高位罐适用于鲜奶、食糖、果汁、调味品等液料食品贮存,是食品、制药、化工等行业液料的贮存必备的设备。设备由进口不锈钢组成缸体,表面美观大方。盖、进料口、出料口、内筒中装有叶片或搅拌器,使存入罐内的物料搅拌均匀。
随着袋装液体产品的不断增多,对袋装液体包装机的使用越来越广,对灌装精度和效率也提出了更高要求,目前袋装液体包装机的定量方式有两种:一种是柱塞式定量泵;另一种是高位罐恒液位。前者缺点:柱塞泵常常受到以下几方面对精度造成影响:泵体内面圆柱度、泵体内面粗糙度、活塞密封材料、气温、润滑材料、系统的管道密封、包装物含的气体等,造成结果是:密封件磨损严重,密封件的热胀冷缩,容易造成包装物泄露,造成精度控制比较难,润滑材料易造成包装物被污染等;后者是目前较为广泛运用,但常常出现结构设计方面等因素影响造成的精度误差。现就高位罐供液灌装方式原理和决定灌装量的三要素的分析,提出了提高灌装精度的措施。
高位罐供液灌装原理是采用恒液位产生的相对灌装管出口位置的恒定压力,在压力一定时,理想化的情况下灌装管出口的液体流速一定,根据流出管道的横截面面积恒定,则单位时间内从灌装管出口流出的液体的量相对恒定。针对这种情况,则可以确定决定灌装量的三要素,就是流速、时间、流出管截面面积,而流速又由压力决定。
1)高位罐1到隔膜阀段,隔膜阀的出口端流速是由高位罐中液位来保证,理想情况下只要高位罐内的液面位置保持稳定状态,那么隔膜阀出口端液体流速则应该恒定。
2)隔膜阀到灌装管5出口段。当灌装管出料口6直径小到一定程度的时候,由于无法保证隔膜阀调整后其出口端流出液体量就是要灌装的量,且存在液体冲击管口上方斜面回弹,如是含蛋白液体还会产生大量泡沫,大大降低了液体流出管口的速度,即使隔膜阀流出量等于要求的灌装量(图2),也无法同时排出管口,必然堆积,而液体流速是由一定的液位差产生的压力所决定,即使隔膜阀流出的液体量大于需要的灌装量,由于过于小的出料口,流速低,无法完全流出,同样也造成管内液体堆积,由于操作者无法得到所要的灌装量,必然调大隔膜阀供给量,当管内液位达到A1时,此时管出口流量满足灌装要求,然而由于此时隔膜阀出口流量大于所要灌装量,造成管内液位继续增高,逐渐达到状态2即A2位置,造成出口压力增高,流速加快,灌装量不断在微量增加,如此反复调整隔膜阀的开启度,当管内含的液体高度回到状态3即A3时,隔膜阀出口流出的液体量和管口流出的液体达到一种动态的平衡,但此时设备已经运行了很长时间。
时间问题,该型设备是由光标来实现控制每次运行袋长时间,可能出现问题的是机械运转,由于电压波动造成电动机转速快慢变化,造成光标反映的时间有波动,但这也仅是波动。实际上对液体物料时间影响不大。
从三要素以及设备机械、电器方面,可见影响精度的问题主要有如下几个方面:
a)高位罐:高位灌如果不能控制好液面的动态稳定,造成液位忽高忽低,则显然影响流速,进一步出现灌装精度的变化。同时其外部管道供液系统对高位罐供液,要求其管道内压力稳定。若外部供液管道压力不稳定,将造成高位罐内液位的变化,进而造成向灌装管供液的不稳定,从而造成灌装精度的偏差。
b)隔膜阀:作为流量调节的主要部件,如果其节流口是稳定的,调整后无变化,可见流出的量在它上面系统稳定的情况下,是稳定的,但实际上是有波动,实践证明它虽受机械震动、液体流动、甚至膜片与调节杆有较大间隙、调节杆与固定座间的螺纹间隙较大等因素影响,造成节流口变化,从而造成灌装精度的变化。
c)灌装管:对于灌装管,实践证明如果其直径过于大,而每次灌装的量很小(125-250g),则将会造成精度的大大降低,若过于小,根据前面的三要素分析则容易造成设备的流量调节的时间太长,造成很大的浪费。
d)横封:在封口时由于推板在向前推的过程中,先接触袋,而袋桶由于有料液不能很好的展开,另外袋有不规则变形,且随意性比较大,这些也是造成灌装精度差的因素。
a)高位罐进料口要能承受0.3MPa的压力(表压)。即罐内浮球浮起后其产生的浮力要能克服罐外管道内的0.3MPa的压力,不打开进料阀芯。实际生产建议保持0.1MPa-0.15MPa。
b)隔膜阀尽量让阀板更具有刚性,让它减少受机械震动与液体流动造成的饶性变化。
c)灌装管应做两方面工作,一方面针对小袋包装灌装管不用缩口,但可以采用内置芯管,另一端与隔膜阀出口连接。避免了所谓撞击、减速等现象造成的管口液体减速的现象。或者不变管径,小袋的精度也可以,但不是太好,另一方面可以采用从灌装管中部开始变径的方法,促使很快达到灌装量时管内液位的高度,这也仅使用于大容量灌装。在灌装高鬓度液体时,管径要有所变化。
d)提议客户供液采用泵送,如果设备多则可在回路接自动背压阀,保证供液管路压力稳定。
e)可否在横封上进行调整,让推板和模头在接近中心管的中线位置,减少袋的不规则机械变形。
影响袋包装高位罐灌装精度的主要因素是高位罐液面的动态稳定性,隔膜阀的机械振动和间隙,灌装管的直径大小和横封等。其中最重要因素是高位罐液面的动态稳定性。所以控制袋包装高位罐灌装精度的主要办法高位罐进料口要能承受0.3MPa的压力(表压)。即罐内浮球浮起后其产生的浮力要能克服罐外管道内的0.3MPa的压力,不打开进料阀芯。