广州达意隆包装机械股份有限公司 510530
摘要：本文从洗瓶机的工作原理、超声波清洗的一些相关技术问题、超声波洗瓶机的结构来分析洗瓶机的一些问题。
关键词：洗瓶机；工作原理；技术
一、洗瓶机的工作原理
由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质 -- 清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成超过 1000 个气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面净化的目的。在中间是一层一定厚度的不锈钢板，换能头沾结在这一层钢板下，通过超声发生源产生一定频率和电压的交流电信号带动换能头和不锈钢板一起做高频震动，当钢板向上震动时，将水向上推开，当钢板向下震动时，水跟不上钢板的震动速度，在水和钢板之间会形成一个空隙，这样反复震动就会有许多的气泡形成，如图所示：这种气泡就是由“空化效应”产生的，我们称之为空化泡。空化泡顺着震动方向向水中传播，如果水中正好有工件，空化泡撞击到工件表面产生数千个大气压的撞击力，带动工件表面的污垢脱落。超声波清洗的作用机理主要有以下几个方面：
1.因空化泡破灭时产生强大的冲击波，污垢层的一部分在冲击波作用下被剥离下来，分散，乳化，脱落。
2.因为空化现象产生的气泡，由冲击形成的污垢层与表层间的间隙和空隙渗透，由于这种小气泡和声压同步膨胀，收缩，象剥皮一样的物理力反复作用于污垢层，污垢层一层层被剥开，气泡继续向里渗透，直到污垢层被完全剥离。这是空化二次效应。
3.超声波清洗中清洗液超声震动对污垢的冲击。
4.超声波加速化学清洗剂对污垢的溶解过程，化学力与物理力相结合，加速清洗过程。
二、隧道式洗瓶机特点
（1）隧道式洗瓶机能适应产量的变化，当日后生产量需放大时，只需放大该机长度尺寸（图 1 中的 L），而机器的长度尺寸（图 1 中的 W）一般变化不大。从事制药项 目的人均知，洁净房间的跨度是定值，说明能适应机器 长度尺寸的变化。然而，立式洗瓶机就不能做到这一点，其机器随产量增加而立式转鼓尺寸也增加（即机器长与 宽尺寸均增加），这不利于项目的改变。隧道式洗瓶机的 这一特点对老项目改造均十分有利，同时由于设计的灵 活性，可根据厂房实际情况将机器进行分割处理，方便 进场组装。
（2）由于隧道式洗瓶机机器整体设计的实用性，把机 械传动与公用工程管路二区域被分置在清洗工作区域两 侧，呈横向（图1 中的 L 方向）分布，便于维修和保养，可 彻底将维修人员从蹲趴式维修的苦恼中解脱出来。
1.1.1 机架
（1）采用紧凑型设计，整机呈长方形，主体部分垂直 向上延伸，纵向占地面积小；
（2）主体被有效隔离为清洗工作、机械传动与公用 工程管路 3 大区域，且清洗工作区域与机械传动区域被 有效隔离；
（3）进、出瓶装置分置机器前后端，可有效地进行跨洁净区域的隔离，以防止交叉污染，从而达到工艺要求 的授控区域进瓶与洁净区域出瓶。
1.1.2 进、出瓶装置（1）进瓶采用新型的网带进瓶方式，并在人体生理舒适位进瓶，非常适宜当今药包材包装型式（整包瓶子）的放置，可减少上瓶的频率，减轻劳动强度，有利于进瓶 的稳定；（2）出瓶采用简单机械手机构自动出瓶，能方便地 与后续隧道式灭菌烘箱自动对接。
1.1.3 瓶子间歇输送系统
瓶子采用直线式间歇输送方式，在直线间歇运动的 不锈钢输送链带动下，输送链上带有独特的菱形夹子稳 定夹持瓶子颈部进入各清洗工位。
1.1.4 预洗系统
当进瓶网带把瓶子输入超声波水槽内，进行预注水 处理与泡浸，同时在超声波“空化”作用下进行预洗。此 后，瓶子进入提升轨道，提升至瓶夹后进入清洗工位。
1.1.5 清洗系统
（1）提升后的瓶子以倒置形式进入清洗系统。间歇 输送使瓶子有相对静止期，静止期内喷针插入瓶内，根 据清洗程序，用循环水、纯化水、注射用水及洁净压缩空 气对倒置的瓶子进行喷洗，喷针移出。静止期后瓶子再 次间歇移动，反复多次的水气程序使瓶子达到洁净的要 求。
（2）喷针间歇进出瓶内将依托专门设计的特殊引导 插针装置，其可有效防止“歪针”和“撞针”。
（3）出水处设有分隔式接水盘，循环水被分隔直接 排出，纯化水和注射水被回收用作循环水再次使用。在底 部置有两个水箱，用以收集后道清洗后的水，并过滤后当 作循环水再次使用，以达到节能目的。同时，水箱内置加 热管和温度传感器，使循环水水温控制在 50～60 ℃。
（4）水气系统设有配置过滤器接口，以达到工艺要 求的终端过滤。纯化水和注射用水配 0.22 μm 过滤芯；压 缩空气配 0.22 μm 过滤芯；循环水配 0.45 μm 过滤芯。
1.1.6 传动部件 利用简单的机械传动来达到瓶子清洗的动作。其中，蜗轮蜗杆减速器用于主传动，2 台间隙运动控制器分 别用于瓶子提升、喷针间隙提升与出瓶机械手运动。
1.1.7 电气控制系统
（1）控制柜：1）PLC 控制器，通过逻辑与模拟输入、输出控制；2）触摸式液晶显示器，显示产量、速度、故障、温度等；3）电机的磁力开关和过热保护；4）控制加热器 固态继电器单元；测量与控制用的传感器。
（2）监测与控制系统，通过密码设定方可对设备进 行操作和参数设定。主菜单有参数设定、操作系统与报 警记录选项。
1）参数设定选项：水温设定用于控制初洗水温，产 量设定用于控制和调节生产速度，具有产品计数功能，产量在触摸屏上显示，当清洗瓶数达到设定值时自动停 机；
2）操作系统选项：供瓶开关、水泵开关、加热器开 关、主机开关、清洗介质压力控制开关；
3）报警记录：显示各个故障点发生时间及修理方法。
（3）水箱的控温精度为 0.1 度级，用于控制加热器的 工作，控制温度由用户在操作屏上设定和显示。配有保 护功能，温度达不到设定值，则自动停机。
（4）水箱内有液面控制，当液面低于一定值时，加热 器停止工作，以保证加热器的正常工作。
（5）注射用水的进口配有压力表，当压力低于设定 压力时，自动停机，整机无法启动，确保瓶子的清洗压 力，以保证洗瓶洁净度。同时，各工位的喷洗压力可在压 力表上显示。
总结语
利用超声波无孔不入的特点，可以很容易地解决常规清洗方法解决不了的几何形状复杂的物体和各种微孔、盲孔、窄缝等的清洗问题。因此，超声波广泛应用于制药、机械、电子、轻纺、化工、光学、表面处理等行业，不但能清洗，还有灭菌作用。
参考文献：
[1]KCZP型超声波洗瓶机的结构改进_钟志强
[2]立式超声波洗瓶机原理及结构优化_赵林林
[3]超声波自动洗瓶机的技术改进_罗益海
论文作者:罗建云
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/13
标签：超声波论文; 瓶子论文; 污垢论文; 气泡论文; 机器论文; 区域论文; 钢板论文; 《基层建设》2017年第8期论文;