في يناير 2025، حصلت شركة Jiangsu Lifan Capsule Co., Ltd. بنجاح على ترخيص براءة اختراع نموذج المنفعة بعنوان "نظام تفريغ الغراء الكمي لخزانات صهر سول" (تاريخ نشر براءة الاختراع: 2025-01-06، تاريخ البحث والتطوير: 28-05-2024). تستهدف براءة الاختراع هذه نقاط الألم طويلة الأمد في وصلة تفريغ الغراء الكمي لإنتاج الكبسولات المجوفة، وتقدم حل التحكم الآلي المتكامل الذي يحسن بشكل كبير من دقة وكفاءة نقل الغراء، ويضع معيارًا جديدًا للترقية الذكية للمعدات الرئيسية في صناعة تصنيع الكبسولات.
1. خلفية البحث والتطوير في مجال براءات الاختراع: نقاط الضعف في عمليات تفريغ الغراء التقليدية
في عملية إنتاج الكبسولة المجوفة التقليدية، بعد إذابة الجيلاتين أو الغراء النباتي-في خزان الصهر، يجب تفريغه كميًا في برميل الغراء العازل للنقل للعمليات اللاحقة مثل مطابقة الألوان والغمس. ومع ذلك، تعتمد العملية التقليدية كليًا على التحكم اليدوي: يقوم العمال بدفع برميل الغراء أسفل الصمام اليدوي لخزان صهر المحلول، وفتح الصمام يدويًا لبدء التفريغ، ومراقبة مقياس الحجم على البرميل بالعين المجردة، وإغلاق الصمام يدويًا عندما يصل مستوى الغراء إلى المقياس المحدد.
وضع التشغيل اليدوي هذا له عيوب واضحة: أولاً، الملاحظة البصرية للمقياس والتأخير في إغلاق الصمام اليدوي يؤدي إلى انحرافات كبيرة في حجم الغراء في البرميل، مع تجاوز الخطأ في كثير من الأحيان 5٪. عند تحضير الكبسولات الملونة، سيؤدي حجم الغراء غير الصحيح إلى انحراف لون الغراء النهائي بشكل مباشر-يؤدي عدم كفاية الغراء إلى جعل اللون داكنًا للغاية، في حين أن الغراء الزائد يجعله فاتحًا للغاية-مما يؤدي إلى التخلص من مجموعة منتجات الكبسولات
2. البنية التقنية الأساسية لنظام براءة الاختراع
يدمج "نظام تفريغ الغراء الكمي لخزانات صهر Sol" المعتمد أربعة مكونات أساسية: خزان صهر محلول ملحي، وبرميل صمغ، ووحدة كشف بالموجات فوق الصوتية، وخزانة تحكم PLC، مما يشكل -نظام تحكم أوتوماتيكي ذو حلقة مغلقة لتفريغ الغراء
2.1 خزان الصهر وهيكل التفريغ
تم تجهيز خزان صهر sol بقاع تفريغ مخروطي في الأسفل، مما يسهل التفريغ الكامل للغراء ويتجنب ترسب المواد. يتم توصيل صمام تفريغ هوائي بالطرف السفلي للقاع المخروطي، ويتم توصيل مخرج الصمام بأنبوب التفريغ. بالمقارنة مع الصمامات اليدوية التقليدية، فإن صمام التفريغ الهوائي لديه سرعة استجابة سريعة وتبديل مستقر، مما يضع الأساس للتحكم الدقيق في عملية التفريغ.
2.2 تصميم برميل الغراء المتحرك
تم تجهيز برميل الغراء بحلقة دعم في الأسفل، ويتم ترتيب كتل الدعم المتعددة بالتساوي على الحلقة على طول الاتجاه المحيطي، كل منها مزود بأسطوانة متحركة. يسمح هذا التصميم بتحريك أسطوانة الغراء بسهولة إلى الموضع الموجود أسفل أنبوب التفريغ لتلقي الغراء، مما يحسن مرونة خط الإنتاج. بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز البرميل بأنبوب تفريغ الغراء مع مضخة تفريغ الغراء (متصلة كهربائيًا بخزانة التحكم PLC) في الأسفل وأنبوب الفائض على الجدار الجانبي العلوي، مما يمنع تدفق الغراء ويضمن سلامة عملية التفريغ
2.3 وحدة الكشف بالموجات فوق الصوتية عالية الدقة
عنصر الكشف بالموجات فوق الصوتية هو جوهر تحقيق التحكم الكمي. وهو يشتمل على طوق توصيل مثبت على ساق الدعم لخزان صهر سول، وقضيب توصيل ممتد من الطوق، ومقعد تثبيت في نهاية القضيب، حيث يتم تركيب مسبار الكشف بالموجات فوق الصوتية عليه. يتم ترتيب المسبار رأسيًا فوق برميل الغراء -لمراقبة ارتفاع مستوى الغراء في البرميل في الوقت الفعلي. تتميز تقنية الكشف بالموجات فوق الصوتية بمزايا-قياس عدم التلامس، والدقة العالية، والقدرة القوية على مقاومة-التداخل، والتي يمكنها التقاط التغييرات الدقيقة لمستوى الغراء بدقة
2.4 نظام التحكم المركزي PLC
إن خزانة التحكم PLC هي "عقل" النظام بأكمله، وهي متصلة كهربائيًا بصمام التفريغ الهوائي ووحدة الكشف بالموجات فوق الصوتية من خلال توصيل الكابلات. تم تجهيز الخزانة بدائرة تحكم، كما تم تزويد السطح المائل على الجانب الأمامي بأزرار إيقاف التشغيل- وشاشة تعمل باللمس لإعداد المعلمة ومراقبة الحالة في الوقت الفعلي-. يتم تركيب إنذار صوتي وضوئي أعلى الخزانة، والذي سيتم تفعيله فوراً عند تجاوز مستوى الغراء نطاق الأمان أو حدوث خلل في النظام
3. المزايا الأساسية والقيمة التقنية لبراءة الاختراع
3.1 تحسين دقة التفريغ بشكل ملحوظ
من خلال التحكم في الحلقة المغلقة- لوحدة الكشف بالموجات فوق الصوتية وPLC، يتم التحكم في خطأ التفريغ للنظام في حدود 1%، مما يحل مشكلة أخطاء التشغيل اليدوية الكبيرة تمامًا. يضمن هذا التحكم الكمي الدقيق ثبات حجم الغراء في كل برميل نقل، ويتجنب انحراف اللون في الكبسولات الملونة، ويحسن المعدل المؤهل للمنتجات النهائية
3.2 درجة عالية من الأتمتة وتوفير تكاليف العمالة
يحقق النظام أتمتة كاملة لعملية تفريغ الغراء، مما يلغي الحاجة إلى المراقبة اليدوية وتشغيل الصمام. وهذا لا يؤدي فقط إلى تقليل عدد-المشغلين في الموقع وكثافة اليد العاملة، ولكنه يقلل أيضًا من متطلبات مهارات التشغيل لدى العمال، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة العمل
3.3 تعزيز السلامة الصحية وخفض تكاليف الإنتاج
يعمل تصميم الحلقة-المغلقة للنظام على تقليل الاتصال بين الغراء والبيئة الخارجية، مما يقلل من خطر التلوث الميكروبي. وفي الوقت نفسه، فإن إلغاء الأدوات المساعدة التقليدية مثل أطباق الاستقبال وأكياس التصفية يقلل من استهلاك المياه للتنظيف واستخدام المطهرات، مما يؤدي إلى خفض تكاليف الإنتاج بشكل أكبر.
4. تأثير الصناعة وآفاق التطبيق
إن ترخيص براءة الاختراع هذه وتطبيقها لهما أهمية توجيهية مهمة للتحول الذكي لصناعة الكبسولات المجوفة. باعتبارها المعدات الأولية الأساسية لإنتاج الكبسولة، فإن دقة التفريغ الكمية لخزان صهر sol تؤثر بشكل مباشر على استقرار الجودة للعمليات اللاحقة. تعمل هذه التكنولوجيا الحاصلة على براءة اختراع على سد الفجوة في التحكم الكمي التلقائي لتفريغ الغراء في مؤسسات إنتاج الكبسولات المحلية المتوسطة والصغيرة، كما أن هيكلها البسيط وأدائها الموثوق به وتكلفة التحويل المنخفضة تجعل من السهل تعميمها في الصناعة.