超聲波玻璃瓶清洗機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

王振朋 王殿林

（上海華源安徽錦輝制藥有限公司，安徽阜陽236018）

超聲波玻璃瓶清洗機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

王振朋 王殿林

（上海華源安徽錦輝制藥有限公司，安徽阜陽236018）

通過分析目前超聲波玻璃瓶清洗機(jī)存在的設(shè)計(jì)缺陷，對清洗機(jī)進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)的帶瓶鉤進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)實(shí)踐應(yīng)用證明，其使用效果良好，產(chǎn)品收率得到了有效提高。

超聲波清洗機(jī)；凹口圓盤帶瓶鉤；瓶口壓條；壓簧

0 引言

當(dāng)前國內(nèi)的大輸液包裝材料通常分為3大類：玻璃瓶、塑料瓶和軟袋。其中，玻璃瓶包裝以其純凈、安全、優(yōu)質(zhì)和材質(zhì)穩(wěn)定的特性深受消費(fèi)者喜愛，其優(yōu)良的阻隔性、良好的外觀以及化學(xué)穩(wěn)定性得到了醫(yī)療界近百年的臨床使用驗(yàn)證。

國外的臨床靜脈輸液使用中，涉及到不確定的安全性情況時(shí)，仍然選擇玻璃瓶包裝。因此，即使是美國這一藥品包裝技術(shù)非常成熟的國家，玻璃瓶以其材質(zhì)穩(wěn)定和安全的特性仍在藥品包裝市場占有一席之地。

目前，我國玻璃瓶大輸液生產(chǎn)線用來洗瓶的設(shè)備多為箱式超聲波清洗機(jī)，其具有結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)能大、自動(dòng)化程度高、可靠性強(qiáng)、使用成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，我公司使用的是一款QCS20型超聲波玻璃瓶清洗機(jī)。

1 問題的提出

超聲波清洗機(jī)的作業(yè)工序：

進(jìn)瓶輸送帶將瓶輸送進(jìn)貯瓶臺→貯瓶臺上有分瓶機(jī)構(gòu)將瓶分成各道進(jìn)入進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)→進(jìn)瓶機(jī)構(gòu)通過帶瓶鉤將瓶帶到瓶籃內(nèi)→再由瓶籃將瓶子推入超聲波清洗機(jī)箱體內(nèi)進(jìn)行超聲波清洗→超聲波清洗完后再進(jìn)行常水外沖洗→外沖洗后再進(jìn)行內(nèi)沖洗→內(nèi)沖洗完后再進(jìn)入倒水工位進(jìn)行倒水→倒完水后再到出瓶工位出瓶（將瓶輸出）→然后由輸送帶將瓶輸送到下一工位。

在以上各工序中能否成功地將瓶帶到瓶籃內(nèi)是超聲波玻璃瓶清洗機(jī)能否穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，這個(gè)過程由帶瓶鉤配合導(dǎo)向板來完成，設(shè)備出廠時(shí)帶瓶鉤設(shè)計(jì)為單薄的撥翅對稱雙鉤（圖1），此種設(shè)計(jì)存在如下缺陷：

（1）因受力面較窄，瓶鉤的承受力比較小，而玻璃瓶的硬度比較大，所以帶瓶鉤易折斷；

（2）瓶鉤內(nèi)陷部分較深，玻璃瓶進(jìn)入帶瓶鉤的深度不宜控制，生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)卡瓶、倒瓶現(xiàn)象，影響生產(chǎn)速度和產(chǎn)品質(zhì)量；

（3）玻璃瓶推擠前進(jìn)過程中，互相之間產(chǎn)生摩擦，帶瓶鉤向上運(yùn)行時(shí)，容易帶起緊鄰的玻璃瓶。

圖1 單薄的撥翅對稱雙鉤

2 設(shè)計(jì)方案

為了解決帶瓶鉤易折斷、易卡瓶、倒瓶等問題，筆者設(shè)計(jì)了一種新型凹口圓盤帶瓶鉤（圖2）。

圖2 新型凹口圓盤帶瓶鉤

2.1 設(shè)計(jì)原則

在設(shè)計(jì)新型凹口圓盤帶瓶鉤時(shí)，主要遵循以下原則：

（1）增大帶瓶鉤受力面的面積，增強(qiáng)承受力；

（2）控制帶瓶鉤凹口深度，防止卡瓶；

（3）圓盤式設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)；

（4）增加瓶口壓條，防止瓶被帶起。

2.2 凹口圓盤帶瓶鉤的直徑設(shè)計(jì)

因貯瓶臺與瓶籃運(yùn)行過程中存在包角，貯瓶臺和瓶籃對接時(shí)會(huì)有一個(gè)寬度約為500 mm的間隙，為確保帶瓶鉤從貯瓶臺穩(wěn)定帶起瓶子，并順利導(dǎo)入瓶籃內(nèi)，同時(shí)盡可能加大受力面的寬度，最終圓盤直徑設(shè)計(jì)確定為450 mm。

2.3 凹口深度及高度的設(shè)計(jì)

以鈉鈣玻璃輸液瓶C型瓶為例，其國家標(biāo)準(zhǔn)（YBB00032002）規(guī)定：100 mL玻璃瓶外徑為53 mm，瓶口外徑為28.3 mm，瓶身高度為104 mm。若要滿足玻璃瓶能夠被平穩(wěn)帶起，則凹口深度需≥3/4瓶身外徑，另外，為防止帶起緊鄰其后的玻璃瓶，凹口深度不能大于瓶身外徑。

以此計(jì)算凹口最低深度3/4×53＝39.75 mm，綜合考慮設(shè)計(jì)凹口深度為45 mm；為滿足凹口高度≥瓶身高度，充分考慮玻璃瓶進(jìn)入瓶籃的流暢性和帶瓶鉤的強(qiáng)度，設(shè)計(jì)凹口高度為169 mm（圖3）。

圖3 凹口深度及高度設(shè)計(jì)

2.4 凹口圓盤帶瓶鉤的材質(zhì)選擇

對于帶瓶鉤的材質(zhì)選擇，以輕巧、耐磨、有效減緩撞擊為出發(fā)點(diǎn)，大多選擇使用塑料王和尼龍材質(zhì)。其中，尼龍材質(zhì)因其尺寸穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好、耐磨性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、高抗沖、高載重、耐撞擊等優(yōu)點(diǎn)，成為本次設(shè)計(jì)的首選材料。

2.5 瓶口壓條的設(shè)計(jì)

為防止帶瓶鉤旋轉(zhuǎn)過程中帶起緊鄰的瓶子，筆者設(shè)計(jì)安裝了瓶口壓條，瓶口壓條的設(shè)計(jì)寬度以大于瓶口外徑、小于瓶身直徑為佳，設(shè)計(jì)壓條寬度為40 mm、厚度15 mm，壓條材質(zhì)為304不銹鋼方管。壓條上部安裝壓簧，當(dāng)瓶子被帶起時(shí)瓶口壓條在壓簧的作用下給瓶口一個(gè)反作用力，將帶起的瓶子阻擋下來，防止瓶子向后傾倒。瓶口壓條示意如圖4所示。

圖4 瓶口壓條示意

2.6 瓶口壓條的壓簧設(shè)計(jì)

以鈉鈣玻璃輸液瓶C型瓶為例，其國家標(biāo)準(zhǔn)（YBB00032002）規(guī)定：100 mL玻璃瓶耐壓力應(yīng)≥0.6 MPa。壓力彈簧常數(shù)的計(jì)算公式：

式中 k——壓力彈簧常數(shù)，kgf/mm；

G——線材的鋼性模數(shù)，不銹鋼絲G＝7 300；

d——線徑，mm；

Dm——中徑，外徑Do－d，mm；

Nc——有效圈數(shù)，總?cè)?shù)N－2。

筆者設(shè)計(jì)選擇不銹鋼材質(zhì)壓簧：不銹鋼絲線徑1.5 mm、外徑22.5 mm、總?cè)?shù)10.5圈，則彈簧壓力常數(shù)k＝（7 300×1.54）/[8×（22.5－1.5）3×（10.5－2）]≈0.059 kgf/mm。根據(jù)1 kgf/mm＝9.8 MPa，則0.059×9.8≈0.58 MPa＜0.6 MPa。因此，此壓簧能夠滿足要求，且不會(huì)對玻璃瓶造成損傷。瓶口壓條安裝示意如圖5所示。

圖5 瓶口壓條的安裝示意

3 使用效果

對帶瓶鉤進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)后，取得了良好的使用效果：

（1）采用新型凹口圓盤帶瓶鉤后，帶瓶鉤的破損減少；

（2）杜絕了卡瓶、倒瓶現(xiàn)象，減少了生產(chǎn)過程中的玻璃瓶破損；

（3）設(shè)備運(yùn)行連續(xù)性好，生產(chǎn)過程流暢，減少了質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

我公司使用新型凹口圓盤帶瓶鉤后，生產(chǎn)維修時(shí)間縮短，生產(chǎn)連續(xù)性好，產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提升，玻璃瓶的損耗及維修費(fèi)用大幅度降低，產(chǎn)品收率顯著提高。

4 結(jié)語

綜上所述，本文通過加大帶瓶鉤受力面的面積，增強(qiáng)了帶瓶鉤的承受力，降低了帶瓶鉤斷裂的可能性；通過控制帶瓶鉤凹口深度，玻璃瓶進(jìn)入帶瓶鉤的深度得到了有效控制，防止卡瓶或倒瓶；通過圓盤式設(shè)計(jì)，旋轉(zhuǎn)過程連續(xù)性強(qiáng)，杜絕了間隙運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的卡瓶、破瓶現(xiàn)象；通過增加瓶口壓條，防止瓶被帶起，減少了玻璃瓶的破損消耗。

[1]成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[2]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T2639—2008 玻璃輸液瓶[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3]田耀華.對隧道式超聲波洗瓶機(jī)特點(diǎn)的探索[J].機(jī)電信息，2008（11）.

[4]催震坤，鄧春曉.超聲波洗瓶機(jī)的研制與應(yīng)用[J].黑龍江醫(yī)藥，2001（4）.

2015-08-14

王振朋（1978—），男，安徽阜陽人，助理工程師，從事企業(yè)管理工作。