一种液体定量灌装装置及其质量法和容量法灌装方法与流程

本发明涉及一种液体灌装装置及其灌装方法；具体的说，涉及一种液体定量灌装装置及其质量法和容量法灌装方法，属于液体包装行业的灌装技术领域。

背景技术：

灌装阀是液体灌装机械的核心部件。目前，在液体包装行业普遍采用的定量灌装阀包括容量法和质量法两种。其中，常用的容量法灌装阀包括：机械量杯式灌装阀、时间控制式灌装阀、磁尺式电子定量灌装阀等；而质量法灌装阀目前只有称重式灌装阀一种。

容量法灌装阀属于目前应用比较广泛和主流的一种定量灌装阀。但其不足之处在于：灌装容量受温度影响较大，精度和可靠性低于称重式灌装阀。

称重式灌装阀虽然属于目前精度相对较高的一种定量灌装阀。但其自身也存在一些不足之处，如：结构比较复杂，制造成本较高，且灌装精度易受环境因素影响，并不十分稳定等。受此影响，该类灌装阀并未得以大范围推广使用。

此外，上述各种灌装阀制造过程中均需使用大量优质不锈钢材料进行精细加工和组装，其各个配合面、密封面的制造、装配精度要求很高，从而使得整体制造成本居高不下。而且，使用过程中各种柔性密封件频繁与刚性密封面进行摩擦、挤压，容易造成密封失效，需定期更换，导致不必要的停机和计量误差。而且，使用上述灌装阀制造的灌装机在投入使用前，需人工对每个灌装阀进行手动校准，从而人为引入了计量误差，并降低了工作效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对以上技术的不足，提供一种液体定量灌装装置及其质量法和容量法灌装方法。本发明采用了一种全新的灌装装置并配合两种此前未被使用过的、全新的灌装原理，创造出四种适于不同使用场合与使用习惯的变流速灌装方法，在保持灌装精度和速度不变的前提下，使得灌装液体不产生过多的气泡、不发生外溢；而且利用该原理制造的灌装装置不易受环境因素的干扰，可靠性和稳定性有所提高。而且利用该原理制造的灌装装置无需进行手动校准，可以减轻劳动强度，提高工作效率。本发明的进出液阀门及节流装置采用气爪与软管代替传统的气缸和大量不锈钢材料精细制作的精密阀体，大大简化了机体结构，降低了制造成本，同时减少了由于机械故障引起的意外停机和计量误差。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种液体定量灌装装置，包括计量筒，所述计量筒具有中空的筒腔，所述筒腔的径向横截面的截面积值从底部到顶部均相等；所述计量筒竖直安装在一个水平方向的平板托盘上，所述计量筒的上方安装有呼吸管，所述呼吸管一端与计量筒的筒腔相互连通，另一端与储液罐连通；所述计量筒下部安装有压力传感器，所述储液罐上安装有液体密度传感器。

一种优化方案，所述计量筒设有进液口和出液口，所述进液口依次与进液软管和连通管连接，所述连通管与储液罐连通；所述出液口与出液软管和出液管以及灌装嘴依次连通。

进一步的，所述平板托盘上部通过气爪固定螺栓安装有进液气爪，所述平板托盘下部通过气爪吊装杆固定安装有节流气爪和出液气爪。

进一步的，所述进液气爪和节流气爪以及出液气爪的气爪手指通过手指固定螺栓与软管夹持手指固定连接；所述软管夹持手指安装有手指间隙调整螺栓和手指导向柱，所述手指间隙调整螺栓上设有调整螺栓防松螺母。

进一步的，所述手指导向柱通过导向柱锁紧螺母和弹簧垫圈固定安装在软管夹持手指上；所述手指导向柱上端安装有气爪关闭弹簧，所述气爪关闭弹簧上设有弹簧压紧垫圈和弹簧预紧螺母以及弹簧防松螺母；所述手指导向柱与软管夹持手指共同围成一个封闭空间。

进一步的，所述进液软管穿过进液气爪的封闭空间；所述出液软管依次穿过节流气爪和出液气爪的封闭空间。

进一步的，所述压力传感器与电控箱电连接；所述液体密度传感器的传感器探头完全浸没入储液罐内部的液体中，所述液体密度传感器与电控箱电连接。

进一步的，所述进液气爪由进液电磁阀控制，所述进液电磁阀与进液气爪气动连接，所述进液电磁阀与电控箱电连接。

进一步的，所述出液气爪由出液电磁阀控制，所述出液电磁阀与出液气爪气动连接，所述出液电磁阀与电控箱电连接。

进一步的，所述节流气爪由节流电磁阀控制，所述节流电磁阀与节流气爪气动连接，所述节流电磁阀与电控箱电连接。

进一步的，所述电控箱内部安装有计算机控制系统。

本发明还提供一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法1，利用质量法灌装原理，通过压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定质量灌装的灌装方法，适用于要求使用质量法灌装特定质量的使用场合。

一种优化方案，包括准备步骤：首先，测量计量筒的筒腔内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为s；然后，利用电控箱内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，控制系统利用公式p=mg/s分别计算出m1和m2所对应的压强减少值δp1和δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于δp2而又小于计量筒溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与δp1和δp2的差值p1和p2，即p1=p上-δp1，p2=p上-δp2；则，p1即为节流时压力传感器应达到的压强值，p2为达到目标灌装质量时压力传感器应达到的压强值。

进一步的，包括灌装步骤：首先，出液气爪断气，出液气爪软管夹持手指在气爪关闭弹簧的作用下闭合并挤压出液软管，使出液软管内壁相互贴合以阻止液体流出出液管和灌装嘴；同时，进液气爪通气，软管夹持手指打开，储液罐中的液体经连通管、进液软管和进液口流入计量筒中；此时控制系统开始监测压力传感器测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪的供气，进液气爪在气爪关闭弹簧的作用下闭合，不再有液体进入计量筒中；然后，控制系统读取此时压力传感器测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪通气打开，计量筒中的液体通过出液管和灌装嘴流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒内的液面逐渐下降，压力传感器测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪断气闭合，出液软管在软管夹持手指的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪断气闭合，不再有液体流出灌装嘴，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。

本发明还提供一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法2，利用质量法灌装原理，通过液体密度传感器、压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定质量灌装的灌装方法，适用于要求使用质量法灌装特定容量的使用场合。

一种优化方案，包括准备步骤：首先，测量计量筒的筒腔内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为s；然后，利用电控箱内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流容量v1和需灌装的目标容量v2；然后，电控箱内的控制系统读取储液罐上安装的液体密度传感器测得的密度值，记为ρ，并利用公式m=ρv分别计算出节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，控制系统利用公式p=mg/s分别计算出m1和m2所对应的压强减少值δp1和δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于δp2而又小于计量筒溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与δp1和δp2的差值p1和p2,即p1=p上-δp1，p2=p上-δp2；则，p1即为节流时压力传感器应达到的压强值，p2为达到目标灌装质量时压力传感器应达到的压强值。

进一步的，包括灌装步骤：首先，出液气爪断气，出液气爪软管夹持手指在气爪关闭弹簧的作用下闭合并挤压出液软管，使出液软管内壁相互贴合以阻止液体流出出液管和灌装嘴；同时，进液气爪通气，软管夹持手指打开，储液罐中的液体经连通管、进液软管和进液口流入计量筒中；此时控制系统开始监测压力传感器测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪的供气，进液气爪在气爪关闭弹簧的作用下闭合，不再有液体进入计量筒中；然后，控制系统读取此时液体密度传感器测得的实时密度值及压力传感器测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪通气打开，计量筒中的液体通过出液管和灌装嘴流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒内的液面逐渐下降，压力传感器测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪断气闭合，出液软管在软管夹持手指的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪断气闭合，不再有液体流出灌装嘴，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。

本发明还提供一种液体定量灌装装置的容量法灌装方法1，利用容量法灌装原理，通过液体密度传感器、压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定容量灌装的灌装方法，适用于要求使用容量法灌装特定容量的使用场合。

一种优化方案，包括准备步骤：首先，测量计量筒的筒腔内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为s；然后，利用电控箱内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流容量v1和需灌装的目标容量v2；然后，电控箱内的控制系统利用公式h=v/s分别计算出v1和v2所对应的液面下降值δh1和δh2；然后，控制系统读取储液罐上安装的液体密度传感器测得的密度值，记为ρ，并利用公式p=ρgh分别计算出δh1和δh2所对应的压强减少值δp1和δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于δp2而又小于计量筒溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与δp1和δp2的差值p1和p2，即p1=p上-δp1，p2=p上-δp2；则，p1即为节流时压力传感器应达到的压强值，p2为达到目标灌装容量时压力传感器应达到的压强值。

进一步的，包括灌装步骤：首先，出液气爪断气，出液气爪软管夹持手指在气爪关闭弹簧的作用下闭合并挤压出液软管，使出液软管内壁相互贴合以阻止液体流出出液管和灌装嘴；同时，进液气爪通气，软管夹持手指打开，储液罐中的液体经连通管、进液软管和进液口流入计量筒中；此时控制系统开始监测压力传感器测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪的供气，进液气爪在气爪关闭弹簧的作用下闭合，不再有液体进入计量筒中；然后，控制系统读取此时液体密度传感器测得的实时密度值及压力传感器测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪通气打开，计量筒中的液体通过出液管和灌装嘴流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒内的液面逐渐下降，压力传感器测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪断气闭合，出液软管在软管夹持手指的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪断气闭合，不再有液体流出灌装嘴，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。

本发明还提供一种液体定量灌装装置的容量法灌装方法2，利用容量法灌装原理，通过液体密度传感器、压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定容量灌装的灌装方法，适用于要求使用容量法灌装特定质量的使用场合。

一种优化方案，包括准备步骤：首先，测量计量筒的筒腔内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为s；然后，利用电控箱内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，电控箱内的控制系统读取储液罐上安装的液体密度传感器测得的密度值，记为ρ，并利用公式v=m/ρ分别计算出节流容量v1和需灌装的目标容量v2；然后，控制系统利用公式h=v/s分别计算出v1和v2所对应的液面下降值δh1和δh2；然后，控制系统利用公式p=ρgh分别计算出δh1和δh2所对应的压强减少值δp1和δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于δp2而又小于计量筒溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与δp1和δp2的差值p1和p2，即p1=p上-δp1，p2=p上-δp2；则，p1即为节流时压力传感器应达到的压强值，p2为达到目标灌装容量时压力传感器应达到的压强值。

进一步的，包括灌装步骤：首先，出液气爪断气，出液气爪软管夹持手指在气爪关闭弹簧的作用下闭合并挤压出液软管，使出液软管内壁相互贴合以阻止液体流出出液管和灌装嘴；同时，进液气爪通气，软管夹持手指打开，储液罐中的液体经连通管、进液软管和进液口流入计量筒中；此时控制系统开始监测压力传感器测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪的供气，进液气爪在气爪关闭弹簧的作用下闭合，不再有液体进入计量筒中；然后，控制系统读取此时液体密度传感器测得的实时密度值及压力传感器测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪通气打开，计量筒中的液体通过出液管和灌装嘴流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒内的液面逐渐下降，压力传感器测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪断气闭合，出液软管在软管夹持手指的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪断气闭合，不再有液体流出灌装嘴，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

1.计量筒内没有活动部件，可以杜绝浮球迟滞甚至卡死不动的现象发生，从而避免虚假液位导致的容量偏差；

2.计量筒内没有电气组件，用来灌装白酒等易燃易爆类液体时，不会构成安全隐患，不会引发爆燃事故，从而使得整体安全性得以大幅提高；

3.利用了全新的灌装原理，灌装前无需进行手动校准，可以减轻劳动强度，提高工作效率，杜绝人为校准操作误差导致的容量偏差；

4.采用全新的灌装装置并配合两种此前未被使用过的、全新的灌装原理，创造出四种适于不同使用场合与使用习惯的变流速液体定量灌装方法，在保持灌装精度和速度不变的前提下，使得灌装液体不产生过多的气泡、不发生外溢；

5.进出液阀门及节流装置采用气爪和软管代替传统的气缸和大量不锈钢材料精细制作的精密阀体，大大简化了机体结构，降低了制造成本，同时减少了由于机械故障引起的意外停机和计量误差，从而使得整体的可靠性以及稳定性都得以大幅提高。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图1是本发明灌装装置的结构示意图；

图2是本发明气爪打开状态的结构示意图；

图3是本发明气爪闭合状态的结构示意图；

图4是本发明气爪节流状态的结构示意图；

图中，1-灌装嘴，2-出液管，3-出液管吊装杆，4-出液软管，5-弹簧压紧垫圈，6-弹簧防松螺母，7-手指间隙调整螺栓，8-软管夹持手指，9-出液口，10-计量筒，11-进液口，12-压力传感器，13-进液软管，14-节流气爪，15-进液气爪，16-液体密度传感器，17-呼吸管，18-储液罐，19-节流电磁阀，20-进液电磁阀，21-出液电磁阀，22-电控箱，23-连通管，24-平板托盘，25-气爪吊装杆，26-出液气爪，27-气爪手指，28-手指固定螺栓，29-调整螺栓防松螺母，30-气爪关闭弹簧，31-手指导向柱，32-弹簧预紧螺母，33-导向柱锁紧螺母，34-弹簧垫圈，35-气爪固定螺栓。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

实施例1一种液体定量灌装装置

如图1、图2、图3、图4所示，本发明提供一种液体定量灌装装置，包括计量筒10，用来计量需灌装液体的质量或容量，所述计量筒10具有中空的筒腔，所述筒腔的径向横截面的截面积值从底部到顶部均相等；所述计量筒10竖直安装在一个水平方向的平板托盘24上，所述计量筒10的上方安装有呼吸管17，所述呼吸管17一端与计量筒10的筒腔相互连通，另一端与储液罐18连通；所述计量筒10下部安装有压力传感器12，所述储液罐上18安装有液体密度传感器16。

所述计量筒10设有进液口11和出液口9，所述进液口11一端与计量筒10连通，另一端依次与进液软管13和连通管23连接，所述连通管23与储液罐18连通，储液罐18用于盛装待灌装液体；所述出液口9与出液软管4和出液管2以及灌装嘴1依次连通；所述进液口11、出液口9、连通管23、出液管2均为金属材质，它们与进液软管13、出液软管4的连接处均加工成倒刺形状，以防软管脱落；为满足软管与待灌装液体的化学相容性并符合相关食品药品安全性监管规范，同时也为了长期保持管壁的高回弹性以及获得高的使用寿命，可以优先选用各种不同类型、材质的医用蠕动泵软管。

所述平板托盘24上部通过气爪固定螺栓35安装有进液气爪15，所述平板托盘24下部通过气爪吊装杆25和螺栓固定安装有节流气爪14和出液气爪26，所述出液气爪26下部通过出液管吊装杆3和螺栓固定安装有出液管2，所述出液管2末端螺纹安装有灌装嘴1，所述灌装嘴1可根据不同工况进行更换；所述进液气爪15和节流气爪14以及出液气爪26的气爪手指27通过手指固定螺栓28与软管夹持手指8固定连接；所述软管夹持手指8安装有手指间隙调整螺栓7和手指导向柱31，所述手指间隙调整螺栓7上设有调整螺栓防松螺母29；通过调整手指间隙调整螺栓7可以调节软管夹持手指8闭合时两手指之间的间隙，使得软管内壁完全或不完全贴合，以起到关断或节流的作用。

所述手指导向柱31通过导向柱锁紧螺母33和弹簧垫圈34固定安装在软管夹持手指8上；所述手指导向柱31上端安装有气爪关闭弹簧30，所述气爪关闭弹簧30上设有弹簧压紧垫圈5和弹簧预紧螺母32以及弹簧防松螺母6；所述手指导向柱31与软管夹持手指8共同围成一个矩形封闭空间；所述进液软管13水平穿过进液气爪15的矩形封闭空间；所述出液软管4依次竖直穿过节流气爪14和出液气爪26的矩形封闭空间；以上所述的进液气爪、节流气爪及出液气爪等执行元件还可采用电动夹管阀、气动夹管阀等软管挤压阀以及动力气缸等动力执行器件代替。

所述压力传感器12与电控箱22电连接；所述液体密度传感器16的传感器探头完全浸没入储液罐18内部的液体中，所述液体密度传感器16与电控箱22电连接。

所述进液气爪15由进液电磁阀20控制，所述进液电磁阀20与进液气爪15气动连接，所述进液电磁阀20与电控箱22电连接；所述出液气爪26由出液电磁阀21控制，所述出液电磁阀21与出液气爪26气动连接，所述出液电磁阀21与电控箱22电连接；所述节流气爪14由节流电磁阀19控制，所述节流电磁阀19与节流气爪14气动连接，所述节流电磁阀19与电控箱22电连接；所述电控箱22内部安装有计算机控制系统。

实施例2一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法1

如图1、图2、图3、图4所示，本发明还提供一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法1，利用质量法灌装原理，通过压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定质量灌装的灌装方法，适用于要求使用质量法灌装特定质量的使用场合。

具体步骤如下：

1.准备步骤：首先，测量计量筒10筒腔的内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为s；然后，利用电控箱22内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，控制系统利用公式p=mg/s分别计算出m1和m2所对应的压强减少值δp1和δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于δp2而又小于计量筒10溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与δp1和δp2的差值p1和p2，即p1=p上-δp1，p2=p上-δp2；则，p1即为节流时压力传感器12应达到的压强值，p2为达到目标灌装质量时压力传感器12应达到的压强值。

2.灌装步骤：首先，电控箱22内部安装的计算机控制系统通过控制出液电磁阀21对出液气爪26断气，出液气爪软管夹持手指8在气爪关闭弹簧30的作用下闭合并挤压出液软管4，使出液软管4内壁相互贴合以阻止液体流出出液管2和灌装嘴1；同时，电控箱22内部的控制系统通过控制进液电磁阀20对进液气爪15通气，软管夹持手指8打开，储液罐18中的液体经连通管23、进液软管13和进液口11流入计量筒10中；此时控制系统开始监测压力传感器12测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪15的供气，进液气爪15在气爪关闭弹簧30的作用下闭合，不再有液体进入计量筒10中；然后，控制系统读取此时压力传感器12测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪26通气打开，计量筒10中的液体通过出液管2和灌装嘴1流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒10内的液面逐渐下降，压力传感器12测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器12测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪14断气闭合，出液软管4在软管夹持手指8的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒10内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器12测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪26断气闭合，不再有液体流出灌装嘴1，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。

实施例3一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法2

如图1、图2、图3、图4所示，本发明还提供一种液体定量灌装装置的质量法灌装方法2，利用质量法灌装原理，通过液体密度传感器、压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定质量灌装的灌装方法，适用于要求使用质量法灌装特定容量的使用场合。

具体步骤如下：

1.准备步骤：首先，测量计量筒10筒腔的内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为s；然后，利用电控箱22内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流容量v1和需灌装的目标容量v2；然后，电控箱22内的控制系统读取储液罐18上安装的液体密度传感器16测得的密度值，记为ρ，并利用公式m=ρv分别计算出节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，控制系统利用公式p=mg/s分别计算出m1和m2所对应的压强减少值δp1和δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于δp2而又小于计量筒10溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与δp1和δp2的差值p1和p2,即p1=p上-δp1，p2=p上-δp2；则，p1即为节流时压力传感器12应达到的压强值，p2为达到目标灌装质量时压力传感器12应达到的压强值。

2.灌装步骤：首先，电控箱22内部安装的计算机控制系统通过控制出液电磁阀21对出液气爪26断气，出液气爪软管夹持手指8在气爪关闭弹簧30的作用下闭合并挤压出液软管4，使出液软管4内壁相互贴合以阻止液体流出出液管2和灌装嘴1；同时，电控箱22内部的控制系统通过控制进液电磁阀20对进液气爪15通气，软管夹持手指8打开，储液罐18中的液体经连通管23、进液软管13和进液口11流入计量筒10中；此时控制系统开始监测压力传感器12测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪15的供气，进液气爪15在气爪关闭弹簧30的作用下闭合，不再有液体进入计量筒10中；然后，控制系统读取此时液体密度传感器16测得的实时密度值及压力传感器12测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪26通气打开，计量筒10中的液体通过出液管2和灌装嘴1流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒10内的液面逐渐下降，压力传感器12测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器12测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪14断气闭合，出液软管4在软管夹持手指8的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒10内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器12测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪26断气闭合，不再有液体流出灌装嘴1，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。

实施例4一种液体定量灌装装置的容量法灌装方法1

如图1、图2、图3、图4所示，本发明还提供一种液体定量灌装装置的容量法灌装方法1，利用容量法灌装原理，通过液体密度传感器、压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定容量灌装的灌装方法，适用于要求使用容量法灌装特定容量的使用场合。

具体步骤如下：

1.准备步骤：首先，测量计量筒10筒腔的内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为s；然后，利用电控箱22内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流容量v1和需灌装的目标容量v2；然后，电控箱22内的控制系统利用公式h=v/s分别计算出v1和v2所对应的液面下降值δh1和δh2；然后，控制系统读取储液罐18上安装的液体密度传感器16测得的密度值，记为ρ，并利用公式p=ρgh分别计算出δh1和δh2所对应的压强减少值δp1和δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于δp2而又小于计量筒10溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与δp1和δp2的差值p1和p2，即p1=p上-δp1，p2=p上-δp2；则，p1即为节流时压力传感器12应达到的压强值，p2为达到目标灌装容量时压力传感器12应达到的压强值。

2.灌装步骤：首先，电控箱22内部安装的计算机控制系统通过控制出液电磁阀21对出液气爪26断气，出液气爪软管夹持手指8在气爪关闭弹簧30的作用下闭合并挤压出液软管4，使出液软管4内壁相互贴合以阻止液体流出出液管2和灌装嘴1；同时，电控箱22内部的控制系统通过控制进液电磁阀20对进液气爪15通气，软管夹持手指8打开，储液罐18中的液体经连通管23、进液软管13和进液口11流入计量筒10中；此时控制系统开始监测压力传感器12测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪15的供气，进液气爪15在气爪关闭弹簧30的作用下闭合，不再有液体进入计量筒10中；然后，控制系统读取此时液体密度传感器16测得的实时密度值及压力传感器12测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪26通气打开，计量筒10中的液体通过出液管2和灌装嘴1流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒10内的液面逐渐下降，压力传感器12测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器12测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪14断气闭合，出液软管4在软管夹持手指8的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒10内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器12测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪26断气闭合，不再有液体流出灌装嘴1，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。

实施例5一种液体定量灌装装置的容量法灌装方法2

如图1、图2、图3、图4所示，本发明还提供一种液体定量灌装装置的容量法灌装方法2，利用容量法灌装原理，通过液体密度传感器、压力传感器及控制系统、执行元件的相互配合，实现安全可靠，高精度、低成本，不受环境因素干扰、无需进行手动校准的全新的液体定容量灌装的灌装方法，适用于要求使用容量法灌装特定质量的使用场合。

具体步骤如下：

1.准备步骤：首先，测量计量筒10的筒腔内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值，记为s；然后，利用电控箱22内控制系统附带的触摸屏或键盘等输入设备向控制系统输入节流质量m1和需灌装的目标质量m2；然后，电控箱22内的控制系统读取储液罐18上安装的液体密度传感器16测得的密度值，记为ρ，并利用公式v=m/ρ分别计算出节流容量v1和需灌装的目标容量v2；然后，控制系统利用公式h=v/s分别计算出v1和v2所对应的液面下降值δh1和δh2；然后，控制系统利用公式p=ρgh分别计算出δh1和δh2所对应的压强减少值δp1和δp2；然后，控制系统利用预设规则计算出一个大于δp2而又小于计量筒10溢出液位对应压强值的上极限压强值p上以及p上与δp1和δp2的差值p1和p2,即p1=p上-δp1，p2=p上-δp2；则，p1即为节流时压力传感器12应达到的压强值，p2为达到目标灌装容量时压力传感器12应达到的压强值。

2.灌装步骤：首先，电控箱22内部安装的计算机控制系统通过控制出液电磁阀21对出液气爪26断气，出液气爪软管夹持手指8在气爪关闭弹簧30的作用下闭合并挤压出液软管4，使出液软管4内壁相互贴合以阻止液体流出出液管2和灌装嘴1；同时，电控箱22内部的控制系统通过控制进液电磁阀20对进液气爪15通气，软管夹持手指8打开，储液罐18中的液体经连通管23、进液软管13和进液口11流入计量筒10中；此时控制系统开始监测压力传感器12测得的实时数据，当控制系统检测到液面达到上极限压强值p上时，断开进液气爪15的供气，进液气爪15在气爪关闭弹簧30的作用下闭合，不再有液体进入计量筒10中；然后，控制系统读取此时液体密度传感器16测得的实时密度值及压力传感器12测得的实时压强值，并据此重新校核p1和p2的数值，发现偏差予以修正；然后，控制系统发出指令，出液气爪26通气打开，计量筒10中的液体通过出液管2和灌装嘴1流出，注入待灌装容器中；随着出液量的增多计量筒10内的液面逐渐下降，压力传感器12测得的实时压强值逐渐减小，当控制系统检测到压力传感器12测得的实时压强值减小到p1时发出指令使节流气爪14断气闭合，出液软管4在软管夹持手指8的挤压作用下流通截面积减小，使得注入待灌装容器的液体流速减慢，以防止液体起泡和外溢，同时计量筒10内液面的下降速度也随之减慢，从而可以更加精确地控制灌装结束时液位停止的位置；当压力传感器12测得的实时压强值减小到p2时，控制系统再次发出指令使出液气爪26断气闭合，不再有液体流出灌装嘴1，灌装过程结束（注：首次正式灌装开始前应进行一次预灌装，以便排出灌装装置中多余的空气，保证后续灌装量的准确；）。

本发明的工作原理为：

1.开始灌装前整套装置处于断气状态，进液气爪15、节流气爪14以及出液气爪26在气爪关闭弹簧30的作用下闭合；控制系统需首先获取装置的基准数据，此时，需手动测量计量筒10的筒腔内直径并计算出筒腔径向横截面的截面积值s；

2.控制系统利用上一步获取的基准数据，以及压力传感器12采集到的实时压强值p和液体密度传感器16采集到的实时密度值ρ；并根据原理公式p=mg/s和p=ρgh以及使用场合分别计算出压力传感器12需达到的节流目标值p1和灌装目标值p2；

3.控制系统根据上一步得到的节流目标值p1和灌装目标值p2，通过监测压力传感器12测得的实时压强值p，驱动进液气爪15、节流气爪14以及出液气爪26等执行机构协调运作，以达到对待灌装液体进行精确的变流速定量灌装的目的。

本发明采用了一种全新的灌装装置并配合两种此前未被使用过的、全新的灌装原理，创造出四种适于不同使用场合与使用习惯的变流速液体定量灌装方法，在保持灌装精度和速度不变的前提下，使得灌装液体不产生过多的气泡、不发生外溢；而且利用该原理制造的灌装装置不易受环境因素的干扰，可靠性和稳定性有所提高。而且利用该原理制造的灌装装置无需进行手动校准，可以减轻劳动强度，提高工作效率。本发明的进出液阀门及节流装置采用气爪与软管代替传统的气缸和大量不锈钢材料精细制作的精密阀体，大大简化了机体结构，降低了制造成本，同时减少了由于机械故障引起的意外停机和计量误差。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。