钢桶液体灌装机简论
□辛巧娟

随着市场经济的不断发展和WTO的加入，我国采用钢桶包装的货物越来越多，而且钢桶的品种也越来越多，虽如此，采用钢桶包装的货物许多都是石油化工产品，而且闭口钢桶的用量有增无减。用闭口钢桶包装的化工产品多数都是液态或熔溶状态的产品。在我国，许多分装产品的钢桶使用者都有采用手工灌装，不仅生产效率低，而且定量不准，还易发生危险。目前，国内很多灌装企业都开始使用自动或半自动灌装机进行灌装。这真是很大的进步，在此，我们对国内外的灌装机的特点进行简单的介绍，以供业内人士参考。

钢桶在灌装液体时，桶口是畅开的。所以，它应用的灌装原理是非密封容器的灌装方法；另外，由于灌装的液体产品的生产规模和产销量的不同，灌装时钢桶的定位方法和排列方式也各不相同。这两种特征是互相独立的，且定型的组合机械在市场上是买不到的。因此，灌装者要得到满意的钢桶液体灌装机就必须首先提出自己产品的灌装形式及钢桶的排列方式和定位方法，灌装机生产商才能根据用户的要求，提供合格的灌装机。

一、 钢桶内液体的灌装方法

1、液面传感灌装机 液面传感灌装机只是把钢桶灌装到控制的液面而不密封，如图1所示。等钢桶输送到下一道工序，由人工或机械手将桶口盖放上并旋紧。液面传感灌装机使用一种传感方法，一般是极低压的空气流。钢桶中升高的液面堵塞气流，起动一个切断流向钢桶的产品流体的控制系统。每一个灌装注入嘴都需要一个这种控制机构，它可以实现高速灌装，因为这种灌装方法没有产品溢流和需清理的泡沫。

2、活塞容积式灌装机 对于钢桶灌装，活塞式灌装机应用最广。根据活塞的方位（立式或卧式）和入口结构，活塞式灌装机可分为闭端立缸、进口端开口立缸、单端卧缸和双端卧缸四种。

①闭端立缸：这是一种典型的立式缸旋转阀灌装机。控制供料槽、测量室和灌装注入嘴之间的产品流量控制的阀既可以做旋转运动，也可以做往复运动。旋转型阀比较常见，如图2所示。当活塞向上移动时，把产品从液体供料槽吸到缸中。然后阀旋转，使预先已测定了体积的产品注入钢桶。通常是一个凸轮机构，直接机械驱动或用一个气缸推动活塞。如果用一个气缸驱动活塞，只要灌装工位没有钢桶，通常控制器使活塞不循环。这样就消除了测量室与供料槽之间的液体来回流动。

②进口端开口的立缸： 在另一种设计中，产品通过上端开口的缸进入立式容积室，一个凸轮装置安装在缸下面。一个带有小孔的不旋转盘在灌装机料槽旋转的适当位置使产品进入开口缸。这种结构机械部分非常复杂，且难清洗。但是，这种结构的灌装机能够灌装含有大量悬浮固体颗粒的产品。

③卧式缸： 测量缸可以水平安装。通常单端缸的工作原理很像立式缸。为了避免这样的装置过高，它们常常装在直线式大容量灌装机上。容量缸也可以是双端的，两端都有入口和出口。低压力下的产品流入一端，使浮动活塞移动，并在液缸的另一端把液体排到钢桶里。在某些灌装机中，双动式液缸可以用于单端灌装，第一半灌装产品从一端流入，然后流动方式转向从液缸的另一端排出另一半灌装产品，而此时第一端正在为下一个循环灌装产品。

3、排量推杆容积式灌装机 灌装定量液体的另一个方法是用一个排量推杆。推杆经过密封进入缸的一端，但是排量推杆不接触这个缸壁的内面。用一个外部气缸驱动推杆，把一定量的产品从液缸排到钢桶中。这种灌装机容易清洗。

4、定量杯式灌装机 杯式容器灌装机首先把产品从一个开口料槽输送到容量精确的测量杯中。根据设计，每个杯可以灌装到与料槽液面相对应的液面或把这个杯灌到溢流，然后把杯升到料槽液面上。其后将每个阀底部打开，让液体从杯中注入钢桶。这种灌装机适用于灌装粘度不大的液体，且价格便宜，测量精确，结构可靠。

5、涡轮计容积式灌装机 从一个注入嘴灌装的液体量，可以用一个安装在注入嘴输送管前的涡轮流量计进行测量。这样的流量计包括一个电子计量和控制系统，用来开启和停止液流。它的计量精度高，但价格昂贵。

6、正排量容积式灌装机 对于粘度较大的液体，可以通过一个正排量泵从供料系统直接输送到钢桶中。容积的测量用精确控制泵的转数来完成。螺旋推进器可以用作泵送机构。

7、重量灌装机 在毛重灌装机上，每个灌装工位安装一个称量装置， 一般是杆式磅秤，当达到预定的重量时，秤动作而切断产品流。每个秤被调到钢桶和内装物的最大重量。利用一个计量传感器做为称量装置，用电子仪器连续测量重量，并在达到预定重量时停止液流。在微处理机的控制下，从一种重量改变到另一种重量相当简单。净重灌装机使用较先进的计力传感器称量装置。先测量每个钢桶的自重，然后开始灌装产品，直到钢桶中的产品达到预计的净重为止。

二、灌装时钢桶的定位

对于不同类型的灌装机，在把钢桶输送到液体灌装机构，并将灌装后的钢桶移走的方法是有很大差别的。

（一） 人工操作的灌装机

最早和最简单的钢桶输送和移出的方法是手工操作法。在一个或多个钢桶被送到适当的位置后进行灌装。钢桶可以上升到灌装阀处或灌装阀下降到钢桶桶口的上方。由于人工操作，灌装时需要的劳动力较多，所以一般只适用于小规模生产。

（二） 直线型灌装机

最简单的自动灌装机是单列直线式灌装机。在这种类型的典型机器中，立在传送带上的钢桶被输送到灌输装机上。一个或多个钢桶被送到限位装置或闸门后面备用。然后打开挡板，一定数量的钢桶移到灌装头下，并在这里被某种形式的另一挡板固定住位置。由于在灌装操作过程中传送带应停止以防翻倒钢桶，因此传送带的运动一般是间歇的。灌装完成后，定位挡板打开，灌装后的钢桶离开，未灌装的钢桶同时进入。

由于钢桶的尺寸和形状较大，所以在一个直线间歇运动式灌装机上灌装的钢桶数量不可能多，一般为一到二个。虽然增加灌装工位可以提高灌装机总的生产能力，但这个方法受到空间条件的限制。另外，由于钢桶是圆形的，在定位挡板后面要补充多个备用钢桶也是不可能的。

直线型间歇运动灌装的变化形式，往往被用来升起对着灌装注入嘴的钢桶。这样做是为了改变灌装中注入嘴与钢桶的相对位置。在这种灌装机上，用一个推送机构将钢桶从进给传送带上推移到灌装注入嘴下面的平台上，然后平台升起。钢桶被灌装后平台下降，可以用后续的未灌装的钢桶把正灌装的钢桶推到后面的平行于进给传送带的输送带上，或者用专用的机构使进给和输出传送带之间的钢桶移动。有些制造厂家生产一种直通传送带的上升平台装置。

（三） 钢桶与灌装机之间的相对运动

钢桶与液体灌装机之间的相对运动，对灌装机的性能有较大地影响。它们之间的相对运动有升起钢桶、降下阀或升起钢桶的同时降下阀等等。但容积式、重量式和计时式灌装机不需要灌装注入嘴与钢桶之间有相对运动。因此，为了简单和经济，大多数这类灌装机用位于钢桶桶口之上的注入嘴灌装。

（四） 购置钢桶灌装机时应考虑的要素

在购置钢桶液体灌装机时应考虑的因素很多，其中包括一些很明显的因素，如设备的维护保养、生产效率、可靠性、灌装精度、尺寸精度、运转速度、结构强度和使用的材料等等。

1、精度 钢桶液体灌装机的精度包括两个方面，一个是它本身的制造精度；一个是它灌装液体时的测量精度。对于设备本身的制造精度，既不能过于简单粗糙，也不能精度过高，结构过于复杂。这样会增加其维修费用，并且耽误生产时间；而对灌装液体的测量精度，一般设备都有一个允许误差数，包装产品的生产厂家总是希望取灌装允许值的下偏差，而产品购置单位则希望灌装时能取上偏差，这是一种不可调和的矛盾。所以要求液体灌装机生产厂家尽量将灌装精度制作的高一些，允许的误差值应尽可能的小。

2、清理 为了提高灌装机的利用率，产品灌装厂家往往用一台灌装机来灌装多种产品。如作为石油化工企业，可以用同一台灌装机灌装汽油、汽车齿轮油、航空机油、空压机油、双曲线油、高级润滑油等。而灌装完一种产品更换另一种产品时，对灌装机必须进行清理。所以购置设备时就要考虑该设备清理是否方便。

3、"无钢桶时不灌装"系统 一般来说，最理想的钢桶灌装机就是在灌装机上安装一个"无钢桶时不灌装"系统。如果钢桶不到位，一个比较简单的钢桶检测装置可以被用来防止产品流出。

4、驱动装置的位置 在选择钢桶液体灌装机时，应考虑灌装机的主要驱动装置的位置。通常主要驱动装置或动力轴同步系统被安装在接近地面的位置。这样，沉重的驱动部件可以很方便地支撑，并且便于日常维修。因为即使驱动部件被保护起来，腐蚀性液体的飞溅也会严重地损害它们，所以一些灌装机制造厂家把主驱动系统改装在灌装机的上面。