即插即用灌装设备库存和准备好现在发货

1. 把产品放进容器里比取出来更难
2. 滴
3. 用带系上
4. 充填量不一致

在以前的论文中，我讨论了液体灌装和灌装设备。这个月我将谈论干式，或固体，灌装和灌装设备。干产品有很多种，从滑石粉或面粉这样的细粉，到冷冻鸡肉部位这样的不规则碎片。其他类型的干产品包括药粉，规则形状的产品，如螺母和螺栓，糖果和药片。

多种灌装工艺和灌装设备可供选择。很多时候，一种以上的技术可以在特定的产品/包装组合上提供令人满意的结果。在大多数情况下，当考虑到所有因素时，有一种技术可以提供最好的结果。

干式灌装设备可分为3个基本类别:

• 容积式灌装设备分配测量的产品体积。
• 重量填充设备分配测量重量的产品。
• 片灌装设备分配特定数量的产品。

有时包装标签声明将决定所使用的技术。两种流行的薄荷糖包装在相似的容器中。在90年代和更早的时候，其中一家在标签上声称有一定重量的薄荷糖。另一个声称有特定数量的薄荷糖。为了确保符合标签要求，一个必须按计数填写，另一个按重量填写。

容积式灌装设备

容积式灌装设备分配特定体积的产品。在液体灌装中，体积与重量是直接而密切相关的。在干填料中，它们可能是，但特别是在细粉如面粉的情况下，它们可能不是。当粉末通过灌装设备系统处理时，它可能会变紧或起绒毛。随着密度的变化，单位体积的重量也会发生变化。粉饼并不是唯一会出现这种问题的产品。像玉米片这样的早餐谷物也可以改变密度。这就是为什么当打开一袋麦片时，它可能看起来不太满。袋子在密封时可能已经完全满了，但处理和运输的振动导致它在消费者打开它的时候变得紧凑或“安定”。

产品处理对于保持一致的密度至关重要。在灌装过程中任何一点的实际密度都不如在灌装点上用灌装设备仔细控制和保持一致的密度重要。

占卜机灌装设备

Augur填充设备由料斗和分配Augur组成，有时也称为螺杆或蜗杆。它们与从细到粗的各种干产品一起工作。在某些情况下，它们甚至被用来填充粘性液体。它们最适合相对自由流动的产品，相对均匀的颗粒大小。

产品从散装供应被送入灌装设备。保持水平恒定是保持饱腹感的关键。料斗液位的变化将导致产品的欠填和过填。一般需要有自动液位控制和散装给料机构。

占卜仪由伺服电机驱动，或者在一些较老的型号中，由带有离合器/制动器驱动的电机驱动。在一个信号，电机旋转占卜器一个精确的转数和分数转。当占卜器转动时，if迫使产品排出。产物的量是由旋转的量决定的。这是相当线性的，尽管不总是完全线性的。如果占卜器2.7圈填充6盎司产品，5.4圈应分配12盎司。

占卜师的速度也很重要。更快的旋转可以导致更多的产品分配相同的旋转量。如果产品很细，更快的旋转会导致产品压实在螺丝飞行。在严重的情况下，这可能导致灌装设备堵塞。

当占卜器旋转停止时，产品将希望继续滴注。重要的是，流量停止与占卜器旋转。图示为“喂鸟器”式排放。其他填料将有一个积极的关闭阀在排放切断流量。如果使用阀门，重要的是在占卜器仍在运行时它不能关闭。如果是这样，螺杆在产品上的力会使电机过载。在电机上有一个扭矩或安培限制电路总是一个好主意，这样它就会在施加足够的力造成伤害之前失速。

杯装设备

杯子灌装设备是一个开放式容量杯，在倾倒到容器之前测量产品。杯子的内部体积决定了要分配的产品的体积。

这个原理图显示了一个简单的单杯填料来回穿梭。在装料位置，杯子顶部暴露在产品料斗上，杯子底部关闭。产品在重力作用下完全充满杯子。

一旦有足够的时间完全装满杯子，滑动板就会移动。这样可以关闭杯子顶部，刮掉任何多余的产品。当盘子继续移动时，它会在杯子下面打开一个洞，让产品排出到容器中。在足够的时间完全倾倒之后，盘子向后移动，关闭杯子的底部，打开顶部，让循环再次开始。

体积是杯子直径和高度的函数。杯子通常设计成望远镜，允许精确调整杯子和填充量。该原理图为单通道填充器。杯式灌装机通常集成在旋转机器上，允许高速(400cpm或更快)灌装。

重量灌装设备

重量灌装设备是最精确的方式灌装干产品，因为它不会受到产品密度变化的影响。即便如此，使用灌装设备进行精确灌装还是有一些技巧的。

最简单的重量填充设备将容器放在秤上并将其剥离。产品通过振动槽或其他方法被分配，直到秤达到所需的重量。这种类型的填料的一个问题是，如果进料速率设置得很高，以提供良好的填充速度，可能很难精确地停止，并可能导致溢填。如果进给速度较慢以避免这种情况，则循环速度显著降低。解决这个问题的一种方法是做所谓的“散装和运球”。产品以高速率喂食，直到接近设定值，通常在95-98%左右。然后，进料速度减慢，最后的百分之几“滴”进容器。

这对于低流量来说是简单有效的，但直接向容器中分配意味着在填充容器索引出和下一个空容器索引入时不能进行分配。这可以降低填充速度多达30-50%。灌装设备和容器之间的“桶”可以大大提高灌装率。铲斗安装在秤或测压元件上，然后去皮。如上所述，产品被分配到桶中，直到达到所需的设定值。一旦空容器在铲斗下就位，铲斗就会停止充料，给料机就会开始给铲斗充料。在等待容器时，喂食从不暂停。

结合尺度

当需要更高的速度或精度时，组合秤可以满足要求。配重秤采用类似上述的喂料器、桶和秤。不同的是，它们使用多个，通常是十几个或更多，喂食器，秤和桶使用。

让我们用一个10桶的秤装一个10盎司的产品。每个桶将装上2oz的产品，尽可能地紧密。因为会有一些变化，尤其是像鸡肉部位这样的不规则产品，一些桶的重量可能高达2.2盎司，另一些桶的重量可能只有1.8盎司，有些桶的重量正好是2.0盎司。

称的计算机将查看所有的10个桶，并计算出哪5个桶的组合最接近，从而得到所需的10.0盎司的填充量。当容器或袋子就位时，这5个桶将会落下他们的产品。结合过度和不足填充桶的结果是高度精确的最终填充。根据大型组合秤制造商Yamato的说法，从10个桶中选择5个桶，可以提供252种可能的重量组合。

一些组合比例尺与单个比例尺并排排列。当有几个刻度时，这工作得很好，但当有超过4或6个刻度时，它们可能离排放溜槽太远，减慢循环时间。由于这个原因，许多组合秤都是按圆形模式排列的。(见插图)

块填充

药品片剂以及五金产品和其他一些产品通常按计数出售，而不是按重量。没有人愿意在组装宜家椅子时发现，虽然他们有正确重量的螺丝钉，但他们只需要10个螺丝钉中的9个。这些产品必须数进容器内。

有几种方法可以做到:

最常见的方法是在产品掉落或经过光眼或其他传感器时进行物理计数。这可以是单行和传感器的低速，每分钟需要100个或更少的零件。

当地C:\Users\John亨利\ AppData \ \ \ Windows \ INetCacheContent微软。图7-12计数片填充。jpg

当检测到产品时，它们增加一个计数器。当达到设定值时，给料机停止，并在填料下放置一个新容器。一些系统排放到桶中，类似于重量填料，在那里产品被存储，直到容器就位。这使得给料机几乎连续计数，允许机器上更大的循环速度。

在制药生产线上使用的高速灌装机使用多个进料线和传感器，以达到每分钟300瓶100次灌装的速度。

有灰尘的产品的一个问题是，灰尘会积聚在传感器的镜头上。喷气和真空有时可以防止这种情况，但如果它确实建立起来，准确性可能会受到影响。定期清洗传感器将避免计数问题。

另一种计数技术使用确定的空腔。板条填料使用一系列带有腔大小的板条来容纳单一产品。刷子和向导帮助产品进入腔和刷掉任何多余的。每个板条可以容纳10到100个产品，这取决于机器和产品尺寸。

板条被安装在一条无尽的链条上，拖到一个装满产品的料斗下面，在那里产品落入空腔。然后，板条被倾倒，产品被漏斗输送到瓶子里。板条填料的一种变化是使用外围有空腔的车轮。这些填料主要用于药品、维生素、糖果和类似产品。它们只适用于形状和大小一致的产品。它们的优势是速度很快。一些填料可以在小产品和填充数量上达到350-400cpm的速度。缺点是它们往往比类似的基于传感器的计数填料更复杂。

干式填充看起来比液体填充更难，但实际上并非如此。注意细节，确保产品以一致的方式供应到机器上。密度，特别是精细产品的密度是一个关键参数，必须仔细控制以获得良好的灌装精度。技术必须与产品、容器以及操作和维护它的工厂人员相匹配。这不是火箭科学，但必须做得正确。

所有都有优点和缺点，选择的范围可能是压倒性的买家谁想知道什么样的填料是“最好的”。本白皮书将讨论一类通常称为“溢出”填料。后续的白皮书将讨论其他填充架构。

液体填料有两大类。容积式灌装机测量和分配一定量的液体，与容器大小无关。

第二类，水平填料，依赖于容器的内部体积。水平填料从颈部顶部填充一定距离的产品。无论容器的内部体积如何，这个距离都保持不变。这种内部体积可以显著变化，特别是吹制玻璃瓶。如果按容积填充，产品的水平将会变化，产生过度填充和欠填充的外观。当产品并排陈列在商店货架上时，这种情况尤其明显。水平填料有时被称为“美容”填料，因为他们给美容外观恒定的填充量。

水平填料可在内联或旋转配置，填充量从一盎司或更少到多加仑，速度从5-10cpm(每分钟容器)到1,200ppm或更多。它们可用于静止液体，这将在这里讨论。它们也可用于碳酸饮料，如软饮料和啤酒，这需要特殊的配置，超出了本文的范围。

水平填料通常比容量相似的体积填料简单。这种简单性使它们更容易运行、清洁、设置和维护。简单性也使得它们的购买和操作成本更低。

水平填充有两个主要缺点。一是填充量取决于容器的体积。如果容器的内部体积不同，就像玻璃瓶一样，容器中的产品数量也会不同。如果能很好地控制容器容积，实际灌装容积的变化就会很小，产品赠品也会降到最低。

水平填料一般也不适合粘性，非自由流动的产品，不会很快沉降到水平表面。在热的、无粘性的状态下填充，可以解决某些产品的问题。

本文将局限于溢出式填充，因为它们是最常见和最通用的。顾名思义，它们将容器装满，直到溢出为止。一些罐装填料，称为级联填料，通过将罐头在连续的产品流下传递，倾斜罐头以控制溢出量来做到这一点。多余的产品流入下面的槽中进行再循环。

这些工作良好，可以运行在非常高的速度(2000 +cpm)。一个优点是它们可以在容器顶部使用，例如在维也纳香肠罐头中加入盐水。一个缺点是容器关闭后必须清洗。

溢出填料

更常见的应用程序使用受控溢出和再循环。其基本操作原理是将灌装喷嘴插入容器内，与容器颈形成密封。当喷嘴继续进入容器颈部时，喷嘴尖端被强制打开，允许产品通过两个通道之一流入容器。空气从另一个排出。一旦产品水平达到通风口，它通过通风口逃逸，并被捕获在一个罐中进行再循环。在允许有足够的时间进行完全填充后，收回喷嘴。当它被收回时，弹簧关闭喷嘴，停止产品流动。泡沫产品在其他类型的填料中可能是一个问题，但在这些填料中通常不是，因为泡沫被逐出溢流并返回再循环罐。

填充水平(和体积)由喷嘴插入容器的距离决定，因为产品水平不能高于溢流口。加在喷嘴上的垫片或垫圈控制进入深度。

这张图是典型的带进风口的喷嘴:

喷嘴通常由不锈钢制成，但根据需要也可以由塑料和其他材料制成。“O”形密封圈(在关闭时密封喷嘴)和颈部密封圈的选择必须考虑产品的兼容性。

重力配置

溢流填料可以是重力填料、压力填料或真空填料。重力结构如下图所示:

这种配置在填充喷嘴上方使用重力罐。当喷嘴被迫进入瓶子并打开时，产品通过重力流入瓶子。产品在瓶上的高度决定了压力和流量。通常，带泵的散装储罐在重力罐中保持恒定的液位。恒定的液位很重要，因为水头压力的变化会导致充填量的变化。这是因为在灌装一些瓶子时，尤其是轻质的非圆形瓶子会轻微膨胀。当喷嘴被移开时，瓶子会放松，液位会增加，有时会达到溢出颈部的程度。

重力填料一般只适用于低粘度、类水产品。粘稠的产品，比轻油重，不会在重力作用下流动得足够快。

压力格式

压力格式用一个泵取代了重力罐。这通常是离心式、非正排量泵。隔膜泵和其他容积泵也可以使用。泵通常应在填充喷嘴打开时启动，并在其关闭时停止。如果使用容积泵以避免因压力过大而损坏系统，这一点尤其重要。

如果被填充的产品是悬浮液，可能需要保持它一直移动，以防止颗粒沉降。这可以通过保持泵一直运行，并在不实际填充时通过旁路允许循环直接到溢流槽来实现。

真空格式

第三种是真空灌装。这类似于重力装置，但溢流捕集箱是密封的，并在真空下保持。当阀门打开将产品“拉”进容器时，溢流罐中的真空在容器中产生真空。这可能是有用的凌乱或易燃的产品，如

比如指甲油。如果颈部受损或其他缺陷导致喷嘴和瓶子之间无法良好密封，则会在重力和压力配置下泄漏。在真空配置，损坏的颈部将允许空气泄漏，而不是产品泄漏。

真空结构的一个缺点是容器必须是刚性的。玻璃瓶子没问题，厚重的塑料瓶也可以。如果使用重量轻，非刚性的容器，真空将使容器崩溃，很少或根本不会发生填充。

重力配置的一种变体是连续运动旋转机器，通常用于牛奶和水灌装。产品储层安装在上面，并随着主炮塔旋转。填料喷嘴永久安装在储液器上。

这些喷嘴与其他喷嘴相似，它们允许产品从一侧进入，空气从另一侧逸出。而不是溢出到一个集水箱，空气通过一个立管在碗以上的产品水平。没有实际的产品溢出或再循环。

如果产品是冷填充(<100华氏度左右)，则可以使用橡胶或硅胶膜片来代替弹簧。热填充产品将要求所有金属结构与弹簧和高温“O”环。

溢出填料使用瓶口通过降低喷嘴进入瓶子或推动瓶子打开喷嘴来推动它们打开。有些瓶子可能太轻，无法抵抗这种下压力，会倒塌。在这些情况下，有必要使用颈部支撑以防止崩溃。对于内嵌填充机，这可能是一个“V”块，在填充过程中移动以捕获和支持颈部。当瓶子在转塔上旋转时，旋转灌装机可以使用星轮来支撑瓶口。并不是所有的瓶子都有合适的颈环，所以需要时必须指定。

滴水是另一个必须解决的问题。喷嘴本身有一个简单的“O”环密封，如果“O”环处于良好状态，就不应该滴漏。在填充过程中，它们被淹没，当取出时，外部会被产品浸湿。除了在水滴落在瓶子上之前把它们接住之外，我们无能为力。

内联填料通常使用滴灌盘，当它们从瓶子中撤出时，滴灌盘在喷嘴下移动。旋转式机器通常使用半圆形托盘，延伸约45度的炮塔。这使得托盘在任何时候都在喷嘴下，喷嘴没有超过瓶子。

溢流填料是灌装易燃产品的良好选择。它们非常简单，可以用气动控制和泵来建造。没有电使得它们天生安全。这消除了通常固有的复杂性和风险，使电机“防爆”

当产品成本相对较低，灌装精度要求较高时，溢流灌装机是一个很好的选择。当内部容器容量可能有变化时，它们也是首选，特别是当最终用户能够比较商店货架上的填充水平时。

当我们想到可折叠的管子时，我们很可能会想到牙膏，因为我们每天都在使用它。管也用于包装许多其他产品，如食品，药品，化妆品，糖果和更多。管子可以用于任何液体，从很厚的硅胶填充物到很薄的水。有时管子里甚至还会装满火药。管子填充/密封速度从20-30ppm到500+ppm。

关于管子，首先要知道的是有3种主要类型。所有的处理方式都是一样的，除了封闭和密封。

• 层压管可能是最常见的类型。大多数牙膏都是用叠层管包装的。层压板管由多层薄膜制成。该平膜形成一个管，纵向密封和切割长度。管的一端用密封在层压板上的塑料尖和盖或其他配件封闭。管子来到管子灌装机一端关闭，另一端打开，准备灌装。大多数层压板管容易凹陷，必须在灌装和包装期间小心处理，以保持原始外观。大多数层压板管形成离线，并带来填料准备运行。在高速、大批量的作业中，制管机有时与灌管机密切配合。
• 金属管是用铝或其他金属坯料冲压而成的。整个管是一个单一的整体组件。金属管卷曲封闭。它们很容易凹陷，所以在运输、灌装和包装过程中必须小心搬运。
• 塑料管是由各种单层或多层塑料，注塑成型而成的整体管，一端封闭装件，另一端打开灌装。塑料管通常相当坚硬，在使用中不会塌陷。这使得它们在填充和包装线上非常耐用，而且比层压或金属管对凹痕不那么敏感。虽然刚性使它们易于运行，但由于它们不会坍塌，因此对消费者来说更难使用。在挤出产品后，管子恢复到原来的形状，把空气吸进管子里。

空管通常进入灌装机在单层分割纸箱，包装开放的一面。在填充管处，由操作员或机器自动打开盒盖，露出管的开口端。

然后，这些管子分别装入填料进料筒子或通过倾倒整个盒子。装载方法取决于填料设计、速度和箱子样式。任何一种类型的加载都可以是手动的或自动的。

如果管子是单独拆卸的，而不是倾倒，它们通常一次从盒子中拆卸1-2行。在低速线路中，操作员可能会使用一种类似于并排安装的一系列瓶刷的设备。这些是间隔的管中心在盒子和直径略大于管的内径。操作人员将刷子推入管中，刷毛与管之间的摩擦使刷毛能够将管提起。这组管子被放置在料斗里，刷子被拉出来。

在高速机器上也使用类似的方法，有时使用机器人或取放系统。而不是刷子，一个更积极的系统使用膨胀芯轴或真空。这也允许更简单的释放管在填料料斗。

高速机器可以用机器人自动装管。这个机器人有上面提到的抓爪，但是它们是铰接的。当从盒子中挑选时，管子和挑选的手指会紧紧地靠在一起。清理盒子后，手指将分开，以匹配填料管夹冰球的中心。

在填充和密封过程中，这些冰球通过封闭的一端握住管子，开口朝上。冰球通常由塑料或塑料和铝制成。内部弹簧紧紧握住管子，防止旋转。冰球底部的锯齿与载体底座上的锯齿相匹配，以防止它旋转。

载体底座可以是低速机器的旋转炮塔，或者是圆角矩形链条，或者是高速机器的“跑道”布局。冰球可以一次索引一个，也可以在高速时以2、4、8或更多的倍数索引。无论是转塔还是链条都是间歇运动，分度管通过各个阶段。

一旦装入冰球，第一步通常是空气净化。管子在喷嘴下指示，喷嘴降低到接近管子的底部。一股电离空气将可能存在的灰尘或碎片吹走。使用电离空气是因为，尤其是塑料或层压管，静电会导致灰尘附着在管壁上。管子顶部的真空环可以吸附灰尘。

清洗后，管道指示到加油站。如果产品粘度相对较低，填充喷嘴只能进入管的深度，以确保没有产品飞溅在密封区域。任何由于乱流而产生的气泡都会自然上升和消散。较厚的产品将需要喷嘴一直潜入底部。当产品填充时，喷嘴逐渐缩回，使其始终位于产品表面上方。

在填充物的末端，厚的产品可能有形成尾巴的趋势。这样的尾巴，如果进入密封区域可以防止密封不好。填充喷嘴必须正确设计，以消除这种尾巴。

管子有时被用来分配2部分产品，如条纹牙膏。这是使用同轴填充喷嘴完成的。产品的大块通过中心喷嘴填充。同时，“条纹”产品通过主喷嘴周围的同轴喷嘴进行填充。

管点胶尖端具有沟槽或槽，以便当最终用户挤压管时，次要产品作为条纹分配。

大多数管是印刷的，这是重要的图形对齐适当的密封。填充后的下一阶段是调直。在对准站，冰球和管被轻微提起，以脱离锯齿。然后旋转它们，直到照相眼或照相机检测到管上的标记。一旦对准，冰球就会被放入锯齿状。在某些机器中，在灌装前对线。

管子现在已经准备好密封了。根据管材的不同，有三种密封方法:

压边-这是用在金属管上，是一个多步骤的过程。首先将管端捏紧。管有一个弹性密封带在压接点应用时，管是制造。由于卷曲密封是纯机械的，因此可以保证密封的防漏性。

然后在连续的站中折叠管的扁平端。所示为单折痕和双折痕。有时也可以使用其他的压接配置。

层压板管-层压板管不能卷曲关闭，由于管材的记忆。如果有褶皱，它们会立即打开。层压管密封与一对加热锯齿颌。这些融化的内层的层压板在一起，密封管。

塑料管-塑料管通常是单一的材料层，不能直接通过加热钳口密封。管子通过一个盒子，在盒子的开口端被加热以软化塑料。然后，一对颌将末端压合。

在层压密封和塑料密封中，密封后可以使用附加的一组钳口来冷却密封并将其固定到位。

塑料管和层压管的密封是时间、温度和压力的综合作用。虽然这些有时可以相互补偿，例如;更高的温度和更小的压力，三者总会有一个最佳组合。找到并始终使用最佳设定值是始终实现良好密封性的关键。

超声波焊接有时被用来代替加热钳口来密封层压板和塑料管。

层压和塑料密封的边缘通常不会完全均匀。另一组钳口将从末端切割少量多余的材料，使其成为方形。形状的密封和修剪刀片有时被用来给一个特殊的效果，如塑料管上的圆形密封。

关闭后，一些机器可能包含视觉系统，以检查密封的对齐，外观和功能。有缺陷的管子将被丢弃到废品槽。

好的管材将被排放到输送机、纸箱或其他下游包装过程中。

上个月我讨论了化妆品或关卡样式填充。它们将容器填充到一定的水平，填充量由容器的体积决定。这对于许多产品来说是可行的，但其他产品则需要更精确的音量控制。容积式填料提供独立于容器的精确填充。他们通过测量物理体积来做到这一点，就像在活塞填料中一样。其他架构通过重量、质量或流量来测量产品。液位填充精度通常由距离容器顶部的距离来评定。容积式填料的精度通常按百分比精度评定。容量填料额定精度为1%，预计将10oz容器填充到+/-0.1oz。一些高精度型号可以填充到+/- 0.1%的精度。 This precision can be critical when filling a high value product like a pharmaceutical that might cost thousands of dollars an ounce. This rating is typically expressed as six sigma. This means that 99.7% of all fills will be within specification absent any extraneous factors.

活塞填料设计

最常见的容积灌装技术是基于各种类型的气缸/活塞组合。不管细节如何，所有活塞填料都包括活塞、气缸、进气阀和出气阀。大多数用于填充的活塞是单作用的，这将是本文的重点。单作用意味着它们每次冲程填充和放电一次剂量。

有几家公司生产双作用活塞填料，排出气缸的一端，同时填充另一端。这允许他们每个填充周期填充2剂。这提高了速度，但也增加了通常不需要的复杂性。

活塞填料的用量是活塞直径和行程(线性行程)的函数。一个5厘米的气缸的面积是19.6平方厘米，如果活塞运动10厘米，排开的总容积将是196cc(立方厘米)。填充量是通过调节活塞行程长度来控制的。

通常需要选择气缸/活塞组合，使用相对较长的行程长度来满足所需的填充量。这减少了在驱动机构中任何松弛或发挥的影响。有些产品可能需要更短的行程和更大的直径以获得最佳效果。

大多数填充活塞在每次冲程中填充整个剂量。有时，可能不可能使用一个足够大的活塞来做到这一点。在这些情况下，可以使用多个笔画来分配所需的体积。

在其他情况下，由于速度限制，可能不可能在一次冲程中分配全部填充剂量。多个活塞，通常是2个，每个完成所需剂量的一部分，可以依次使用。

另一种技术通常用于非常小的亚毫升剂量，每次剂量使用一些笔划，有时是十几次或更多。这通过平均出每个笔画之间可能发生的任何变化来提高精度。

除了气缸和活塞外，还必须有阀门控制进出气缸的流量。一种简单而常见的方法是使用一对止回阀。当活塞被收回时，产品通过进口阀流入，而另一个防止产品从排放被吸回来。当活塞被推入气缸时，排出阀允许产品流向填充喷嘴，而进口阀防止产品回流到储液器。

其他类型的阀门，包括机械操作的阀门，夹紧进口和排放管道关闭的夹紧阀，电磁阀和旋转活塞的平板作为阀门。

活塞和汽缸通常由不锈钢和橡胶或塑料环制成，以确保活塞和汽缸之间有良好的密封性。其他常见的材料包括特殊合金、塑料、玻璃和陶瓷。油管、阀门、O形环、垫圈和其他产品接触材料也必须仔细选择兼容性。

由于密封圈在正常工作时与气缸壁摩擦，它们会磨损并产生少量颗粒。这是次要的，在大多数产品中都不是问题。一些药品和其他产品不允许有任何颗粒。一种解决方案是使用公差非常小的不锈钢、玻璃或陶瓷气缸和活塞，以消除密封的需要。不锈钢活塞组的一个问题是，在组装、拆卸、清洗和储存过程中，它们很容易损坏。即使是看似无关紧要的划伤，也会使一套电视机失去作用，耗资数千美元。当使用金属活塞/气缸组时，每个人都必须学会极其小心地处理它们。陶瓷活塞组如下所示消除了密封，比不锈钢密封活塞组更不容易损坏。在这套产品中，所有与产品接触的部件都是陶瓷的。注意控制阀是通过旋转来开启和关闭进排气口的。

这些泵通常是配套制造的。必须注意不要混合成分。它们要么太紧而缠在一起，要么太松而漏水。

当零颗粒是关键的另一个选择是隔膜泵。工作原理类似于活塞泵。泵送腔不是用活塞，而是用一个

灵活的隔膜。一个杆移动隔膜进出改变泵腔的尺寸。与常规活塞一样，填充量由控制行程长度来决定。

活塞驱动器

需要一个驱动机构来推动活塞进出。最简单和最常见的机构是安装在转轴上的曲柄。行程和填充量是通过改变曲柄的长度来调整的。电机可以连续或间歇地运行，填充信号。伺服电机，无论是旋转或直线，近年来正变得越来越流行。伺服电机驱动的优点是，它可以精确控制，以允许变量填充轮廓。例如，它可能在活塞退出阶段的180度运行缓慢，以避免空化。然后，它可能会在插入阶段急剧加速，以平稳减速结束，以协助切断。该配置文件是电子控制的。

直线伺服电机具有相同的功能，但具有消除机械连杆的优点。行程由电子调节。

气缸也可用来驱动由机械止动器控制的行程的活塞。这些都是便宜的，以及本质上安全的易燃易爆的环境。(前提是控制也是安全的)

喷嘴

毛细管喷嘴是体积填料中常见的。这些本质上是直段油管，通过柔性油管连接到填料。产品在喷嘴尖端的毛细管作用防止其滴下。在使用毛细喷嘴的系统中，阀门提供严密的密封是很重要的。任何泄漏都会导致这两种情况

不灌装时，产品向后或向前流动。向前流动会造成滴漏，向后流动会造成空气污染和灌装不准确。

标准直喷嘴的变化包括侧射设计，将产品射向容器壁，以减少泡沫和飞溅。多通道喷嘴有时用于在填充周期之前、期间和/或之后引入气体，如氮气或氧气。

有些产品不适合毛细管喷嘴。在这些情况下必须使用正关闭喷嘴。这些开口可以向内或向外，这取决于产品。一些喷嘴有内部通道，可以连接到真空，以防止滴水。在填充周期结束时，空气或氮气的脉冲也可以吹过通道。这有助于去除像蜂蜜或洗发水这样粘稠的产品。

水库

产品储罐是任何液体灌装系统的关键组成部分。重要的是，水库的位置高于填充喷嘴。如果它位于填料的下方，阀门的任何泄漏都会导致空气被吸入喷嘴。这可能会导致喷嘴内部受到污染。它还将导致在填充器暂停后的第一个循环中出现短填充。

提高油箱的第二个原因是为活塞提供一个正面的入口头。根据设计，灌装活塞既是一个泵，又是一个测量装置。然而，在某些情况下，使用它来泵送以及测量产品可能会导致精度问题。如果在流体路径中有任何泄漏，负压将吸入空气。这将导致污染，并且夹带的空气将导致产品起泡

在容器里。当填充热的或挥发性的产品时，负压可能会引起空化，导致填充量不准确。

为了达到最佳效果，进口压头应保持恒定。实际的压力没有它的稳定性重要。一些应用程序可以直接从一个大的散装罐灌装。在工作开始时，油箱满了，可能有5-10 '的正入口头。在工作结束时，油箱几乎空了，可能会有1-2英寸的负进气头。

为了获得最大的精度，使用中间填充储层是一个好主意。散装罐给蓄水池供料，并使蓄水池保持在一个恒定的水平。

结论

活塞填料是液体灌装的主力，适用于各种类型的产品，灌装容积和粘度。它们可用于低速或高速，内联，旋转成型填充密封和许多其他应用。上面的文章介绍了典型的活塞填料。与包装中的其他东西一样，有许多非典型的应用。在偏离之前，您需要知道最佳实践是什么。无论采用何种安排，操作的一致性是准确灌装的关键。

“膏体”一般是指任何极粘稠、不可流动的液体。典型的膏体包括嵌缝，油脂，蛋糕糖霜，凡士林。其中一些可以加热以降低粘性，有些甚至达到流动性的程度。许多不能而且必须作为厚的半固体来分配。

幸运的是，粘贴填充器可以胜任这项任务。

膏体填料通常是气动驱动的，但也可以用曲柄电机驱动。

填料由填充活塞/气缸，旋转进/出气阀和驱动器组成。料斗通常安装在旋转阀的顶部。

这张照片显示的是装在杯子灌装机上的灌装泵。驱动装置为带机械停止装置的气缸。

这张图片显示的是旋转进/出气阀。

在灌装时，旋转阀与料斗(左)对齐，活塞从气缸中抽出。料斗中的重力帮助活塞将产品拉入，没有空气夹带或空化。

一旦活塞达到其行程的极限，电磁阀就会逆转气流，推动活塞前进。同时，一个气缸(在这个例子中)移动旋转阀90度，使活塞与灌装喷嘴对齐，并将产品分配到容器中。

在排出行程结束时，旋转阀移回料斗，活塞缩回，循环重复。

每个循环分配的产品数量是由一个机械停止控制，它限制了驱动气缸的行程。活塞转速由气压和针形阀控制流量调节。

在某些情况下，它可能是可取的有少量的吸吮，以减少滴水和串。这是通过旋转阀的定时来实现的。当活塞开始向后移动时，它暂时与喷嘴对齐。移动少量后，转阀移位，与料斗对齐，正常装料。

多个灌装活塞，安装在一个共同的进料歧管和单独的灌装喷嘴可以由一个驱动器驱动，具有单一的设定值调整。这张照片显示了一个4头填料与普通驱动器。采用1个4口旋转阀。

一般情况下，当归档系统泄漏时，产品应该泄漏出去，而不是空气漏进来。向内泄漏不仅会污染产品，还会引起泡沫并掩盖泄漏。这可能会阻止它得到及时处理。

当产品特别凌乱或危险时，这些向外泄漏可能比正常情况下更不可取。真空填料可能是解决方案。

大多数填料将产品推入容器。真空填料通过真空将产品拉入容器。整个流体路径处于负压下。任何漏洞都将流入而不是流出。

真空填料通常是水平填料而不是容积填料。也就是说，它们将容器填充到特定的水平，而不是特定的体积。如果容器内部体积是恒定的，产品体积在产品层面上也应保持一致。

这张示意图显示了一种真空填料的流动路径。

管道类似于压力或重力溢流填料。泵将产品从大储层输送到供储层。产品从供应储层流向填充喷嘴。

灌装喷嘴有两个通道，用于产品的进入和空气的排出。容器密封在喷嘴垫片上，并推动阀门打开。通风口连接到真空罐，在容器中产生真空，并从供应库中抽出产品。

插入量决定了最终产品的水平。当满了，多余的产品排气到真空罐。计时器通常在足够的填充时间后升起喷嘴。真空罐内多余的产品可回收或丢弃。

真空填料的设计类似于压力或重力填料。有些机器可以很容易地在这3种类型之间转换。

这个系统的一个缺点是它只能用于刚性容器。轻塑料或金属容器可能不够坚硬，无法承受真空，会倒塌。流体路径管也必须足够坚硬，以承受系统真空。

真空填料可以内联速度为50-100cpm，也可以旋转速度为250-300cpm。

容积式填料填充任何容积而不考虑容器。他们可以把12盎司装进一个5加仑的桶，就像装一个15盎司的瓶子一样精确。一种类型的填料使用秤来填充重量，而不是液体体积。

有些产品在灌装过程中会改变体积。夹带空气可能是原因之一。如果使用活塞填料按体积填充，则可能导致欠填充。按重量填充消除了这种影响。

刻度填充物首先将容器放在刻度上，然后将其磨平或将刻度归零。这消除了容器之间重量变化的影响。去皮速度很快，但在填充周期中需要几毫秒。如果容器之间的重量差异最小或不需要高精度，则可以设定标准皮重，并将产品填充到毛重。

一旦容器被剥离，产品就被引入容器中。在最简单的系统中，容器被装满，直到达到目标重量。这会触发一个信号来停止产品流。

这将导致最终体积不精确，原因有二:

会有飞机上的产品。飞行产品是指已经离开填充喷嘴但尚未到达集装箱且尚未称重的产品。飞行产品应该是一致的从一个周期到另一个周期，并可以调整。停止流量略低于目标将使飞行产品完成最终体积。

第二个问题是流体动力学。产品以高流量填充，以尽量减少填充时间。在灌装过程中，这种高流速会引起瓶子中的湍流，并可能导致称重误差。这些可能不够一致，无法得到补偿。

大个子和运球就是答案。产品以高“散装”流量填充，直到达到目标体积的98%左右。然后，流速降低到约10%，最后的填充物被“滴”进容器。这种双流技术使他的速度和精度都很高。

刻度填料可以是间歇运动，如内联填料或可以是连续旋转运动。速度可以从每分钟几个集装箱到几百个集装箱不等。

软饮料、啤酒、起泡酒和水都含有溶解的二氧化碳，造成了独特的饱腹问题。反压填料必须处理从增压储罐到非增压瓶或罐的过渡。灌装后，填料必须管理容器从高压到常压的过渡。

这需要“反压填充”，包括4个步骤。

1. 容器放置在填充喷嘴下，并通过垫圈密封。一旦密封到喷嘴，空气必须从容器中抽出，并替换为二氧化碳。真空可用于抽吸刚性瓶，抽吸后注入二氧化碳。真空，无论多么微小，都是不切实际的，因为非刚性塑料瓶和轻质易拉罐会导致它们倒塌。二氧化碳被注入这些容器以净化空气。
2. 一旦容器被净化，注入二氧化碳将其加压到与填充储层中的产品相同的压力。压力均衡后，可以控制储层和容器之间的产品流量。
3. 产品从储罐转移到容器。有多种填充结构可供选择。最简单的是关卡填充系统。产品被填充和多余的二氧化碳排放，直到液体到达喷嘴通风口。容器中喷嘴的深度决定了最终的填充水平。容量由容器决定。使用活塞、质量流量计或称重单元的体积填充结构也可用于实现更精确的填充体积。由于储层和容器之间没有压差，因此充填与其他充填应用类似。
4. 一旦装满，容器必须从喷嘴中取出。如果突然这样做，过量的压力会导致产品沸腾。嗅闻可以防止这种情况。在填充喷嘴关闭后，但在容器从喷嘴打开之前，压力被释放，使容器达到大气压。

从喷嘴释放后，容器中的二氧化碳将继续排出气体。这将是一个相对缓慢的过程，特别是如果产品是冷藏的，不应该导致泡沫或过多的二氧化碳损失。容器应尽快盖上盖子或盖上盖子，以防止过度放气。

玻璃安瓿是最终的篡改明显和篡改抗包。他们是流行的注射药物产品。它们也被用于其他一些特殊产品，如化妆品。它们的大小从几毫升到几盎司不等。

安瓿由玻璃管形成，由一个身体组成，产品通常在那里，一个颈部，被设计成断裂，和一个火焰密封的上部部分。安瓿瓶通常用薄膜包装。在大多数制药应用中，将收缩膜去除，安瓿清洗和消毒。然后，他们被转移，自下而上，到托盘携带他们到填料。

安瓿瓶往往高大而不稳定。他们需要小心处理，以防止下降，特别是在填料进料。进料通常是一个转盘。运输托盘被放置在桌子上，离开安瓿。积压和推表的组合可以防止他们倒下。有时在桌子上放一个推块可以防止摔倒。

另一种选择是使用倾斜的进料盘到填料。安瓿装在托盘上，重力防止它们下落。重力也会把它们推向填料。

在工作台或托盘卸料时，安瓿被单独归档到填料中，它们被捕获在耳轴链或步进梁的口袋中。

这些移动安瓿到填充部分。填充针被放入安瓿的下腔，并分配产品。灌装可采用活塞式、蠕动式、齿轮式或其它泵或时压式灌装。至关重要的是，在安瓿的上部不能发生飞溅或滴水。如果上腔内有任何产品，在密封过程中会被烧毁，破坏产品。

填充后，安瓿被索引到密封部分。在这里，当一个小气体火焰加热针尖下面的安瓿时，它被旋转。一对金属手指抓住针尖，使安瓿扭曲闭合。手指取出扭曲的多余部分，并将其存入容器中。这张照片显示安瓿分度，两个向上，到预热和最终密封站。

所述密封安瓿离开填料并在托盘或堆积台中收集或输送用于包装。

所以你在填充液体，会出什么问题呢?简单的回答:任何事情。在本白皮书中，我将讨论在灌装液体时出现的一些比较常见的问题，以及如何预防或解决这些问题。

填充量

液体灌装中最关键的事情是将适量的产品放入容器中。填充不足会导致不符合标签要求的法律责任。过度填充会导致产品丢失。即使是轻微的溢位也可能是严重的。一个洗发水灌装机的速度为300bpm(每分钟装瓶)，平均超过0.5%(12盎司装0.06盎司)，每分钟就会送出1.5瓶产品，或每年送出近20万瓶产品。显然，这对于某些产品来说比其他产品更重要，这取决于产品的成本。

水平填料，有时也称为化妆品填料，取决于容器的填充体积。它们填充到一个可控的水平，容器内部体积的变化将导致填充体积的变化。对此，除了坚持更好地控制集装箱制造之外，没有什么可做的。根据填料的类型，有几个因素会影响最终的体积。一种常见的架构是溢出填充器。填充喷嘴有一个通道用于产品的进入，另一个通道用于将空气排出容器。喷嘴插入并密封在瓶口上。产品在重力、压力或真空下填充，直到溢出出口。

溢流口与瓶顶的距离决定了容器中产品的最终高度。许多填充物通过使用间隔片来控制这种插入深度。更多的间隔意味着更少的插入和更高的填充水平。

压力(或真空)的变化会导致瓶子轻微膨胀或塌陷。当这种情况发生时，内部体积将随着最终填充体积的变化而变化。解决这个问题的办法是保持产品压力，或溢出真空，尽可能一致。在重力填料的情况下，这意味着产品储层的水平是一致的。

容积式填料独立于容器决定产品的数量。流行的类型包括活塞，齿轮泵，流量计和秤。首先要记住的是，特别是活塞和齿轮泵，它们是测量设备，而不是泵设备。中间产品储罐一般应用于主产品储罐和填料之间。这些储气罐应水平控制，并安装在填料上方，为填料进口提供轻微的正压力。

这种正压力有两个好处:

如果有任何泄漏，是产品漏出，而不是空气漏进。这使得任何泄漏，如松动连接或密封不良可见。如果空气渗透到系统中，它不仅会污染产品，还会导致泡沫和底填充。

其次，轻微的正压意味着泵可以专注于其主要的测量任务。这将使填充体积更加准确和可重复。

储层应设计成低纵横比(宽而不是深)和足够的容积。这最大限度地减少了填充周期中的高度和压力变化。不用说，自动控制需要在任何时候都保持一个一致的水平。

水库也必须适当通风。如果没有，当产品被取出进行填充时，可能会在储层中产生真空或负压。这可以减少或消除填料泵进料的正压力，可能导致底填充。在严重的情况下，可能会在储层中产生足够的真空，使其部分坍塌。

喷嘴suckback

2.滴

喷嘴滴漏是所有类型的填料普遍存在的问题。弦是一个相关的问题，可以被描述为一种类型的滴水。两者都会污染瓶口，导致瓶盖密封出现问题。它们也会污染瓶子的外部以及填料输送机。

应该消除滴水和串线，但这并不总是可能的。当它们无法消除时，就必须加以控制。

有几个潜在的滴水原因。

地下灌装将喷嘴淹没在容器中产品的水平以下。这样做可以减少容器填充时的起泡和湍流，也可以是设计中固有的，如溢流喷嘴。当喷嘴从

产品，它会被产品弄湿，然后会滴漏。

容积式填料也可能有滴漏问题，即使喷嘴从未浸入水中。这些问题通常与泵和/或截止阀没有严密密封有关。如果系统是稍微正的，正如它应该是，产品将泄漏向前和喷嘴的末端。

许多体积填料使用毛细管喷嘴。这些是开管，依靠毛细管作用引起的产品的表面张力，以防止滴水。(把你的手指放在吸管的末端，然后把它从你的饮料中抽出来，看看这个效果。)喷嘴直径越小，效果越明显。有些流体没有足够的表面张力来依赖这种效应。通常情况下，这是在最初的测试中发现的，但也可能在之后由于配方变化或粘度变化(可能是由于温度)而出现。

当毛细作用有效时，它仍然可能被机器振动或产品软管的碰撞所干扰，例如当提高和降低喷嘴时。

带真空吸液的外向开口喷嘴。

喷嘴切断描述了喷嘴关闭时发生的情况。许多产品如水，切断干净。其他人则不然。当喷嘴关闭时，产品将形成一根从容器到喷嘴的管柱。绳子最终会断裂，但如果在绳子断裂之前移动了容器，绳子就会从颈部、容器外面和填充物上掉下来。等待字符串自行断裂通常是不可行的，因此必须添加一些机制来实现这一点。

而在容器上这不是一个问题，因为滴水会落入容器。

从本质上讲，它不能被消除，但可以用捕集盘控制。