灌装瓶:使用流量计

美国装瓶公司位于北卡罗来纳州夏洛特市，是一家高速液体包装设备制造商，用于食品、制药、化工和汽车行业。我们的产品包括旋转清洗，灌装和封盖机，运行速度从每分钟20到1000多瓶。2012年，美国装瓶公司将庆祝成立100周年。

多年来，液体装瓶行业已经从使用称重传感器技术的机械灌装机和重量秤灌装机转向了基于流量计的灌装机。流量计填充物现在是比称重填充物更受欢迎的样式。事实上，许多机械和重量级填料客户已经将旧机器转换为基于流量计的填料，以获得更现代化的支持和更好的瓶子处理控制。

为了满足对新的和升级的液体灌装机的需求，美国装瓶公司在其所有灌装机上使用Endress+Hauser的磁性和科里奥利流量计。这些家族的流量计是经过重要的研究和严格的比较，以各种属性的竞争产品选择。

液体装瓶机内部

液体装瓶机有几种类型，包括压力重力，真空，活塞，电子称，流量和质量测量。所有的优点和缺点在各种应用中，但在一般情况下，基于流量计的灌装机已成为我们大多数客户的首选。

在基于流量计的系统中，外部罐系统将液体产品移动到填料的顶部，通过分配歧管进行支付。空容器被送入转盘，分离，然后放置在定制设计的灌装阀下的各个灌装站。当容器放置在阀门下面时，灌装过程以适合容器特定形状和尺寸以及产品流动特性的速率开始。一旦达到目标填充量，填充过程停止。

使问题复杂化的是需要尽快装满瓶子和容器。因此，液体灌装机可以有多达120个灌装头，并且可以以每分钟1,000瓶的速度处理金属罐，PET瓶和桶等容器。整个机器设计过程是一个平衡速度，灌装精度和清洁度的问题，所以准确和可重复的流量测量是至关重要的。

仪表正确测量液体流量的能力是填料循环中最关键的一步。流量计的选择受到产品的流动特性、任何纸浆或颗粒、起泡倾向以及液体成分的敏感性的显著影响。

我们有能力以快或慢的模式对填充阶段进行编程。在两阶段填充中，可以编程为快速开始和缓慢结束;例如，用一个小的锥形颈容器。或者可以缓慢开始，逐渐加速以避免飞溅和起泡，就像在玻璃杯中倒入起泡的啤酒一样。有时使用手柄容器时，我们会放慢速度，让空气从手柄区域排出。并且，由于流量计的精度，我们可以滴注最后10%的饲料，以获得更好的灌装精度。

流量计的选择需要结合传感器电子和软件的专业知识，以及在阀门设计，歧管分配系统，压力控制和清洁速度要求方面的强大背景。

衡量心流的最好方法

为了获得最佳精度，我们使用磁性和科氏流量计在各种尺寸卫生法兰。我们的第一选择通常是磁性设计，假设产品是导电的，但必要时我们会切换到科里奥利。磁传感器通常更小，更容易装进灌装机的狭小空间。

通常，仪表安装在歧管上，因此阀门可以上下移动，每个灌装头都有一个单独的传感器。我们用3/4-和1-in。ID法兰，流量范围从0.5到4gpm。流量计向加气站上的PLC(可编程逻辑控制器)发送脉冲输出信号，当容器满时，PLC关闭加气阀。

PLC使用我们的专有算法从流量信号中确定体积。该算法是我们的液体填料在与同样使用流量计的竞争填料相比表现良好的主要原因。我们使用的算法起源于我们的称重填充器，并经过调整，可以处理来自流量计的信号，而不是来自称重传感器的总和值。由于流量在几秒钟内开始和停止，因此没有时间等待流量计稳定。管道设计还必须确保管道中没有气泡或空气塞，并且管道和传感器始终完全充满液体。

没有通用的液体灌装机设计;相反，每个应用程序都是独特的和自定义的。一台机器的每分钟瓶数评级几乎总是由我们可以适应机器物理尺寸的流量计数量决定的，因此具有小型传感器是一个主要优势。

液体灌装机很少是“水平灌装机”。也就是说，我们永远无法保证精确的水平。我们也不能保证灌装精度等于流量计可以达到的精度，因为总公差叠加受到阀门，电磁阀，气动，振动和压力波动的影响，不允许灌装精度如此紧密。然而，目前使用的流量计的精度比以往任何液体灌装传感器技术都要好，使我们的机器成为市场上最准确的机器之一。

与传统的机械灌装系统相比，流量计允许更简单的阀门结构。机械灌装系统使用密封和瓶身接触来建立关闭机制，就像当你给汽车加油时停止流动的机制一样，但有一个溢出回流腿来建立容器的水平。然而，这意味着有更多的表面区域需要清洁，更多加仑的清洁溶液需要冲洗。

因为基于流量计的灌装机是如此准确，他们不需要溢出来建立液体填充水平，与机械填料。因此，一个流量计系统需要大约一半的管道，软管，管嘴，歧管等。与机械灌装系统相比，它也不需要太多的压力、清洁溶液和清洁时间。基于流量计的系统还提倡非接触式阀门设计，这意味着与瓶子表面没有接触，允许无菌选择。科里奥利和磁性流量计没有移动部件或障碍物，这使得它们易于清洁和冲洗。传感器的内部参数可以使用制造商的软件设置，但在操作中，仪表和所有测量都由我们的系统控制。

增加一个流量传感器乍一看似乎很昂贵，但它可以节省溢流、回流泵和额外的控制系统，更不用说整个设计更卫生、更清洁了。使用流量计系统，更改产品不需要校准，因为我们只需根据以前运行的经验数据存储配方，以便在瓶子大小和成分变化之间更快地切换。一台灌装机只能运行某些类型的相关产品;例如，我们可以很容易地从果汁切换到低钠版本的果汁，但不能从果汁切换到机油。

改造旧机器

液体灌装机可以使用数年，只需要定期更新和更换零件。美国装瓶公司重新组装旧机器，为客户提供服务。部分过程包括重建和更换阀门、旋转接头、硅胶软管、配件、滑杆、衬套、滚轮和滚轮块。我们也修理主驱动电机，轴承，齿轮箱，和皮带的需要。大多数情况下，在改造过程中，客户也要求我们将称重式灌装机转换为流量计。

我们的一个不寻常的观察是，当重建一个旧的称重填料到流量计机器，新的填料似乎更准确，超出预期的流量测量的改进。我们并不完全理解其中的原因，但客户告诉我们，改善是可以衡量的。部分原因可能是在转换过程中，整个机器进行了大修并进入规范;或者可能是流量计不太容易受到装瓶厂的振动和电气噪声的影响。在实验室里，我们并没有真正看到填充精度的意外提高，但在现场，流量计是固态的战士。

由于我们使用同一家流量计供应商的时间足够长，我们通常自己处理所有启动问题，我们也培训客户如何在现场支持仪表。工厂技术人员定期协助我们的前端校准需求和仪表选择过程。

从我们的角度来看，流量计的成功是通过两种方式衡量的:首先，我们配备E+H流量计的每一个填料不仅符合我们所有的报价精度保证，而且与我们公司历史上生产的任何填料一样好。其次，可能更重要的是，许多购买流量计填料的客户已经再次订购，因为改进的液体测量是整体客户满意度的很大一部分。

Tom Risser是北卡罗来纳州夏洛特市美国装瓶公司的总裁

在线:
www.usbottlers.com
www.us.endress.com

流量计与称重传感器在液体灌装应用中的优势

•测量速度更快，重复性更高
•不需要集装箱皮重
•填充时间缩短，机器吞吐量增加
•仪器长期稳定，机器漂移少
•没有移动部件，几乎没有与仪表相关的维护成本
•传感器通常可以由另一个现成的单元替换，而不是一个特殊的部件
•通过控制器实现阀门监控和自动补偿
•科里奥利传感器提供直接质量测量，如果需要，可以灵活地转换为体积
•无体积限制(容器尺寸不受测压元件范围的限制)
•更高的稳定性和更少的重新校准成本，更长的工作寿命
•减少机械振动、搅拌、飞溅等对环境的影响
•内置温度补偿精度在广泛的范围内
•自我诊断与状态输出即时操作员通知，和
•完全可排水，易于就地清洁。

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