药物胶囊充填设备填充模块优化设计

王卫，邱跃，李森，张建中，陈一峰，梁晨

（扬子江药业集团有限公司，江苏 泰州 225300）

0 引言

对于胶囊来说，其主要是通过胶囊帽、胶囊体两个部分共同构成，而对于罗红霉素生产来说，其在这个进程中需要把药粉填充到胶囊体当中，分别通过上填充模块及下填充模块上、下压合，最终形成胶囊。然而，传统的胶囊填充设备，因为各方面因素的存在，其在罗红霉素生产进程中会暴露出一定的问题，包括胶囊产生掉底、胶囊出现囊帽瘪头且未锁紧的现象、胶囊出现雀套现象这几个方面。通过深入的分析以后，最终得出其主要是因为罗红霉素胶囊充填设备填充模块存在问题。基于此，本研究结合罗红霉素生产进程中会暴露出来的问题，针对传统药物胶囊充填设备填充模块进行优化设计，提出一种新的胶囊填充模块，以此来提升药物胶囊充填效率与质量。

1 药物胶囊充填设备填充模块存在的问题

胶囊的主要包括胶囊帽及胶囊体组成，罗红霉素生产过程中将药粉填充至胶囊体中，由上填充模块及下填充模块上、下压合形成胶囊；但在压合过程中会产生如下问题：①胶囊产生掉底，主要原因为胶囊分离时囊体被吸至下模块中，因吸力较大从而导致囊体下落速度及力道过大撞击下模块台阶，从而使胶囊产生掉底；②胶囊出现囊帽瘪头且未锁紧的现象，原因为罗红霉素胶囊药粉较涩，当细粉附着囊体上，当囊帽与囊体在锁合时产生较大摩擦力，其摩擦力大于囊帽所能承受的力，导致胶囊还未锁紧但囊帽却已经瘪头；③胶囊出现雀套现象，主要原因为胶囊囊体分离未分离完好，囊体未完全进入下模块。有部分囊体突出下模块，当充杆将药粉压入囊体时充杆将突出的囊体压入下模块产生形变从而导致雀套的产生。

2 药物胶囊充填设备填充模块优化设计方案

基于药物胶囊充填设备填充模块存在的问题，本研究提出以下优化设计方案，提出一种优化后的胶囊充填设备的填充模块，具体内容如下：

2.1 设计原理。设备是灌装硬质胶囊的充填机，分为主机和辅机；主机可分为四部分：计量填充机构、胶囊12工位机构、胶囊供给排序机构、主要传动机构；辅机有上旋式抛光与金属检测一体机、除尘器。其工作原理如下：空心胶囊与粉剂颗粒分别添加到各自的供料斗中；第一、二工位上为胶囊的进给、排序和真空分离；第三四工位为空位；第五工位为粉剂颗粒填充工位，粉剂颗粒通过计量填充机构填充到空心胶囊内；第六工位为空位；第七工位为剔除工位；第八工位为空位；第九工位为锁合工位；第十，十一工位为胶囊排出工位；第十二工位为清洁工位；清洁工位结束后即进入下一个周期循环；胶囊从出囊口进入上旋式抛光与金属检测一体机进行抛光金检。

2.2 设计方案。本研究所述的一种胶囊充填设备的填充模块，该设备中胶囊位于上填充模块及下填充模块之间，胶囊帽位于上填充模块中，胶囊体位于下填充模块内；下填充模块的下方设有锁合机构；下填充模块内设有若干个放置胶囊体的囊体通孔，锁合针通过囊体通孔将胶囊体向上顶入上填充模块内的胶囊帽内使其相互闭合；所述的下填充模块的囊体通孔内设有沿内壁设有防止胶囊体下落的凸阶结构。

所述的下填充模块的囊体通孔内凸阶结构成倾斜斜面；倾斜斜面沿下填充模块囊体通孔内壁向圆心逐渐收拢状。

本研究所述的胶囊充填设备的填充模块，其特征在于：所述的下填充模块的囊体通孔内凸阶结构为向囊体通孔圆心延伸的凸台；凸台上囊体通孔内壁设有向内凹的环形凹槽；所述环形凹槽内设有O型圈。

所述锁合机构包括底座，锁合针；所述的底座上设有装配锁合针的装配孔，所述的锁合针安装于装配孔内，所述的锁合针的顶端为内凹弧面结构。

所述的锁合针的内芯设有孔道，孔道与内凹弧面结构的底端相互连通。

本研究所述的胶囊充填设备的填充模块，所述的上填充模块上部设有锁合板，锁合板内的锁合孔用于抵触胶囊帽，锁合孔为凹孔，锁合孔的入口端设有O型圈。

2.3 细节描述。图1，一种胶囊充填设备的填充模块，该设备中胶囊位于上填充模块1及下填充模块2之间，胶囊帽位于上填充模块1中，胶囊体位于下填充模块2内；下填充模块2的下方设有锁合机构；下填充模块2内设有若干个放置胶囊体的囊体通孔3，锁合针通过囊体通孔3将胶囊体向上顶入上填充模块内的胶囊帽内使其相互闭合；下填充模块2的囊体通孔3内设有沿内壁设有防止胶囊体下落的凸阶结构。

图1 上填充模块及下填充模块结构示意图1上填充模块，2下填充模块，3囊体通孔

图2，本研究胶囊充填设备的填充模块中的锁合机构包括底座7，锁合针8；底座7上设有装配锁合针8的装配孔9，锁合针8安装于装配孔9内，锁合针8的顶端为内凹弧面结构10。锁合针8的内芯设有孔道11，孔道11与内凹弧面结构10的底端相互连通。

图2 锁合机构结构示意图7底座，8锁合针，9装配孔

图3，真空控制只能有效控制掉底的产生，并不能完全避免掉底的可能。因此对胶囊下模块进行改造，原台阶接触囊体处为直角，容易产生冲裁效果，胶囊充填设备的填充模块中下填充模块的囊体通孔内凸阶结构成倾斜斜面4；倾斜斜面4沿下填充模块2囊体通孔内壁向圆心逐渐收拢状。使囊体不会接触直角处，减少了掉底的可能。

图3 下填充模块内腔剖面结构示意图

2.4 倾斜斜面。图4，胶囊充填设备的填充模块中下填充模块的囊体通孔内凸阶结构为向囊体通孔3圆心延伸的凸台5；凸台5上囊体通孔3内壁设有向内凹的环形凹槽；环形凹槽内设有O型圈6。使囊体在分离进入模块时接触O型圈，从而杜绝胶囊掉底产生的可能。

图4 另一种下填充模块内腔剖面结构示意图

2.5 凸台，6 O型圈。图5，囊帽出现瘪头因为囊帽承受不了锁合时的摩擦力从而导致，锁合板为平面，当囊帽接触锁合板时为点受力，因此容易产生胶囊还未锁紧就已经瘪头。对锁合板进行改造，将胶囊接触锁合板位置变为凹孔，锁合板内的锁合孔入口端设有O型圈，使其变为面受力，避免囊帽瘪头且未锁紧的胶囊的产生。因凹孔式锁合板为不锈钢有刮坏胶囊的可能，对锁合板进行优化。在凹孔式锁合板处增加O型圈保护囊帽，当胶囊锁合时囊帽只会接触O型圈，既可以保证胶囊囊帽不会出现瘪头又可有效防止胶囊被刮坏开裂的风险的出现。

图5 锁合孔剖面结构示意图

3 有益效果

采用改进后的下填充模块避免胶囊接触下模块台阶时产生瞬间冲裁使胶囊掉底。

采用改进后锁合机构，让胶囊顶部从点受力变为面受力，增加囊帽的承受力，避免瘪头的产生。

4 结论

通过实践应用，本研究提出的药物胶囊充填设备填充模块优化设计，能够全面规避传统罗红霉素生产进程中暴露出的各种问题，有效降低了罗红不合格品率。此次研究主要攻关成果表现在以下几个方面：首先，改变计量盘结构，降低药柱高度，实现药柱低于囊体高度，解决溢粉问题；其次，下模块台阶增加O型圈，彻底解决掉底；再者，锁合板改造，增加凹形面，解决瘪头、冒开裂、底开裂；最后，增加真空上下限检测自动停机功能，解决内雀套、掉底问题。