南轻YXP 系列饮料洗瓶机的发展沿革

徐炯

随着中国饮料市场的升温，南京轻工业机械厂于2004年设计开发了YXP 双端式饮料洗瓶机，该设备最初是针对百事可乐玻璃瓶进行清洗，后来为了提高洗净率演变成为附加超声波装置的，并且还研发出酸梅汤玻璃瓶清洗，瓶盒间距有83、78、105 mm。由于饮料瓶大部分不带标纸，所以该设备不带除标，我厂也根据带标饮料瓶又推出过带除标机构的饮料洗瓶机。箱体多种组合方式，一般为两碱槽，三个圆弧头，根据用户浸泡时间需要，对箱体进行了多种组合方式。

2004 年，我厂接到了百事可乐的饮料洗瓶机的开发任务，瓶型直径有200ml、355ml 四种，根据这种小直径瓶型，我厂副总工程师先设计载瓶架，根据载瓶架运行轨迹，在双端洗瓶机为基础，构造了饮料洗瓶机的轨迹线、箱体导轨、导瓶体、隔板、底框架，布置喷淋系统、温热水箱。

一、YXP21/35 结构分析

预浸泡、预喷淋Ⅰ、预喷淋Ⅱ三级，充分预热回收瓶，较好地满足了我国北方冬季气温低的特点，有助于提高碱Ⅰ槽温度，避免爆瓶，进入碱槽前除去灰尘和杂物，有效降低碱耗。

两个碱槽，两道碱喷淋，回收瓶在碱液中浸泡时间长，结构上针对饮料瓶用载瓶架较矮的特点，导轨和导瓶体根据载瓶架轨迹线排布调整，各节箱体有所降档，在长度上、宽度上变化。碱槽除标装置取消，双端洗瓶机底框架圆弧板的弧度趋于平缓，与该设备清洗瓶源无标特点有关。两圆弧头组成的底框架中，两圆弧头组成的底槽由放水管连通，实现碱液排放，残渣聚集在底框架圆弧板底部。当停产清扫时，打开放水门，对槽体底部进行清理。

洗瓶机总体有一个预浸泡槽、两个碱液槽和一个热水浸泡槽，设置合理的温度梯度，能充分对普通饮料回收瓶浸泡；预喷淋2 道、碱喷淋2 道，中间水、热水、温水、冷水、清水喷淋各1 道。由于后处理系统采用多道喷淋，出瓶前降温梯度小，避免了爆瓶风险。两个碱液槽可以设定较高温度，碱Ⅱ槽使用较高碱浓度，也不必担心洗净的瓶子挂碱。瓶子的内壁采用旋转喷淋装置，较大范围清洗到瓶子的卫生死角，瓶子的外壁采用自制不锈钢喷嘴喷冲两种形式，确保瓶子的内外壁均能清洗干净。

根据用户需要，内、外喷淋管也可设计成为自动反冲洗结构，由角座阀、电磁阀控制，当达到喷管自动清洗设定时间，打开角座阀，喷管自动清洗，对应区域液体回到对应槽体中。该装置大大减少喷淋管的清洗维护周期，改善了喷管的堵塞情况，从而也提高了洗净率。

载瓶架采用全塑结构，具有重量轻、不易带温，热量损耗小，护板不易变形，槽体间不易串温，易于控温。在四万瓶/时洗瓶机上，使用16Mn 材料制作载瓶架护板，进一步提高载瓶架强度。

温热水箱体采用不同目数的插板式过滤，能够在喷淋水喷淋前过滤掉杂质，提升喷淋效果，保证出瓶的洁净，降低喷淋管堵塞的频率，减轻操作工人的劳动强度。

三种主传动形式供选择。第一种驱动载瓶链的所有大轴各有1 台SEW 减速机，再和进、出瓶电机通过相应数量的矢量变频器一起，组成变频分离同步控制的主传动系统。这种方式结构简单，载瓶链、进、出瓶调整方便，但对用户电气维护和操作要求高，制造成本也较高。第2 种驱动载瓶链的所有大轴由一台SEW 减速机通过蜗轮减速箱、齿轮箱和万向联轴节驱动，再与进、出瓶实现变频同步驱动，这种主传动方式主链条的运行较为稳定、可靠，进、出瓶的调整也比较方便，机械结构简单，为主流形式。选型后计算比例因子提供给电器设计人员，在PLC 中输入条件，依靠编码器追踪实现机构同步。第3 种为载瓶链和进、出瓶由一主电机驱动依靠传动比实现机构同步，为洗瓶机传统使用的一种主传动形式。

洗瓶机配置了电导率仪、浮球、翻柱液位计、温度传感器、压力变送器等自动化仪表对设备实时监控，相互关联，达到设备运形工艺参数。既可实现液态碱和清洗剂的自动添加，还可以选择配置碱液回收装置，预喷淋、温热水溢流水可回收再利用，输送至洗箱机。

充分考虑设备的易操作性、易维护性和安全性。三种形式的主传动系统过载保护装置均灵敏可靠，自动运行模式下，可实现水泵等的总开和总停；大于11KW 水泵启动间隔20 秒以上，以免电流激增。由于瓶源无标，碱液喷淋为一次过滤，从箱体侧壁的小水箱打至设备内、外喷淋管完成喷淋，水箱出口和外喷管集水盒入口处安装有蝶阀，便于对水泵检修、更换和外喷管清洗，结构简单可靠，流程清晰。

二、结构特点：

冲洗水逐级利用：清水喷淋水→冷水槽→温水槽→热Ⅱ槽→热Ⅰ槽→热水浸泡槽→预喷淋槽

清水喷淋管路采用卫生级钢管，降低末道喷淋水源颗粒物含量，降低水浊度，采用高一级目数滤网，在保证过流面积的前提下，提升清水喷淋效果。

出瓶端为封闭式结构，见图1.

图1.

图2.

图3.

图4.

洗瓶机底部设计成斜面结构，在碱1、2 槽排水侧加做集中排放水槽，利于废水处理后再利用或达到排放标准。

在YXP221/38 机型中，脏物过滤箱设计为通长结构，便于瓶子中的杂物通过链网带出机外，有利于提高洗净率，见图2.

2014 年供北京北冰洋的YXP221/38 洗瓶机上，在碱Ⅲ、热水浸泡槽位置分别配置了9 块20KHz 和6 块28kHz 超声波振板，利用超声波发生器发出高频震荡信号，通过换能器转化成高频震荡而传播到介质。在不加长设备长度的情况下，靠附加机械力，提升了清洗效果，尤其是对霉斑瓶的清洗效果有了明显的改善，超声波还具有杀死虫卵和杀菌作用。在瓶源好的前提下，降低蒸汽消耗、节能，减少对碱液的使用和排放。该装置洗瓶机已于2019 年4 月26 日授权公告，获得专利。市场上常用频率的产品有28KHz、32KHz、40kHz。一般来说，超声波在50℃-85℃时,效果最好。经过一年多的运行和客户评估，达到了设计预期效果，获得了好评，洗净率达99.9%。见图3.图4.

三、发展方向

YXP 系列饮料洗瓶机自2004 年开发以来，已经过用户近二十年的使用，我们进行多次整改，已衍生出多种机型，能够满足厂家的多样化需求，对现有洗瓶机使用情况也有了更深认识和总结：

瓶壁挂白，说明最终冲洗水硬度过高，造成水垢积聚。可以在后处理系统中增加清洗瓶添加剂，或者采用RO 水(硬度低于20ppm)清洗。用螯合剂去除Ca,Mg 等阳离子+多价螯合化合物去除Cg,Mg 离子。

锈口瓶的形成和洗脱。瓶盖一般以厚度0.25mm 的镀锡和镀铬薄钢板为主体，碱液也要洁净。对于摆放时间过长的锈口瓶，可以采用理瓶机泡弱柠檬酸后，再进入洗瓶机。成本较高的清洗方式是施可美和玻璃瓶美容剂进行清洗。

喷淋区域结垢最可能出现在：喷淋水的PH 值≥11、喷淋水的温度高于50℃、水硬度高于150ppm。

我们建议定期清洗出瓶端内壁。出瓶端配置排汽风机，排汽风机流量要足够大，尽量减少出瓶端冷凝水的形成，避免可能带菌的冷凝水滴入瓶内。定期清理加热器盘管，防止岩状结垢块。