浅析抗生素瓶粉剂分装机进瓶方式与速度提升的改进设计

摘

要：从分析抗生素瓶粉剂分装机的单轨进瓶方式入手，指出了分装机单轨进瓶速度受间歇运动和摩擦力制约的问题，并据此提出了分装机双轨进瓶的改进方案，有效提升了进瓶速度，使得产量有所提高。关键词：单轨进瓶；双轨进瓶；分装机；进瓶方式

0

引言随着制药行业生产成本的提高以及新版GMP的实施，降低生产成本成为了制药企业的主要任务。对粉剂生产厂家而言，要想提高企业生产效益，就必须提升抗生素瓶粉剂分装机（以下简称分装机）的生产速度。目前国内制药企业大多采用螺杆式抗生素瓶粉剂分装机，且多数采用单轨直线式或圆盘式进瓶的方式。笔者经过多年的分析研究和实践，设计出了用于四头分装机的双轨进瓶机构，使得分装速度从240～250瓶/min提升到300～320瓶/min，且速度稳定、可靠。1

单轨进瓶方式国内抗生素瓶粉剂分装机的进瓶方式以直线式和圆盘式为主。其中，直线式分装机空间占用大，拨块多，更换规格件麻烦，清洗灭菌也较困难；圆盘式分装机空间占用小，更换规格件容易，便于设备进行一拖二、一拖三布置。现以圆盘式分装机为例，分析其单轨进瓶方式。图1为圆盘式单轨送瓶示意图。粉剂分装不同于水剂灌装，水剂可连续移动灌注，而粉剂只能在静止状态下进行分装。因此，分装机的进瓶拨盘和分瓶螺杆为间歇运动，瓶子的运动形式为：运动—停止—运动—停止，通常把运动+停止时间设定为一个工作周期。

1.1

工作周期四头分装机的一个工作周期包括运动进瓶和停顿分装，在一个工作周期中，进瓶和停顿分装所占时间各为1/2。现以320瓶/min（7mL瓶规格）的分装速度为设计依据，每一个工作周期T的计算公式如下：T=60/（生产速度÷周期内分装瓶数）=60/（320÷4）=0.75s由于进瓶和停顿分装时间各占1/2，所以进瓶和分装时间为0.75/2=0.375s。1.2

平顶输送链运动速度1.2.1

平顶输送链最低运动速度Vmin由于7mL规格的瓶身直径为22mm，所以平顶输送链最低运动速度Vmin=（瓶径×每个周期的运瓶数量×60）/（T/2）=（22×4×60）/（0.75/2）=14080mm/min。1.2.2

平顶输送链实际运动速度V考虑到平顶输送链材质为塑料，与7mL抗生素玻璃瓶之间的摩擦系数较小，对抗生素玻璃瓶的运动推力也小，特别是螺杆瞬时起动时，抗生素玻璃瓶的运动速度需从0加速到15000mm/min以上。此外，抗生素玻璃瓶在运动时与栏栅存在摩擦阻力，所以平顶输送链运动速度V实际取值应≥2Vmin，即V≥2×14080=28160mm/min。通过多年测试平顶输送链运行时的运动推力得知，输送链运行速度V=28000mm/min时接近临界点，当V＞28m/min时运动推力没有增加，反而增加了瓶子运动时的跳动量，抗生素玻璃瓶不能顺利进入螺杆，甚至引起爆瓶。因此，笔者选取V=28000mm/min来计算转盘转速。1.3

进瓶转盘转速由于进瓶转盘外圆线速度需≥V，则N≥V/[（进瓶转盘外径-瓶径）×3.14]=28000/[（900-22）×3.14]≈10.16r/min。1.4

单轨进瓶速度根据实际经验，进瓶转盘转速超过8r/min时容易倒瓶，超过10r/min时倒瓶现象特别严重，所以单轨进瓶的速度B=[进瓶转盘转速×（进瓶转盘外径-瓶径）×3.14]÷2/瓶径=[8×（900-22）×3.14]÷2/22≈500瓶/min。因为粉剂分装是间歇停顿式的，分装和停顿时间各占1/2，所以进瓶速度=B/2=500/2=250瓶/min。实际生产中，分装机的正常运行速度为240～250瓶/min，与上述理论计算结果相符。2

双轨进瓶方式2.1

结构与原理图2为双轨送瓶示意图。此设计结构包括进瓶转盘、分装拨轮、进瓶大拨轮、进瓶小拨轮、过渡拨轮等。各拨轮之间为机械式联动，并做间歇式运动，抗生素玻璃瓶分两路进瓶，双轨进瓶的设计原理与单轨进瓶方式相同。

2.2

双轨进瓶速度双轨进瓶转盘与进瓶大拨轮、小拨轮直接对接，瓶子运动过程中无过桥板，摩擦阻力降到了最低，理论上单条轨道的进瓶速度B的计算公式如下（按7mL瓶规格计算）：B=进瓶转盘转速×进瓶转盘内轨道中心圆直径×（3.14/4）/瓶径=8×840×（3.14/4）/22≈240瓶/min即双轨进瓶速度应为B×2=480瓶/min。在实际生产中，由于此机构的瓶子直接进拨轮，瓶子运动时有一定旋转离心力，所以进瓶速度会有所降低。经样机试车验证，分装机速度可达380瓶/min。在药厂实际联线生产条件下稳定运行的速度≥300瓶/min。3

结语本文介绍的两种不同进瓶方式的分装机已大批量生产投入药厂使用，经药厂使用效果反馈：采用单轨进瓶方式的分装机稳定运行速度为240～250瓶/min；采用双轨进瓶方式的分装机稳定运行速度为300～320瓶/min，速率提高了2