小型氣流磨中旋風(fēng)分離器的優(yōu)化設(shè)計(jì)

趙庭

粉瑞得制藥設(shè)備（上海）有限公司 研發(fā)部 上海 201108

摘要：近年來，隨著制藥工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，超細(xì)粉碎技術(shù)在藥品深加工中的應(yīng)用越來越重要。超細(xì)粉體由于粒度細(xì)、分布窄、質(zhì)量均勻、缺陷少，因而具有比表面積大、表面活性高、化學(xué)反應(yīng)速度快、溶解度大等特點(diǎn)，藥品經(jīng)超細(xì)粉化后,外用或者內(nèi)服時(shí)均可提高吸收效率、治療效果及利用效率。當(dāng)改變藥品劑型,做到微米、亞微米及納米級時(shí)，藥品可制成針劑使用。在此背景下， 加強(qiáng)對小型氣流磨的應(yīng)用研究就顯得尤其重要。

關(guān)鍵詞：小型氣流磨；旋風(fēng)分離；物料收集

中圖分類號：TQ172                                文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Influence of Different Parameters on the small Cyclone Jet Mill Material Collected

Zhao Ting

R&D Department, Frewitt Pharma Machinery (China)Co., Ltd. ,Shanghai 201108,China

Abstract：In recent years, with the rapid development of the pharmaceutical industry technology, ultra-fine grinding technology in the deep processing of drugs it is becoming increasingly important. Since the ultra-fine powder of fine particle size, narrow distribution, uniform quality, fewer defects, and thus has a large surface area, high surface activity, chemical reaction speed, solubility, and other characteristics, when the ultra-fine powder of the drug after topical or oral administration are can increase the absorption efficiency, treatment and utilization efficiency. When changing pharmaceutical dosage forms, do micron, submicron and nanoscale, drug use can be made of injection. In this context, strengthen applied research for small jet mill is particularly important.

Key words: Small jet mill; cyclone; material collection

一、    小型氣流磨

氣流磨粉碎是以顆粒的高速碰撞為主要方式，由于這種作用的瞬時(shí)性，使沖擊力以應(yīng)力波的形式在顆粒中傳播，在材料的自由面、內(nèi)部裂紋或晶界附近產(chǎn)生很大的拉伸應(yīng)力以至斷裂，并且顆粒的破壞首先發(fā)生在材料結(jié)合強(qiáng)度的薄弱處。

制備粉體離不開粉碎設(shè)備，氣流粉碎設(shè)備能量利用率較一般機(jī)械設(shè)備高，適用于干法生產(chǎn)超微粉體。氣流磨是一種技術(shù)較成熟的干式超細(xì)粉碎設(shè)備，可省去物料的脫水、烘干等工藝，藥品大多純度高、活性大、分散性好、粒度細(xì)分布較窄、顆粒表面光滑，所以氣流磨在粉碎藥品的粉碎應(yīng)用中很受歡迎。 

FJM-100型氣流磨，是粉瑞得制藥設(shè)備（上海）有限公司的研發(fā)，專門用于各種脆性、結(jié)晶體、熱敏性、中低硬度藥品的干法超細(xì)粉碎設(shè)備。設(shè)備整體材質(zhì)為不銹鋼316L，其中圓形研磨室針對不同物料，設(shè)計(jì)了不同進(jìn)氣角度和數(shù)量不同的噴嘴環(huán)，可保證藥品粉碎到2~20微米。

FJM-100基本參數(shù)

圖1 FJM-100小型氣流磨

二、    旋風(fēng)分離器設(shè)計(jì)

在氣體流速和進(jìn)料速度相同的情況下，經(jīng)過相同研磨室粉碎后：

旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)，排氣管長度，以及排氣管入口結(jié)構(gòu)不同時(shí)，物料收集效率有相當(dāng)大的差別。

1.   進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)

圖 2 切向進(jìn)口                     圖 3 螺旋進(jìn)口

旋風(fēng)分離器的兩種進(jìn)口形式：切向進(jìn)口、螺旋入口。

切向進(jìn)口的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單，容易加工制造，相對比較常。粉碎后的顆粒和氣體的混合體沿著切向口進(jìn)入除塵器后，氣流大致會出現(xiàn)兩種情況：一是大部分氣流和顆粒的混合體會由于重力作用，會以10°左右傾斜角，向下做螺旋運(yùn)動。顆粒在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動過程中，因重力會不斷下落；二是小部分氣流沒有馬上螺旋運(yùn)動，而是沿著旋風(fēng)分離器的徑向方向撞擊到分離器內(nèi)壁，這種直線運(yùn)動會造成入口的氣流紊亂，本來應(yīng)被收集的塵粒被裹挾到向上的排出氣流中而逃出分離器。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)：表1

螺旋進(jìn)口的旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，加工難度大。由于進(jìn)入螺旋分離器的氣流在螺旋口處不斷收窄，使顆粒向分離器內(nèi)壁移動減小，同時(shí)螺旋的外徑加大了進(jìn)氣氣流到出氣口的距離，減少了氣流紊亂的機(jī)會，有利于顆粒分離。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)：表2

與切向進(jìn)口形式相比，螺旋進(jìn)口減少了氣流對桶內(nèi)氣流的撞擊和干擾，螺旋壓力損失小，是一種比較理想的進(jìn)口型式。

2.   排氣管長度

排氣管長度對物料二次返混排出的影響分析。

進(jìn)入旋風(fēng)分離的氣體，大部分沿著內(nèi)壁，由上向下做外螺旋運(yùn)動，此時(shí)旋風(fēng)分離器的軸心處氣壓較低，錐體底部的一部分氣流會帶著細(xì)小的顆粒向上沿著軸心旋轉(zhuǎn)，形成內(nèi)螺旋，到達(dá)排氣管后，沿排氣管排出。

圖4 旋風(fēng)分離器氣流圖

圖 5 長度200mm               圖 6 長度50mm

當(dāng)排氣管長度距離錐體底部較近時(shí)，容易造成細(xì)小的顆粒的返混排出。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)：表3

當(dāng)排氣管長度略低于進(jìn)氣口高度時(shí)，細(xì)小顆粒返混排出的機(jī)率會大大降低，因高度低于進(jìn)氣口，也不會造成入口處的氣流紊亂。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)：表4

以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，應(yīng)該加大排氣管入口到錐體底部的距離，減小細(xì)小顆粒二次返混排出機(jī)會，排氣管插入錐體的深度應(yīng)略低于進(jìn)風(fēng)口。

3.   排氣管入口結(jié)構(gòu)

在排氣管直徑和深入錐體的長度都相同的情況下，下端的入口型式的不同也會對物料的手機(jī)效率產(chǎn)生影響。

圖 7 直口結(jié)構(gòu)                    圖 8 錐口結(jié)構(gòu)

排氣管入口結(jié)構(gòu)為直口時(shí)，含細(xì)小顆粒的螺旋上升的氣體在向頂部流動時(shí)，幾乎遇不到任何阻力。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)：表5

排氣管入口為錐形時(shí)，上升的氣流遇到這個(gè)收縮形式的結(jié)構(gòu)時(shí)，流動的阻力會增大，上升的顆粒隨氣流排出的機(jī)率會降低。

與入口結(jié)構(gòu)是直口的排氣管相比，錐形結(jié)構(gòu)的排氣管既不影響排氣效率，又增加了物料的收集效率，是比較好的排氣管入口結(jié)構(gòu)方案。

三、    結(jié)束語

在氣流磨的研發(fā)改進(jìn)上，國內(nèi)外都有一些進(jìn)展。在制藥行業(yè)對小型氣流磨的需求和要求日益提高。

為了滿足客戶對氣流磨的物料收集效率的要求，我對現(xiàn)有旋風(fēng)分離器做了旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)，排氣管長度，以及排氣管入口結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)。通過數(shù)次的試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，旋風(fēng)分離已經(jīng)滿足目前的需求。

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