Đặt vấn đề Với sự phát triển của nền công nghiệp hiện đại hóa như hiện nay, các loại thực phẩm, đồ tiêu dùng, nước giải khát, các lọ thuốc hay ngay cả các chai dầu nhớt trong nền công nghiệp ô tô thì trong quá trình sản xuất cần định lượng chính xác, tránh tổn thất nguyên liệu trong quá trình chiết rót. Nó cần một hệ thống chiết rót định lượng để đáp ứng các nhu cầu trên. Cũng chính vì lý do này nên máy chiết rót định lượng chất lỏng được sử dụng rộng rãi trong nền công nghiệp. Việc áp dụng nghiên cứu lý thuyết vào thực tiễn là điều hết sức quan trọng để kiểm nghiệm một các chính xác và đúng đắn hiệu quả của nghiên cứu đó.
Dựa vào kiến thức đã học cùng với sự nghiên cứu phát triển của em, em đã chọn “ Thiết kế máy chiết rót chất lỏng tự động ”. Bởi lẽ như vậy trong thực tế nên nên các xí nghiệp, nhà máy thì khâu định lượng là vô cùng quan trọng. Giới thiệu chung Máy chiết rót tự động là một thiết bị tự động hóa được sử dụng trong quá trình đóng gói và sản xuất để chiết lượng cố định của chất lỏng (như nước, dầu, hóa chất, nước hoa, thực phẩm và đồ uống) vào các đồ đóng gói như chai, lọ, hộp, hay túi. Các máy chiết rót tự động thường có các cảm biến và bộ điều khiển tự động để đảm bảo rằng lượng chất lỏng được chiết ra là chính xác và đồng nhất.
Nó giúp tăng cường hiệu suất sản xuất, giảm lỗi nhân công và đảm bảo chất lượng sản phẩm cuối cùng. Máy chiết rót tự động có thể được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau và thường được tích hợp vào các dây chuyền sản xuất tự động. SVTH: Nguyễn Khánh Duy 2 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn Hình 1. FL-101 Automatic Filling Machine (Servo System) 1.
Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của máy chiết rót tự động thường dựa vào các công nghệ chiết rót khác nhau như chiết rót theo thể tích, chiết rót theo trọng lực, hoặc chiết rót theo áp suất. Chiết rót theo thể tích: Trong phương pháp này, máy sử dụng pistons, bơm hoặc các cơ chế khác để đo lường và phân phối một lượng chất lỏng chính xác vào bình chứa. Bằng cách điều chỉnh kích thước của piston hoặc bơm, máy có thể điều chỉnh lượng chất lỏng được chiết rót một cách chính xác. Chiết rót theo trọng lực: Phương pháp này dựa vào sức trọng của chất lỏng để điền vào bình chứa được đặt dưới một bể chứa chất lỏng.
Khi bình chứa được đặt ở một vị trí cố định, chất lỏng sẽ tự đổ vào bình chứa dưới tác động của trọng lực. SVTH: Nguyễn Khánh Duy 3 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn Chiết rót theo áp suất: Trong phương pháp này, máy sử dụng khí nén hoặc các loại khí khác để tạo ra áp suất và đẩy chất lỏng vào bình chứa. Áp suất tạo ra sự đẩy mạnh giúp chất lỏng được chiết rót một cách nhanh chóng và chính xác. Các máy chiết rót tự động thường được điều khiển bằng các hệ thống điều khiển tự động như PLC (Programmable Logic Controller) và được thiết kế để đảm bảo chính xác trong việc điều chỉnh lượng chất lỏng được chiết rót, giám sát tốc độ sản xuất và phát hiện bất kỳ sự cố hoặc không thường xuyên nào trong quá trình hoạt động.
Các loại máy chiết rót tự động Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại máy chiết rót tự động khác nhau phục vụ cho các nhu cầu và quy mô sản xuất khác nhau. Dưới đây là một số loại máy chiết rót tự động phổ biến: Máy chiết rót theo nguyên tắc đo lường thể tích: Loại máy này sử dụng pistons, bơm hoặc cơ chế khác để đo lường và chiết rót chất lỏng theo thể tích chính xác vào bình chứa. SVTH: Nguyễn Khánh Duy 4 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn Hình 1. Máy chiết rót piston tự động Accutek AVF4 Máy chiết rót theo nguyên tắc trọng lực: Máy này sử dụng sức trọng của chất lỏng để điền vào bình chứa dưới tác động của trọng lực, phù hợp cho việc chiết rót các loại chất lỏng có độ nhớt khác nhau.
Máy chiết rót trọng lực tự động TDN-GF180-SODA SVTH: Nguyễn Khánh Duy 5 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn Máy chiết rót theo nguyên tắc áp suất: Loại máy này sử dụng áp suất để đẩy chất lỏng vào bình chứa, thích hợp cho việc chiết rót các sản phẩm có độ nhớt cao và yêu cầu chiết rót nhanh chóng. Máy chiết rót định lượng WPALF-80 Máy chiết rót linh hoạt: Các loại máy này có khả năng điều chỉnh linh hoạt để thích nghi với nhiều loại chai, lọ và bình chứa khác nhau mà không cần thay đổi quá nhiều thiết lập. Máy chiết rót đa năng: Loại máy này có khả năng chiết rót nhiều loại chất lỏng khác nhau mà không cần thay đổi quá nhiều linh kiện. Các loại máy chiết rót tự động trên thị trường hiện nay thường được thiết kế để đáp ứng nhu cầu sản xuất đa dạng của các ngành công nghiệp khác nhau và cung cấp giải pháp chiết rót hiệu quả, chính xác và tiết kiệm chi phí.
Loại chất lỏng và ứng dụng Các loại máy chiết rót tự động có thể xử lý một loạt các chất lỏng khác nhau, bao gồm: SVTH: Nguyễn Khánh Duy 6 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn - Chất lỏng dạng nước: Đây là loại chất lỏng phổ biến như nước, nước giải khát, nước hoa quả, và các loại đồ uống lỏng. - Dầu và chất lỏng dầu: Các loại dầu như dầu ăn, dầu nhờn, dầu hạt, và các loại chất lỏng dầu khác. - Sản phẩm thực phẩm: Bao gồm sốt, nước mắm, mật ong, xốt, và các sản phẩm thực phẩm lỏng khác. - Chất lỏng y tế: Như siro, thuốc uống lỏng, dung dịch y tế, và các sản phẩm y tế khác.
- Hóa chất: Bao gồm dung dịch hóa chất, chất tẩy rửa, chất làm sạch, và các sản phẩm hóa chất khác. - Mỹ phẩm: Bao gồm sữa rửa mặt, kem dưỡng da, sữa tắm, và các sản phẩm mỹ phẩm lỏng khác. - Chất lỏng đặc biệt: Các loại chất lỏng có độ nhớt cao, chất lỏng dạng gel, chất lỏng có hạt rắn nhỏ, và các sản phẩm đặc biệt khác. Các máy chiết rót tự động được thiết kế để xử lý các loại chất lỏng này một cách hiệu quả và chính xác, đảm bảo việc đóng chai hoặc bình chứa được thực hiện một cách nhanh chóng và đồng nhất.
SVTH: Nguyễn Khánh Duy 7 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2. Nhu cầu thực tế Với mục tiêu của đề tài là nghiên cứu ra một máy chiết rót tự động với ưu tiên hang đầu là đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong việc đóng gói các sản phẩm, Thêm nữa phải mang lại nhiều ưu điểm quan trọng trong quá trình sản xuất như: - Tăng năng suất: Máy tự động hóa quy trình chiết rót giúp tăng cường năng suất bằng cách chiết rót liên tục và hiệu quả, giảm thời gian và công sức so với việc thủ công. - Tiết kiệm nguyên liệu: Chính xác trong việc đo lường giúp giảm lượng nguyên liệu không cần thiết, giảm lãng phí và chi phí sản xuất. - Dễ vận hành và Điều chỉnh: Máy chiết rót thể tích thường dễ vận hành và điều chỉnh theo các yêu cầu cụ thể của sản phẩm, giúp tiết kiệm thời gian và công sức.
- Đa dạng hóa Sản phẩm: Các máy chiết rót thể tích thường có khả năng xử lý nhiều loại sản phẩm và dung dịch khác nhau, giúp doanh nghiệp linh hoạt trong sản xuất và đóng gói. - Tuân thủ chất lượng và an toàn: Máy chiết rót thể tích thường được thiết kế để tuân thủ các tiêu chuẩn về chất lượng và an toàn sản phẩm, đảm bảo tuân thủ các quy định ngành công nghiệp. - Tích hợp công nghệ: Các máy hiện đại thường tích hợp công nghệ thông tin, giúp quản lý và giám sát quy trình chiết rót từ xa, cũng như thu thập dữ liệu cho quản lý sản xuất. - Tiết kiệm chi phí lao động: Việc tự động hóa quy trình chiết rót giảm sự phụ thuộc vào lao động, giảm chi phí nhân công và tăng tính hiệu quả.
SVTH: Nguyễn Khánh Duy 8 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn Để đạt được những yêu cầu trên, trong đề tài này ta sẽ chọn nghiên cứu những dòng máy chiết rót theo nguyên tắc đo lường thể tích với vật liệu chính để chế tạo máy là inox 304. Các phương án thiết kế 2.1 Phương án 1: Máy chiết rót piston tự động 6 vòi chiết Máy chiết rót piston là dòng máy chiết rót định lượng sử dụng nguyên lý đổ đầy để định lượng nguyên liệu chiết vào chai lọ một cách chính xác. Nó hoạt động bằng cách sử dụng piston di chuyển trong một xi lanh để hút và phân phối sản phẩm. Máy có thể sử dụng để chiết đa dạng các loại nguyên liệu khác nhau từ những sản phẩm có độ nhớt thấp, dạng lỏng đến các dung dịch đặc sệt có độ nhớt cao.
Máy chiết rót piston tự động 6 vòi chiết SVTH: Nguyễn Khánh Duy 9 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn Hình 2. Cơ cấu piston Về cấu tạo, máy chiết rót piston gồm 5 phần chính: 1. Phễu cấp liệu: Tác dụng chứa nguyên liệu. Piston: Tác dụng tạo lực hút nguyên liệu từ phễu vào xi lanh.
Xi lanh: Tác dụng chứa nguyên liệu, nguyên liệu sẽ được đổ đầy vào đây. Van: Tác dụng mở và đóng để cho phép hoặc không cho phép nguyên liệu chảy vào vòi chiết. Vòi chiết: Chiết sản phẩm từ xi lanh vào chai lọ, bao bì. Hệ thống điều khiển: Máy được trang bị hệ thống điều khiển để điều chỉnh chính xác sự di chuyển của piston, đảm bảo khối lượng đổ chính xác và nhất quán.
Về nguyên lý hoạt động, máy chiết rót định lượng piston hoạt động theo các giai đoạn: Giai đoạn 1: Đổ đầy nguyên liệu vào xi lanh SVTH: Nguyễn Khánh Duy 10 Đồ án chuyên ngành GVHD: PGS.TS Phan Đình Huấn • Van (nằm giữa vòi phun và phễu) mở ra để nguyên liệu từ phễu có thể chảy vào xi lanh. Khi người dùng ấn công tắc, piston sẽ bắt đầu rút ra khỏi xi lanh. • Khi piston rút ra, nguyên liệu từ phễu sẽ chảy vào và lấp đầy xi lanh rỗng. Giai đoạn 2: Chiết nguyên liệu vào chai lọ • Khi piston rút đến điểm đã đặt trước, van sẽ quay để cho phép nguyên liệu chảy đến vòi phun.
• Piston đẩy ngược trở lại vào trong xi lanh giúp nguyên liệu di chuyển qua vòi chiết.