0简介
自20世纪80年代以来，超细粉体制备技术作为一门新兴学科在我国发展迅速。超细粉末具有不同于其原始固体材料的体积效应和表面效应[1]。其在光学、力学、电学和磁学方面的优异特性拓展了新型功能复合材料的应用和发展前景，并在国民经济的各个领域得到了迅速应用[2-4]。近年来，随着国内超细粉体市场的逐步扩大，出现了大量超细粉体生产企业，其生产技术不断创新，但包装方法普遍落后，难以满足日益增长的市场需求。将现代技术引入超细粉体包装，采用自动化生产包装技术，有利于提高超细粉体的生产效率，促进超细粉体企业的发展[5]。
灌装计量是超细粉体包装过程中的重要环节。固体颗粒和粉末的传统定量包装技术有两种:体积计量和称重计量。国内外对超细粉体填充计量机理的研究很少。德国某公司生产的超细粉末超压灌装阀袋自动包装机代表了目前世界先进水平。
1包装形式和包装要求
1.1超细粉的包装形式。
开袋是一种既兼顾传统理念又兼顾先进理念的包装袋。包的底部是封闭的，另一端是开放的。包装后的产品通过倾倒或重力直接放入袋中，用手持或其他工业封口机密封包装。总的来说，开袋包装成本比较低，技术含量也比较低。阀袋[8]，俗称糊底袋，是目前世界上最流行的包装袋。它通过袋子顶部或底部的阀口进料，并用特殊的灌装设备灌装。
车身，堆放整齐，美观，属于环保包。阀套底部热封焊接，使阀口密封牢固[9]，包装成方形，保证了下落状态下受力均匀，避免了缝纫完成密封时留下的缝纫针孔的薄弱受力环节；一般阀套筒内部用薄膜覆盖，充料完成后阀口密封，密封性能好；包装产品为方形，便于堆放、运输和储存；与缝开口袋相比，不需要缝纫线，成本更低。
总的来说，考虑到密封、运输和成本等因素，选择阀袋的包装形式对超细粉体生产企业更有利。
1.2超细粉的包装要求。
德国某公司使用的超压灌装。
该系统对粉末制造工艺和包装袋(粉末均匀、强度高、包装袋透气性好)有严格的要求，国内生产企业很难满足要求。根据超细粉体粒径小、含气量大、易扬尘等物理特性和国情，提出几点要求:(1)减少扬尘，清洁包装；(2)降低物料的含气量，节约包装材料；(3)提高包装精度，保证包装速度(以25公斤一袋的钛白粉为例，包装速度为1袋/分钟，精度为2‰)。
2.超细粉末自动包装工艺设计
采用阀袋包装，满足清洁环保包装要求；在物料供应、灌装、称重和计量过程中进行排气处理，降低物料的气体含量；气吹超压充气的机械系统不符合国情。体积量化和称重量化是我国常用的量化方法。体积量化的测量精度与材料的疏松度和密度稳定性有关。一般来说，称重定量的准确性优于体积定量。因此，采用螺旋送料和传感器称重相结合的方式来提高包装精度。整体工艺流程如图所示，所有工位均可由机器自动完成。其中，物料进料、物料灌装和物料计量是关键工序，因此灌装计量机构一直是超细粉体自动包装设计的重点。

3.灌装计量机构的设计
3.1结构设计。
灌装计量机构主要由螺杆驱动装置、过渡仓、搅拌器、螺杆、组合套、固袋前套、吹气嘴和称重振动台组成，其结构如图所示。

螺杆的旋转动力由带编码器的伺服电机提供，由同步带驱动，可精确控制螺杆的转速。物料从超细粉仓中排出，通过过渡仓后由搅拌机充分搅拌，松散后由喂料螺杆向前喂料。物料通过排气段时，负压排气口将物料排出一次，致密段通过改变螺杆体积将物料压缩排出两次。材料被输送到卸载段，并开始进入阀腔。螺杆停止转动后，吹气嘴将套筒口处的余料吹掉一次，完成整个加料灌装过程。称重振动台上安装有传感器，可以实时测量阀套的重量，并将传感器获得的重量信号反馈给螺杆电机。当重量达到某一预设值m(m<包装重量值m)时，降低螺杆速度进行慢速灌装；当重量达到设定的包装重量m时，螺旋电机得到信号，螺旋停止旋转。整个计量过程通过编码实现闭环控制，螺杆转速变化实现先快后慢的灌装方式，提高计量精度。整个工作流程如图所示。

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