高位罐

高位罐適用於鮮奶、食糖、果汁、調味品等液料食品貯存，是食品、製藥、化工等行業液料的貯存必備的設備。設備由進口不鏽鋼組成缸體，表面美觀大方。蓋、進料口、出料口、內筒中裝有葉片或攪拌器，使存入罐內的物料攪拌均勻。

基本介紹

• 中文名：高位罐
• 外文名：High pot
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 適用於：鮮奶、食糖、果汁等液料食品貯存
• 材料：進口不鏽鋼組成缸體

簡介

隨著袋裝液體產品的不斷增多，對袋裝液體包裝機的使用越來越廣，對灌裝精度和效率也提出了更高要求，目前袋裝液體包裝機的定量方式有兩種:一種是柱塞式定量泵；另一種是高位罐恆液位。前者缺點:柱塞泵常常受到以下幾方面對精度造成影響:泵體內面圓柱度、泵體內面粗糙度、活塞密封材料、氣溫、潤滑材料、系統的管道密封、包裝物含的氣體等，造成結果是:密封件磨損嚴重，密封件的熱脹冷縮，容易造成包裝物泄露，造成精度控制比較難，潤滑材料易造成包裝物被污染等;後者是目前較為廣泛運用，但常常出現結構設計方面等因素影響造成的精度誤差。現就高位罐供液灌裝方式原理和決定灌裝量的三要素的分析，提出了提高灌裝精度的措施。

高位罐供液灌裝原理

高位罐供液灌裝原理是採用恆液位產生的相對灌裝管出口位置的恆定壓力，在壓力一定時，理想化的情況下灌裝管出口的液體流速一定，根據流出管道的橫截面面積恆定，則單位時間內從灌裝管出口流出的液體的量相對恆定。針對這種情況，則可以確定決定灌裝量的三要素，就是流速、時間、流出管截面面積，而流速又由壓力決定。

三要素分析

根據圖1所示，以隔膜閥4為分界面可以將罐裝工藝圖分為兩部分:

圖1

1)高位罐1到隔膜閥段，隔膜閥的出口端流速是由高位罐中液位來保證，理想情況下只要高位罐內的液面位置保持穩定狀態，那么隔膜閥出口端液體流速則應該恆定。

2)隔膜閥到灌裝管5出口段。當灌裝管出料口6直徑小到一定程度的時候，由於無法保證隔膜閥調整後其出口端流出液體量就是要灌裝的量，且存在液體衝擊管口上方斜面回彈，如是含蛋白液體還會產生大量泡沫，大大降低了液體流出管口的速度，即使隔膜閥流出量等於要求的灌裝量(圖2)，也無法同時排出管口，必然堆積，而液體流速是由一定的液位差產生的壓力所決定，即使隔膜閥流出的液體量大於需要的灌裝量，由於過於小的出料口，流速低，無法完全流出，同樣也造成管內液體堆積，由於操作者無法得到所要的灌裝量，必然調大隔膜閥供給量，當管內液位達到A1時，此時管出口流量滿足灌裝要求，然而由於此時隔膜閥出口流量大於所要灌裝量，造成管內液位繼續增高，逐漸達到狀態2即A2位置，造成出口壓力增高，流速加快，灌裝量不斷在微量增加，如此反覆調整隔膜閥的開啟度，當管內含的液體高度回到狀態3即A3時，隔膜閥出口流出的液體量和管口流出的液體達到一種動態的平衡，但此時設備已經運行了很長時間。

時間問題，該型設備是由游標來實現控制每次運行袋長時間，可能出現問題的是機械運轉，由於電壓波動造成電動機轉速快慢變化，造成游標反映的時間有波動，但這也僅是波動。實際上對液體物料時間影響不大。

圖2

精度分析

從三要素以及設備機械、電器方面，可見影響精度的問題主要有如下幾個方面:

a)高位罐:高位灌如果不能控制好液面的動態穩定，造成液位忽高忽低，則顯然影響流速，進一步出現灌裝精度的變化。同時其外部管道供液系統對高位罐供液，要求其管道內壓力穩定。若外部供液管道壓力不穩定，將造成高位罐內液位的變化，進而造成向灌裝管供液的不穩定，從而造成灌裝精度的偏差。

b)隔膜閥:作為流量調節的主要部件，如果其節流口是穩定的，調整後無變化，可見流出的量在它上面系統穩定的情況下，是穩定的，但實際上是有波動，實踐證明它雖受機械震動、液體流動、甚至膜片與調節桿有較大間隙、調節桿與固定座間的螺紋間隙較大等因素影響，造成節流口變化，從而造成灌裝精度的變化。

c)灌裝管:對於灌裝管，實踐證明如果其直徑過於大，而每次灌裝的量很小(125-250g)，則將會造成精度的大大降低，若過於小，根據前面的三要素分析則容易造成設備的流量調節的時間太長，造成很大的浪費。

d)橫封:在封口時由於推板在向前推的過程中，先接觸袋，而袋桶由於有料液不能很好的展開，另外袋有不規則變形，且隨意性比較大，這些也是造成灌裝精度差的因素。

灌裝精度解決建議

a）高位罐進料口要能承受0.3MPa的壓力(表壓)。即罐內浮球浮起後其產生的浮力要能克服罐外管道內的0.3MPa的壓力，不打開進料閥芯。實際生產建議保持0.1MPa-0.15MPa。

b)隔膜閥儘量讓閥板更具有剛性，讓它減少受機械震動與液體流動造成的饒性變化。

c)灌裝管應做兩方面工作，一方面針對小袋包裝灌裝管不用縮口，但可以採用內置芯管，另一端與隔膜閥出口連線。避免了所謂撞擊、減速等現象造成的管口液體減速的現象。或者不變管徑，小袋的精度也可以，但不是太好，另一方面可以採用從灌裝管中部開始變徑的方法，促使很快達到灌裝量時管內液位的高度，這也僅使用於大容量灌裝。在灌裝高鬢度液體時，管徑要有所變化。

d)提議客戶供液採用泵送，如果設備多則可在迴路接自動背壓閥，保證供液管路壓力穩定。

e)可否在橫封上進行調整，讓推板和模頭在接近中心管的中線位置，減少袋的不規則機械變形。

總結

影響袋包裝高位罐灌裝精度的主要因素是高位罐液面的動態穩定性，隔膜閥的機械振動和間隙，灌裝管的直徑大小和橫封等。其中最重要因素是高位罐液面的動態穩定性。所以控制袋包裝高位罐灌裝精度的主要辦法高位罐進料口要能承受0.3MPa的壓力(表壓)。即罐內浮球浮起後其產生的浮力要能克服罐外管道內的0.3MPa的壓力，不打開進料閥芯。