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在制药用水系统中,阀门的作用和类型介绍

时间:2021-01-07 点击次数:141

在制药用水系统设计中,阀门发挥着非常重要的作用。

①阀门既可控制流体的方向、压力和流量,还能使得输送管道、设备内的液体或气体进行流动或停止流动并控制该介质的流量大小。

②阀门可通过改变通路断面和介质流动方向,发挥其导流、节流、截止、止回、分流或者溢流卸压等作用。

③阀门可与设备或者装置进行组合,从而实现某种特定的功能。比如生物制品行业的无菌取样,是通过隔膜阀与无菌取样瓶组合设计来实现的。

为了满足工程应用流程中不断变化的需求,越来越多的阀门类型得到设计及推广。在生物技术领域与制药用水系统中,常常使用不锈钢阀门,因为这些阀门采用无菌设计理念,表面粗糙度可达到0.4μm,执行机构与介质密封分离,尤其在无菌应用中非常广泛。

阀门按运动方向特点可分为直行程阀门和角行程阀门两种。直行程阀门的特点为直线性动作,而角行程阀门的特点是可以实现90°旋转。

 

图一 阀门的种类

不同类型的阀门有不同的功能原理及特点,特点的阀门根据应用类型和使用区域来进行选择。在进行选择时,需要考虑的因素包括开关频率、压力损失、调节性能以及指定工艺条件的温度、压力和介质的纯度等。

 

图二 不同类型阀门的优缺点

不同行业适用法律法规不同,阀门的选择一定程度上对行业需求起到限制作用。例如,根据欧盟GMP标准要求,阀门需满足避免交叉污染和易于清洗的特点,因此,阀门可用于易清洗、易消毒、自排空和腔体填充的应用类型。在实际运用中,普遍认同经FDA认证的隔膜阀为无菌应用阀门,经FDA认证的隔膜阀为洁净应用阀门。为了确保在无菌应用情况下水系统的良好清洁性,FDA甚至指定使用隔膜阀,可低点排尽。而对于一些不与产品直接接触的阀门,比如冷却水或者加热蒸汽的非洁净介质,由于不会影响影响到产品的质量,可从经济的角度来合理选择蝶阀、球阀、角座阀和截止阀。

阀门的控制可采用多种执行方式。在制药行业,常用的执行方式为手动与气动,如手动球阀、气动隔膜阀等。阀门可在压力、温度或其他形式传感信号的作用下进行简单的启关动作,也可以通过驱动或者自动机构实现启闭件的升降、滑移、旋摆或回转运动,以调整流道面积来实现阀门的控制功能。工艺系统中所用阀门的尺寸由所需的流量进行确认。

在制药用水中,阀门品种和规格很多,如简单的球阀,也有较为复杂的截止阀,还有更高级别的背压阀、比例调节阀。所有阀门都可以用于过程调节,但时需要根据实际的工况需求选用不同的阀门来调节控制。球阀、蝶阀与隔膜阀的调节曲线基本上一致,但隔膜阀安装角度正确,可低点排尽,无死水残留,因此更有利于纯化水和注射用水等卫生级流体工况的应用。

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