它的密封性。常见的盖子有四个盖爪，而玻璃罐颈上有四条螺纹线，盖子旋转1/4转时即获得密封，这种盖称为四旋式盖。此外还有三旋式盖、六旋式盖等。

图11-32所示为LH5CIA爪式旋开盖真空自动封口机的外形图。该机主要由输瓶链带、理盖器、配盖预封部分、蒸汽管路系统、排气封盖部分以及电控系统和传动系统等组成。

图11-32 爪式旋开盖真空自动封口机外形图

供盖装置由贮盖筒、理盖转盘、铲板、溜盖槽和滑道等组成。其作用是使贮盖筒中杂乱无序的瓶盖通过理盖转盘整理成朝向一致的有序排列，并沿滑道滑至配盖预封部分的定位座上，以备与进入的玻璃罐相配。为了减少瓶盖在理盖转盘受到过渡翻滚而导致表面涂层及印刷受擦伤，本机有一套电控保护系统，使理盖转盘只在滑道内瓶盖数少至一定量时才起作用，对滑道供盖。滑道下部安装有蒸汽喷管，对拧封前的瓶盖进行预热处理。

配盖预封部分位于机器输送链左端入口处，其功能是对进入机器的玻璃罐配盖、使瓶盖置平，并对其进行预拧。玻璃瓶由输送链输送通过瓶盖滑道下方时，瓶口刚好钩住（处于定位座的）瓶盖下缘，并将其拉出，使其扣合在瓶口上。带有瓶盖的玻璃瓶往前进入真空室后，即被两侧三角皮带夹紧，而上方的弹性板则将瓶盖压平压紧，输送通常右侧的橡胶阻尼板侧使瓶盖绕瓶口旋转，迫使瓶盖凸爪进入瓶口的螺旋线，从而实现预封的作用。

拧封部分的作用是将预封的玻璃瓶盖拧紧。这种拧紧作用，由此部位二根不同线速度、各紧压一半瓶盖的拧盖皮带完成。存在速差的皮带对盖形成旋转扭矩将盖拧紧。

玻璃瓶真空封口的原理是使封口前的玻璃罐处于饱和蒸汽氛围，利用蒸汽将瓶口顶隙的空气驱赶走，整个拧封过程是在蒸汽喷射室内完成，所以封口后瓶内会因顶隙部位蒸汽冷凝而形成真空。为封口机提供的蒸汽，经截止阀、止回阀、汽水分离器、减压阀后分为两路：一路经金属软管由喷嘴喷出，对滑道上的旋开盖进行预热，使旋开盖内侧的塑胶软化，以利封口密封；另一路经过滤器过滤后喷入真空室（蒸汽室）。可见图11-32所示的真空室实际上是一个饱和蒸汽室。本机真空室的后端装有冷却水管，用以对高温条件下运转的拧盖和抱罐皮带以及罐盖和玻璃罐进行冷却。

这种封口机对不同规模的瓶子和盖子有较好的可调节性，例如，LH5CIA型封口机适用的瓶盖直径分别为27mm、38mm和42mm三种规格，适用的瓶径和瓶高范围分别为38～105mm和62～240mm。这种封口机的产量可达到100瓶/min。除LH5CIA型封口机以外，旋合瓶封口机还有多种型式，它们对瓶和盖规格适应范围均较宽，并且生产能力也较大，有的机型的产量甚至达到300瓶/min。

三、饮料瓶封盖机

碳酸饮料、啤酒、矿泉水等大多采用玻璃瓶或聚酯瓶灌装封盖。其盖型有皇冠盖、无预制螺纹的铝盖、带内螺纹的塑料旋盖等，后两种均带“防盗环”，俗称防盗盖。玻璃瓶装的碳酸饮料一般采用皇冠盖在压盖机上进行压封。当采用聚酯瓶时，由于其刚性差，不适于皇冠盖压封，较理想的形式是采用防盗盖在旋盖机上进行旋封。一些自动封盖机已设计成多功能型式，可同时适用于玻璃瓶和聚酯瓶的封盖。

图11-33所示为一种全自动封盖机外形结构，主要由理盖器、滑盖槽、封盖装置、主轴以及输瓶装置、传动装置、电控装置和机座等组成。封盖装置结构如图11-34所示，主要由中心旋转主轴与6个由它驱动的封盖机头构成。封盖头回转时按凸轮槽规定的轨迹上下移动，完成封盖动作。封盖头的高低可由升降装置调整，以适应不同规格的瓶高。封盖头可拆换，封合皇冠盖时使用压盖头[图11-35（1）]；封合防盗盖时可换上旋盖头[图11-35（2）]。

图11-33 全自动封盖机外形结构

图11-34 封盖装置结构简图

封盖机的瓶子进出机构类似于第一节所述的容器输送机构，主要由分开螺杆、拨轮和封盖转盘等构成。已灌装的瓶子经输送链板送入，由分瓶螺杆定距分隔，然后由进瓶星形拨轮送入封盖机转盘。瓶子随转盘运转过程中接受压盖或旋合封口，最后由出瓶星形拨轮排出，完成封盖。

图11-35 封盖头

图11-36 冲瓶灌装封盖三合一机

在大型的自动化灌装线上，封盖机常与前道冲瓶（吹瓶）机、灌装机联动，从而减小灌装至封盖的行程，使生产线结构更为紧凑。图11-36所示为冲瓶、灌装、封盖三合一的机型，瓶子在在三台机之间不用输送链带输送，而是通过中间拨轮传递，机组的护围结构内通入一定压头的洁净正压空气，可防止外界空气进入，从而提高了灌装封口环境的卫生条件。