药粉（粒）回收机设计思路与调试

陈世庄

摘 要：在制药包装生产过程中，由于生产调试、更换材料、新机试运行、生产操作失误等原因，会造成大量废包装产品的产生。根据国家药品卫生生产标准要求，废包装产品不可直接废弃，需采取药物和包材分离、内装药品必须回收安全管理、妥善处置措施。所以应生产需求，研制开发了废包药粉（粒）回收机。

关键词：设计思路 故障现象及改进 研发目的及意义

一、药粉（粒）回收机设备设计思路

药粉（粒）包装多为袋式包装，一般材质为复合膜等材料。传统废包材的回收通常采用人工操作，用特定剪刀，剪开包装袋，将药物回收，工作效率低。本设备的设计思路是受到剪切原理的启发，采用两根轴上交错排列的齿型刀片相对反向运动，形似多组剪刀，冲击、剪切、碾压包材，达到破坏包装的目的。撕碎的包装材料和药粉（粒）经落料通道和减振风琴罩，散落到振动筛选机中，通过筛选机的690次/分钟高频振动，经由2层80目的精细筛网分料，将筛网上层的复合膜碎屑混合物和筛网下层药物成功分离，经由不同出料口排出、收集物料。

图1 药粉（粒）回收机结构图

整机设备由两大部分构成，如图1所示，分别为包装袋粉碎机和振动筛选机。振动筛选机为整机外购，其结构主要由筛箱、振动器、减震弹簧底架三部分组成。筛箱及底架采用焊接结构，坚固可靠。电动机通过三角胶带传动，带动主轴按一定转速转动，配在主轴上的偏心质量在转动中，产生惯性力，从而使整个机构产生振动。减震弹簧底架用于支撑筛箱，并减轻传给基础的振动。粉碎机是我们设计研发的重点，设备机壳内部与药品接触部分各器件均采用SUS304不锈钢材质制造，表面平滑，符合国家食品生产标准，符合FDA标准。设备投料箱处，设计为防尘料斗，有防尘盖，盖上开有狭长投料孔，运行时处于闭合状态，能有效防止粉尘外溢，清洁时可打开防尘盖安全门处理塞物。主电动机选用CH2200-25-S-G2RD马达减速机，电机功率为2.2kw，适用电压为三相380V 50HZ-P4。传动形式采用同步带传动，刀轴传动齿轮为一组20∶30传动比的直齿轮套组，可使齿型刀相对反向运动形成差动关系，有利于错齿间对包材形成剪切、撕裂操作。刀具为环型刀片，刀片直径为φ85㎜，厚度8㎜，采用外部棱边为刃口的90°尖齿，齿数为36齿。刀片中心为方孔，采用方轴连接，增强刀具传动力。刀具组是采用直径为φ50㎜，中心为25×25方孔，厚度8㎜的间隔块串接组成的，齿位间隙误差在0.015㎜以内，此间隙误差小于包材厚度，既能灵活啮合齿位，又可避免包材碾入刀缝，塞阻运转刀组操作。废包袋通过齿刀冲击、剪切、碾压等因素综合作用将药袋撕裂破坏，碎包料和药粉（粒）可直接由粉碎腔室落下，经落料管和减振风琴罩下落至振动筛选机中，进行下一步的自动筛选工作。

二、设备运行中的故障及改进调试方案

设备样机在调试过程中出现了许多运行问题，经过多次的调整改进，使设备工作趋于完美。如故障现象一，刀具组在相对反向运动剪切、撕裂包材时，出现包材拉伸变薄，碾入配合组刀缝，造成缠绕，阻塞刀具相对运动等问题。通过反复试验，修配改进刀具配合组件，修正齿间位配合间隙小于0.015㎜的装配组合和提高齿面加工质量，减小表面粗糙度等技术手段，使刀具组既能保证灵活运行，同时排除了包材碾入刀缝造成的塞阻运转刀具的问题。

故障现象二，齿型刀具组相对反向运动，为增加刀齿的撕裂、剪切效果，设计选用了不同齿数比的一组直齿轮组啮合传动，使两组刀具随轴以不同转速差动切合，达到剪切药袋目的。刀具组转动差动比的不同会影响到包材撕裂、剪切效果。刀具组转动差动比过大时，会形成错齿剪切力小，使包材滑向转速慢的刀具组边，浮阻在刀具组上部，不随刀具组转入粉碎腔落入落料通道，造成上腔阻塞。转动差动比过小，两刀具组转速相近，会造成对包材撕裂力小，包材粉碎效果差，在振动筛选时，包材内残留药物多，使分离效果不好。经过设计改进，确定采用一组20∶30齿数比的直齿轮组为传动齿轮组，由马达减速电机通过同步带传动，带动小直齿轮同轴刀具组转动，再经20∶30齿数比齿轮组传动，带动另一刀具组转动，形成相对反向差动运转，达到增加刀齿撕裂、剪切效果。

图2 直齿轮组传动

故障现象三，刀具组在运转工作中，刀具相对反向差动转动剪切、撕裂包材，被粉碎物料可直接由粉碎腔室进入落料管道排出，干燥的工作环境使部分包材碎片产生静电吸附性，被囤积在刀具间粉碎腔中，随刀具组回转到刀具切合入料端，拥堵刀具切合入口，影响刀具正常剪切包材工作，降低筛分效率。通过对设备样机的调整改进，设计研发出剔除囤积物隔板的梳理机构。如图3所示，将按刀具组间距尺寸配作的剔物隔板，安装在刀具组下侧边，并保证有较宽裕的落料空间，被囤积在刀具间粉碎腔中的碎包材，受到固定隔板的阻挡梳理，自行滑落到落料通道中，使粉碎工作区保持通畅无阻。

图3 剔物隔板安装结构

设备样机在试运行过程中，针对设备结构及操作可控性等，进行了进一步的优化改进，如在电机主动轴和同步传动的从动轴上增设安装了调整套，更方便调整主、从带轮的平行度。改进料腔结构，易于落料，不存阻角。调整设备部件连接刚性，减弱整机共振。设备运行中，出现剧烈颤动甚至导致停转等突发情况，经故障诊断分析，这一现象的产生是由于药袋一次性投放过多，造成齿刀切削工作超载，情况严重会造成机器剧烈颤动、停转、传动皮带损坏、电机烧坏，人员伤害等事故，因此要严格控制药袋的投放量，实验证明其安全投放量控制在15～25袋/次之间，投放间隔≥2秒。对设备试运行过程中检测出的各项问题逐一进行改进和调整，使设备运行工作更加优化合理。

三、设备研发的目的及意义

在制药包装生产过程中，由于新包材的试生产、更换包装材料、热封性不良、新包装机试运行、生产操作失误等原因，会造成大量不合格产品的产生。根据国家药品卫生生产标准要求，不合格产品需采取药物和包材分离、内装药品必须回收处理的措施。以往的处理方式是采用人工操作的方法，用剪刀剪开包装袋，将药物回收。这样的操作方式需安排多名操作人员，既费时费力，又容易造成药品生产环境污染。如何降低药物回收生产成本，提高生产效率，并符合药品生产标准要求，是亟待解决的问题。

根据制药行业生产的特殊性，研制开发出了废包药粉（粒）回收设备。设备研发的主要目的为采用多组齿型刀相对反向运动，将废包装袋剪裂，破坏的包材和药物，经落料通道，散落到振动筛选机中，通过筛选机的高频振动筛网的精确筛滤，将碎包材和药粉（粒）分离开来。

废包药粉（粒）回收机的特点：

快捷：设备处理废包装袋能力约为8袋/秒，即30000袋/小时。操作效率大幅度增加。

安全：设备投放废包装，采用开有投料口的防尘料斗，操作者在设备运转时不会与齿型刀具等运转零部件接触，提高了生产安全性。

卫生：设备内部与药物接触的各器件，均采用SUS304不锈钢材料制造，表面平滑，完全符合国家药品卫生生产标准，达到GMP要求。

这种自动剪切废包，振动筛选分离，回收药粉（粒）的设备，既能大大提高生产效率，降低操作人员劳动强度，又使回收药物工作过程符合国家药品生产标准，在制药包装生产中，具有广泛的实际应用意义。

参考文献：

[1]机械设计实用手册编委会.机械设计实用手册.机械工业出版社，2008

[2]G.C.科尔.制药生产设备应用与车间设计.化学工业出版社， 2008（4）endprint

摘 要：在制药包装生产过程中，由于生产调试、更换材料、新机试运行、生产操作失误等原因，会造成大量废包装产品的产生。根据国家药品卫生生产标准要求，废包装产品不可直接废弃，需采取药物和包材分离、内装药品必须回收安全管理、妥善处置措施。所以应生产需求，研制开发了废包药粉（粒）回收机。

关键词：设计思路 故障现象及改进 研发目的及意义

一、药粉（粒）回收机设备设计思路

药粉（粒）包装多为袋式包装，一般材质为复合膜等材料。传统废包材的回收通常采用人工操作，用特定剪刀，剪开包装袋，将药物回收，工作效率低。本设备的设计思路是受到剪切原理的启发，采用两根轴上交错排列的齿型刀片相对反向运动，形似多组剪刀，冲击、剪切、碾压包材，达到破坏包装的目的。撕碎的包装材料和药粉（粒）经落料通道和减振风琴罩，散落到振动筛选机中，通过筛选机的690次/分钟高频振动，经由2层80目的精细筛网分料，将筛网上层的复合膜碎屑混合物和筛网下层药物成功分离，经由不同出料口排出、收集物料。

图1 药粉（粒）回收机结构图

整机设备由两大部分构成，如图1所示，分别为包装袋粉碎机和振动筛选机。振动筛选机为整机外购，其结构主要由筛箱、振动器、减震弹簧底架三部分组成。筛箱及底架采用焊接结构，坚固可靠。电动机通过三角胶带传动，带动主轴按一定转速转动，配在主轴上的偏心质量在转动中，产生惯性力，从而使整个机构产生振动。减震弹簧底架用于支撑筛箱，并减轻传给基础的振动。粉碎机是我们设计研发的重点，设备机壳内部与药品接触部分各器件均采用SUS304不锈钢材质制造，表面平滑，符合国家食品生产标准，符合FDA标准。设备投料箱处，设计为防尘料斗，有防尘盖，盖上开有狭长投料孔，运行时处于闭合状态，能有效防止粉尘外溢，清洁时可打开防尘盖安全门处理塞物。主电动机选用CH2200-25-S-G2RD马达减速机，电机功率为2.2kw，适用电压为三相380V 50HZ-P4。传动形式采用同步带传动，刀轴传动齿轮为一组20∶30传动比的直齿轮套组，可使齿型刀相对反向运动形成差动关系，有利于错齿间对包材形成剪切、撕裂操作。刀具为环型刀片，刀片直径为φ85㎜，厚度8㎜，采用外部棱边为刃口的90°尖齿，齿数为36齿。刀片中心为方孔，采用方轴连接，增强刀具传动力。刀具组是采用直径为φ50㎜，中心为25×25方孔，厚度8㎜的间隔块串接组成的，齿位间隙误差在0.015㎜以内，此间隙误差小于包材厚度，既能灵活啮合齿位，又可避免包材碾入刀缝，塞阻运转刀组操作。废包袋通过齿刀冲击、剪切、碾压等因素综合作用将药袋撕裂破坏，碎包料和药粉（粒）可直接由粉碎腔室落下，经落料管和减振风琴罩下落至振动筛选机中，进行下一步的自动筛选工作。

二、设备运行中的故障及改进调试方案

设备样机在调试过程中出现了许多运行问题，经过多次的调整改进，使设备工作趋于完美。如故障现象一，刀具组在相对反向运动剪切、撕裂包材时，出现包材拉伸变薄，碾入配合组刀缝，造成缠绕，阻塞刀具相对运动等问题。通过反复试验，修配改进刀具配合组件，修正齿间位配合间隙小于0.015㎜的装配组合和提高齿面加工质量，减小表面粗糙度等技术手段，使刀具组既能保证灵活运行，同时排除了包材碾入刀缝造成的塞阻运转刀具的问题。

故障现象二，齿型刀具组相对反向运动，为增加刀齿的撕裂、剪切效果，设计选用了不同齿数比的一组直齿轮组啮合传动，使两组刀具随轴以不同转速差动切合，达到剪切药袋目的。刀具组转动差动比的不同会影响到包材撕裂、剪切效果。刀具组转动差动比过大时，会形成错齿剪切力小，使包材滑向转速慢的刀具组边，浮阻在刀具组上部，不随刀具组转入粉碎腔落入落料通道，造成上腔阻塞。转动差动比过小，两刀具组转速相近，会造成对包材撕裂力小，包材粉碎效果差，在振动筛选时，包材内残留药物多，使分离效果不好。经过设计改进，确定采用一组20∶30齿数比的直齿轮组为传动齿轮组，由马达减速电机通过同步带传动，带动小直齿轮同轴刀具组转动，再经20∶30齿数比齿轮组传动，带动另一刀具组转动，形成相对反向差动运转，达到增加刀齿撕裂、剪切效果。

图2 直齿轮组传动

故障现象三，刀具组在运转工作中，刀具相对反向差动转动剪切、撕裂包材，被粉碎物料可直接由粉碎腔室进入落料管道排出，干燥的工作环境使部分包材碎片产生静电吸附性，被囤积在刀具间粉碎腔中，随刀具组回转到刀具切合入料端，拥堵刀具切合入口，影响刀具正常剪切包材工作，降低筛分效率。通过对设备样机的调整改进，设计研发出剔除囤积物隔板的梳理机构。如图3所示，将按刀具组间距尺寸配作的剔物隔板，安装在刀具组下侧边，并保证有较宽裕的落料空间，被囤积在刀具间粉碎腔中的碎包材，受到固定隔板的阻挡梳理，自行滑落到落料通道中，使粉碎工作区保持通畅无阻。

图3 剔物隔板安装结构

设备样机在试运行过程中，针对设备结构及操作可控性等，进行了进一步的优化改进，如在电机主动轴和同步传动的从动轴上增设安装了调整套，更方便调整主、从带轮的平行度。改进料腔结构，易于落料，不存阻角。调整设备部件连接刚性，减弱整机共振。设备运行中，出现剧烈颤动甚至导致停转等突发情况，经故障诊断分析，这一现象的产生是由于药袋一次性投放过多，造成齿刀切削工作超载，情况严重会造成机器剧烈颤动、停转、传动皮带损坏、电机烧坏，人员伤害等事故，因此要严格控制药袋的投放量，实验证明其安全投放量控制在15～25袋/次之间，投放间隔≥2秒。对设备试运行过程中检测出的各项问题逐一进行改进和调整，使设备运行工作更加优化合理。

三、设备研发的目的及意义

在制药包装生产过程中，由于新包材的试生产、更换包装材料、热封性不良、新包装机试运行、生产操作失误等原因，会造成大量不合格产品的产生。根据国家药品卫生生产标准要求，不合格产品需采取药物和包材分离、内装药品必须回收处理的措施。以往的处理方式是采用人工操作的方法，用剪刀剪开包装袋，将药物回收。这样的操作方式需安排多名操作人员，既费时费力，又容易造成药品生产环境污染。如何降低药物回收生产成本，提高生产效率，并符合药品生产标准要求，是亟待解决的问题。

根据制药行业生产的特殊性，研制开发出了废包药粉（粒）回收设备。设备研发的主要目的为采用多组齿型刀相对反向运动，将废包装袋剪裂，破坏的包材和药物，经落料通道，散落到振动筛选机中，通过筛选机的高频振动筛网的精确筛滤，将碎包材和药粉（粒）分离开来。

废包药粉（粒）回收机的特点：

快捷：设备处理废包装袋能力约为8袋/秒，即30000袋/小时。操作效率大幅度增加。

安全：设备投放废包装，采用开有投料口的防尘料斗，操作者在设备运转时不会与齿型刀具等运转零部件接触，提高了生产安全性。

卫生：设备内部与药物接触的各器件，均采用SUS304不锈钢材料制造，表面平滑，完全符合国家药品卫生生产标准，达到GMP要求。

这种自动剪切废包，振动筛选分离，回收药粉（粒）的设备，既能大大提高生产效率，降低操作人员劳动强度，又使回收药物工作过程符合国家药品生产标准，在制药包装生产中，具有广泛的实际应用意义。

参考文献：

[1]机械设计实用手册编委会.机械设计实用手册.机械工业出版社，2008

[2]G.C.科尔.制药生产设备应用与车间设计.化学工业出版社， 2008（4）endprint

摘 要：在制药包装生产过程中，由于生产调试、更换材料、新机试运行、生产操作失误等原因，会造成大量废包装产品的产生。根据国家药品卫生生产标准要求，废包装产品不可直接废弃，需采取药物和包材分离、内装药品必须回收安全管理、妥善处置措施。所以应生产需求，研制开发了废包药粉（粒）回收机。

关键词：设计思路 故障现象及改进 研发目的及意义

一、药粉（粒）回收机设备设计思路

药粉（粒）包装多为袋式包装，一般材质为复合膜等材料。传统废包材的回收通常采用人工操作，用特定剪刀，剪开包装袋，将药物回收，工作效率低。本设备的设计思路是受到剪切原理的启发，采用两根轴上交错排列的齿型刀片相对反向运动，形似多组剪刀，冲击、剪切、碾压包材，达到破坏包装的目的。撕碎的包装材料和药粉（粒）经落料通道和减振风琴罩，散落到振动筛选机中，通过筛选机的690次/分钟高频振动，经由2层80目的精细筛网分料，将筛网上层的复合膜碎屑混合物和筛网下层药物成功分离，经由不同出料口排出、收集物料。

图1 药粉（粒）回收机结构图

整机设备由两大部分构成，如图1所示，分别为包装袋粉碎机和振动筛选机。振动筛选机为整机外购，其结构主要由筛箱、振动器、减震弹簧底架三部分组成。筛箱及底架采用焊接结构，坚固可靠。电动机通过三角胶带传动，带动主轴按一定转速转动，配在主轴上的偏心质量在转动中，产生惯性力，从而使整个机构产生振动。减震弹簧底架用于支撑筛箱，并减轻传给基础的振动。粉碎机是我们设计研发的重点，设备机壳内部与药品接触部分各器件均采用SUS304不锈钢材质制造，表面平滑，符合国家食品生产标准，符合FDA标准。设备投料箱处，设计为防尘料斗，有防尘盖，盖上开有狭长投料孔，运行时处于闭合状态，能有效防止粉尘外溢，清洁时可打开防尘盖安全门处理塞物。主电动机选用CH2200-25-S-G2RD马达减速机，电机功率为2.2kw，适用电压为三相380V 50HZ-P4。传动形式采用同步带传动，刀轴传动齿轮为一组20∶30传动比的直齿轮套组，可使齿型刀相对反向运动形成差动关系，有利于错齿间对包材形成剪切、撕裂操作。刀具为环型刀片，刀片直径为φ85㎜，厚度8㎜，采用外部棱边为刃口的90°尖齿，齿数为36齿。刀片中心为方孔，采用方轴连接，增强刀具传动力。刀具组是采用直径为φ50㎜，中心为25×25方孔，厚度8㎜的间隔块串接组成的，齿位间隙误差在0.015㎜以内，此间隙误差小于包材厚度，既能灵活啮合齿位，又可避免包材碾入刀缝，塞阻运转刀组操作。废包袋通过齿刀冲击、剪切、碾压等因素综合作用将药袋撕裂破坏，碎包料和药粉（粒）可直接由粉碎腔室落下，经落料管和减振风琴罩下落至振动筛选机中，进行下一步的自动筛选工作。

二、设备运行中的故障及改进调试方案

设备样机在调试过程中出现了许多运行问题，经过多次的调整改进，使设备工作趋于完美。如故障现象一，刀具组在相对反向运动剪切、撕裂包材时，出现包材拉伸变薄，碾入配合组刀缝，造成缠绕，阻塞刀具相对运动等问题。通过反复试验，修配改进刀具配合组件，修正齿间位配合间隙小于0.015㎜的装配组合和提高齿面加工质量，减小表面粗糙度等技术手段，使刀具组既能保证灵活运行，同时排除了包材碾入刀缝造成的塞阻运转刀具的问题。

故障现象二，齿型刀具组相对反向运动，为增加刀齿的撕裂、剪切效果，设计选用了不同齿数比的一组直齿轮组啮合传动，使两组刀具随轴以不同转速差动切合，达到剪切药袋目的。刀具组转动差动比的不同会影响到包材撕裂、剪切效果。刀具组转动差动比过大时，会形成错齿剪切力小，使包材滑向转速慢的刀具组边，浮阻在刀具组上部，不随刀具组转入粉碎腔落入落料通道，造成上腔阻塞。转动差动比过小，两刀具组转速相近，会造成对包材撕裂力小，包材粉碎效果差，在振动筛选时，包材内残留药物多，使分离效果不好。经过设计改进，确定采用一组20∶30齿数比的直齿轮组为传动齿轮组，由马达减速电机通过同步带传动，带动小直齿轮同轴刀具组转动，再经20∶30齿数比齿轮组传动，带动另一刀具组转动，形成相对反向差动运转，达到增加刀齿撕裂、剪切效果。

图2 直齿轮组传动

故障现象三，刀具组在运转工作中，刀具相对反向差动转动剪切、撕裂包材，被粉碎物料可直接由粉碎腔室进入落料管道排出，干燥的工作环境使部分包材碎片产生静电吸附性，被囤积在刀具间粉碎腔中，随刀具组回转到刀具切合入料端，拥堵刀具切合入口，影响刀具正常剪切包材工作，降低筛分效率。通过对设备样机的调整改进，设计研发出剔除囤积物隔板的梳理机构。如图3所示，将按刀具组间距尺寸配作的剔物隔板，安装在刀具组下侧边，并保证有较宽裕的落料空间，被囤积在刀具间粉碎腔中的碎包材，受到固定隔板的阻挡梳理，自行滑落到落料通道中，使粉碎工作区保持通畅无阻。

图3 剔物隔板安装结构

设备样机在试运行过程中，针对设备结构及操作可控性等，进行了进一步的优化改进，如在电机主动轴和同步传动的从动轴上增设安装了调整套，更方便调整主、从带轮的平行度。改进料腔结构，易于落料，不存阻角。调整设备部件连接刚性，减弱整机共振。设备运行中，出现剧烈颤动甚至导致停转等突发情况，经故障诊断分析，这一现象的产生是由于药袋一次性投放过多，造成齿刀切削工作超载，情况严重会造成机器剧烈颤动、停转、传动皮带损坏、电机烧坏，人员伤害等事故，因此要严格控制药袋的投放量，实验证明其安全投放量控制在15～25袋/次之间，投放间隔≥2秒。对设备试运行过程中检测出的各项问题逐一进行改进和调整，使设备运行工作更加优化合理。

三、设备研发的目的及意义

在制药包装生产过程中，由于新包材的试生产、更换包装材料、热封性不良、新包装机试运行、生产操作失误等原因，会造成大量不合格产品的产生。根据国家药品卫生生产标准要求，不合格产品需采取药物和包材分离、内装药品必须回收处理的措施。以往的处理方式是采用人工操作的方法，用剪刀剪开包装袋，将药物回收。这样的操作方式需安排多名操作人员，既费时费力，又容易造成药品生产环境污染。如何降低药物回收生产成本，提高生产效率，并符合药品生产标准要求，是亟待解决的问题。

根据制药行业生产的特殊性，研制开发出了废包药粉（粒）回收设备。设备研发的主要目的为采用多组齿型刀相对反向运动，将废包装袋剪裂，破坏的包材和药物，经落料通道，散落到振动筛选机中，通过筛选机的高频振动筛网的精确筛滤，将碎包材和药粉（粒）分离开来。

废包药粉（粒）回收机的特点：

快捷：设备处理废包装袋能力约为8袋/秒，即30000袋/小时。操作效率大幅度增加。

安全：设备投放废包装，采用开有投料口的防尘料斗，操作者在设备运转时不会与齿型刀具等运转零部件接触，提高了生产安全性。

卫生：设备内部与药物接触的各器件，均采用SUS304不锈钢材料制造，表面平滑，完全符合国家药品卫生生产标准，达到GMP要求。

这种自动剪切废包，振动筛选分离，回收药粉（粒）的设备，既能大大提高生产效率，降低操作人员劳动强度，又使回收药物工作过程符合国家药品生产标准，在制药包装生产中，具有广泛的实际应用意义。

参考文献：

[1]机械设计实用手册编委会.机械设计实用手册.机械工业出版社，2008

[2]G.C.科尔.制药生产设备应用与车间设计.化学工业出版社， 2008（4）endprint