Đề tài:
Thiết
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
1 of
113.

Chương 1: GIỚI THIỆU
1.1 Giới thiệu về máy chiết rót bán tự động:
1.1.1 Đặt vấn đề :
Ngày nay việc ứng dụng khoa học – công nghệ vào lao động sản xuất là
một nhu cầu không thể thiếu. Nó quyết định việc tăng năng suất lao động, hạ giá
thành sản phẩm, giảm nhẹ sức lao động cho người lao động, nâng cao hiệu quả
kinh tế, chất lượng sản phẩm.
Đối với một đất nước đang trong thời kì phát triển của sự nghiệp công
nghiệp hóa – hiện đại hóa như nước ta hiện nay, việc từng bước cơ giới hóa hoạt
động lao động sản xuất là rất quan trọng và là một việc làm hết sức cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu sản xuất đó, nhóm chúng em đã chọn đề tài: “ Thiết
kế và chế tạo máy chiết rót bán tự động”, nhằm phục vụ việc chiết rót sản phẩm
cho các ngành sản xuất có nhu cầu. Và đây cũng chính là đề tài tốt nghiệp của
nhóm chúng em.
1.1.2.Mục tiêu nghiên cứu:
Tính toán , thiết kế và chế tạo một loại máy chiết rót sản phẩm lỏng bán tự
động đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật ( an toàn, chính xác, dễ sử dụng,…), hiệu quả
kinh tế ( năng suất, giá thành sản suất,…), không độc hại, không gây ô nhiễm môi
trường và phù hợp với công nghệ sản xuất trong nước.
1.1.3.Đối tượng nghiên cứu:
Các tài liệu, sách, giáo trình có liên quan, tìm hiểu thực tế ở các cơ sở sản
xuất, các nhà máy, xí nghiệp…
Các phương pháp tính toán, thiết kế và chế tạo các chi tiết hay cụm chi tiết
theo nguyên lý vá các thông số cơ bản.

chất lỏng chảy ra.
2.2 Phân loại các máy rót
Những máy để phân lượng sản phẩm thực phẩm lỏng có thể phân loại theo
những dấu hiệu khác nhau. Trong bản trên nêu ra sự phân loại các cách rót phụ
thuộc vào phương pháp rót chất lỏng, cấu tạo máy và của bộ phận rót .

Footer Page
2 of Nguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 2


Đề tài:
Thiết
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
3 of
113.

Số thứ

Các chỉ số

tự

phân loại

1


khác

tiết

nhau

-

-

một rãnh

nhiều rãnh

kiểu bàn

thẳng

thẳng

quay

Phương

dưới áp

dưới áp

tạo chân


không đổi

giảm đi

khóa nút

van

Thiết bị
đóng kín

5

tự động

ngắt bằng

áp suất

đó có khí
van trượt bằng hơi

không khí

Định lượng

theo thể

theo thể

Tác động

nâng mâm

nâng mâm

cho dòng

lên bộ phận

bên dưới,

bên dưới,

điện của

đóng kín

trên đó có

trên đó có

vào cuộn

bao bì nhờ

bao bì nhờ

dây của


Những sản phẩm thực phẩm ít nhớt như thế gồm sữa, cream, rượu, bia, nước
ép, dầu thực vật, dầu cá... Những sản phẩm có độ nhớt cao hơn gồm dịch cà
chua, dịch sữa, dịch rau, kem cốc…người ta phân lượng những sản phẩm này
nhờ ép cưỡng bức chúng trong dụng cụ đặc biệt của máy phân lượng.
2.3 Cơ cấu rót của máy phân lượng
2.3.1 Cơ cấu rót kiểu van
Trên hình chỉ cơ cấu rót kiểu van đơn giản nhất, nó gồm có bình lường 1,
van 3 chiều 2, ống 3, ống nối 4 để nạp đầy bình lường và ống nối 5 để rót thể
tích đã đo vào bao bì chứa.
Thể tích chất lỏng đi vào trong bình lường 1 phụ thuộc vào vị trí đầu bên
dưới của ống 3 hở cả hai đầu.
Khi nút của van ba chiều tại vị trí chỉ ở phần bên phải của hình vẽ, chất
lỏng dưới áp suất thủy tĩnh đi vào trong bình lường, đẩy không khí trong bình
qua ống 3. Khi chất lỏng dâng đến mép dưới của ống thì không khí không ra
được nữa, còn chất lỏng ở trong bình lường được dâng lên cao hơn mép dưới
của ống một đoạn h, phụ thuộc vào mực chất lỏng ở trong thùng rót.
Áp suất không khí trên chất lỏng sẽ ngăn cản việc nạp tiếp tục vào bình
lường , còn lối ra của chất lỏng bị đóng. Chất lỏng trong ống 3 sẽ dâng lên và
theo quy tắc bình thông nhau nó được xác định bằng mực chất lỏng ở trong
thùng rót. Như thế là chấm dứt một chu trình định lượng. Thể tích được điều
chỉnh bằng nâng hoặc hạ ống 3 xuống.

Footer Page
4 of Nguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 4



Trang 5


Đề tài:
Thiết
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
6 of
113.

-

Chất lỏng chảy vào bao bì chứa không có chênh lệch áp suất ( dưới tác

dụng của trọng lượng bản thân )
-

Nạp đầy bao bì đến mức chất lỏng đã định trước

-

Đóng lỗ nạp chất lỏng

Trong thân van 4 có ba lỗ được khoan dưới những góc khác nhau. Ở trong
có van 11 cũng có 3 rãnh tương ứng. Phần bên trên của vỏ van nối liền với đáy
12 của thùng rót, còn phần bên dưới thì nối với khớp trục 5, tiếp dưới là hình
nón định tâm 9 có vành cao su 10.
Các ống 6, 8, 13, 14tho6ng với thùng rót để nạp chất lỏng vào bao bì.
Rãnh vòng 15 nối với khoang trong của bao bì cần nạp đầy với ống 13,
ống hình ô van 8 như ta thấy ở mặt cắt A-A, đi trong ống 6 kết thúc bằng lỗ 7.

3. Lúc này chất lỏng ở trong ống 3 chảy ra làm nâng mực chất lỏng ở trong
chai lên h2, còn lượng khí tương ứng lại từ chai theo đường ống 2 quay ngược
về thùng.

Footer Page
7 of Nguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 7


Đề tài:
Thiết
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
8 of
113.

Ở vị trí thứ 4, khâu van phân cách hoàn toàn bao bì với thùng rót và chất
lỏng ở trong ống 1lai5 chảy vào chai làm dâng mực chất lỏng lên đến vị trí h3.
Điều chỉnh vị trí cuả lỗ 7 theo chiều cao, có thể nạp đầy bao bì tới mức sai
số cho phép trong thực tế.
2.3.3 Cơ cấu rót kiểu van chắn
Cơ cấu rót kiểu van chắn như hình vẽ dùng trong một số ít nhà máy sữa
để rót sữa vào chai có miệng rộng.

Trong cơ cấu rót kiểu van chắn chất lỏng nạp đầy vào bao bì nhờ phá vỡ
chổ nối kín của van với đế của nó.
Trong các cơ cấu kiểu van chắn khe hình vành khuyên giữa van và đế của

Khi chất lỏng lên đến mép dưới của ống thì áp suất của không khí trong
chai không có chỗ ra và sẽ ngăn cản việc tiếp tục đưa chất lỏng vào.
2.3.4 Cơ cấu rót kiểu van có bình lường cố định

Trên hình chỉ ra thùng rót 1, nối với đáy là bình lường 2 gồm hai ngăn a
và b. Van nút 3 cho phép cắt ngăn b trong những trường hợp phải giảm lượng
chất lỏng đổ vào bao bì ( thường thì thể tích a và b bằng nhau, bởi vậy khi cắt
ngăn b thì việc nạp giảm đi một nữa). Hình nón 4 để định tâm miệng chia bắt
buộc nâng các khung 10,12,13 do các chai 5 bị dâng lên khi đó lò so 11 bị nén .

Footer Page
9 of Nguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 9


Đề tài:
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
10Thiết
of 113.

Khi đó lò xo nén 6 có thể giản dài và van 8 ép lên đế 9, tách bình lường
khỏi thùng rót.
Khi thanh ngang 13 đi đến vòng kẹp 14 thì nâng vòng kẹp này lên, thanh
15 có lắp van 7 ở đầu dưới cũng được nâng lên cùng với chúng. Đúng lúc đó
chất lỏng bắt đầu ở trong bình lường chảy ra.
Sau khi hạ chai xuống lò xo 11 đưa hệ thống về vị trí ban đầu, bình lường

Trong thùng rót 1 có bình đựng 2, đáy bình vặn chặt với van trượt 3. Phần
bên trên của van trượt 3 thì rỗng còn phần bên dưới đặc. Bên thành phần rỗng
của van trượt có lỗ 4 ; phía đáy thùng 1 có lắp ống lót rỗng 5, có lỗ 6, ống chảy
tràn 7 và đầu cuối để cắm vào bao bì.
Lò xo 9 và con lăn 10 dịch chuyển theo cơ cấu cam có profin tương ứng
đảm bảo sự dịch chuyển thẳng đứng của van trượt. Khi nâng van trượt lên một

Footer Page
11 ofNguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 11


Đề tài:
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
12Thiết
of 113.

đại lượng H thì bình lường 2 dùng để chứa chất lỏng được nâng lên , mép bên
trên của nó nằm cao hơn mực chất lỏng. Đồng thời xảy ra sự trùng khít các lỗ 4
và 6 của cặp van trượt, nhờ đó mà chất lỏng ở trong bình lường chảy vào bao
bì chứa.
Sau khi chảy hết chất lỏng thì bình lường được hạ xuống lại được nạp
chất lỏng và lặp lại chu trình làm việc.
2.3.7 Cơ cấu định lượng nhão
Trong sản xuất thường gặp các loại dịch nhão như dịch cà chua cô đặc,
tương ớt, mứt nhuyễn….trong thực phẩm cùng nhiều loại tương tự trong các

lỏng có hạt rắn không quá 1/16’’.
Ví dụ: Nước sốt, xi rô, gel, dầu gội, chất tẩy rửa bột và hóa chất, nước và dung
dịch nước khác không phải là đồ uống có ga.
2.4.1.2 Ưu điểm
Hiệu suất cao, dễ vệ sinh, dễ vận hành, chi phí thấp.
2.4.1.3 Nguyên lý hoạt động

Footer Page
13 ofNguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 13


Đề tài:
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
14Thiết
of 113.

Phía cung cấp (màu xanh) của một phần ống dẫn được sữ dụng để bơm sản
phẩm vào bình chứa. Khi thùng chứa lên đến mực chất lỏng đã định trước , các
chất lỏng dư thừa và bọt bị buộc ra khỏi thùng chứa (theo mũi tên đỏ ) trở về bồn
chứa liệu.

2.4.2 Máy chiết rót dùng nguyên lý servo làm hệ thống bơm
2.4.2.1 Ứng dụng
Đây là lựa chọn của các công ty và ngành công nghiệp nói chung. Nó rất
linh hoạt và được thiết kế để lấp đầy gần như loại sản phẩm có thể bơm được.

113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 15


Đề tài:
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
16Thiết
of 113.

2.4.3.1 Ứng dụng
Đây là loại tốt nhất cho các chất lỏng có độ nhớt rất mỏng và không thay
đổi theo nhiệt độ môi trường xung quanh. Máy này cũng thích hợp cho các ứng
dụng tuần hoàn của nước trong các đường dẫn chất lỏng là không mong muốn, chủ
yếu được sử dụng trên các sản phẩm mà không tạo bọt.
Ví dụ: Nước, dung môi, rượu, hóa chất, sơn, mực in, hóa chất ăn mòn như axit và
chất tẩy.
2.4.3.2 Ưu điểm
Chi phí thấp, thích hợp đối với hóa chất ăn mòn.
2.4.3.3 Nguyên lý hoạt động

Sản phẩm được bơm vào bể giữ trên một tập hợp các van hoạt động bằng
khí nén. Mỗi van độc lập tính thời gian bằng cách điều khiển của máy tính để có
chính xác số lượng chất lỏng sẽ chảy vào mỗi bình chứa, có thể xử lý nhiều loại
chất lỏng bao gồm sản phẩm bọt.

Footer Page
16 ofNguyễn

Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
18Thiết
of 113.

2.4.4.3 Nguyên lý hoạt động

Hình: nguyên lý làm việc máy chiết rót dùng piston.
Piston được kéo trở lại trong xi lanh của mình để sản phẩm được hút vào xi lanh.
Một van quay thay đổi vị trí để sản phẩm sau đó được đẩy khỏi xi lanh thay vì trở
lại vào phễu.

Hình: máy chiết rót dùng piston.

Footer Page
18 ofNguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 18


Đề tài:
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
19Thiết
of 113.

2.3.4.5 Máy chiết rót dùng nguyên lý trọng lượng tịnh
2.4.5.1 Ứng dụng

- tank đệm: tank đệm là nơi trung gian giữa nơi phối liệu và quá trình chiết. phẩm
vào tank đệm là phẩm đã được pha trộn, nên phẩm được dự trữ tại đây để phục vụ
cho quá trình chiết.
- Van tiết lưu: là van được đặt ở trước vòi chiết. nó được dùng để điều chỉnh lưu
lượng chiết sao cho thời gian chiết đầy 3 bình chứa phẩm là bằng nhau.
- lưu lượng kế: được đặt ở trước vòi chiết để hiển thị thông số lưu lượng sau khi đã
điều chỉnh van tiết lưu.
- bơm 1: dùng để lấy phẩm từ tank đệm và phục vụ cho quá trình chiết
- bơm 2: dùng để bơm phẩm đến tank đệm

Footer Page
20 ofNguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 20


Đề tài:
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
21Thiết
of 113.

- đầu dò mực nước: được đặt ở tank đệm để báo hiệu và điều khiển bơm 2 hoạt
động.
- timer: dùng để cài đặt thời gian chiết. khi đủ thời gian được cài đặt sẵn thì bơm 1
sẽ ngưng hoạt động.
- ngoài ra còn có tủ điện dùng để điều khiển.
3.1.2 Nguyên lý hoạt động:

độ nhớt và kích thước đường ống.
Chọn bơm:
- Ta chọn loại bơm ly tâm là loại bơm có bộ phận chính là các bánh xe công tác có
các cánh dãn dòng, nó là bộ phận chủ yếu để trao đổi năng lượng với chất lỏng.
Bơm li tâm họat động như sau:
• Chất lỏng được hút vào bánh công tác ( rotor), đi qua
rotor, nhận năng lượng từ rotor rồi đi ra khỏi vỏ.
• Vỏ bơm giúp chuyển động năng này thành tĩnh áp+
động áp
- Trong đó cột áp là phần phức tạp nhất, ta chọn một
tuyến đường ống dài nhất từ nơi đặt bồn nước bơm đến
vị trí cần bơm, khi đó tổn thất cột áp trên đoạn này là
cao nhất. Trong tuyến đường chính đó có nhiều kích
thước đường ống khác nhau thì ta tính tổn thất trên
từng đoạn. Sau đó cộng tổng cộng các cột áp lại ra cột
áp tổng toàn bộ đường ống.

hình: bơm ly tâm

- Tuy nhiên có nhiều cách để tính toán bơm nước trong dân dụng theo kinh
nghiệm, hay khi dự thầu hay công trình lớn cần quá trình tính toán chi tiết hơn để
chọn bơm chính xác hơn.
Thông số ban đầu:
-

Chiết 3 chai, mỗi chai 5 lít.

-

Thời gian chiết đầy mỗi chai là: 30 giây.


Khối lượng riêng của dung dịch cần chiết là 890 kg/m3

-

Các thông số kỹ thuật của máy bơm:
- lưu lượng (Q): do có 3 đầu chiết với lưu lượng mỗi đầu chiết là 10 lít/ phút, suy
ra lưu lượng của đường ống chính là 30 lít/ phút.
- Đường kính ống (D):
D=

4Q
3.14  V

Trong đó:
D là đường kính ống (m)
Q là lưu lượng trong ống (l/s)
V là vận tốc nước (m/s)
30
60  0.3 dm => D= 30 (mm)
3.14  7
4

Suy ra, D =

Theo thị trường ta chọn ống ø 34
- Cột áp (H): cột áp của máy bơm là độ gia tăng năng lượng mà một đơn vị trọng
lượng chất lỏng nhận được từ khi vào cho đến khi ra khỏi máy bơm
Cột áp toàn phần: H = H1 + H2 + H3.
Với H1 là chiều cao từ bồn chứa đến bơm: 0 (m)

1,82  log Re  1.642

Footer Page
23 ofNguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

= 0.01

Trang 23


Đề tài:
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
24Thiết
of 113.

 Pms = 0.01 

2  890 0.7 2
= 140 Pa , gần băng 1.43 mét nước cao.

0.03
2

 ΔPcb với 2 van mỗi van có trở kháng cục bộ là 2,5 và 2 co, mỗi co

90o là 0,6. Trở kháng cục bộ tổng là 9,1.
0.7 2

0.65

Khi mua bơm ta nhân thêm hệ số dự trữ là 1,4.
Suy ra, Ptt = 98 x 1.4 = 137.2 (w)
Ta chọn động cơ ¼ Hp
Xác định độ dày thành ống dẫn: (δ)

Footer Page
24 ofNguyễn
113. Tuấn Hùng
GVHD:

Trang 24


Đề tài:
Kế, Chế Tạo Máy Chiết Rót Bán Tự Động.
Header Page
25Thiết
of 113.

Độ dày thành ống dẫn cần đảm bảo độ bền trong quá trình làm việc của
ống dẫn.
Độ dày thành ống xác định theo công thức sau:

δ=

p max  d  
2 v