制药设备与工程设计 第5章 粉碎及分级设备.ppt

第5章粉碎及分级设备 第5章粉碎及分级设备 第1节粉碎设备第2节分级设备第3节均化设备 第1节粉碎设备 粉碎机械的选型锤式破碎机球磨机振动磨气流磨 尺寸减小 对物料施加一定的外力 克服分子间的内聚力 将物料分裂破碎的操作称为尺寸减小 尺寸减小的过程始终伴随着物料的体积由大变小 比表面积由小变大 不断增加 而物料的化学性质不会发生变化 粉碎的目的 降低固体物料的粒径 增大比表面积 增大与液体分散媒体的接触面 可以加快药物的溶出速度 提高药物利用率 便于几种不同的固体物料混合均匀 提高分散均匀性 衡量固体物料粉碎效果的参数 破碎比 粉碎前后固体物料的颗粒直径之比 因为粉碎前后物料粒度不一致 一般用平均粒径表示粒度 破碎机 3 30 粉碎磨 40 450 粒径在振动筛的运用 粉碎机械的基本技术经济指标 破碎比和单位电耗单位电耗 粉碎单位质量产品的能量消耗 多段破碎 连续使用几台粉碎机串联的破碎过程称为多段破碎 总破碎比等于各段破碎比的乘积 一 粉碎机械的选型 粉碎机理粉碎机械的分类粉碎机械选用原则 1 粉碎机理 破碎的施力种类有 压缩 剪切 弯曲 冲击 其中粗碎和中碎以压缩和冲击为主细碎和超细粉碎还要运用剪切脆性材料施加压缩 冲击力韧性材料施加剪切 快速冲击力 2 粉碎机械的分类 按粉碎机作用件的运动方式分 旋转 振动 搅拌 滚动 按操作方式分 干法和湿法 连续和间歇 实际应用 破碎机 磨碎机和超细粉碎机 3 粉碎机械选用原则 掌握物料性质和对粉碎的要求合理设计和选择粉碎流程和粉碎机械周密的系统设计 A 掌握物料性质和对粉碎的要求 物料的性质 原始形状 大小 硬度 韧脆性 可磨性 磨蚀性 B 合理设计和选择粉碎流程和粉碎机械 粉碎级数 开式或闭式 干法或湿法 C 周密的系统设计 一个完善的粉碎工序设计必须对整套工程进行系统考虑 除了粉碎机主体结构外 其他配套设施也必须充分注意 整套粉碎系统最好的微负压下操作 冲击式粉碎机 常用的冲击式粉碎机主要有锤片式和齿爪式两种 它们都是采用机械方法对原料以冲击方式进行粉碎 其适用范围广泛 通用性强 而且构造简单 生产效率高 易于控制产品的粒度 使用维护安全 方便 可靠 二 锤式破碎机 工作原理及类型锤式破碎机的结构锤式破碎机的应用 1 工作原理及类型 锤式破碎机的工作原理锤式破碎机的类型 A 锤式破碎机的工作原理 锤式破碎机的主要部件是带有锤头的转子 转子由主轴 圆盘 销轴和锤头组成 电动机带动转子高速旋转 物料从上部进入机内 受高速运动的锤头冲击 剪切作用而粉碎 转子的下部设有筛板 不能通过筛板的颗粒被阻留 继续被粉碎 B 锤式破碎机的类型 按转子回转方向分为 可逆式 不可逆式 按进料方向不同可以分为 切向式 轴向式 径向式 2 锤式破碎机的结构 切向式轴向式径向式 A 切向进料式粉碎机 进料口和粉碎室比较宽 其适应性广 通用性大 经久耐用和容易操作 需要配套增速传动装置和风机 结构比较复杂 体积比较庞大 工作时噪声和粉尘比较大 耗能比较多 加工单位质量物料的能耗一般比较高 B 轴向进料式粉碎机 在高速回转时宛如一台轴流风机 物料从轴向进料口被吸入粉碎室 经粉碎后从筛孔排出 故又称其为轴向自吸式粉碎机 该粉碎机的特点是 粉碎室宽度小 结构简单 筛片包角比较大 一般为300 以上 能自动吸料 生产效率比较高 C 径向进料式粉碎机 特点是粉碎室宽度大 筛片包角大 一般大于300 常用于谷物粉碎 生产效率较高 3 锤式破碎机的应用 锤式破碎机应用于中硬度以下 且磨蚀性弱的物料 锤式破碎机由于具有一定混匀和自行清理作用 能够破碎含有水分及油质的有机物 齿爪式粉碎机 齿爪式粉碎机的组成 齿爪的形状 三 球磨机 装有研磨介质的密闭圆筒 在传动装置带动下产生回转运动 物料在筒内受到研磨及冲击作用而粉碎 转筒速度的影响 离心状态泻落状态抛落状态 球磨机的分类 按照磨仓内装入研磨介质的种类分为 球磨机 钢球或钢段棒磨机 圆柱形钢段砾磨机 砾石 卵石 瓷球 球磨机的特点 适应性强 生产能力大 粉碎比大 粉碎物细度可以根据需要进行调整对磨粉有均化作用系统封闭 可以符合无菌要求 四 振动磨 磨碎机械 磨碎机械主要用于加工小颗粒原料时的干磨碎和湿磨碎作业 常用的磨碎机械有片磨 锥磨和对辊式磨粉机等 成品粒度比较细微 一般可以通过80 320目筛孔 片磨 片磨适用于干物料磨碎 也适用于研磨含水分高的物料以及韧性大的物料 片磨的研磨性能除了取决于两个磨盘间的挤压力外 还取决于动磨盘的速度 按照磨盘安装位置可以分为立磨和卧磨两种 片磨的磨盘主轴轴线垂直于水平面的称为立式磨浆机 磨盘主轴轴线平行于水平面的称为卧式磨浆机 按照磨片的材质不同可分为钢磨 金刚砂磨 石磨 陶瓷磨等 用途十分广泛 磨盘 磨盘是盘式磨最主要的工作部件 物料研磨的工作原理是借助于两个磨盘间的压力与两盘上的磨纹在旋转时所产生的摩擦和剪切作用而使物料磨碎成微细颗粒 磨盘是一个扁的圆柱体 其工作面的中央部分向内凹入 称为磨膛区 起到向外推送和分配物料的作用 在石制的和钢制的磨盘上 整个工作表面按其形状和作用 可分为四个区域 即喂入区 接收区 引入区和研磨区 对辊式磨粉机 对辊式磨粉机广泛应用于制粉 破碎 轧碎等 根据使用对象不同 又可分为小型磨粉机和大 中型磨粉机 前者装备有一对磨辊 其结构简单 操作方便 生产率低 后者配置有两对磨辊 其结构复杂 机械化自动化程度高 生产率高 大 中型对辊式磨粉机 大 中型对辊式磨粉机 磨辊为了达到一定的研磨效果 磨辊需要承受较大的径向工作压力 同时磨辊的表面还与物料产生强烈的摩擦作用 因此不仅要求磨辊应具有一定的强度 韧性 耐磨性和良好的导热性能 而且还要求磨辊表面没有砂眼 气孔 裂纹和硬度不一等制造缺陷 为了达到运转平稳和保持两磨辊间的轧距 磨辊应表面平直并具有精确的圆柱形 大 中型对辊式磨粉机 目前 普遍采用的是硬模离心浇铸成型 冷凝合金辊体的实心半轴压合空心磨辊 见图4 40a 为了注入冷水降低磨辊表面的温度 将磨辊两端压合的半轴中央钻成通孔 成为空心半轴 使冷水能从半轴空心孔道通入空心磨辊中 磨辊 磨辊的辊体外层为冷硬合金铸铁 肖氏硬度68 78度 层内为灰口铁 有较大的硬度和韧性 保证受载后不断裂和弯曲变形 又便于加工 齿辊的技术特性系指磨辊表面的齿数 磨齿角度 磨齿斜度和一对磨辊磨齿排列等 l 磨辊齿数 它是以磨辊表面单位圆周长度上的拉丝数目 即每厘米或每英寸圆周长度内的齿数来表示的 2 磨齿角度 磨辊表面经拉丝机刀头切削后 磨齿两斜面的夹角 叫磨齿齿角 3磨齿斜度 为了增强破碎和剥刮能力 降低能耗 提高面粉质量 磨辊表面的齿纹必须与圆柱体母线有一个倾角 如果磨齿没有斜度 那么物料就不能连续地受到研磨 麸皮将被切成条状 工作时还会引起磨辊震动 以致损坏磨齿 通常 用磨辊长度L和磨齿斜距 之比表示斜度 常用斜度为 L 1 7 1 10 也可以用倾角 表示 一般 10 16 4磨齿排列 两根磨辊以不同的速度运转 由于辊齿有锋角和钝角之分 因此有四种不同的排列方式 影响对辊式磨粉机工作性能的因素 轧距 轧距大小对研磨效果影响很大 轧距小 磨辊对物料的挤压和剥刮作用强 流量 磨粉机的流量一般用每厘米磨辊接触长度上24h的负荷量来计算 如果流量过大 就会降低剥刮率 流量小 剥刮率虽高 但又对提高产量不利 因此必须保持适当的流量 磨辊的转速和速比 提高磨辊的转速 物料通过研磨区的速度也随之提高 产量提高 两磨辊线速度差越大 快 慢辊对物料的研磨作用也就越剧烈 一般快 慢辊的速比采用上2 5 1 五 气流磨 利用高速弹性气流喷出时形成的强烈多相紊流场 使其中的固体颗粒在自撞中或与冲击板 器壁撞击中发生变形 破裂 而最终获得超粉碎 超微粉碎机 超微粉碎机生产的颗粒粒度极细 并有严格的粒度分布 规整的颗粒外形 在医药生产中应用非常广泛 要求颗粒极细 平均粒径应通过200 325目筛以上 有的仅数微米 甚至1 以下 常用的超微粉碎机 卧式超微粉碎机 二 超音速喷射式粉碎机 三 立式环形喷射式粉碎机 卧式超微粉碎机 这是一种卧轴 双室 气流分级式粉碎机 主要依靠冲击粉碎原理工作 在粉碎的同时能够进行分级和清除杂质 卧式超微粉碎机 二 超音速喷射式粉碎机 物料从喂料口投入后 受到2 5马赫 气流速度与音速的比值 以上的超音速气流的强烈冲击 使物料颗粒相互间发生剧烈的碰撞作用 可达到1 的超微细粒度 粉碎机上设有粒度分级机构 微粒排出后 粗粒返回机内继续粉碎 直至达到所需粒度为止 超音速喷射式粉碎机 二 超音速喷射式粉碎机 三 立式环形喷射式粉碎机 第2节分级设备 分级 指把清理过的产品按质量不同分离开来 其质量可按照尺寸 形状 密度 结构和颜色来划分 定级 指按商业价值和用途划分品级 与物理分级时所公认的考虑因素相比 定级取决于更多的因素 药品分级的一般原理和方法 空气动力学特性的不同 气流清选法 颗粒大小的不同 筛选法 颗粒形状的不同 精选 比重的不同 干法比重分选和湿法比重分选 颜色的不同 光电分选法 第2节分级设备 颗粒分级摇动筛振动筛回转叶轮动态分级机 一 颗粒分级 将颗粒按粒径大小分成两种或两种以上颗粒群的操作过程 颗粒分级可分为机械筛分和流体分级 一 颗粒分级 机械筛分流体分级 1 机械筛分 机械筛分是借助具有一定孔眼或缝隙的筛面 使物料颗粒在筛面上运动 不同大小颗粒的物料在不同的筛孔处落下 完成物料颗粒的分级 筛下料 从筛面孔眼掉下的物料筛上物 停留在筛面上的物料 筛选原理 物料一般由长 宽 厚三维尺寸组成 一般是长 宽 厚 筛选一般是根据颗粒的宽度和厚度的不同来进行的 长方形筛孔是根据厚度的不同进行分离的 筛选原理 根据物料宽度 厚度或形状不同进行分离 长方形筛孔是根据物料厚度不同进行分离的 圆形筛孔主要是根据物料宽度不同进行分离的 三角形筛孔主要根据物料的形状分离 筛分效率 筛分效率 物料经筛选一定时间后 筛过物的重量占原料中可过筛物料重量的百分比叫筛分效率 长方形筛孔按粒度厚度不同分离 筛孔只限制颗粒的厚度 而颗粒的长度和宽度不受限制 颗粒不需要竖立起来即可通过筛孔 这样 筛面只需作水平振动即可 应用长方形筛孔时 筛孔长边应于物料运动方向也即筛面振动方向相同 在实际应用中 多用长方形筛孔分离厚度相差较大的颗粒 长方形筛孔按粒度厚度不同分离 试验证明 增加这种筛孔的长度可提高其筛分效率 但增加到一定程度后 筛分效率提高很少 筛孔长度一般为颗粒长度的2 3倍 另外 筛孔过长 筛面强度和刚度将被削弱 圆形筛孔按谷粒宽度分离 圆形筛孔只限制颗粒的宽度 而对长度和厚度没有限制 筛分时 颗粒必须竖立起来才能穿过筛面 但是 当颗粒的长度大于筛孔直径的两倍以上时 尽管颗粒的宽度小于筛孔的直径 颗粒也不能穿过筛面 而只能在筛面上水平运动 这是因为颗粒的重心没有在筛孔圆内 颗粒不能竖立起来 筛选原理 筛孔面积百分率 筛孔面积占整个筛面面积的百分比 筛理曲线 以标准筛的各层筛孔直径为横坐标 以各层筛上物占物料总重量的百分比为纵坐标绘出的曲线图叫筛理曲线 筛选原理 筛孔形状和尺寸的选择取决于筛分物料的粒度及其截面形状 各种形状的筛孔 当筛孔面积相同时 长方形筛孔的筛孔面积百分率最大 其次为正方形 圆形的最小 而且 长方形筛孔不易堵塞筛孔 筛面的运动形式 静止倾斜筛面往复振动筛面高速振动筛回转筛面旋转筛面 静止倾斜筛面 物料靠自重在筛面作直线滑动 小于筛孔的颗粒通过筛孔进行分离 这种筛子因物料相对筛面的运动路程 筛程 较短 筛分效率较低 往复振动筛面 筛面作往复直线运动 物料沿筛面作往复滑动 筛程较长 可用来清除物料中细小杂物 其筛分效率及生产率均较高 高速振动筛 筛面在垂直平面作圆形或椭圆形平动 也可以作直线运动 物料在筛面上作小的跳动 颗粒不易堵塞筛孔 回转筛面 筛面在水平面内作圆运动