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制药设备与工程设计 第5章 粉碎及分级设备


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
一.粉碎机械的选型 二.锤式破碎机 三.球磨机

四.振动磨
五.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。

D i? d

? 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
1. 粉碎机理 2. 粉碎机械的分类 3. 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
A. 掌握物料性质和对粉碎的要求 B. 合理设计和选择粉碎流程和粉碎机械 C. 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
1. 工作原理及类型 2. 锤式破碎机的结构 3. 锤式破碎机的应用

1.工作原理及类型
A. 锤式破碎机的工作原理 B. 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
A. 切向式 B. 轴向式 C. 径向式

A.切向进料式粉碎机
? ①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; ? ②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;
? ③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

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α。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s之比表示斜度,常
用斜度为 s/L=1:7~1:10。也可以用倾角α表

示,一般α=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
? ①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。
? ②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。
? ③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

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1μm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1μm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
① 空气动力学特性的不同--气流清选法;? ② 颗粒大小的不同--筛选法;?

③ 颗粒形状的不同--精选;?
④ 比重的不同--干法比重分选和湿法比重分

选; ⑤ 颜色的不同--光电分选法。

第2节 分级设备
一.颗粒分级 二.摇动筛 三.振动筛 四.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
1. 机械筛分 2. 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。物料在筛 面上作螺旋线运动,

筛程最长。筛分效
率及生产率均较高。

旋转筛面
? 筛面呈圆筒形或多角筒形,绕一倾斜轴旋

转,物料在筛筒内作翻转运动而被筛选。 因物料只与部分筛面接触,因而筛分效率 较低,适用于物料的初清理。

回转平面筛
? 回转平面筛通过

偏心机构使筛面 上每一点作半径 为R,角速度为ω 的平面圆周运动。

2.流体分级

二.摇动筛

三.振动筛
1. 圆运动振动筛 2. 直线运动振动筛

3. 三维振动圆筛

四.回转叶轮动态分级机

第3节 均化设备
一. 均质机 二. 胶体磨 三. 超声波均质机


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