膠塞清洗機(jī)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和清洗工藝
1、概述
膠塞清洗機(jī)是用于藥瓶膠塞沖洗、清洗、漂洗、硅化、沖洗、滅菌、干燥及自動(dòng)加料和出料等多道工序聯(lián)合處理的一種新型現(xiàn)代化制藥設(shè)備的通稱，可在自動(dòng)控制下，分別完成各工序的處理，最后自動(dòng)出料，具有不轉(zhuǎn)序、無(wú)交叉污染、質(zhì)量好、效率高、勞動(dòng)強(qiáng)度低等特點(diǎn)。膠塞清洗處理，在20世紀(jì)90年代前，制藥廠大部分采用人工分序處理，效率低，交叉污染大，勞動(dòng)強(qiáng)度高。我廠生產(chǎn)的超聲波干法滅菌膠塞清洗機(jī)技術(shù)結(jié)構(gòu)升級(jí)，符合的國(guó)家GMP認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)！完成對(duì)天然膠塞的清洗、硅化、滅菌、干燥等各工序的處理均達(dá)到了良好的效果，效率高，處理質(zhì)量好，自動(dòng)進(jìn)出料，勞動(dòng)強(qiáng)度低，特別對(duì)超聲波清洗新工藝的應(yīng)用，取得了良好的效果，當(dāng)時(shí)經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，對(duì)一臺(tái)8萬(wàn)支每批的清洗機(jī)采用超聲波清洗的澄明度差的粉粉針膠塞，只要兩次5-10分鐘的粗洗和一次精洗就可達(dá)到相應(yīng)工藝規(guī)定的澄明度要求，并經(jīng)過(guò)顯微觀察檢驗(yàn)，膠塞毫無(wú)損傷痕跡。
經(jīng)過(guò)多年來(lái)的艱苦努力和不斷創(chuàng)新，我廠生產(chǎn)的各種膠塞鋁蓋清洗機(jī)滿足了制藥企業(yè)的不同要求和需要，已有幾百臺(tái)各種規(guī)格型號(hào)的清洗機(jī)在全國(guó)各地制藥企業(yè)中在線運(yùn)行。本文從超聲波清洗原理出發(fā)，對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和整個(gè)膠塞清洗工藝作一闡述，目的是能讓人們更好應(yīng)用此類設(shè)備。
2、關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
膠塞清洗機(jī)的關(guān)鍵部件由清洗筒(籠)、清洗水箱(清洗箱)、超聲波、熱風(fēng)口、進(jìn)出料門、水管路、真空泵、主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。
2.1清洗筒(籠)
清洗筒的材質(zhì)為316L，經(jīng)數(shù)控沖床沖出特型小孔后，彎卷成篩孔圓筒后，內(nèi)表面拋光至RA0.2微米，外表面拋光至Ra0.4微米，清洗筒的容積大小，對(duì)膠塞的清洗質(zhì)量影響極大，當(dāng)容積小而裝量大時(shí)，會(huì)嚴(yán)重產(chǎn)生膠塞“皮屑 ”和清洗不好現(xiàn)象。選用合理容積比(裝膠塞容積與清洗筒容積比)是很重要的，經(jīng)過(guò)我們的試驗(yàn)優(yōu)化，其容積比不要大于0.4(一般選 0.33-0.35)
進(jìn)料口位于清洗桶壁上，由于圓弧拉板緊貼筒體表面由人工拉開和關(guān)閉。進(jìn)料后拔下臨時(shí)進(jìn)料管，在清洗箱內(nèi)就不留任何附加零件，有利于不產(chǎn)生污染。 出料口設(shè)計(jì)得比較大，分370和380兩種，其好處有以下兩點(diǎn)，一是出料時(shí)不會(huì)產(chǎn)生擠壓，由于出料膠塞的的溫度還比較高時(shí)，一經(jīng)擠壓磨擦膠塞易產(chǎn)生“皮屑”出料口大就了膠塞的安全出料。二是可做維修清洗人孔，在經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后，有可能因硅化時(shí)在內(nèi)筒壁上重復(fù)生成硅化膜，簿膜內(nèi)還夾有毛點(diǎn)等其它臟物，使內(nèi)壁不潔凈，這些臟物是很難處理的，一般方法清理不下來(lái)，而不清理掉這不能繼續(xù)使用。 為使使用過(guò)程中保持清洗筒內(nèi)壁的高度清潔，在設(shè)計(jì)時(shí)將出料口加大，以便維修人員進(jìn)入筒內(nèi)進(jìn)行人工打磨拋光，修復(fù)如新，延長(zhǎng)清洗機(jī)的使用壽命。 由于出料口的加大 ，出料口的直徑也加大，引起出料門的軸向推力大，現(xiàn)在設(shè)計(jì)使用的出料門是一個(gè)多功能出料門，它不僅具有在的力矩放大比和橫梢鎖緊閉結(jié)構(gòu)，還具有操作輕巧安全、隔熱、單向自鎖安全等優(yōu)點(diǎn)，此裝置的技術(shù)是我公司的。
2.2清洗水箱(清洗箱)
清洗箱是清洗機(jī)的關(guān)鍵部件之一，不同清洗對(duì)象的設(shè)計(jì)功能要求也不相同，但基本功能應(yīng)符合以下要求：
2.2.1清洗箱與清洗筒的直徑比要合理。為了減少外形尺寸和節(jié)約材料，把直徑設(shè)計(jì)的過(guò)小，會(huì)使清洗筒外壁與清洗箱內(nèi)壁距離太小，因清洗筒慢速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的徑向水流與清洗箱內(nèi)壁相撞后又產(chǎn)生反向水流而影響溢流效果。所以應(yīng)盡力將清洗箱的直徑設(shè)計(jì)大一些，合理一些。
2.2.2溢流槽是排隊(duì)清洗下來(lái)的漂浮物的通道。其槽口的水平位置高度，首先要保證清洗筒中的膠塞堆積上平面到溢流口水位有合理的距離，使膠塞隨著清洗桶慢速轉(zhuǎn)動(dòng)能產(chǎn)生一定的漂浮狀態(tài)，這樣才能使膠塞有翻轉(zhuǎn)的可能，易于排出臟物。
2.2.3由于清洗桶和清洗箱的內(nèi)壁在長(zhǎng)期的負(fù)荷運(yùn)行后，會(huì)產(chǎn)生一定厚度的污垢，影響膠塞的清洗，特別被硅化膜黑覆蓋的污垢，有的會(huì)疊加覆蓋。產(chǎn)生這種現(xiàn)象后，必須加以清除，對(duì)清洗桶外壁和清洗箱內(nèi)的清除，一般采用以下方法：
(1)選用超聲波清洗機(jī)清洗已具有在清洗膠塞的同時(shí)也對(duì)內(nèi)外壁進(jìn)行清洗，不易被清洗膠塞時(shí)排出的臟物重新粘結(jié)在筒壁和箱壁上，另外，當(dāng)清洗液排放完后，裝在清洗箱上部的多個(gè)旋轉(zhuǎn)處清洗頭，將強(qiáng)有力的噴射水流噴沖在所有壁面上，臟物隨水流沖刷而清除掉。不會(huì)那么容易產(chǎn)生污垢粘接，安全運(yùn)行時(shí)間是很長(zhǎng)的。
(2)根據(jù)眾多用戶長(zhǎng)期運(yùn)行反應(yīng)的意見來(lái)看，需要進(jìn)行強(qiáng)力拋光清除處理的很少。在上海處理過(guò)一臺(tái)，在進(jìn)行強(qiáng)力清除污垢時(shí)，必須將清洗桶從清洗箱拆除，拉至箱外，進(jìn)行人工打磨和拋光，使其修復(fù)如新。一般清洗箱做分體設(shè)計(jì)，無(wú)縫聯(lián)接密封結(jié)構(gòu)。
以上兩個(gè)關(guān)鍵部件，是決定一臺(tái)清洗機(jī)的功能好壞的技術(shù)水平至關(guān)重要的內(nèi)容，再加上的制造工藝，嚴(yán)格的質(zhì)量控制保證，就可以生產(chǎn)出穩(wěn)定的高質(zhì)量的清洗機(jī)。
3膠塞的清洗工藝
膠塞清洗機(jī)的清洗工藝是指進(jìn)料、沖洗、粗洗、精洗、硅化、沖洗、滅菌、干燥、再熱干燥和自動(dòng)出料等全過(guò)程的工藝。根據(jù)用戶要求不同，有的只需要一部分工序，如處理不免洗的粉針膠塞，處理膠塞的相應(yīng)工藝質(zhì)量指標(biāo)和GMP要求高，處理難度大，就需要全程序進(jìn)行處理。膠塞廠的膠塞處理對(duì)清洗工序要求高，而對(duì)滅菌和水分要求低，一次批量可達(dá)20多萬(wàn)支(以20西林瓶塞為準(zhǔn))時(shí)間要快，而對(duì)免洗的凍干丁基膠塞的處理，則要求簡(jiǎn)而快，清洗工序只簡(jiǎn)單的漂洗，水份要求不高，時(shí)間短，難度也低。因此，清洗機(jī)的外形尺寸基本參數(shù)，處理時(shí)間也是各不相同的，所以要對(duì)比一臺(tái)清洗機(jī)的性能，一看主要關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)功能；二看工序工藝的技術(shù)水平看各工序處理后的質(zhì)量指標(biāo)(水分、潔凈度、無(wú)菌)
3.1 進(jìn)料
我國(guó)20世紀(jì)90年代初，從國(guó)外引進(jìn)和清洗機(jī)，均為人工加料，由于進(jìn)料量大，勞動(dòng)強(qiáng)度也大，工藝方法不夠*。我公司可以根據(jù)客戶的要求加裝真空吸料功能，該改裝取得了良好效果，具有效率高，質(zhì)量好同時(shí)又減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度的特點(diǎn)。
3.2沖洗
沖洗分預(yù)沖洗、置換式?jīng)_洗和CIP自沖洗。如果沒(méi)有以上的沖洗程序，對(duì)膠塞的清洗工序則會(huì)產(chǎn)生不利的影響。
3.2.1預(yù)清洗：當(dāng)膠塞加料完成后，在清洗桶慢速轉(zhuǎn)動(dòng)狀況下，由中心噴管對(duì)桶內(nèi)膠塞進(jìn)行強(qiáng)力噴淋，對(duì)膠塞表面進(jìn)行噴洗，使粘附膠塞表面較大較重的經(jīng)沖洗后從清洗箱中排出 。
3.2.2置換式?jīng)_洗：當(dāng)膠塞粗洗后并排完水，在加充注射水之前，對(duì)清洗桶進(jìn)水管線內(nèi)壁、清洗箱內(nèi)壁、清洗桶外壁的各個(gè)方位沖洗干凈。中心管噴洗，則對(duì)膠塞表面及“臍眼”深處用純化水進(jìn)行沖洗干凈，以免將該處的污物及純化水帶入下一工序。
3.2.3CIP沖洗：膠塞在經(jīng)硅化并排完水后，應(yīng)在清洗桶慢速轉(zhuǎn)動(dòng)下，立即進(jìn)行的CIP清洗，將粘附在箱壁，桶壁上的臟物沖洗干凈，為下一批膠塞的清洗做準(zhǔn)備。
3.3清洗
膠塞的清洗是清洗機(jī)的關(guān)鍵工序，由于膠塞的形狀復(fù)雜，體積雖小，但表面積又很大，特別是是各種大輸液膠塞、管狀膠塞、針筒活塞等，其臍眼‘很深或管孔小而長(zhǎng)，連清洗液都進(jìn)不去。另外，粘附在膠塞表面和臍眼深處的臟物均具有一定的強(qiáng)度，不可能在清洗液中一泡就能自動(dòng)被剝離清除掉。所以清洗膠塞是一個(gè)復(fù)雜而重要的工序。因而，對(duì)不同材質(zhì)、外形、質(zhì)量和不同用途的膠塞，應(yīng)采用不同的清洗方法。
3.3.1超聲清洗的基本原理
超聲波清洗源于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的不斷努力、試驗(yàn)和研究，超聲波清洗不僅有滿意的清洗效果，而且清洗效率。有的復(fù)雜工作，用很長(zhǎng)時(shí)間和很大勞動(dòng)強(qiáng)度也洗不干凈，但用超聲波清洗只需幾秒或幾十秒就可達(dá)到99%洗凈。因此，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，超聲波清洗技術(shù)已逐步達(dá)到很高水平和其具有的優(yōu)異特性，現(xiàn)已廣泛用于機(jī)械制造、航空、醫(yī)遼衛(wèi)生、儀表儀器、電子、橡膠制品、印刷等工業(yè)領(lǐng)域。
超聲波清洗裝置由兩部分組成，即超聲波發(fā)生器(超聲波電源)和換能器。超聲波發(fā)生器將50HZ的工頻電源轉(zhuǎn)變成20KHZ以上的高頻電信號(hào)，通過(guò)高頻電纜輸送到換能器上，多個(gè)換能器是緊密地固定在密閉的震動(dòng)箱內(nèi)，震動(dòng)箱一般是裝在清洗箱的底部。當(dāng)換能器被加上高頻電壓后，它的壓電陶瓷元件在電場(chǎng)的作用下，將高頻電能轉(zhuǎn)換成強(qiáng)有力的高頻機(jī)械震動(dòng)并發(fā)送到清洗液中，這種震動(dòng)幅度很小，(約幾微米)但具有很高的加速度，仿佛是一個(gè)小活塞。當(dāng)多個(gè)換能器被施加相同頻率及電位的電壓時(shí)，就合成一個(gè)巨大的活塞做高頻往復(fù)機(jī)械震動(dòng)，這種震動(dòng)在清洗液中傳播，即產(chǎn)生“空化作用”，被清洗的物件，在液體中的空化作用下，達(dá)到清洗的目的。
由于超聲波的頻率很高，可以說(shuō)是連續(xù)不斷的在進(jìn)行，因此清洗液中由于空化現(xiàn)象所產(chǎn)生的氣泡數(shù)量也難以計(jì)數(shù)且無(wú)處不在，故對(duì)工件的清洗非常，即使是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，臍眼很深縫隙很小的極復(fù)雜的工件的內(nèi)部清洗，只要能浸漬在清洗液中，就可以得到清洗。又因?yàn)槊總€(gè)氣泡體積非常小，雖然它的破裂能量很高，但對(duì)于清洗工件表面和液體來(lái)說(shuō)，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械破壞和損傷。 空化效果則與超聲波在清洗液中的功率密度有關(guān)，功率密度越高，空化效果越強(qiáng)，清洗效果越好，清洗速度也越快，對(duì)于不同材質(zhì)的清洗物件，應(yīng)采用不同功率密度的超聲功率，才能達(dá)到理想的清洗效果。因此，超聲功率除進(jìn)行初步計(jì)算外，還可以輔以下列方法進(jìn)行測(cè)定調(diào) 整 ：(1)錫箔打孔法(2)掛片實(shí)驗(yàn)(3)手感試驗(yàn)。超聲波的頻率經(jīng)過(guò)確定后，一般不做調(diào)節(jié)，而功率則可任意調(diào)節(jié)，可由0至功率輸出。以滿足工作要求。同時(shí)，超聲波對(duì)膠塞的清洗，因膠塞具有的弱性特點(diǎn)，更易達(dá)到臟物被剝離、分解和脫落的目的。
3.3.2清洗系統(tǒng)
超聲波清洗是一種清洗新工藝，新技術(shù)，是清洗系統(tǒng)中的一個(gè)主要組成部分，需要其它工藝部分的合理配置、有機(jī)組合才能達(dá)到理想的清洗目的。
3.3.2.1清洗液量的合理配置。膠塞的比重比水大，狀態(tài)是下沉水面堆積成一個(gè)扇形膠塞堆。根據(jù)清洗容量的大小其扇形面高度可達(dá)300-500mm所以任何清洗方式被清洗下來(lái)的污垢想通過(guò)這么厚的膠塞堆積層后排出是很困難的，如排不出的這些臟物，只能在膠塞堆積層之間轉(zhuǎn)移和相互污染。因此，在清洗時(shí)，一要保證清洗液上水位要高出堆積膠塞的上平面一個(gè)合理的距離。二要使清洗桶慢轉(zhuǎn)動(dòng)，在攪拌葉的帶動(dòng)下，使膠塞堆積層松動(dòng)并使膠塞在清洗液中呈漂浮狀態(tài)。這樣就可拉大膠塞堆積想到之間的距離，清洗下來(lái)的臟物容易在膠塞之間的曲徑上浮至清洗液表面，輕漂臟物經(jīng)溢流口 排出，比重大的則被循環(huán)水泵抽出。
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