旋转式压片机

目录

1.研究压片机的意义 (2)

1.1 压片机定义 (2)

1.2.国内外的研究状况分析 (2)

1.3研究的主要内容 (3)

2．旋转式压片机的工作原理 (3)

2.1 旋转式压片机的工作原理和结构 (3)

2.2 旋转式压片机的工艺流程 (4)

2.3 旋转式压片机压片过程的理论分析 (5)

2.3.1 旋转式压片机的压缩速度 (5)

2.3.2 旋转式压片机压缩时间的计算 (6)

2.3.3 旋转式压片机冲杆位移的计算 (8)

(9)

3.结论 (10)

3.1 (10)

参考文献 (11)

1.研究压片机的意义

1.1 压片机定义

1.根据名词术语标准，压片机有以下定义：

（1）压片机械，将干性颗粒状或粉状物料通过模具压制成片剂的机械。

（2）单冲式压片机，由一副模具作垂直往复运动的压片机。

（3）旋转式压片机，由均布于旋转转台的多副模具按一定轨迹作垂直往复运动的压片机。（4）高速旋转式压片机，模具的轴心随转台旋转的线速度≥60 m/min的旋转式压片机。2. 压片机的出现

在欧美，压片机出现的较早，有近百年的历史。而国内直到1949年，上海市的天祥华记铁工厂仿造出英国式33冲压片机；1951年，根据美国16冲压片机改制成国产18冲压片机，这是国内制造的最早制药机械.

3.压片机的意义

当前国外压片机技术发展的方向是智能化、柔性化、精密化以及符合cGMP，产品高新技术含量不断提升，机械、气、液、光、磁等一体的自动化技术、数控技术、传感器技术、新材料技术等在压片机上得到广泛的应用。

国内的压片机设计、生产制造水平近几年虽然得到了长足的发展，但与国外压片机相比还有很大的差距，国产压片机发展任重道远，还需要我们不断地努力。

1.2 国内外的研究状况分析

我们与国外发达国家的压片机与压片技术的差距还在还在扩大，高速高产、密闭性、模块化、自动化、规模化及先进的检测技术是国外压片机技术最主要的发展方向。

1 高速高产量

高速高产量是压片机生产厂商多年以来始终追求的目标，目前世界上主要的压片机厂商都已拥有产量达100万片／h的压片机。如Manesty公司生产的Xpress 700型压片机产量高达100 万片／h；Korsch 公司生产的XL800型压片机最高产量达102万片／h；Courtoy公司生产的Modul D型压片机最高产量达107万片／h；Fette公司生产的4090 i型压片机最高产量达150万片／h。其产量远远高于国内压片机的产量，国内压片机要在速度产量上赶超国外，需要在压片机设计创新、加工工艺、自动控制等方面有长足的发展。

2 压片工艺环节的密闭性及人流、物流的隔离

国外的压片机输入输出的密闭性非常好，可尽可能地减少交叉污染。压片用的颗粒通过

密闭的料桶及密闭输送系统进入料斗，压片过程中采取有效手段防止粉尘飞扬和颗粒分层，压好的片剂通过筛片、片中检测、金属探测等进入包装工序，整个过程相当密闭。而国内大多数压片机压片过程是敞开的，或者是没有完全密闭，断裂的工序致使压片间粉尘飞扬。随着GMP的深入实施，压片工艺环节的密闭性及人流、物流的隔离变得尤为重要，这是我们设计生产制造设备所必须具备的基本功能。

1.3 研究的主要内容

单冲压片机和旋转式压片机是两种常见的压片设备。单冲压片机由于价格低廉、操作方便、结构简单受到了实验室、研究所、大专院校等研究人员的欢迎，然而由于单冲压片机存在诸多的不足，最终导致实验室获得的结果与车间实际使用的旋转式压片机压制的结果差异很大，无法将实验室的试验数据直接复制用于实践生产。旋转式压片机由于结构复杂、价格昂贵、操作者要求经过培训，其使用受到一定的限制。本文从压片机的主要工作原理和参数研究。

2．旋转式压片机的工作原理

2.1 旋转式压片机的工作原理和结构

旋转式压片机的工作原理和结构如图1所示，其是目前生产中使用最广泛的压片机，主要由传动部件、转台部件、压轮架部件、轨道部件、润滑部件及围罩等组成。一般转台结构为3层，上层的模孔中装入上冲杆，中层装中模，下层模孔中装下冲杆。由传动部件带来的动力使转台旋转，在转台旋转的同时，上下冲杆沿着固定的轨道作有规律的上下运动。同时，设计人员在上冲上面及下冲下面的适当位置装着上压轮和下压轮，在上冲和下冲转动并经过各自的压轮时，被压轮推动，使上冲向下、下冲向上运动并加压于物料。转台中层台面置有一位置固定不动的加料器，物料经加料器源源不断地流入中模孔中。压力调节手轮用来调节下压轮的高度，下压轮的位置高，则压缩时下冲抬的高，上下冲之间的距离近，压力大，反之压力就小。

图1为旋转式压片机的工作原理和结构

片重调节手轮用来调节物料的充填，也即调整中模孔内物料的容积。带二次压缩的压片机增加了一道预压，也即物料先经过上下预压轮的压缩后再进入主压，能大大改善片剂的质量；而二次压片的压片机是用来压双层片的，一次加料后经预压，再加一次料后再主压，最后获得双层片的片剂。

2.2 旋转式压片机的工艺流程

图2旋转式压片机的压片工艺流程

旋转式压片机的冲模数不再是一个，而是多个，冲模逐一进入工作区域。

其流程：

(1)下冲转到加料器之下时，下冲的位置趋低，致使物料颗粒流入中模模腔。上冲升起让开加料器；

(2)下冲转到充填轨时，保证了一定的充填量；

(3)下冲转到计量轨时，经刮粉器将多余的物料颗粒刮去，保证了剂量的准确，(有时将充填轨与计量轨做在一起)；

(4)当上下冲转到上下两压轮之间，两冲之间的距离为最小，即压缩成片；

(5)下冲转到顶出轨时，下冲把中模模腔内的片子逐渐顶出，直至下冲与中模的上缘相平；

(6)药片被拦片板推开。以上工序，旋转式压片机以多个冲模的形式周而复始。

2.3 旋转式压片机压片过程的理论分析

2.3.1 旋转式压片机的压缩速度

为了掌握旋转式压片机的几何特性和性能对压片质量的影响程度，就必须对转台的半径、压轮的半径、转台的转速、物料颗粒的充填深度对压缩速度的关系进行理论的分析。

现在我们设定中模内颗粒的压制过程中某一瞬间的厚度为h，压制后片子的

厚度为h

0，则h-h

代表在此瞬间尚待压制的物料颗粒的深度，称为待压深度△h，

即△h=h-h

。，那么压缩速度v为单位时间中模内物料颗粒层厚度的变化量，由此定义，

()d h v dt ?=

式中△h ——物料颗粒的待压深度； F ———时间； v ———压缩速度。

通过计算可以知道压缩速度与压片机主要零件(如压轮、转台)的关系，由下

列公式表示：

v =

式中r ——压轮半径； R ——转台半径； N ——转台转速。

由上述公式我们可以发现：

(1)片剂的压制过程，压缩速度是待压深度的函数，即物料颗粒在开始压缩时，压缩速度较大，在压制过程中压缩速度逐渐缩小，在压缩终了时△0时，压缩速度为0；

(2)压缩速度还是转台半径R 、压轮半径r 以及转台转速Ⅳ的函数，即压缩速度随转台半径的减小，压轮半径r 的增大，转台的转速Ⅳ的减小而减小。

旋转式压片的生产实践表明：由于转台是由动力驱动的，压轮本身无动力而被动旋转。因而，压缩速度小，片剂硬度大；转台半径R 较小，压轮半径r 较大，转台转速N 较慢时压制的片剂质量较佳。 2.3.2 旋转式压片机压缩时间的计算

旋转式压片机压缩时间的计算，在图中：位置I 表示冲杆开始进入压轮区域，位置II 表示冲杆开始进入恒定的压缩区域，位置III 表示冲杆离开压轮区域。

图3为旋转式压片机的压缩时间计算图

图中显示整个压缩时间T，由二段时间T-t

1+t

2

组成,在这里t

1

我们称为动压

缩时间，指冲模开始对物料进行压缩直至冲杆底平面的边缘运动至压轮的最底部所需的时间，设开始压缩时物料颗粒层的厚度为h，动压缩最后时颗粒层的厚度

为h

0，则料层厚度变化△h=h-h

,，所需的时间为：

30

sin

t

N

π

=-

t

2

我们称为静压缩时间，也即保压时间，为：

30

2

de

t

RN

π

=

因此，旋转式压片机总的片剂压缩时间为：

3030

sin

de

T

N RN

ππ

=-

式中T——压缩时间；

T

——动压缩时间;

1

静压缩时间；

T

2———

N——转台转速；

R——转台半径；

De——压轮半径；

实践表明：在不同压片机上，对同一规格的冲头，相同的压力压制同一数量的物料时，片剂的硬度随着压缩停滞时间的增加而增加。减少转台半径R，增大压轮半径r；降低转台转速Ⅳ以及加大冲杆底平面直径de即能显著提高片剂硬度(例IPT，标准冲模的de直径比ZP标准冲模的直径大)。但在实践生产中如过分地降低压片机转速和减小转台半径，则不利于提高压片机的生产能力。

2.3.3 旋转式压片机冲杆位移的计算

旋转式压片机在压片过程中，冲杆的运动是由于冲杆运动到压轮处，上冲杆沿上压轮的下缘，下冲杆沿下压轮的上缘运动至上冲杆至上压轮的最低点，下冲杆至下压轮的最高点。将颗粒最终压制成片。如图所示，0’P’=r。

图4 旋转式压片机冲杆位移图

定义为上、下冲头的顶点至压轮中心的边线右压轮中心线上的投影长度之和，冲头的位移为O ’Q ’长度的2倍。

''2y O P y ?=?==

式中△y ——旋转式压片机冲杆的位移； r ——压轮半径； R ——转台半径；

?——转盘上的角度； W ——转盘的角速度； t ——时间。

例2：一旋转式压片机的转台直径225“un，压轮直径250mm，试作转台旋转18。的冲杆位移曲线。

解：由题意：r=l25mm，R=l12．5mm，每隔6。计算一点，由公式(4)：

y?==

取18、12、6及0度作表，所示

表1旋转式压片机旋转角度与冲杆位移的计算

3.结论

3.1

旋转式压片机在开始压缩时斜率较大，在最大值附近斜率变化较缓慢，在压缩后期时旋转式压片机的冲头变化速度小于单冲压片机，故在最大压力附近颗粒压缩时体积变化缓慢，使得颗粒间的空气易于排出。有利于片剂成型，在片剂顶出冲模后不易产生裂片。而单冲压片机在最大压力附近颗粒压缩的体积变化较快，颗粒间的空气来不及排出而被封于片剂内部。

参考文献

［参考文献］

［1］邓才杉.制药设备与工艺．高等教育出版社，2006

［2］孙怀远.药物制剂机械设计．上海东华大学出版社，

2006

［3］伍善根.压片的基本原理．制药机械，2006（4）

［4］ Tablet & Capsules．Tablets Press Selection，2005.3