Ротационные таблеточные машины

Ротационная таблеточная машина представляет собой многопозиционный пресс-автомат, в котором все технологические операции осуществляются в ходе непрерывного вращения ротора.

В настоящее время применяются ротационные машины, обеспечивающие одно-, двух-, трехили четырехпозиционное таблетирование. При этом из каждого гнезда матрицы за один оборот ротора получают соответственно одну, две, три или четыре таблетки.

Ротационные машины имеют электромеханический привод, выпускаются в вертикальном исполнении, обеспечивают двухстороннее сжатие материала без выдержки или с небольшой выдержкой под давлением и непрерывное перемещение формуемого материала и таблеток. Машины обычно оснащены пружинными компенсаторами давления.

По конструктивным особенностям и характеру движения пуансонов ротационные машины разделяются на два класса:

• • I класс — машины, в которых движение пуансонов по копирам сопровождается трением качения (пуансоны оснащены боковыми и торцовыми роликами);
• • II класс — машины, в которых движение пуансонов по копирам сопровождается трением скольжения.

По окружности ротора на равном расстоянии друг от друга расположено несколько комплектов пресс-инструмента. Число позиций определяется по технико-экономическим соображениям и колеблется на машинах различных производителей от 4 до 50. Каждый комплект состоит из матрицы и двух пуансонов, при этом оси пуансонов параллельны оси вращения машины. Матрицы по отношению к ротору неподвижны.

Пуансоны по мере вращения ротора совершают возвратно-поступательное движение, обеспечивающее необходимую последовательность операций таблетирования.

Вертикальное перемещение пуансона осуществляется при помощи неподвижных цилиндрических кулачков — копиров, по ним скользят (или катятся) головки ползунов, в которых закреплены пуансоны.

Ротационные таблеточные машины могут быть однократного и многократного действия. В машинах однократного действия длительность технологического цикла получения таблетки соответствует времени одного оборота ротора. В машинах многократного действия за один оборот ротора в каждом комплекте инструмента осуществляется i технологических циклов (где i — кратность действия). Многократность действия обеспечивается соответствующим построением направляющих копиров, наличием нужного числа бункеров, питателей, приемных устройств и т. д.

В ротационных таблеточных машинах обычно осуществляется двухстороннее прессование таблеток. В этом случае копиры верхних и нижних пуансонов на участке прессования имеют одинаковый профиль.

В зависимости от принятой конструкции машины между копиром и пуансоном возникает трение скольжения или качения.

В первом случае головка пуансона во время холостого хода и в начале прессования скользит по профилю цилиндрического кулачка. Для того чтобы снизить потери на трение, в этих машинах обычно в позиции прессования ставят прессующий ролик. Головка пуансона в позиции прессования набегает на прессующий ролик и обкатывает его. Таким образом, в момент наибольшего давления трение скольжения замещается трением качения.

При другом конструктивном решении пуансоны крепятся в ползунах, имеющих ролики. Осевое перемещение ползуна осуществляется за счет воздействия неподвижного цилиндрического кулачка (копира) на торцевой или боковой ролики, укрепленные на верхних и нижних пуансонах. При этом торцевой ролик обеспечивает прямой, а боковой — обратный ход пуансона.

Таблеточные машины с прессующими роликами отличаются более простой конструкцией ползунов, что приводит к значительному уменьшению габаритов ротора и всей машины в целом. Однако в этих машинах выше потери на трение, а лекалы и головки пуансонов подвергаются большему износу.

В ротационных таблеточных машинах широко применяются гидравлические, пневматические и плунжерные компенсаторы давления.

Таблеточная машина I класса (рис. 6.6) имеет литую станину 1, внутри которой размещены зубчатый и червячный редукторы. Нижняя 2 верхняя 10 неподвижные плиты связаны пятью колонами 11, воспринимающими усилие, возникающее при таблетировании.

Рис. 6.6. Схема ротационной таблеточной машины:

пояснения в тексте Червячное колесо приводит в действие главный вал 12, вместе с которым вращается ротор 13. Ротор может быть сплошным или состоять из двух или трех ярусов, связанных шпонками или шпильками и работающих как одно целое.

Пресс-порошок загружается в бункер 7, заслонка 6 последнего служит для перекрытия подачи порошков в приемник 5, а заслонка 3 — для очистки бункера при переходе на другой порошок. В приемнике расположен ворошитель 4, вал которого 8 приводится во вращение от главного вала посредством зубчатой передачи 9.

На роторе расположено 15 комплектов пресс-инструмента: матриц, верхних и нижних пуансонов. Вращаясь вместе с ротором, пуансоны набегают роликами на неподвижные копиры (горки) и за счет этого совершают возвратно-поступательное движение, в ходе которого осуществляется прессование и выталкивание.

На рис. 6.7 [3] показаны развернутые по окружности матриц кулачки верхних и нижних ползунов ротационной таблеточной машины, схема которой приведена на рис. 6.6, а также циклограмма работы этой машины.

Рис. 6.7. Развернутая схема ротационной таблеточной машины:

• 1 — верхний пуансон; 2 — питатель; 3 — матрица; 4 — нижний пуансон;
• 5, 7, 8, 10—12, 14, 15 — направляющие копиры; 6 — регулятор дозировки;
• 9 — регулировочные клинья; 13 — щиток для сброса таблеток

Большинство современных ротационных таблеточных машин снабжены стабилизаторами усилия таблетирования. В них используются стабилизирующие устройства пружинного, гидравлического или комбинированного типов.

Эти устройства предназначены для поддержания при установившемся режиме постоянного усилия таблетирования, благодаря чему обеспечивается постоянство плотности и прочности таблеток.

При попадании в матрицу постороннего предмета пружина стабилизирующего устройства сжимается, и прессующий ролик отходит, благодаря этому машина предохраняется от поломки.

На ротационных машинах для облегчения загрузки материала в расположенные на столе ротора матрицы применяются лопастные, лепестковые и другие ворошители, установленные в питателе 1 (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Схема дозирующего устройства ротационной машины:

пояснения в тексте Вследствие вращения вала 4 от привода таблеточной машины лопасти 5 подают порошкообразный материал к гнездам матриц 2. В течение загрузки материала верхние пуансоны находятся на безопасной высоте над питателями.

Положение нижнего пуансона (и, следовательно, дозы таблетируемого материала) регулируют устройством, состоящим из штурвала 9, резьбового хвостовика 8 и профильного кулачка 7, по верхней поверхности которого скользит головка 6 нижнего пуансона 3.

Ко II классу относятся ротационные машины с простой формой пуансонов, у которых диаметр оформляющей части почти не отличается от диаметра ходовой части, находящейся в роторе. Движение таких пуансонов по копирам, как уже говорилось выше, сопровождается трением скольжения. Машины II класса отличаются компактностью. Скорость вращения ротора у таких машин значительно выше, чем у машин I класса. Машины И класса значительно чаще изготавливают для многопозиционного таблетирования. Такие ротационные машины имеют очень высокую производительность при небольшом размере таблеток (диаметр обычно не превышает 40 мм).

Ротационная машина II класса для однопозиционного таблетирования показана на рис. 6.9.

Рис. 6.9. Ротационная машина II класса для однопозиционного таблетирования:

пояснения в тексте Машина работает следующим образом. Загруженный в бункер 8 материал захватывается вращающимися лопастями 6 ворошителя и засыпается в гнезда матрицы 13. Глубина заполнения матрицы определяется регулируемым по высоте положения нижнего пуансона 2. Для регулировки подачи материала в бункере установлена поворотная заслонка 7. Материал сжимается в таблетку на противоположной (по отношению к загрузке) стороне ротора 14 из-за сближения пуансонов 2 и 9 под действием роликов 3 и 10. Величина усилия таблетирования зависит от регулируемого по высоте положения нижнего ролика 3 и глубины заполнения матрицы материалом. При дальнейшем вращении ротора вокруг полой оси 15 готовая таблетка выталкивается из матрицы нижним пуансоном. Ротор приводится во вращение электродвигателем 1 с регулируемым числом оборотов через клиноременную и коническую передачи 12 и 11. Вращение на вал 5 ворошителя передается от ротора через клиноременную передачу 4.

На рис. 6.10 показана развернутая кинематическая схема машины для двухпозиционного таблетирования. Таблетируемый материал поступает из двух вибрационных бункеров 4 в два распределителя 5. Распределители состоят из изогнутых медных пластин, расположенных последовательно по пути движения ротора и прикрепленных к вертикальной стойке. В некоторых случаях применяют закрытые распределители, плотно прилегающие к столу ротора.

Рис. 6.10. Развернутая схема машины II класса для двухпозиционного таблетирования:

пояснения в тексте Порошкообразный материал последовательно пересыпается через пластины и поэтому равномерно загружается в матрицы. Между последней пластиной и столом ротора установлено фетровое уплотнение. При правильной установке бункеров по высоте и нормальной работе распределителей материал не должен пересыпаться через последнюю пластину. Окончательная объемная дозировка материала 8, загружаемого в матрицу 9 (т.е. вес таблетки), определяется положением нижнего пуансона 10, скользящего по дозировочному копиру, высоту которого можно регулировать винтовым устройством 14.

При дальнейшем движении нижние пуансоны 10 опускаются на несколько миллиметров, вследствие чего уменьшается распыление материала при опускании верхних пуансонов 6 в матрицы. Под действием копиров 7 и 12 нижние и верхние пуансоны сближаются. Материал окончательно формуется в таблетку пуансонами под действием верхнего и нижнего прессующих роликов 2 и 11, которые в процессе таблетирования поворачиваются вокруг своих осей. Усилие таблетирования регулируют эксцентриковым устройством 18 в зависимости от вида таблетируемого материала и глубины засыпки матрицы. Верхние ролики устанавливаются на необходимой высоте эксцентриковыми втулками 1.

После оформления таблеток верхние пуансоны поднимаются, скользя головками по копиру 3. Готовые таблетки выталкиваются на стол ротора нижними пуансонами под действием копира 17 и транспортируются ротором к наклонному лотку, по которому направляются в тару. В дальнейшем нижние пуансоны опускаются под действием копира 16, а верхние пуансоны скользят по горизонтальному копиру верхнего пояса ротора; при этом материал засыпается в матрицы из распределителя 5. Устройство 15 предназначено для выемки нижних пуансонов из гнезд ротора при ремонте и наладке. Нижняя часть ротора с зубчатым колесом привода, нижними пуансонами, копирами, роликами и кулачками герметически закрыта в масляной ванне. Для проверки уровня масла предусмотрено смотровое стекло 13.

На машине установлено по два комплекта прессующих роликов, регуляторов дозировки и усилия таблетирования, копиров и распределителей, благодаря чему полный цикл таблетирования происходит за половину оборота ротора.

На рис. 6.11 показана кинематическая схема ротационной таблеточной машины для трехпозиционного таблетирования.

Рис. 6.11. Кинематическая схема машины для трехпозиционного таблетирования:

пояснения в тексте Ротор приводится во вращение электродвигателем 1 через клиноременную передачу 2, фрикционную муфту 3 и червячную передачу 4 и 5.

Машина работает аналогично машине для двухпозиционного таблетирования, но в ней предусмотрены соответственно по три распределителя материала 6, верхних и нижних роликов давления 7 и 8 с пружинными компенсаторами 9, регуляторов дозировки 10 и регуляторов усилия таблетирования 11. За один оборот ротора полный цикл таблетирования осуществляется трижды. Направление движения ротора 12 показано стрелкой.

Машина развивает усилие таблетирования до 10 т и позволяет получать таблетки диаметром 20 мм и толщиной 10 мм. Производительность машины, в зависимости от скорости вращения ротора и гнездности матриц, составляет 20 000—500 000 таблеток в ч. Ротор машины вращается со скоростью 6 об/мин и более.