Основные характеристики аппаратов и машин

Одной из основных характеристик аппаратов и машин является их производительность. Ее можно выражать двояко: 1) количеством исход­ных материалов, поступающих в единицу времени; 2) количеством по­лучающихся продуктов в единицу времени. Количество материалов (или продуктов) выражают в весовых или объемных единицах, а при выпуске штучных изделий — в штуках. Так, например, производитель­ность таблеточных машин будет выражаться в штуках таблеток в ми­нуту (шт/мин), производительность экстракционных батарей — в л/сут, производительность шаровой мельницы — в кг/ч и т. д.

Производительность аппаратов и машин находится в прямой зависи­мости от размеров и скорости протекания процессов в аппаратах и ма­шинах. Очевидно, чем больше емкость перколятора, тем большее ко­личество настойки при прочих равных условиях можно получить с его помощью. Ротационные таблеточные машины более производительны, чем эксцентриковые, потому что примерно при равных габаритах они конструктивно совершеннее и процесс таблетирования в них протекает значительно быстрее.

АПУ МОСОЬЛ исполкома Т Аптека N:

 

дпу л,	ОСО6ПИСГ ном f АПТ6КА	|
	(НАРУЖНОЕ)
N......	.19...г.	Гр......................................
Цена..

^ПТЕЧМОе УПРАВЛЕНИЕ 9 * МОСОЬЛИС ПОЛНОМ A J АПТЕНА N ВНУТРЕННЕЕ

Гр

| По.... ломко... раз е; ............ еды „....".... 19....г. Цена.

БЕРЕЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

БГречь от ДЕТЕЙ

г

АПТЕЧНОЕ УПРАВЛЕНИЬЛ мпсоблисполнома f АПТЕКА NT.'

.... 19....г. Цена..................

БЕРЕЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

Д

 

 

О S ш		д:;у МОСОБП о
	<■>	ГЛАЗНЫЕ КАПЛИ
> р ь х И"! Г: I □"	Гп....................... По.... капель... раз в день в................ [ я аз
m 2-		„... "....19...г. Цена......
		БгРЬЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

 

m ^r С -

> Р Ь \

АПУ МОСОЬП ИСПОЛКОМА

ГЛАЗНАЯ МАЗЬ

Гр

„..... ".......... 19....... г. Цен,]...

БЕРЕЧЬ 01 ДЕТГЙ

Ж

ВНУТРЕННЕЕ

о..,.напель.... развдень

..... еды

...,"..19 г Цена

БЕРЕЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

 

 

 

БЕРЕЧЬ ОТ ДСТЕЙ U

БЕРЕЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

К

Рис. <?. Образцы этикеток для оформления лекарств аптечного производства.

а — з — для лекарств ex tempore: а — порошки для внутреннего применения; б — лекарства для на­ружного применения; в — инъекции; г —микстуры; д — мази; е — глазные капли; ж — глазные мази; з — капли для внутреннего применения; и— п — для внутриаптечных заготовок: и — лекар­ства для внутреннего применения; к — лекарства для наружного применения;

АПТЕЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ А МОСОЬЛИСГЮЛНОМА I An

БЕРЕЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

АПУ МОСОБЛ _ ИСПОЛКОМА ТР Аптека №

ГЛАЗНАЯ МАЗЬ

о*
ш
1РОХЛ 1ЩЕНН

ИСПОЛКОМА ^ ^Апте*3 №

ГЛАЗНЫЕ КАПЛИ

БЕРЕЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

О. х О 3"

БЕРЕЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

ПЕРЕД УПОТРЕБЛЕНИЕМ ВЗБАЛТЫВАТЬ

Р

 

БЕРЕЧЬ ОТ ДЕТЕЙ

/7

 

ХРАНИТЬ В ЗАЩИЩЕННОМ ОТ СВЕТА МЕСТЕ

ХРАНИТЬ В ПРОХЛАДНОМ МЕСТЕ

/77

ОБРАЩАТЬСЯ ОСТОРОЖНО Ф

СЕРДЕЧНОЕ

БЕРЕЧЬ ОТ ОГНЯ

Рис. 3. Продолжение.

л — инъекции; м — мази; к — глазные капли; о —глазные мази; п — капли в нос; р—ц — предупре­дительные надписи.

Помимо производительности, аппараты и машины характеризуются мощностью, т. е. работой, затрачиваемой или получаемой в единицу времени. Мощность выражают в джоулях в секунду.

Различают мощность, требующуюся (затрачиваемую) на валу аппа­рата или машины, и мощность двигателя, который приводит машину в движение. Вследствие потерь энергии в передаточных и преобразую­щих движение механизмах мощность двигателя всегда больше мощно­сти на валу. Или, иначе говоря, полезная мощность всегда меньше фактически затрачиваемой мощности. Отношение полезной мощности к фактически затрачиваемой носит название коэффициента полезного действия (к.п.д.). Чем ближе этот коэффициент к единице, тем, очевид­но, совершеннее работает тот или иной аппарат или машина.

ГЛАВА 3

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ВНУТРИ ПРОИЗВОДСТВА

Перемещение жидкостей

Перемещение жидких материалов в фармацевтическом, как и во всяком химическом, производстве является одной из повседневных опе­раций. Оно осуществляется по трубопроводу за счет разности давлений между начальным и конечным его пунктами. Если жидкость передается с высшего уровня на низший, перемещение происходит естественным током (самотек). В тех же случаях, когда жидкость должна быть пере­дана с низшего уровня на высший или по горизонтали, прибегают к помощи насосов или других механизмов.

Трубопроводы и трубы

Трубопроводы составляются из труб, которые изготовляются из раз­ных материалов¹ в зависимости от их назначения.

Чугунные трубы. Чугунные трубы применяются главным образом для подземных трубопроводов. По сравнению с железными трубами они обладают большей сопротивляемостью коррозии.

Железные (стальные) трубы. Железные трубы применяются очень широко. Однако они обладают слабой химической стойкостью. Раство­ры солей, как правило, вызывают более сильную коррозию, чем вода. В среде этилового спирта при отсутствии воды железо практически не подвергается коррозии. Это замечание в равной степени относится и к другим органическим растворителям (эфир, хлороформ, дихлорэтан и пр.).

Трубы из нержавеющей стали. Эти трубы нашли широкое применение в отраслях промышленности, где обычно требуется большая коррозий­ная стойкость трубопроводов и конструкционных материалов.

Трубы из железокремнистого литья. Недостатками труб этого мате­риала являются чрезвычайная хрупкость и очень большой коэффициент расширения при нагревании.

Алюминиевые трубы. Малый удельный вес алюминия и его хорошая теплопроводность особенно ценны для фармацевтической аппаратуры. Алюминий способен покрываться окисной пленкой уже при действии на него кислорода воздуха. Эта пленка предохраняет алюминий от даль-

¹ Оценка материалов по отношению их к протекающим жидкостям (склонность к коррозии) в равной степени относится я к соединительным частям, арматуре и ап­паратам, изготовленным из этих материалов.

4-163

нейшего окисления. Алюминий стоек к разбавленной серной кислоте и олеуму; серная кислота средней концентрации разрушает алюминий. Так же ведет себя алюминий и в азотной кислоте. Хлористоводородная кислота разрушающе действует на защитную пленку. Алюминий стоек в уксусной кислоте, а также во многих органических средах. Едкие ще­лочи разрушают защитную пленку. Продукты коррозии алюминия не­ядовиты. Чем чище алюминий, тем меньше он подвержен коррозии.

Медные трубы. Вследствие высокой стоимости медные трубопроводы применяются в специальных случаях. Значительно шире используются более дешевые латунные трубы. Латунь представляет собой сплавы меди с цинком, содержащие до 50% цинка. По своим свойствам латунь близка к меди.

Титановые трубы. В последнее время все шире начинают применять новый коррозийно-стойкий конструкционный материал — титан. По ме­ханическим свойствам титан не уступает углеродистым сталям, а по химической стойкости превосходит их.

Керамиковые трубы. Керамика не разъедается кислотами, но облада­ет очень незначительной прочностью. Не выдерживает высокой темпера­туры и трескается уже при небольших температурных колебаниях. При­меняется для устройства подземных канализационных линий и для про­кладки кислотопроводов.

Стеклянные трубы. Эти трубы прочнее и легче керамиковых, лучше переносят колебания температуры. Трубы из кварцевого стекла (кварц содержит не менее 99,3% SiCb) обладают исключительной термической стойкостью и почти совершенно нечувствительны к резким сменам тем­пературы, кислотоупорны (кроме плавиковой кислоты). Едкие щелочи и соли со щелочной реакцией разрушают кварц. Трубы из силикатного стекла обладают также высокой химической стойкостью, но термостой­кость их обычно не превышает 300 °С (у кварца до 1000 °С) и они плохо переносят быстрое охлаждение. Вырабатываемые в СССР толстостен­ные стеклянные трубы диаметром до 100 мм и длиной до 3 м рассчита­ны на рабочее давление до 8 ат и на температуру в интервале от —50 до +150°С.

Трубы из пластических масс. Нашли широкое распространение в фар­мацевтической промышленности. Наибольшее значение имеет вини­пласт, который получают путем добавления к полихлорвиниловой смоле стеарата кальция и свинца и других веществ, служащих стабилизато­рами и добавками. Винипласт обладает очень высокой химической стой­костью к различным агрессивным средам, в том числе к кислотам (включая плавиковую), щелочам, аммиаку, этиловому спирту и др. Не­достатками являются низкая термостойкость (до 60 °С) и хрупкость, особенно при температуре ниже —20°.

Трубы, защищенные слоем резины. Существуют специальные марки резины, которым свойственна высокая химическая стойкость по отноше­нию к большинству агрессивных сред и высокая механическая проч­ность. Слой резины держится на железе необычайно крепко. В качестве самостоятельного конструкционного материала применяют мягкую ре­зину для изготовления рукавов и шлангов, служащих для транспорти­рования жидкостей по временным или подвижным коммуникациям (на­пример, для налива и опорожнения цистерн).

Трубопроводы в зависимости от их назначения принято окрашивать в различные цвета: водопровод — в зеленый, канализационный трубо­провод—в черный, воздуховод — в голубой, пар — в розовый, кисло­род— в синий, кислоту — в оливковый, щелочь — в серо-коричневый, масло — в коричневый, жидкое горючее — в желтый.

Способы соединения труб и соединительные части. Трубы соединяют между собой и с арматурой. Трубные соединения можно разделить на

л_ \

У//////////////////) \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\'

У//////////////7//Л ^Л\\\\\\\\\\\\\\\\\\

'//////TTyVWMW,' Vf)W//////y////

штжт

Рис. 10. Способы соединения труб.

а — соединение труб сваркой встык: 1 и 3 — концы свариваемых труб; 2 — место сварки; б — рас­трубное соединение труб: / и 5 — концы соединяемых труб; 2 — раструб; 3 — слой цемента или кислотоустойчивой замазки; 4 — слой пеньковой или асбестовой пряди; в — соединение труб на резьбе: 1 я 3 — концы труб с нарезкой; 2 — муфта с нарезкой; г — фланцевое соединение труб: 1 и в — концы соединяемых труб; 3 и 4 — фланцы; 2 — болт, стягивающий фланцы; 5 — уплотняю­щая прокладка (набивка).

неразъемные и разъемные. К первым относятся соединения сваркой, пайкой и склеиванием, ко вторым — резьбовые и фланцевые. Промежу­точное положение занимает раструбное соединение, которое может быть разобрано только путем разрушения элементов, заполняющих ра­струб.

Раструбное соединение чугунных труб изображено на рис. 10, б. Гладкий конец одной трубы вставляют в раструб другой. Кольцевое пространство частично заполняют пеньковой прядью, а затем увлажнен­ным цементом. На раструбах соединяют также керамиковые трубы. В этих случаях пространство внутри раструба заполняют прядью из кислотоупорного материала (например, асбеста) и кислотоупорной за­мазкой. Раструбные трубы укладывают раструбами навстречу течению жидкости. Раструбы, естественно, отливаются вместе с трубами.

Соединение труб сваркой встык показано на рис. 10, а. Оно широко применяется для стальных, алюминиевых, свинцовых и титановых труб, реже — для винипластовых и полиэтиленовых.

Латунные и свинцовые трубы часто соединяют внахлестку пайкой. Для этого' гладкий конец одной трубы вставляют в расширенный (раз­вальцованный) конец другой и пространство между трубами заполня­ют жидким припоем. Аналогично могут быть соединены между собой винипластовые и полиэтиленовые трубы. В качестве скрепляющей сре­ды в этом случае используется специальный клей.

На рис. 10, в показано соединение стальных труб на резьбе. На кон-

4*

I

цах труб нарезана мелкая (так называемая трубная) резьба и навер­нута стальная муфта. Муфты представляют собой короткие отрезки труб, имеющие внутреннюю нарезку. С помощью муфт свинчиваются трубы, диаметр которых не превышает 50 мм. Разновидностью пока­занного соединения является соединение на «сгоне», облегчающее раз­борку трубопровода.

Наиболее распространено фланцевое соединение труб (рис. 10, г). Это объясняется возможностью массового заводского изготовления фланцев и удобством разборки этого соединения. При помощи флан­цев соединяются трубы диаметром более 50 мм. Фланцы представляют собой короткие манжеты, укрепленные на концах труб. Трубы соеди­няются между собой путем стягивания фланцев болтами. Между флан­цами находится прокладка или набивка. В качестве прокладочного ма­териала применяют картон, пропитанный растительным маслом или смазанный графитовой мазью (пригоден для воды, но не для пара); асбест, натертый насухо графитом или покрытый им после смазывания маслом (пригоден для пара); резина (непригодна для пара) и медные кольца с зубчатыми кольцевыми выступами. Эти выступы при стягива­нии фланцев болтами сминаются и хорошо уплотняются (для пара вы­сокого давления).

Соединительные части (фасонные детали), помимо соединения труб между собой, могут выполнять и другие функции, например изменение диаметра, изменение направления трубопровода, ответвление от трубо­провода одной или двух линий того же или меньшего диаметра, закры­тие трубопровода на его конце.

Изменение направления производится с помощью колена или уголь­ника под прямым углом или под углом 45°.

Изменение диаметра по прямому направлению осуществляется в тру­бах малых диаметров при помощи переходных муфт и ниппелей, в ши­роких трубах — при помощи переходных фланцев.

Присоединение ответвлений осуществляется при помощи тройников, крестовин и вилкообразных частей. Части для ответвлений могут одно­временно нести функцию изменения диаметра.

Закрытие трубопровода в его конце производится при помощи пробок (затычек) в трубах малого диаметра и глухих фланцев в трубах боль­шого диаметра.

Запорная арматура. Запорная арматура служит для перекрытия тру­бопроводов в целях прекращения движения среды и открытия трубо­провода для возобновления течения.

Запорная арматура подразделяется на приводную и автоматическую. У приводной арматуры открытие и закрытие прохода происходит под действием внешней силы: от руки, электродвигателем, соленоидом, гид-ро- или пневмоприводом. У автоматической арматуры открытие и за­крытие прохода происходят под действием транспортируемой среды.

По характеру работы затвора приводная запорная арматура может быть подразделена на три резко отличающихся типа. В первом случае затвор (пробка) установлен в корпусе арматуры перпендикулярно к ее оси и имеет сквозное отверстие. Открытие и закрытие прохода осу­ществляются путем поворота пробки на 90°. При повороте пробка не перемещается вдоль вертикальной оси корпуса. Во втором случае, от­крытие и закрытие прохода осуществляются с помощью золотника, дви­жущегося перпендикулярно к продольной оси потока и открывающего и закрывающего при этом отверстие, расположенное в перегородке, ко­торая разделяет корпус на две части — входную и выходную. У задвиж­ки затвор, имеющий форму клина или выполняемый в виде двух распи­раемых клином дисков, движется перпендикулярно к продольной оси корпуса, изменяя сечение прохода.

Каждый из перечисленных типов запорной приводной арматуры име­ет свою специфическую область применения, определяемую давлением, температурой и свойствами среды.

Краны. Это простейшие приспособления для регулирования количест­ва протекающей жидкости. Они состоят из корпуса, в котором вращает­ся пришлифованная пробка со сквозным отверстием. С помощью кранов ток жидкости не может быть точно отрегулирован; краны непригодны на паровых линиях.

Вентили. По методу присоединения к трубопроводу различают венти­ли с концами под резьбу (муфтовые) или сварку, а также фланцевые. С помощью вентилей ток жидкости хорошо поддается регулированию. Область применения вентилей весьма обширная (водопроводные ли­нии, паропроводы, материальные линии, линии сжатого воздуха, ваку­умные линии и др.).

Задвижка. В задвижке открытие прохода осуществляется путем подъ­ема плоского диска, расположенного в ее корпусе перпендикулярно к движению среды.

Обратные клапаны. Применяются в тех случаях, когда движение должно происходить только в одном направлении. Различают клапаны подъемные и поворотные («захлопки»).

Подъемный обратный клапан изображен на рис. 11, а. В корпусе обычного вентиля установлен золотник, цилиндрический шпиндель ко­торого входит в канал крышки. Седло и золотник взаимно притерты. Клапан устанавливается на трубопроводе так, чтобы среда поступала под золотник. При этом, преодолевая массу золотника, среда проходит через клапан. После прекращения подачи среды или возникновения обратного течения золотник садится на седло. Обратные клапаны этого типа устанавливают на линиях воды (часто после насосов) и пара, а также на материальных линиях.

Поворотный клапан («захлопка») показан на рис. 11, б. Золотник (диск) укреплен на рычаге, который соединен с болтом, ввернутым в крышку клапана. На рисунке показана «захлопка», предназначенная для трубопроводов, транспортирующих химически активные вещества,

Рис. 11. Обратные клапаны.

а — подъемный клапан: 1 — золотник; 2 — корпус вентиля; 3 — шпиндель; 4 — крышка с каналом для шпинделя, б — поворотный клапан (захлопка): / — золотник (диск); 2— рычаг; 3 — слой кис­лотостойкой резины; 4 — корпус клапана; 5 — крышка клапана; 6 — шарнирное крепление диска.

 

 

Рис. 12. Сифон. Объяснение в тек­сте.

Рис. 13. Монтежю. Объяснение в тек­сте.

в связи с чем внутренняя поверхность корпуса и крышки гуммирована кислотостойкой резиной.

Арматурные части обычно изготовляются из серого чугуна. Если есть опасность поломки вследствие сотрясения, их делают из ковкого чугуна. У запорных частей корпус из чугуна, остальные детали из латуни, брон­зы, особых сплавов.

МАШИНЫ И АППАРАТЫ

Перемещение или подъем жидкости может производиться: а) давле­нием воздуха или газа (в сифонах, монтежю); б) движущейся струей воздуха, воды или пара (в струйных насосах); в) поршнями (в порш­невых насосах); г) быстровращающимися лопастными колесами (вцент­робежных насосах).

СИФОНЫ. МОНТЕЖЮ. Сифоны. Простейшее устройство для пере­ливания жидкости из сосуда в сосуд. Принцип действия сифона ясен из рис. 12. Если при закрытых кранах 3 и 5 заполнить жидкостью оба колена сифонной трубы 2 и после этого открыть кран 3, то за счет жидкости, вытекающей под влиянием силы тяжести из правого (более длинного) колена, в сифоне образуется разреженное пространство. Так как жидкость в сосуде находится под атмосферным давлением, она бу­дет непрерывно поступать в сифон и струей вытекать через кран 3. Заполнение сифона можно произвести через воронку вручную или засо­сать жидкость в сифон из сосуда за счет разрежения, создаваемого с помощью вакуум-насоса через кран 4. Заполнение сифона контролиру­ется через смотровой фонарь 6. Если не требуется полного опорожнения сосуда, необходимо открыть кран 5 и тем самым выровнять давление в сифоне и сосуде. Обязательным условием для работы сифона является возможно большая разность между высотой подъема жидкости в сифоне

(Hi) и высотой спуска жидкости (Н₂). К сифону обычно прибегают, когда нужно слить жидкость с осадка.

Монтежю. Аппад ат. п озволяющий поднять жидкость с помощью сжа­того воздуха или инертного газа. Монтежю представляет собой цилинд­рические сосуды со сферическими днищами, стенки которых рассчита­ны на давление 30,4-10⁴—40,5-10⁴ Н/м² (3—4 атм, рис. 13). Жидкость проходит по трубке 1 через кран 2. Если жидкость поступает в монте-жю__самотеком, должен быть открыт icpaH" 3, соединяющий аппарат с атмосфе£О1ГГЕсли жидкость нужна вмбнтежю засосать, должен быть открыт кран 4, а все остальные краны (кроме 2) перекрыты. Передав-ливание жидкости производят сжатым воздухом, впускаемым" через кран 5 (предварительно перекрыв краны 2, 3, 4). За счет давления воздуха жидкость поднимается по трубе 7 и выводится через кран 8. Величина давления контролируется по манометру 6. После полного опо­рожнения монтежю давление «спускают», перекрывая кран 5 и откры­вая кран 3. При перекачке с помощью монтежю жидкостей, пары кото­рых в смеси с воздухом дают взрывчатые и легковоспламеняющиеся смеси (спирт, эфир и т. д.), вместо воздуха применяют газы (азот, уг­лекислота).

СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ. Инжектор. Пароструйный насос, в котором всасывание и подъем жидкости происходят за счет преобразования ки­нетической энергии быстро вытекающей струи пара в потенциальную энергию давления. Инжекторы применяются при питании паровых кот­лов водой. Принципиальная схема устройства инжектора дана на рис. 14.

В общей камере инжектора размещаются три камеры-конуса. К ко­нусу / по трубе 10 подводится пар из котла через паровой вентиль 9. Пар проходит с большой скоростью, поступает в смешивающую каме­ру 7. Вследствие внезапного расширения пара и понижения в связи с этим давления в камеру по трубе 8 из питающей магистрали устремля­ется вода. Пар, смешиваясь с водой, отдает ей часть своей кинетической энергии и конденсируется. Вследствие этого горячая вода с большей скоростью поступает в конденсационный конус 2, а из него — в нагнета­тельный конус 5, где ее скорость преобразуется в давление, под влияни­ем которого поднимается обратный клапан и вода через питательную трубу 6 поступает в паровой котел. Пока в диффузоре давление не до­стигнет необходимой величины, чтобы поднять обратный клапан (что имеет место при пуске инжектора), избыток конденсата через вестовую трубу 4 и клапан 3 выбрасывается наружу. Температура воды в пита­тельной трубе должна быть не выше 40 °С, так как при более высокой температуре не будет процесса конденсации пара, а следовательно, и разрежения, поэтому инжектор откажет в работе.

ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ. Насосы простого действия. Машина состо­ит из цилиндра /, в котором движется поршень 2. Кинематическая ось состоит из штока 3, ползуна 4, шатуна 5 и кривошипа 6. С помощью этой цепи вращательное движение вала 7 превращается в прямолиней­ное поступательно-возвратное движение поршня между его двумя край­ними положениями (рис. 15). При крайнем правом положении поршня в левой части цилиндра будет создаваться разрежение. Вследствие это­го под давлением наружного воздуха жидкость проходит через предо­хранительную решетку 8 и приемный клапан 9, поднимается по всасы­вающей трубе 10, открывает всасывающий клапан 11 и заполняет ци­линдр с левой стороны поршня. Это период всасывания. Поршень на­чинает двигаться влево. Давлением жидкости закрывается всасываю­щий клапан и открывается нагнетательный клапан 12, вследствие чего жидкость устремляется в нагнетательную трубу 13. Период нагнетания закончится, как только поршень достигнет крайнего левого положения.

Води д но г ел

 

Рис. 14. Инжектор. Объяснение в тексте.

/г —л—1

 

Рис. 15. Насос простого действия. Объяснение в тексте.

Рис. 16. Дифференциальный насос.