технол лек 1. Учебник соответствует учебной программе и предназначен для студентов фармацевтических высших учебных заведений и факультетов
 Скачать 11.39 Mb.
|
|
?: tg? S h = . При n оборотах вала в минуту время разгрузки материала (время холостого хода) составит ? = ? = 1 2 60 30 n n с. Путь свободного падения материала (за время ?) равен высоте трапеции 2 ? = g h или ? = = ? ? ? ? ? ? = tg 450 30 2 2 2 S n g n откуда число оборотов в минуту n ? = ? ? = tg 5 66 tg 450 , (3.5 а) где S — длина хода щеки, м g — ускорение силы тяжести (9,81 м/с 2 ). Теоретическую производительность дробилки можно определить, считая, что объем раздробленного материала, выпавшего за один ход щеки, равен объему призмы (в м = где B — длина загрузочного отверстия дробилки, м F — площадь трапеции, м 2 Если е — минимальная ширина выпускной щели дробилки (в м, то 2 2 2 2 S S e h S e h ) S e ( e F м 3 При n ходах щели (оборотов вала) в минуту производительность составит (в м 3 /ч): ? µ ? µ µ tg 2 30 = tg 2 2 60 = 60 = S) e+ BS( n S) e+ BS( n V n Q , (3.5 б) где µ — коэффициент разрыхления материала на выходе из дробилки, практически принимаемый равным 0,3 ч0,65. С учетом свойств дробимого материала теоретическая производительность щековой дробилки может быть определена по формуле = 0,15 µd ср BSn ? т/ч, (3.5 в) где d ср — средний диаметр кусков измельченного материалам число оборотов вала, мин В (в см S (в см — плотность материала, кг/м 3 Расход энергии. Мощность, расходуемая на дробление (при n об/мин), может быть приближенно рассчитана по формуле d b n N 2340000 ) ( 2 ? 2 ? 2 ? ? = кВт, (3.5 г 4 где ? — предел прочности материала на сжатие, кгс/см 2 ; b — длина выпускной щели, см d ник размер кусков исходного материала и продукта дробления, см E — модуль упругости первого рода, кгс/см 2 Валковые дробилки используются для среднего и тонкого помолов фармацевтического сырья (плодов и семян) при получении масел и др. Эти дробилки состоят из спаренных параллельных валков, которые, вращаясь навстречу друг другу, измельчают материал в основном раздавливанием и истиранием (если скорость их вращения разная). В зависимости от вида и свойств фармацевтического материала используют валки с гладкой, рифленой и зубчатой поверхностями. Валки с гладкой поверхностью используются для получения только тонкого помола, валки с рифленой — для среднего измельчения, а валки с зубьями — для измельчения плодов, ягод и семян. Один из валков в подвижных подшипниках — с пружинами, что позволяет регулировать зазор между валками и предотвращать от поломок машины в случае попадания твердых предметов. С целью чистки поверхности валков от приставшего материала по их длине размещают ножи у гладких валков и щетки — у рифленых валков. Для втягивания материала в зону измельчения исходный размер кусков должен быть примерно враз меньше диаметра валков. Рассмотрим основные расчетные параметры вальцовой дробилки с гладкой поверхностью. Определение угла захвата. На семена между валками (рис) действуют силы давления валков Р. Равнодействующая этих сил направлена кверху. В точках Аи Б (соприкосновение семени с валками) возникают силы трения действующие по касательным в указанных точках, а равнодействующая направлена вниз. Угол захвата образован касательными в точках Аи Б. Чтобы семя втягивалось валками и измельчалось при вращении валков, втягивающая сила R 2 должна быть больше выталкивающей силы R 1 , те > R 1 или 2 sin 2 Рис. 3.4. Схема взаимодействия валков 4 откуда коэффициент трения Так как f = tg ? (? — угол трения, то tg ? > 2 tg ? и ? ? 2?. (3.5 д) Отсюда для работы валков угол захвата должен быть меньше двойного угла трения, экспериментально принимают ? = 36 Размер поступающих на дробление кусков должен быть в 20 ч25 раз меньше диаметра гладких валков ив ч раз меньше диаметра рифленых валков. Теоретическая объемная производительность одной пары валков по измельченному материалу — это произведение площади поперечного сечения между валками на скорость их вращения = bl ?Dn60 м 3 /ч, (где b — ширина зазора между валками, м l — длина валков, м D — диаметр валков, м n — число оборотов валка в минуту. Действительная (массовая) производительность одной пары валков определяется по формуле G = 60bl ?Dn?? т/ч, (где ? — плотность измельчаемого материала, т/м 3 ; ? — ч коэффициент, учитывающий неравномерность питания валков. Для определения производительности вальцевой мельницы, в которой валки вращаются с различной скоростью, используют формулу = 3600blw пр т/ч, (где w пр — окружная скорость прохождения измельченного материала между валками, мс приближенно можно считать w w мс, (где w бв — окружная скорость быстро вращающегося валкам с w мв — окружная скорость медленно вращающегося валкам дробилки Молотковые дробилки. В этих дробилках за один цикл достигается высокая степень измельчения таких материалов, как корни и стебли растительного сырья, сахар, соль и др. В молотковой дробилке (рис. 3.5) измельчаемый материал поступает сверху и дробится налету ударами молотков 1, шарнирно подвешенных с помощью стержней 2, к быстро вращающемуся ротору 3. 4 поверхность плит и истиранием его между молотками. Степень измельчения регулируется размером отверстий сита (между колосниками). Молотковые дробилки характеризуются произведением диаметра D на длину ротора L. Эти размеры указывают в обозначении марки дробилки (например, дробилка марки М-6-4 имеет ротор диаметром 600 мм и длиной L = 400 мм). Производительность молотковых дробилок определяют по формуле L n i = ? ? 2 2 3600 1 ( ) т/ч, (3.9 а) где D — диаметр роторам длина роторам число оборотов ротора в минуту i — степень измельчения k — опытный коэффициент, величина которого зависит от конструкции дробилки и твердости измельчаемого материала (обычно k =4,6 ч6,2). Мощность, потребляемая молотковой дробилкой, может быть приближенно определена по эмпирической формуле = (ч Q кВт. (3.9 б) Дисковые дробилки применяются для измельчения семян, плодов, стеблей растений и др. Для измельчения фруктов (вишня, абрикос, алыча, слива) применяют дробилку, как на риса. Плоды поступают на диск 1 с прямоугольными шипами и отверстиями d = 10 мм, Дробление материала происходит также при ударах кусков материала, отбрасываемых молотками, о плиты 7, которыми футе- рован кожух 5. Для изготовления молотков используют износоустойчивые стали. Диски помещены в кожухе, футерованном плитами, с внутренней рифленой поверхностью и сменным ситом Подлежащий измельчению материал попадает из загрузочной воронки в камеру измельчения и измельчается ударами молотков, вращающихся со скоростью ч 0 мс, ори ф лену ю Рис. 3.5. Молотковая дробилка — молоток 2 — стержень — ротор-диск; 4 — вал 5 — кожух — сито 7 — плиты 4 размещенными по концентрическим окружностям. При вращении диска (n = 1000 об/мин) материал измельчается между диском и неподвижным контрножом 2 и отводится через отверстия в диске. Дезинтегратор (рис. 3.7) представляет собой ударную мельницу, состоящую из двух роторов, вращающихся навстречу друг другу. Штифты на роторах расположены по концентрическим окружностям. Каждый ряд штифтов одного ротора входит между двумя рядами штифтов другого. Роторы вращаются со скоростью около 1200 об/мин. Измельчаемый материал загружается через воронку 5 и тонко измельчается ударами штифтов и дисков. В дробилке (рис. 3.6,б) сырье поступает в приемники измельчается между рабочими плоскостями двух дисков. На рабочей плоскости дисков по концентрическим окружностям размещены зубья трапециевидной формы. Причем ряд зубьев одного диска входит между двумя рядами выступов другого диска. Один диск – неподвижный, а другой – на горизонтальном валу вращается со скоростью ч мс и может перемещаться вместе с ним для регулирования зазора между ними а б Рис. 3.6. Дисковые дробилки: а – с одним диском 1 и контрножом б – с двумя дисками Выгрузка осуществляется через решетку, сквозь отверстия последней могут проходить только куски определенного размера. Концы штифтов-пальцев каждого кольцевого ряда для жесткости соединены между собой кольцами 7, изготовленными из полосовой стали. Роторы заключены в кожух. Для замены довольно быстроизнашивающихся пальцев предусмотрена специальная конструкция вала на выдвигающейся стойке. Материал, поступающий внутрь ротора на измельчение, попадает на внутренний ряд пальцев, откуда под действием силы удара и центробежной силы отбрасывается наследующий ряд пальцев второго ротора, вращающегося в противоположном направлении, Рис. 3.7. Дезинтегратор — штифты-пальцы; 2 — шкивы 3 — роторы — валы 5 — воронка — решетка 7 — кольца 4 который отбрасывает куски материала на последующий ряд пальцев и т.д. С продвижением материала от центра к периферии сила удара возрастает, так как увеличивается скорость вращения пальцев. Производительность и степень измельчения таких мельниц зависит от количества рядов пальцев и от числа оборотов ротора с увеличением числа оборотов увеличивается степень измельчения, но уменьшается производительность, так как затрудняется прохождение материала через ряды пальцев. Размеры кусков исходного материала не должны быть больше ч мм и влажность не должна превышать ч %. Степень измельчения i в дезинтеграторах обычно не превышает 10, производительность интеграторов – ч т/ч. Дисмембратор в отличие от дезинтегратора имеет один вращающийся ротор, второй — неподвижен, его роль выполняет крышка мельницы. В фармацевтической технологии мельницы ударного действия используются для измельчения материалов невысокой прочности, а также вязких и волокнистых растительных материалов с повышенной влажностью (до 10 Положительные стороны ударных мельниц) простота устройства и их компактность) высокая производительность и степень измельчения) надежность в работе. Недостатки : 1) повышенный износ штифтов) большое пылеобразование) большой расход энергии. Измельчители ударно-истирающего действия На смешанном принципе удара (преобладающее действие) и истирания работают широко применяемые барабанные мельницы. Барабанные мельницы — это мельницы, в которых материал измельчается внутри вращающегося корпуса (барабана) под воздействием мелющих тел или самоизмельчением. Мелющими телами служат шары или стержни, окатанная галька. В зависимости от вида этих тел различают шаровые, стержневые, галечные мельницы и мельницы самоизмельчения. При вращении барабана мелющие тела увлекаются под действием центробежной силы и силы трения вместе с поверхностью стенок на определенную высоту, а затем свободно падают и измельчают материал ударом, раздавливанием и истиранием. Помимо этого, материал измельчается между мелющими телами, а также между этими телами и внутренней поверхностью мельницы. Из барабанных измельчителей в фармации чаще применяют шаровые мельницы. Шаровые мельницы. Шаровая мельница (рис. 3.8) состоит из вращающегося закрытого барабана (фарфорового или металлического 4 6 1, внутри которого размещены стальные или фарфоровые дробящие шары 2. Мельницы бывают периодического и непрерывного действий. Измельчители первого типа (рис. 3.8) герметически закрыты со всех сторон и имеют только одно загрузочно-выгрузочное плотно закрывающееся отверстие 3. После загрузки барабана шарами и измельчаемым материалом машина приводится во вращательное движение. Число оборотов должно быть оптимальным. В результате ударов и истирающего действия при движении шаров материал измельчается. Рис.3.8. Шаровая мельница периодического действия — корпус 2 — шары 3 — загрузочный люк цилиндрическим ситом 2, через которое измельченный материал высыпается. Для защиты тонкого сита в мельницах больших размеров имеется второе промежуточное сито. Крупный порошок при вращении поднимается обратно поставленными лопастями и попадает через щели перемалывающей поверхности во внутреннюю Внутри шаровой мельницы непрерывного действия (рис) имеется перемалывающая перфорированная, нес оставляющая сплошного цилиндра поверхность 1. Она состоит из разобщенных пластинок, утолщенных в местах ударов шаров, и дырчатых — в остальной части. И з мельче н н ы й материал выпадает через отверстия (зазоры) между пластинами, когда они находятся в наиболее глубоком положении. Прерывная перемалывающая поверхность окружена сплошным Рис. 3.9. Шаровая мельница непрерывного действия — перфорированная поверхность 2 — сито 4 часть мельницы, где повторно подвергается измельчению до полного прохождения через сито. Измельчаемый свежий материал загружается через центральную загрузочную воронку, а перемолотый — удаляется через нижнее выводное отверстие. В зависимости от формы барабана и отношения его длины к диаметру D различают короткие (L/D = ч, трубные (L/D= = ч) и цилиндроконические мельницы (барабан имеет форму двух усеченных конусов, широкие основания которых соединены цилиндрической частью) и др. Расчет шаровых барабанных мельниц Расход энергии на тонкое измельчение весьма высоки зависит от диаметра барабана, массы дробящих тела также концентрации суспензии при мокром измельчении. сравнению с диаметром барабана незначителен. Вес шара G = mg . (На рис шар в точке М показан в момент его наибольшего подъема по стенке барабана, после чего он должен оторваться от стенки и свободно падать, как тело, брошенное со скоростью, равной скорости барабана, под углом ? к горизонту в точку N (см. пунктир на рис. 3.10). Угол подъема шара ?, соответствующий моменту равновесия, определяется из проекции сил на вертикальную ось в точке М = откуда m mg P mg 2 2 900 30 cos ? ? ? ? ? ? ? ? = = ? или D n 2 1800 cos ? ? , (где D — внутренний диаметр барабана, м. Отсюда найдем критическую скорость, при которой шар начнет вращаться вместе со стенкой. Число оборотов. На шар в барабане (рис. 3.10), поднимающийся вдоль стенки за счет трения, действуют центробежная сила Р и масса шара При массе шара m, радиусе вращения, угловой скорости ?, числе оборотов барабана n центробежная сила Р, действующая на шар, равна m R m P 2 2 ? ? ? ? ? ? ? = ? = 30 . (В этом случае допускается, что скорости движения шара и барабана равны, а R равен внутреннему радиусу барабана, так как диаметр шара по Рис. 3.10. К расчету барабанной шаровой мельницы 4 8 По-видимому, шар не сможет оторваться от стенки, если, двигаясь вверх по ней, он достигнет самой высокой точки А в барабане, для которой ? = 0, те. cos ? = 1, в данном случае 1 откуда D , D n 4 42 = 1800 = ?? об/мин. (Фактически при указанном числе оборотов шар еще не будет вращаться вместе с барабаном вследствие своего скольжения относительно стенки и скольжения одного ряда шаров относительно другого. Поэтому n кр, определяемое по уравнению (3.13), следует считать условной величиной, в долях которой выражают оптимальное число оборотов барабана. Практически оптимальное число оборотов барабана мельницы принимают равным 75 % от n кр и определяют по уравнению об/мин . (Загрузка шарами. Шаровые мельницы загружают шарами разных размеров, заполняющих почти половину объема барабана. Чтобы работа мельницы была эффективной, должны загружаться как крупные шары для измельчения крупных кусков материала, так и шары среднего и мелкого размеров для истирания мелких частиц. Короткие мельницы независимо от метода выгрузки заполняют шарами примерно нач объема барабана. Диаметр шаров ш, загружаемых в мельницу, зависит от размера кусков питания d ни размера частиц измельченного материала d к и может быть определен по эмпирическому уравнению мм, (где d к выражено в мкм, ан в мм. Производительность и расход энергии. Производительность мельницы определяется выходом частиц оптимальной крупности и может приблизительно найдена по уравнению = KVD 0,6 т/ч, (где К — коэффициент пропорциональности, найденный по табл. 3.3 (при разгрузке через диафрагму приведенные значения К необходимо умножить на 1,22); V — объем барабанам диаметр барабана, м. Производительность зависит от многих факторов свойств вещества, величины частиц, степени измельчения, размеров мельницы 4 и ее загрузки и т.д. Поэтому более точно производительность мельницы может быть определена только опытным путем. Таблица 3.3 ????????? ????????? ?????? ????????????? ?????????, * ?? ????????? ? , ?? 0,2 0,15 0,075 25 1,31 0,95 0,41 19 1,57 1,09 0,51 12 1,91 1,25 0,58 6 2,4 1,5 Расход энергии на дробление N приблизительно рассчитывается по теоретическому уравнению кВт, (где m ш — масса шаров, т — внутренний диаметр барабана, м. Как видно из уравнения (3.17), мощность определяется массой загрузки шаров и диаметром барабана. В основном при измельчении энергия расходуется на подъем шаров в барабане. Мощность, расходуемая на холостом ходу мельницы, приблизительно равна мощности при работе с нагрузкой. Поэтому наиболее экономична работа барабанной мельницы при полной ее загрузке. Бегуны Бегуны (рис) широко применяются для мелкого и тонкого измельчений. Они обычно состоят из двух (редко — трех) тяжеловесных катков 5, которые при вращении вала обкатываются по днищу чаши 2, измельчая материал как под действием массы, таки за счет истирания вследствие скольжения. Чем больше ширина катков, тем больше разность окружных скоростей различных точек катка, тем больше, следовательно, истирающая способность катка. Бегуны изготавливают с неподвижной чашей и подвижными катками или с подвижной чашей и неподвижными катками. В обоих типах бегунов катки вращаются вокруг своих осей за счет трения о материал. Соединение катков с валом при помощи кривошипов 4 позволяет каткам свободно перемещаться по вертикали при изменении толщины слоя измельчаемого материала в чаше или при попадании недробимого предмета Содержание в материале частиц крупностью меньшей, чем указано в таблице, составляет 85 %. |