2.3称重计量机构_2.药品计量机构_药物制剂机械设计

§2-3   称重计量机构

·间歇式称重计量装置
·连续式称重计量装置

* 容积计量的关键条件之一是药物视比重的稳定。对易吸湿受潮、结块、比重变化大t药物，计量精度难以保证。
　* 称重计量虽然结构相对较复杂、速度较慢，但计量精度高
　　　（误差≤0.2~0.4%甚至0.1%，容积法为3~5%）
　　→品位和价格高、剂量小、比重不够稳定的药物计量。
　* 称重计量装置的基本组成：供料器、计量秤、控制器。
　　　供料器——将料斗中的物料输送到计量秤中。
　　　　　　　　供料器应有良好的可控"性。
　　　　　　　　常用的有：电磁振动供料器、微振荡供料器。
　　　计量秤——进行计量，是保证计量精度的重要部分。
　　"　　　　　常用的有：杠杆秤、弹簧秤、液压秤、电子秤等。
　　　控制器——控制供料的进行与停止。
　　　　　　　　控制器的灵敏度对计量精度的影响很大。
　　　　　　　　常用控制方法有：电气控制、气动控制。
　　　　　　　　　电控制元件：触点、无光电、差动变压器、开关等。
　　　　　　　　　气动控制元件：机械阀、电气件、气动机构。

　* 称重计量装置分：间歇式称重计量

                    连续式称重计量

一、间歇式称重计量装置

* 间歇式称重计量装置多以天平秤作为计量秤。

1、天平称重计量装置组成：
　　料斗、电磁振动供料器、天平秤、控制器。

2、工作原理：
　　在光电控制器控制下，利用电磁振荡器进行粗细加料，由天平秤称量，并通过一定的机构进行分装。

3、工作过程：
　　　加料开始，砝码重量秤杆傾斜、秤尾落在限位块上
　　　　→光孔板接通第一级光控系统，发出信号
　　　　→电磁振动供料器以较大振幅向秤盘快速加料（粗加料）
　　　　→秤尾从限位块上快速升起；
　　　加料至90%
　　　　→光孔板接通第二级光控系统，并即刻发出信号
　　　　→电磁振动供料器振幅减小，以慢速向秤盘加料（细加料）
　　　　→秤尾慢慢升起；
　　　当秤尾继续上升使秤杆处于平衡时，此时加料至计量要求（100%）
　　　　→光孔板离开第二级光控系统，并再次发出信号
　　　　→电磁振动供料器停止供料
　　　　→秤杆停止摆动、完成计量；
　　　通过机械或电气、气动的机构使秤盘口张开进行卸料之后复位。

4、特点：
　　A、计量精度较高；
　　B、但称重过程复杂、速度较低，不能满足自动包装机分装要求。

5、改进：
 （1）多天平秤同时称量、轮流分装

图2-14 转盘式多秤计量机构
1-盛料器；2-电磁振动供料器；3-翻斗式浸料器；4-天平；
5-充填料斗；6-容器；7-取料器；8-触点开关

　　·原理与单天平秤计量相同：多台天平秤安装在等速旋转的圆盘上同时进行称重计量，轮流给分装机上各个容器送料；
　　·计量与分装速度提高。

 （2）集中称量、离心分装

图2-15 集中称重离心等分机构
1-料斗；2-微振动供料器；3-天平；4-砝码；5-触点开关；6-放料电磁铁；7-等分盘；
8-软管；9-容器；10-空心等分轴；11-离心盘；12-轴；13-橡皮受料斗；14-料n；15-大供料斗

　　·原理：物料一次计量-搅拌后进入离心盘-离心等分进行计量。
　　·电磁铁6的作用是对一次计量的落料进行控制。
　　·离心等分装置原理如图2-16。

图2-16 离心等分装置
1-料仓；2-搅拌器；3-小甩盘；4-甩盘；5-贮粉斗

　　·集中称量等分计量的误差在理论上也等分→提高计量速度和精度；
　　　但结构的复杂性、物料的性能等→难以达到理论上的计量精度；
　　　→多用于颗粒剂的计量分装。

 （▲）电子秤

二、连续式称重计量装置

 * 连续式称重计量的原理都是通过控制物料的稳定流量及其流动时间间隔进行计重的。
 * 常用的有皮带秤和螺旋秤。
 * 由于是在连续输送过程中完成计量的，所以装置需有较完备的闭环控制系统。

1、电子皮带秤
　　——是采用电子自动检测并控制秤盘上方输送皮带上的物料流量，再通过分配机构实现等量供料。
 ◆ 电子皮带秤有盘式天平杠杆平衡秤（图2-17）和盘式弹簧平衡秤。

 ◆ 电子皮带秤的组成结构主要有：料斗部件、盘式天平、皮带输送机构、传感器、电子控制系统、物料分配机构。
 （1）料斗部件
　电子皮带秤中料斗部件的型式随着物料的不同而不同。
　 ·对流动性好的散剂、结晶葡萄糖等，可采用闸门式料斗：
　　秤盘上物料变化→传感器发出信号→可逆电机带动闸门开大或关小。
　 ·对流动性较差的粉剂物料，可采用电磁振动式料斗：
　　秤盘上物料变化→传感器发出信号→电磁振动器振幅增大或减小。
　 ·有的机构采用电磁振动与闸门控制相结合→效果更好，但机构复杂。

 （2）盘式天平杠杆平衡秤
　 ·是电子皮带秤的主体部件；
　 ·图2-17中天平秤的支承采用微型轴承代替刀刃式→耐振、寿命长；
　 ·Ω形弹簧8起稳定天平作用、并参与计量的起始和制动；
　 ·油阻尼器13可抑制秤盘振荡、使称重系统保持稳定；
　 ·杠杆平衡秤采用质轻材料、等臂结构→不受温度变化的影响
　　　→热稳定性好、惯性小→具有较高的稳定精度。

  （3）皮带输送机构 
　 ·是电子皮带秤p要组成部分，由它将料斗送出的药物送至分配机构。
　 ·对皮带要求：秤盘通过输送带感受物料的重量变化
　　　　　　　　→不仅满足强度条件、薄而柔软和耐磨，
　　　　　　　　　而且不易积粉，以免称量不真实。
　　常用的皮带有：①聚四氛乙烯玻璃布，厚0.12mm，其不粘性能较好；
　　　　　　　　　②涤轮布，厚0.08~0.1mm，皮带强度高，耐磨性好。

 （4）传感器 
　 ·其作用是将秤盘感受的重料变化转换为电信号方式输出，供调节用。
　 ·电子皮带秤上使用的传感器有多种，但最常用的是差动变压器，它是一种无接触式的位移传感器（如图2-17）。
　 ·原理：流经秤盘5上方的物料层重量发生变化
　　　　　→秤盘产生上下方向的相对位移
　　　　　→与秤盘相连的差动变压器铁芯也作相应的上下位移
　　　　　→差动变压器线圈输出毫伏级交变电压信号并经放大
　　　　　→由调节器来控制可逆电机1带动闸门。
　　　（实际上，上下位移量极小，有时只有0.01mm，输出信号电压2~3mv。）

 （5）电子控制系统

图2-18 电子皮带秤控制装置

　 ·电子控制系统主要包括电子调节器、放大器、指示器等。
　 ·电子控制系统主要作用是完成重量给定值，并与传感器送来的电压信号进行比较、综合和运算，得出一差值信号予以输出。输出信号是毫伏级的，须经过功率放大器放大后方能驱动调节执行机构运动。
　 ·电子指示器可监视电子系统运行情况，及时作出适当处理。
  （整个系统为闭环零值调节系统，始终保持秤盘上物料重量为一个恒定值，即差动变压器输出与重量校正的差值维持零值。）

 （6）物料分配机构
　 ·是一种具有等分格子的圆盘按给定转速等速回转的机构。
　 ·计量：圆盘作等速旋转→每格所截获的物料重量是相同的。
　 ·分装：物料随盘转至另一侧，经圆盘下部的漏斗落入分装容器；
　　　　　或者容器与等分格子及漏斗同步转动，一一对应，实现分装。
 ◆ 电子皮带秤工作过程：物料由料斗部件闸门送出，随皮带连续流经自动秤秤盘，[当秤体上一段皮带的物料重量变化(对应视密度变化)时，通过差动变压器，将此重量变化转化为相应的电量变化，经电子检测机构综合放大后，驱动可逆电机，带动料斗闸0升降，控制皮带上物料层厚度，以保证皮带上的物料流量的稳定。]经检测计量后送至另一端的物料分配机构，再由漏斗将物料分装到容器中，完成连续计量分0工作。
 ◆ 电子皮带秤计量机构的特点：
　A、计量精度较高（误差≤1~2％e；
　B、可连续称量，速度快（只要适当匹配皮带与等分格子圆盘的运动速度，即能达到预期的计量目的。每分钟可分装20~200瓶、包，相当于物料流量0.2~3t/h）；
　C、计量范围广（数十克~数百克）；
　D、适应的物料视密度变化范围为土10~30％，秤感量＜0.58；
　E、应用广泛：除了用作连续计量外，还可作物料重量、流量的测量和积算以及连续配比等。

2、螺旋秤

图2-19 螺旋秤工作原理图
1-伺服电机，2-螺杆给料器；3-挡板；4-传感器；5-控制器

 ◆ 工作过程：物料由料斗流到螺杆给料器2中，在螺杆旋转推送作用下流至挡板3上，然后通过分配机构进入容器，完成计量分装过程。
 ◆ 控制原理p挡板3的安装角度要使物料的冲力的垂直分量能传给传感器。因传感器输出信号的强弱与物流冲力成比例，所以，通过控制器调节螺杆给料器的转速即可达到准确定时计量的目的。
 ◆ 主要影响因素：物料的下冲高度及其与挡板的接触面积是影响螺旋秤正常工作的主要因素。
 ◆ 这种秤只适用于不产生粘附和起拱的颗粒状物料。
 　　（其控制原理与电子皮带秤相似，这里就不再叙述。）