胶塞清洗机的设计结构和清洗工艺

胶塞清洗机的设计结构和清洗工艺

中国工业设备网 发表时间:2006-2-19 应用行业：电子
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【编者按】胶塞清洗机的设计结构和清洗工艺 ，医药行业广泛应用的清洗设备,部分工艺的介绍.



1、概述
胶塞清洗机是用于药瓶胶塞冲洗、清洗、漂洗、硅化、冲洗、灭菌、干燥及自动加料和出料等多道工序联合处理的一种新型现代化制药设备的通称，可在自动控制下，分别完成各工序的处理，最后自动出料，具有不转序、无交叉污染、质量好、效率高、劳动强度低等特点。胶塞清洗处理，在20世纪90年代前，制药厂大部分采用人工分序处理，效率低，交叉污染大，劳动强度高。温州亚光机械制造有限公司于1996年与有单位的合作，首先研制出我国第一代DQX型的超声波干法灭菌胶塞清洗机，当时对天然胶塞的清洗、硅化、灭菌、干燥等各工序的处理均达到了良好 的效果，效率高，处理质量好，自动进出料，劳动强度氏，特别对超声波清洗新工艺的应用，取得了良好 的效果，当时经过多次实验，对一台8万支每批的清洗机采用超声波清洗的澄明度差的粉粉针胶塞，只要两次5-10分钟的粗洗和一次精洗就可达到相应工艺规定的澄明度要求，并经过显微观察检验，胶塞毫无损伤痕迹。
经过多年来的艰苦努力和不断创新，现在已发展到第三代产品，以KJCS系列全自动湿法超声波清洗机为主体，满足了制药企业的不同要求和需要，已有700多台各种规格型号的清洗机在全国各地制药企业中在线运行。本文从超声波清洗原理出发，对其结构特点和整个胶塞清洗工艺作一阐述，目的是能让人们更好应用此类设备。
2、关键部件的结构特点
胶塞清洗机的关键部件由清洗筒(笼)、清洗水箱(清洗箱)、超声波、热风口、进出料门、水管路、真空泵、主传动机构等部件组成。
2.1清洗筒(笼)
清洗筒的材质为316L，经数控冲床冲出特型小孔后，弯卷成筛孔圆筒后，内表面抛光至RA0.2微米，外表面抛光至Ra0.4微米，清洗筒的容积大小，对胶塞的清洗质量影响极大，当容积小而装量大时，会严重产生胶塞“皮屑 ”和清洗不好现象。选用合理容积比(装胶塞容积与清洗筒容积比)是很重要的，经过我们的试验优化，其容积比不要大于0.4(一般选 0.33-0.35)
进料口位于清洗桶壁上，由于圆弧拉板紧贴筒体表面由人工拉开和关闭。进料后拔下临时进料管，在清洗箱内就不留任何附加零件，有利于不产生污染。
出料口设计得比较大，分370和380两种，其好处有以下两点，一是出料时不会产生挤压，由于出料胶塞

的的温度还比较高时，一经挤压磨擦胶塞易产生“皮屑”出料口大就了胶塞的绝对安全出料。二是可做维修清洗人孔，在经过较长时间的运行后，有可能因硅化时在内筒壁上重复生成硅化膜，簿膜内还夹有毛点等其它脏物，使内壁不洁净，这些脏物是很难处理的，一般方法清理不下来，而不清理掉这不能继续使用。
为使使用过程中保持清洗筒内壁的高度清洁，在设计时将出料口加大，以便维修人员进入筒内进行人工打磨抛光，修复如新，延长清洗机的使用寿命。
由于出料口的加大 ，出料口的直径也加大，引起出料门的轴向推力大，帮现在设计使用的出料门是一个多功能出料门，它不仅具有在的力矩放大比和横梢锁紧闭结构，还具有操作轻巧安全、隔热、单向自锁安全等优点，此装置的技术是我公司的专利。
2.2清洗水箱上(清洗箱)
清洗箱是清洗机的关键部件之一，不同清洗对象的设计功能要求也不相同，但基本功能应符合以下要求：
2.2.1清洗箱与清洗筒的直径比要合理。为了减少外形尺寸和节约材料，把直径设计的过小，会使清洗筒外壁与清洗箱内壁距离太小，因清洗筒慢速转动时产生的径向水流与清洗箱内壁相撞后又产生反向水流而影响溢流效果。所以应尽力将清洗箱的直径设计大一些，合理一些。
2.2.2溢流槽是排队清洗下来的漂浮物的通道。其槽口的水平位置高度，首先要保证清洗筒中的胶塞堆积上平面到溢流口水位有合理的距离，使胶塞随着清洗桶慢速转动能产生一定的漂浮状态，这样才能使胶塞有翻转的可能，易于排出脏物。
2.2.3由于清洗桶和清洗箱的内壁在长期的负荷运行后，会产生一定厚度的污垢，影响胶塞的清洗，特别被硅化膜黑覆盖的污垢，有的会叠加覆盖。产生这种现象后，必须加以清除，对清洗桶外壁和清洗箱内的清除，一般采用以下方法：
(1)选用超声波清洗机清洗已具有在清洗胶塞的同时也对内外壁进行清洗，不易被清洗胶塞时排出的脏物重新粘结在筒壁和箱壁上，另外，当清洗液排放完后，装在清洗箱上部的多个旋转处清洗头，将强有力的喷射水流喷冲在所有壁面上，脏物随水流冲刷而清除掉。不会那么容易产生污垢粘接，安全运行时间是很长的。
(2)根据众多用户长期运行反应的意见来看，需要进行强力抛光清除处理的很少。在上海处理过一台，在进行强力清除污垢时，必须将清洗桶从清洗箱拆除，拉至箱外，进行人工打磨和抛光，使其修复如新。一般清洗箱做分体设计，无缝联接密封结构。
以上两个关键部件，是决定一台清洗机的功能好坏的技术水平至关重要的内容，再加上精湛的

制造工艺，严格的质量控制保证，就可以生产出稳定的高质量的清洗机。
3胶塞的清洗工艺
胶塞清洗机的清洗工艺是指进料、冲洗、粗洗、精洗、硅化、冲洗、灭菌、干燥、再热干燥和自动出料等全过程的工艺。根据用户要求不同，有的只需要一部分工序，如处理不免洗的粉针胶塞，处理胶塞的相应工艺质量指标和GMP要求高，处理难度大，就需要全程序进行处理。胶塞厂的胶塞处理对清洗工序要求高，而对灭菌和水分要求低，一次批量可达20多万支(以20西林瓶塞为准)时间要快，而对免洗的冻干丁基胶塞的处理，则要求简而快，清洗工序只简单的漂洗，水份要求不高，时间短，难度也低。因此，清洗机的外形尺寸基本参数，处理时间也是各不相同 的，所以要对比一台清洗机的性能，一看主要关键部件的设计功能；二看工序工艺的技术水平看各工序处理后的质量指标(水分、洁净度、无菌)
3.1 进料
我国20世纪90年代初，从国外引进和清洗机，均为人工加料，由于进料量大，劳动强度也大，工艺方法不够先进。亚光公司首先采用了真空抽吸加料，取得了良好效果，具有效率高，质量好同时又减轻了劳动强度的特点。
3.2冲洗
冲洗分预冲洗、、置换式冲洗和CIP自冲洗。如果没有以上的冲洗程序，对胶塞的清洗工序则会产生不利的影响。
3.2.1预清洗：当胶塞加料完成后，在清洗桶慢速转动状况下，由中心喷管对桶内胶塞进行强力喷淋，对胶塞表面进行喷洗，使粘附胶塞表面较大较重的经冲洗后从清洗箱中排出 。
3.2.2置换式冲洗：当胶塞粗洗后并排完水，在加充注射水之前，对清洗桶进水管线内壁、清洗箱内壁、清洗桶外壁的各个方位完全冲洗干净。中心管喷洗，则对胶塞表面及“脐眼”深处用纯化水进行冲洗干净，以免将该处的污物及纯化水带入下一工序。
3.2.3CIP冲洗：胶塞在经硅化并排完水后，应在清洗桶慢速转动下，立即进行全方位的CIP清洗，将粘附在箱壁，桶壁上的脏物彻底冲洗干净，为下一批胶塞的清洗做准备。
3.3清洗
胶塞的清洗是清洗机的关键工序，由于胶塞的形状复杂，体积虽小，但表面积又很大，特别是是各种大输液胶塞、管状胶塞、针筒活塞等，其脐眼‘很深或管孔小而长，连清洗液都进不去。另外，粘附在胶塞表面和脐眼深处的脏物均具有一定的强度，不可能在清洗液中一泡就能自动被剥离清除掉。所以清洗胶塞是一个复杂而重要的工序。因而，对不同材质、外形、质量和不同用途的胶塞，应采用不同的清洗方法。
3.3.1超声清洗的基本原理
超声波清洗源于20世纪60年代，经过科学家们的不断努力、试

验和研究，超声波清洗不仅有满意的清洗效果，而且清洗效率极高。有的复杂工作，用很长时间和很大劳动强度也洗不干净，但用超声波清洗只需几秒或几十秒就可达到100%洗净。因此，随着现代科学技术的飞速发展，超声波清洗技术已逐步达到很高水平和其具有的优异特性，现已广泛用于机械制造、航空、医辽卫生、仪表仪器、电子、橡胶制品、印刷等工业领域。
超声波清洗装置由两部分组成，即超声波发生器(超声波电源)和换能器。超声波发生器将50HZ的工频电源转变成20KHZ以上的高频电信号，通过高频电缆输送到换能器上，多个换能器是紧密地固定在密闭的震动箱内，震动箱一般是装在清洗箱的底部。当换能器被加上高频电压后，它的压电陶瓷元件在电场的作用下，将高频电能转换成强有力的高频机械震动并发送到清洗液中，这种震动幅度很小，(约几微米)但具有很高的加速度，仿佛是一个小活塞。当多个换能器被施加相同频率及电位的电压时，就合成一个巨大的活塞做高频往复机械震动，这种震动在清洗液中传播，即产生“空化作用”，被清洗的物件，在液体中的空化作用下，达到清洗的目的。
由于超声波的频率很高，可以说是连续不断的在进行，因此清洗液中由于空化现象所产生的气泡数量也难以计数且无处不在，故对工件的清洗非常彻底，即使是结构复杂，脐眼很深缝隙很小的极复杂的工件的内部清洗，只要能浸渍在清洗液中，就可以得到清洗。又因为每个气泡体积非常小，虽然它的破裂能量很高，但对于清洗工件表面和液体来说，绝对不会产生机械破坏和损伤。
空化效果则与超声波在清洗液中的功率密度有关功率密度越高，空化效果越强，清洗效果越好，清洗速度也越快，对于不同材质的清洗物件，应采用不同功率密度的超声功率，才能达到理想的清洗效果。因此，超声功率除进行初步计算外，还可以辅以下列方法进行测定调 整 ：(1)锡箔打孔法(2)挂片实验(3)手感试验。超声波的频率经过确定后，一般不做调节，而功率则可任意调节，可由0至最大功率输出。以满足工作要求。同时，超声波对胶塞的清洗，因胶塞具有极好的弱性特点，更易达到 脏物被剥离、分解和脱落的目的。
3.3.2清洗系统
超声波清洗是一种清洗新工艺，新技术，是清洗系统中的一个主要组成部分，需要其它工艺部分的合理配置、有机组合才能达到理想的清洗目的。
3.3.2.1清洗液量的合理配置。胶塞的比重比水大，状态是下沉水面堆积成一个扇形胶塞堆。根据清洗容量的大小其扇形面最大高度可达300-500mm所以任何清洗方式被清洗下来的污垢想

通过这么厚的胶塞堆积层后排出是很困难的，如排不出的这些脏物，只能在胶塞堆积层之间转移和相互污染。因此，在清洗时，一要保证清洗液上水位要高出堆积胶塞的上平面一个合理的距离。二要使清洗桶慢转动，在搅拌叶的带动下，使胶塞堆积层松动并使胶塞在清洗液中呈漂浮状态。这样就可拉大胶塞堆积想到之间的距离，清洗下来的脏物容易在胶塞之间的曲径上浮至清洗液表面，轻漂脏物经溢流口 排出，比重大的则被循环水泵抽出。
3.3.2.2溢流排污的动态条件。
清洗下来的脏物升至清洗表面后，如何又使其向径向两侧流动，穿过清洗桶桶壁上致密的。