鋼桶液體灌裝機簡論
□辛巧娟

隨著市場經濟的不斷發展和WTO的加入，我國采用鋼桶包裝的貨物越來越多，而且鋼桶的品種也越來越多，雖如此，采用鋼桶包裝的貨物許多都是石油化工產品，而且閉口鋼桶的用量有增無減。用閉口鋼桶包裝的化工產品多數都是液態或熔溶狀態的產品。在我國，許多分裝產品的鋼桶使用者都有采用手工灌裝，不僅生產效率低，而且定量不準，還易發生危險。目前，國內很多灌裝企業都開始使用自動或半自動灌裝機進行灌裝。這真是很大的進步，在此，我們對國內外的灌裝機的特點進行簡單的介紹，以供業內人士參考。

鋼桶在灌裝液體時，桶口是暢開的。所以，它應用的灌裝原理是非密封容器的灌裝方法；另外，由于灌裝的液體產品的生產規模和產銷量的不同，灌裝時鋼桶的定位方法和排列方式也各不相同。這兩種特征是互相獨立的，且定型的組合機械在市場上是買不到的。因此，灌裝者要得到滿意的鋼桶液體灌裝機就必須首先提出自己產品的灌裝形式及鋼桶的排列方式和定位方法，灌裝機生產商才能根據用戶的要求，提供合格的灌裝機。

一、 鋼桶內液體的灌裝方法

1、液面傳感灌裝機 液面傳感灌裝機只是把鋼桶灌裝到控制的液面而不密封，如圖1所示。等鋼桶輸送到下一道工序，由人工或機械手將桶口蓋放上并旋緊。液面傳感灌裝機使用一種傳感方法，一般是極低壓的空氣流。鋼桶中升高的液面堵塞氣流，起動一個切斷流向鋼桶的產品流體的控制系統。每一個灌裝注入嘴都需要一個這種控制機構，它可以實現高速灌裝，因為這種灌裝方法沒有產品溢流和需清理的泡沫。

2、活塞容積式灌裝機 對于鋼桶灌裝，活塞式灌裝機應用最廣。根據活塞的方位（立式或臥式）和入口結構，活塞式灌裝機可分為閉端立缸、進口端開口立缸、單端臥缸和雙端臥缸四種。

①閉端立缸：這是一種典型的立式缸旋轉閥灌裝機。控制供料槽、測量室和灌裝注入嘴之間的產品流量控制的閥既可以做旋轉運動，也可以做往復運動。旋轉型閥比較常見，如圖2所示。當活塞向上移動時，把產品從液體供料槽吸到缸中。然后閥旋轉，使預先已測定了體積的產品注入鋼桶。通常是一個凸輪機構，直接機械驅動或用一個氣缸推動活塞。如果用一個氣缸驅動活塞，只要灌裝工位沒有鋼桶，通常控制器使活塞不循環。這樣就消除了測量室與供料槽之間的液體來回流動。

②進口端開口的立缸： 在另一種設計中，產品通過上端開口的缸進入立式容積室，一個凸輪裝置安裝在缸下面。一個帶有小孔的不旋轉盤在灌裝機料槽旋轉的適當位置使產品進入開口缸。這種結構機械部分非常復雜，且難清洗。但是，這種結構的灌裝機能夠灌裝含有大量懸浮固體顆粒的產品。

③臥式缸： 測量缸可以水平安裝。通常單端缸的工作原理很像立式缸。為了避免這樣的裝置過高，它們常常裝在直線式大容量灌裝機上。容量缸也可以是雙端的，兩端都有入口和出口。低壓力下的產品流入一端，使浮動活塞移動，并在液缸的另一端把液體排到鋼桶里。在某些灌裝機中，雙動式液缸可以用于單端灌裝，第一半灌裝產品從一端流入，然后流動方式轉向從液缸的另一端排出另一半灌裝產品，而此時第一端正在為下一個循環灌裝產品。

3、排量推桿容積式灌裝機 灌裝定量液體的另一個方法是用一個排量推桿。推桿經過密封進入缸的一端，但是排量推桿不接觸這個缸壁的內面。用一個外部氣缸驅動推桿，把一定量的產品從液缸排到鋼桶中。這種灌裝機容易清洗。

4、定量杯式灌裝機 杯式容器灌裝機首先把產品從一個開口料槽輸送到容量精確的測量杯中。根據設計，每個杯可以灌裝到與料槽液面相對應的液面或把這個杯灌到溢流，然后把杯升到料槽液面上。其后將每個閥底部打開，讓液體從杯中注入鋼桶。這種灌裝機適用于灌裝粘度不大的液體，且價格便宜，測量精確，結構可靠。

5、渦輪計容積式灌裝機 從一個注入嘴灌裝的液體量，可以用一個安裝在注入嘴輸送管前的渦輪流量計進行測量。這樣的流量計包括一個電子計量和控制系統，用來開啟和停止液流。它的計量精度高，但價格昂貴。

6、正排量容積式灌裝機 對于粘度較大的液體，可以通過一個正排量泵從供料系統直接輸送到鋼桶中。容積的測量用精確控制泵的轉數來完成。螺旋推進器可以用作泵送機構。

7、重量灌裝機 在毛重灌裝機上，每個灌裝工位安裝一個稱量裝置， 一般是桿式磅秤，當達到預定的重量時，秤動作而切斷產品流。每個秤被調到鋼桶和內裝物的最大重量。利用一個計量傳感器做為稱量裝置，用電子儀器連續測量重量，并在達到預定重量時停止液流。在微處理機的控制下，從一種重量改變到另一種重量相當簡單。凈重灌裝機使用較先進的計力傳感器稱量裝置。先測量每個鋼桶的自重，然后開始灌裝產品，直到鋼桶中的產品達到預計的凈重為止。

二、灌裝時鋼桶的定位

對于不同類型的灌裝機，在把鋼桶輸送到液體灌裝機構，并將灌裝后的鋼桶移走的方法是有很大差別的。

（一） 人工操作的灌裝機

最早和最簡單的鋼桶輸送和移出的方法是手工操作法。在一個或多個鋼桶被送到適當的位置后進行灌裝。鋼桶可以上升到灌裝閥處或灌裝閥下降到鋼桶桶口的上方。由于人工操作，灌裝時需要的勞動力較多，所以一般只適用于小規模生產。

（二） 直線型灌裝機

最簡單的自動灌裝機是單列直線式灌裝機。在這種類型的典型機器中，立在傳送帶上的鋼桶被輸送到灌輸裝機上。一個或多個鋼桶被送到限位裝置或閘門后面備用。然后打開擋板，一定數量的鋼桶移到灌裝頭下，并在這里被某種形式的另一擋板固定住位置。由于在灌裝操作過程中傳送帶應停止以防翻倒鋼桶，因此傳送帶的運動一般是間歇的。灌裝完成后，定位擋板打開，灌裝后的鋼桶離開，未灌裝的鋼桶同時進入。

由于鋼桶的尺寸和形狀較大，所以在一個直線間歇運動式灌裝機上灌裝的鋼桶數量不可能多，一般為一到二個。雖然增加灌裝工位可以提高灌裝機總的生產能力，但這個方法受到空間條件的限制。另外，由于鋼桶是圓形的，在定位擋板后面要補充多個備用鋼桶也是不可能的。

直線型間歇運動灌裝的變化形式，往往被用來升起對著灌裝注入嘴的鋼桶。這樣做是為了改變灌裝中注入嘴與鋼桶的相對位置。在這種灌裝機上，用一個推送機構將鋼桶從進給傳送帶上推移到灌裝注入嘴下面的平臺上，然后平臺升起。鋼桶被灌裝后平臺下降，可以用后續的未灌裝的鋼桶把正灌裝的鋼桶推到后面的平行于進給傳送帶的輸送帶上，或者用專用的機構使進給和輸出傳送帶之間的鋼桶移動。有些制造廠家生產一種直通傳送帶的上升平臺裝置。

（三） 鋼桶與灌裝機之間的相對運動

鋼桶與液體灌裝機之間的相對運動，對灌裝機的性能有較大地影響。它們之間的相對運動有升起鋼桶、降下閥或升起鋼桶的同時降下閥等等。但容積式、重量式和計時式灌裝機不需要灌裝注入嘴與鋼桶之間有相對運動。因此，為了簡單和經濟，大多數這類灌裝機用位于鋼桶桶口之上的注入嘴灌裝。

（四） 購置鋼桶灌裝機時應考慮的要素

在購置鋼桶液體灌裝機時應考慮的因素很多，其中包括一些很明顯的因素，如設備的維護保養、生產效率、可靠性、灌裝精度、尺寸精度、運轉速度、結構強度和使用的材料等等。

1、精度 鋼桶液體灌裝機的精度包括兩個方面，一個是它本身的制造精度；一個是它灌裝液體時的測量精度。對于設備本身的制造精度，既不能過于簡單粗糙，也不能精度過高，結構過于復雜。這樣會增加其維修費用，并且耽誤生產時間；而對灌裝液體的測量精度，一般設備都有一個允許誤差數，包裝產品的生產廠家總是希望取灌裝允許值的下偏差，而產品購置單位則希望灌裝時能取上偏差，這是一種不可調和的矛盾。所以要求液體灌裝機生產廠家盡量將灌裝精度制作的高一些，允許的誤差值應盡可能的小。

2、清理 為了提高灌裝機的利用率，產品灌裝廠家往往用一臺灌裝機來灌裝多種產品。如作為石油化工企業，可以用同一臺灌裝機灌裝汽油、汽車齒輪油、航空機油、空壓機油、雙曲線油、高級潤滑油等。而灌裝完一種產品更換另一種產品時，對灌裝機必須進行清理。所以購置設備時就要考慮該設備清理是否方便。

3、"無鋼桶時不灌裝"系統 一般來說，最理想的鋼桶灌裝機就是在灌裝機上安裝一個"無鋼桶時不灌裝"系統。如果鋼桶不到位，一個比較簡單的鋼桶檢測裝置可以被用來防止產品流出。

4、驅動裝置的位置 在選擇鋼桶液體灌裝機時，應考慮灌裝機的主要驅動裝置的位置。通常主要驅動裝置或動力軸同步系統被安裝在接近地面的位置。這樣，沉重的驅動部件可以很方便地支撐，并且便于日常維修。因為即使驅動部件被保護起來，腐蝕性液體的飛濺也會嚴重地損害它們，所以一些灌裝機制造廠家把主驅動系統改裝在灌裝機的上面。