*重量=比重×體積 →比重一定時,以體積代表重量。 *常用容積計量有容杯式、轉鼓式、螺桿式等等。
一、容杯式計量機構
*容積可調與否→定量容杯式和可調容杯式計量機構。
*容杯式計量機構運動方式:旋轉和往複運動。
*容杯的形狀常用圓筒形,也有用方形容杯(用於流動性好的藥物)。
1、定量容杯式計量機構
·組成:料斗、轉盤、固定量杯、活門底蓋及固定內外擋銷等。 ·工作過程:計量——物料由料斗1→粉罩2
→自重進入隨轉盤轉動的容杯8
→刮粉板5颳去多餘藥物。 分裝——轉到卸料位時容杯底活門3被外擋銷打開 →藥物落入容器;/繼續轉動 →活門3被內擋銷重新關上→準備下一次計量分裝。
·計量調節:調整刮粉板與轉盤間隙(微調誤差);更換容杯(粗調)。 間隙不應過大,以免計量不準;
間隙也不應過小,以免引起刮板磨損,污染藥物。 ·計量精度:與藥物視比重和裝料速度有關,誤差±2~3%。
·特點與應用:結構簡單,但計量固定,裝量範圍5~100克。 適合固定劑量、比重穩定的藥物計量分裝。
2、可調容杯式計量機構
·組成:料斗、轉盤、可調量杯、托盤、活門底蓋及調節機構等。
上容杯4由轉盤3帶動、下容杯5由托盤6帶動,兩者同步轉動。
·工作過程:計量——物料由料斗1→自重進入隨轉盤3轉動的容杯4
→刮粉板2颳去多餘藥物。 分裝——轉到卸料位時容杯底活門7沿導路12打開
→藥物落入容器;/繼續轉動 →活門7沿導路12重新關上→準備下一次計量分裝。
·容量調節:轉動手輪11(經中間機構)→托盤6帶動下容杯5升降 →改變上容杯4和下容杯5的組合容積→調節計量。
·計量精度:與藥物視比重和裝料速度有關,誤差±2~3%。
·特點與應用:裝量可調,但結構比定量容杯式複雜。
適用於比重穩定藥物計量分裝。可實現自動檢測與調節。
3、方形容杯計量機構
·組成:料斗、蓋板、方形可調容杯、滑塊及調節裝置等。
上容杯4由轉盤3帶動、下容杯5由托盤6帶動,兩者同步轉動。
·工作過程:計量——物料由料斗1→容杯(調節板3與中心滑塊組成); 分裝——滑塊4帶動至出料口7→複位準備下一次計量分裝。
·容量調節:轉動5→改變調節板3與中心滑塊間隙→改變方形容杯容積。 ·計量精度:與上述容杯式相近。
·特點與應用:結構簡單,裝量調節容易。但蓋板與滑塊的間隙須調好。
適用於流動性較好的粉末、小顆粒等藥物的計量分裝。
*容杯式計量機構的生產率
Q=w·n·m=v·r·n·m(kg/min)
二、轉鼓式計量機構
* 鼓式計量機構是利用轉鼓外緣與外殼之間所形成的容積進行計量的。
* 轉鼓形狀有圓柱形、稜柱形等,構成槽形、扇形、輪葉形等容腔形狀。
轉鼓容腔可以是固定的,也可設計成可調的。
1、固定容積轉鼓計量機構
·組成:料斗、轉鼓、下料引導管等。
·工作過程:計量——料斗1→轉鼓2→轉動后與外殼形成計量容腔; 分裝——轉鼓轉過180°→藥物進入下料引導管。
·容量調節:定量包裝,更換轉鼓→改變計量。 ·計量精度:與上述容杯式相近。
·特點與應用:結構簡單,裝量不可調。
適用於流動性較好的藥物定量包裝。
2、可調式轉鼓計量機構
·組成:料斗、轉鼓、調節機構、出料口等。
·工作過程:計量——料斗1→轉鼓2→轉動后與外殼形成計量容腔; 分裝——轉鼓轉過180°→藥物進入出料口。
·容量調節:調節螺釘3→調節板4徑向位置→定量包裝——微調;
更換轉鼓→改變計量範圍——粗調。 ·計量精度:與固定容積轉鼓式相近。
·特點與應用:裝量可調,但結構比固定轉鼓式複雜。
適用於流動性較好的小顆粒藥物定量包裝。
* 轉鼓式計量機構的生產率
Q=S·L·γ·n·m·k (kg/min)
(轉鼓速度視物料和容腔結構的不同,在0.25~1m/s範圍內選取。)
三、螺桿式計量機構
* 螺桿式計量機構是利用螺旋給料原理來進行計量的,即利用螺桿槽的空腔作為計量的容積,在每一分裝循環中,控制螺桿轉數,便可控制螺桿每次旋轉傳送的物料量,從而達到計量目的。 * 螺桿式計量機構在藥劑生產中用來對粉體或細顆粒物料進行計量,特別適用於粉體,對細顆粒物料有磨碎現象。 * 螺桿式計量機構有機械式、電磁離合器控制式、步進電機驅動式。
1、機械式螺桿計量機構
——計量分裝螺桿和攪拌槳的動力均來自主電機,採用機械傳動系統。
圖2-6 機械傳動式螺桿計量機構 1-落粉斗;2-螺桿;3-料斗;4-攪拌器;5-傘形齒輪;
6-圓錐齒輪;7、8-傳動軸;9-螺桿傳動軸;10-機架
·結構:軸7→齒輪6→螺桿傳動軸9→計量螺桿2轉動; 軸8→空套於軸9上的齒輪5→攪拌器4轉動; 料斗3中的藥物量由另一傳動路線驅動送粉螺桿進行控制。 ·為使螺桿2間歇計量分裝—→軸7須單向間歇轉動→採用單向離合器。 ·單向離合器是通過偏心調節盤、扇形齒輪等傳動元件驅動的。
·計量的調節:調整驅動單向離合器的偏心調節盤的偏心量(微調); 更換不同型號的螺桿(粗調)。 ·工作原理:機械式螺桿計量分裝機構是通過機械傳動和單向離合器 來控制計量螺桿間歇旋轉並進行計量分裝的。
2、電磁離合器控制式螺桿計量機構
——計量分裝螺桿和攪拌槳的動力來自不同動力源,計量螺桿由電磁離合器控制。
·結構:電機2→帶傳動1→電磁離合器3→計量螺桿8間歇單向轉動; ……→空套於螺桿軸上的攪拌槳軸套→攪拌器轉動; 料斗6中的藥物量由另一傳動路線驅動送粉螺桿進行控制。 ·為使螺桿8間歇計量分裝—→採用電磁離合器3間歇吸合控制。 ·電磁離合器吸合與否受分裝工位容器到位發出的信號控制。
·計量的調節:調整離電磁合器的吸合時間(微調); 更換不同型號的螺桿(粗調)。 ·工作原理:電磁式螺桿計量分裝機構是通過電磁離合器的吸合與分離 來控制計量螺桿間歇旋轉並進行計量分裝的。
3、步進電機驅動式螺桿計量機構
——計量分裝螺桿和攪拌槳的動力來自不同動力源,計量螺桿由步進電機直接驅動。
圖2-7+ 步進電機式螺桿計量機構 1-步進電機;2-聯軸器;3-同步帶輪;4-送粉螺桿;5-攪拌槳;6-粉斗;7-螺桿
·結構:步進電機1→聯軸器2→計量螺桿7間歇單向轉動; ……→空套於螺桿軸上的同步帶輪3→攪拌槳5轉動; ……→送粉螺桿4→控制粉斗6中的藥物量。 ·螺桿7間歇計量分裝採用步進電機驅動。 ·步進電機轉動受分裝工位容器到位、控制系統發出的脈衝信號控制。
·計量的調節:調整驅動步進電機的脈衝信號脈衝數(微調); 更換不同型號的螺桿(粗調)。 ·工作原理:步進電機驅動螺桿計量分裝機構是通過步進電機的間歇轉 動來控制計量螺桿間歇旋轉並進行計量分裝的。 ◆ 螺桿計量機構中:
(1)計量螺桿一般垂直安裝,在導管內的螺距數≥5; (2)螺桿採用精密加工的矩形截面螺紋(圖2-7),其一圈計量容積V為 V=F·L=t(s-b)·πDm/cosα (cm3)
螺桿每次計量的理論重量W為
W=V·γ·m (kg)
螺桿計量的平均生產率Q為
Q=W·n/m =V·γ·n
=t(s-b)·πDm/cosα·γ·n (kg/min)
(3)螺桿與導管間的間隙:一般取0.2mm左右。 過大會影響計量精度; 過小回使螺桿與導管相摩擦而產生金屬屑,污染藥物。 (4)特點: A、計量精度較高,誤差≤5%; B、計量和裝量範圍較大(0.12~1.4g),且可調 (調螺桿轉數→微調,更換螺桿→粗調); C、應用範圍較廣,尤其適用於流動性好的重體藥粉的計量分裝; D、螺桿加工和安裝要求較高。 (5)計量精度主要影響因素: A、藥物的流動性、比重等物理性能; B、螺桿與導管間的間隙; C、螺桿的轉數與轉速; D、螺桿的加工精度。
四、氣流式計量機構
* 氣流式計量機構是在工作轉盤上開有若干空腔(空或凹槽),利用氣流原理實現真空吸粉和壓縮空氣吹粉,從而完成一定容積藥物的計量分裝——工作原理。 * 氣流式計量機構在藥劑生產中用於抗生素及其它疏鬆粉劑的計量。
圖2—8 氣流式計量機構
1—分裝盤;2—調節裝量盤;3—滑塊;4—活塞栓;5—過濾片;6—端面閥
·結構:計量盤1、調節盤2、滑塊3與活塞栓4、過濾片5、端面閥6。 A、計量盤1上有六個徑向圓柱形計量孔,其側面軸向各有一個圓孔,
用以與端面閥接觸;
B、調節盤2端面上開有阿基米德螺旋槽,用以裝嵌調節滑塊3;
C、不鏽鋼滑塊與過濾片5通過活塞栓4連接並裝在計量孔內;
D、過濾片採用不鏽鋼粉末燒結而成,充滿微孔,只能通過潔凈空 氣,而阻止藥粉通過。 ·工作過程:是在計量盤1的間隙轉動中進行的。 吸粉——圓盤轉動至計量孔處於料斗下方→通過端面閥接通真空
→從料斗中吸入粉末; 吹粉——圓盤轉至計量孔處於容器上方→通過端面閥接通壓縮空氣
→從計量孔吹出粉末至容器中,完成一次計量分裝循環。 計量盤每次轉過的角度即計量孔的角度角送瓶時間對應。 ·計量的調節:調整過濾片5在計量孔內的位置。 調節裝量盤2→滑塊3沿螺旋槽運動→濾粉片5產生徑向位移 →改變吸入孔內的粉末量。 ◆氣流式計量機構中: (1)計量盤每次轉過的角度即計量孔的分度角與送瓶時間對應; (2)當某工位缺瓶時,藥粉由回收機構自動回收; (3)因飄散和泄漏使計量孔周圍粘附或散落有一些藥粉 →在下料輔助漏斗與計量分裝盤之間裝有刮粉片刮下粘附粉末 →刮下的粘附粉末由回收機構回收; (4)特點: A、計量精度較高,誤差<5%; B、計量與裝量範圍(0.05~0.5g)較螺桿式小,且可調; C、速度和產量比螺桿式高,尤其適用於輕體藥粉的計量分裝; D、機械化程度較高,操作方便; E、須有真空及壓縮空氣等輔助裝置,佔地面積較大。 (5)計量精度主要影響因素: A、藥物的流動性、比重等物理性能; B、過濾片堵塞或損壞→吸粉不足和吹粉不凈(→設吹凈工位); C、真空度(吸粉,應≥0.08MPa)和壓縮空氣壓力(吹粉及吹凈); D、料斗中的藥物量與攪拌。
五、插管式計量機構
* 插管式計量機構多用於膠囊生產。
* 沖桿套在插管內(配合間隙0.1mm) 1、結構:
插管組件、推粉組件、粉斗及攪拌裝置、傳動裝置等。 A、數對插管6與沖桿4裝在插管架5上,對稱排列於打桿3兩側,分
別對著藥粉盒14和囊板7;
(傳動:分度盤→花鍵齒輪9→花鍵軸8→插管架180°間歇迴轉;
盤形凸輪a→擺輥架11→花鍵軸8→插管架間歇上下往複)
B、打板1和頂桿2裝在打桿3上,控制沖桿4;
(傳動:盤形凸輪b→擺輥10→打桿3間歇上下往複→沖桿4上下)
[盤形凸輪a與盤形凸輪b的曲線應保證沖桿4與插管6在同步
下行一段時間后,再有一段單獨下行時間]
C、粉盒14旋轉、刮板13不動;
(傳動:分度盤→花鍵齒輪9→齒輪12→粉盒14間歇迴轉;)
D、囊板7由主工作盤帶動作間歇旋轉。 2、工作過程:
是在插管計量裝置和囊板的間隙轉動中進行的。
插粉計量——插管架5下行→沖桿4與插管6一起下行插粉 →打桿3使沖桿4繼續下行壓實藥粉柱;
(此過程粉盒14靜止不轉) 回程換位——打桿3上行複位,插管架5上行 →插管架5迴轉→銜粉插管正對膠囊體; (此過程中,粉盒14迴轉、刮板13將藥粉耙勻刮平) 推粉分裝——插管架5(沖桿4與插管6一起)下行→插管6進入膠囊體
→打桿3使沖桿4繼續下行推藥粉柱於膠囊體;
(此過程粉盒14靜止不轉) 回程複位——打桿3上行複位,插管架5上行 →插管架5迴轉→空插管正對粉盒14;
(此過程中,粉盒14迴轉、刮板13將藥粉耙勻刮平) 至此,完成一次計量分裝循環。 3、計量的調節:
調整粉盒內粉層厚度、插管內徑、插管與粉盒底的間隙。
◆ 在插管式計量機構中:
(1)為保證計量準確,沖桿與插管間的間隙很小(0.1mm)。
(2)插管下行到最低位應與粉盒底保證有0.1mm左右間隙
(既要壓實藥粉柱,又要保護插管)。
(3)刮板與耙料器控制粉盒內藥物的松實程度 對粘性大、流動性差、易結晶結塊、架橋形成空穴的藥物,
須耙松、翻勻、刮實;
對粘性小、流動性好的藥物,只須刮板將粉層刮平。
(4)插粉后壓實藥粉時,沖桿相對插管的行程決定於驅動打桿和花鍵 軸的兩凸輪曲線相對位置。 (5)沖桿相對插管的行程應根據藥物性能調節
粘性小→相對行程大→以防壓得不實,在轉位時鬆散掉落;
粘性大→相對行程小→以防壓得過實而粘附在沖桿或插管內壁
上(為消除粘附現象,有時在沖桿上裝一銷釘使其沿
插管壁上的螺旋槽有一旋轉動作)。
(6)對比重較小且粘性較大的粉劑(如青霉素、土霉素等),插粉計
量時,沖桿與插管間可無需相對行程,圖2-10即為此情形。
有的插管計量機構中只有 單側插管
4、特點:
A、插管式計量適用的藥粉範圍較寬,多用於膠囊充填。 B、插管式計量自動化程度較高,有間歇式和連續式(圖2-11);
圖2—11 連續插管式計量分裝示意圖
原理與間歇式相同; 插粉、計量、落粉的動作是在迴轉過程中完成的;
每一粉管對準一對上下模具。
5、計量精度主要影響因素:
A、藥物的流動性、比重等物理性能; B、粉斗中的藥物量、松實度及攪拌; C、沖桿與插管間的間隙; D、沖桿與插管的加工精度。
六、模板式計量機構
(左圖是軸向展開圖)
* 模板式計量又叫沖塞式計量。模板式計量機構多用於膠囊生產。
1、機構的組成結構(演示):
沖桿、計量模板、粉盒圈、托板、刮粉器等。
·計量模板上開有若干組周向分佈的貫通模孔(圖示為6組);
·計量模板與粉盒圈組成藥粉盒作間歇轉動;
·沖桿(組)數與模孔(組)數相同;
·各組沖桿安裝在同一橫樑上但高度不同,由螺旋調節,橫樑(由凸輪機構驅動)帶動各組沖桿作上下往複運動;
·刮粉器位於最後一組孔處,利用其與模板的相對運動而颳去模板上多餘粉末,以保證計量精度。
2、工作過程:
藥粉置於粉盒中,模板上粉末進入模孔
→沖桿下行壓實模孔中粉末,然後上升離開模孔
→藥粉盒間歇轉動,模孔依次進入下一組位,模粉末再次進入模孔
→沖桿下行……
→粉末填充一次->沖桿壓實一次->…直到f次,第f組沖桿將模孔中藥粉柱推出計量模孔,並通過模板下方的托板上的半圓缺口進入膠囊體或計量容器。
3、工作原理:
由計量模板與粉盒圈組成藥粉盒作間歇迴轉,通過作上下往複運動的而高度不同的多組沖桿的衝壓,使粉盒轉動時填入模孔的鬆散藥粉受到多次壓實,最後被推送到分裝容器中。
4、計量調節:
·螺旋調節各組沖桿安裝高度→沖桿壓實粉末的程度
→下一次填入模孔的藥粉量→模孔中的藥粉質量→微調; ·更換不同孔徑和厚度的模板、相應尺寸的沖桿→粗調。
5、計量精度主要影響因素: A、藥物的流動性、比重等物理性能; B、粉斗中的藥物量、松實度及攪拌; C、沖桿與模孔的間隙; D、沖桿與模板的加工精度。
6、特點:
A、計量模板和沖桿的製造、調試精度要求較高; B、可採用多規格計量模板和沖桿→計量、調節範圍較廣; C、多次充填壓實又可單獨調節→保證計量準確、差異小、成品率高。 —→應用較廣。