Ի՞նչ է բարձր մաքրության գնդիկավոր փականը: Բարձր մաքրության գնդիկավոր փականը հոսքի վերահսկման սարք է, որը համապատասխանում է արդյունաբերության չափանիշներին նյութի և դիզայնի մաքրության համար: Բարձր մաքրության գործընթացում փականները օգտագործվում են կիրառման երկու հիմնական ոլորտներում.
Դրանք օգտագործվում են «աջակցության համակարգերում», ինչպիսիք են մաքրման և ջերմաստիճանի վերահսկման համար մաքրող գոլորշու մշակումը: Դեղագործական արդյունաբերության մեջ գնդիկավոր փականները երբեք չեն օգտագործվում այնպիսի ծրագրերում կամ գործընթացներում, որոնք կարող են անմիջական շփման մեջ լինել վերջնական արտադրանքի հետ:
Ո՞րն է բարձր մաքրության փականների արդյունաբերության ստանդարտը: Դեղագործական արդյունաբերությունը բխում է փականի ընտրության չափանիշները երկու աղբյուրից.
ASME/BPE-1997-ը զարգացող նորմատիվ փաստաթուղթ է, որն ընդգրկում է դեղագործական արդյունաբերության մեջ սարքավորումների նախագծումն ու օգտագործումը: Այս ստանդարտը նախատեսված է անոթների, խողովակաշարերի և հարակից պարագաների նախագծման, նյութերի, կառուցման, ստուգման և փորձարկման համար, ինչպիսիք են պոմպերը, փականները և կցամասերը, որոնք օգտագործվում են կենսադեղագործական արդյունաբերության մեջ: միացում, գործընթացի մշակում կամ մեծացում… և արտադրանքի արտադրության կարևոր մասն են, ինչպիսիք են ներարկման ջուրը (WFI), մաքուր գոլորշին, ուլտրաֆիլտրացիան, միջանկյալ արտադրանքի պահեստավորումը և ցենտրիֆուգները»:
Այսօր արդյունաբերությունը հենվում է ASME/BPE-1997-ի վրա՝ որոշելու գնդիկավոր փականների դիզայնը ոչ արտադրանքի կոնտակտային կիրառությունների համար: Հստակեցմամբ ընդգրկված հիմնական ոլորտներն են.
Կենսադեղագործական գործընթացների համակարգերում սովորաբար օգտագործվող փականները ներառում են գնդիկավոր փականներ, դիֆրագմային փականներ և ստուգիչ փականներ: Այս ինժեներական փաստաթուղթը կսահմանափակվի գնդիկավոր փականների քննարկմամբ:
Վավերացումը կարգավորիչ գործընթաց է, որը նախատեսված է վերամշակված արտադրանքի կամ ձևակերպման վերարտադրելիությունն ապահովելու համար: Ծրագիրը ցույց է տալիս չափել և վերահսկել գործընթացի մեխանիկական բաղադրիչները, ձևակերպման ժամանակը, ջերմաստիճանը, ճնշումը և այլ պայմաններ: Երբ համակարգը և այդ համակարգի արտադրանքները կրկնելի են, բոլոր բաղադրիչներն ու պայմանները համարվում են վավերացված:
Կան նաև նյութերի ստուգման հետ կապված խնդիրներ: MTR-ը (Material Test Report)-ը ձուլման արտադրողի հայտարարություն է, որը փաստագրում է ձուլման բաղադրությունը և հաստատում, որ այն առաջացել է ձուլման գործընթացի որոշակի գործարկումից: Հետագծելիության այս մակարդակը ցանկալի է բազմաթիվ ոլորտներում սանտեխնիկական բաղադրիչների բոլոր կարևոր տեղակայանքներում: Բոլոր փականները, որոնք մատակարարվում են դեղագործության համար:
Նստատեղերի նյութեր արտադրողները տրամադրում են կազմի հաշվետվություններ՝ ապահովելու նստատեղերի համապատասխանությունը FDA-ի ուղեցույցներին: (FDA/USP Դաս VI) Նստատեղերի ընդունելի նյութերը ներառում են PTFE, RTFE, Kel-F և TFM:
Ultra High Purity (UHP) տերմին է, որը նախատեսված է ընդգծելու չափազանց բարձր մաքրության անհրաժեշտությունը: Սա տերմին է, որը լայնորեն օգտագործվում է կիսահաղորդիչների շուկայում, որտեղ պահանջվում է հոսքի հոսքի մասնիկների բացարձակ նվազագույն քանակը:
Կիսահաղորդչային արդյունաբերությունը բխում է փականի նախագծման առանձնահատկություններից՝ SemaSpec խմբի կողմից կառավարվող տեղեկատվության հավաքածուից: Միկրոչիպային վաֆլիների արտադրությունը պահանջում է չափորոշիչների չափազանց խիստ պահպանում՝ մասնիկներից, արտահոսքից և խոնավությունից աղտոտվածությունը վերացնելու կամ նվազագույնի հասցնելու համար:
SemaSpec ստանդարտը մանրամասնում է մասնիկների առաջացման աղբյուրը, մասնիկների չափը, գազի աղբյուրը (փափուկ փականի հավաքման միջոցով), հելիումի արտահոսքի փորձարկումը և խոնավությունը փականի սահմանի ներսում և դրսում:
Գնդիկավոր փականները լավ ապացուցված են ամենադժվար կիրառություններում: Այս դիզայնի որոշ հիմնական առավելություններից են.
Մեխանիկական փայլեցում – Ողորկված մակերեսները, եռակցումները և օգտագործվող մակերեսները ունեն մակերեսի տարբեր բնութագրեր, երբ դիտվում են խոշորացույցի տակ: Մեխանիկական փայլեցումը նվազեցնում է մակերևույթի բոլոր ծայրերը, փոսերը և շեղումները մինչև միատեսակ կոպտություն:
Մեխանիկական փայլեցումը կատարվում է պտտվող սարքավորումների վրա՝ օգտագործելով ալյումինե հղկող նյութեր: Մեխանիկական փայլեցումը կարող է իրականացվել ձեռքի գործիքների միջոցով մեծ մակերեսների համար, ինչպիսիք են ռեակտորները և անոթները տեղում, կամ խողովակների կամ խողովակային մասերի ավտոմատ փոխադարձ սարքերի միջոցով: Մի շարք մանր ողողիչներ կիրառվում են հաջորդական ավելի նուրբ հաջորդականությամբ, մինչև ձեռք բերվի ցանկալի ավարտը կամ մակերեսի կոշտությունը:
Էլեկտրամշակումը մետաղական մակերևույթներից մանրադիտակային անկանոնությունների հեռացումն է էլեկտրաքիմիական մեթոդներով: Դա հանգեցնում է մակերեսի ընդհանուր հարթության կամ հարթության, որը, երբ դիտվում է խոշորացույցի տակ, գրեթե անհատական ​​է թվում:
Չժանգոտվող պողպատը բնականաբար դիմացկուն է կոռոզիայից՝ շնորհիվ իր բարձր քրոմի պարունակության (սովորաբար 16% կամ ավելի չժանգոտվող պողպատի մեջ): Էլեկտրամշակումը մեծացնում է այս բնական դիմադրությունը, քանի որ գործընթացում ավելի շատ երկաթ (Fe) է լուծվում, քան քրոմը (Cr): Սա չժանգոտվող պողպատի մակերեսի վրա թողնում է քրոմի ավելի բարձր մակարդակ: (պասիվացում):
Ցանկացած փայլեցման գործընթացի արդյունքը «հարթ» մակերեսի ստեղծումն է, որը սահմանվում է որպես միջին կոշտություն (Ra): Համաձայն ASME/BPE;«Բոլոր փայլերը պետք է արտահայտվեն Ra, միկրոդյույմներով (m-in) կամ միկրոմետրերով (մմ):
Մակերեւույթի հարթությունը սովորաբար չափվում է պրոֆիլոմետրով, որը ավտոմատ գործիք է ստիլուսի ոճի փոխադարձ թևով: Գրիչը մետաղյա մակերևույթի միջով է անցնում՝ գագաթների բարձրությունները և հովիտների խորությունները չափելու համար: Գագաթների միջին բարձրությունները և հովիտների խորությունները այնուհետև արտահայտվում են որպես կոպտության միջիններ՝ արտահայտված որպես ընդհանուր կամ միլիոներորդական դյույմ:
Հղկված և փայլեցված մակերևույթի, հղկող հատիկների քանակի և մակերեսի կոշտության միջև փոխհարաբերությունները (էլեկտրափղարկումից առաջ և հետո) ներկայացված են ստորև բերված աղյուսակում:
Միկրոմետրերը ընդհանուր եվրոպական ստանդարտ են, և մետրային համակարգը համարժեք է միկրոդյույմներին: Մեկ միկրոդյույմը հավասար է մոտ 40 միկրոմետրի: Օրինակ.
Գնդիկավոր փականների դիզայնի բնորոշ ճկունության շնորհիվ այն հեշտությամբ հասանելի է նստատեղերի, կնիքի և մարմնի տարբեր նյութերի մեջ: Հետևաբար, գնդիկավոր փականները արտադրվում են հետևյալ հեղուկների հետ աշխատելու համար.
Կենսադեղագործական արդյունաբերությունը նախընտրում է տեղադրել «կնքված համակարգեր», երբ հնարավոր է: Ընդլայնված խողովակի արտաքին տրամագծով (ETO) միացումները ներդիրում են եռակցված՝ փականի/խողովակի սահմանից դուրս աղտոտվածությունը վերացնելու և խողովակաշարի համակարգին խստություն ավելացնելու համար: Tri-Clamp (հիգիենիկ սեղմիչ միացում), ծայրերը տեղադրվում են առանց ծալովի ամրացման, առանց ծալովի ամրացման համակարգի: ping համակարգերը կարող են ավելի հեշտությամբ ապամոնտաժվել և վերակազմավորվել:
Cherry-Burrell կցամասերը «I-Line», «S-Line» կամ «Q-Line» ֆիրմային անվանումներով հասանելի են նաև բարձր մաքրության համակարգերի համար, ինչպիսիք են սննդի/ըմպելիքների արդյունաբերությունը:
Ընդլայնված խողովակի արտաքին տրամագծով (ETO) ծայրերը թույլ են տալիս փականի ներգծային եռակցումը խողովակաշարի համակարգում: ETO ծայրերը չափերով համապատասխանում են խողովակի (խողովակների) համակարգի տրամագծին և պատի հաստությանը: Ընդլայնված խողովակի երկարությունը տեղավորում է ուղեծրային եռակցման գլուխները և ապահովում է բավարար երկարություն՝ եռակցման ջերմության պատճառով փականի մարմնի կնիքի վնասումը կանխելու համար:
Գնդիկավոր փականները լայնորեն օգտագործվում են տեխնոլոգիական կիրառություններում՝ իրենց բնորոշ բազմակողմանիության պատճառով: Դիֆրագմային փականներն ունեն սահմանափակ ջերմաստիճանի և ճնշման սպասարկում և չեն համապատասխանում արդյունաբերական փականների բոլոր չափանիշներին: Գնդիկավոր փականները կարող են օգտագործվել հետևյալի համար.
Բացի այդ, գնդիկավոր փականի կենտրոնական հատվածը շարժական է, որը թույլ է տալիս մուտք գործել եռակցման ներքին բշտիկ, որն այնուհետև կարող է մաքրվել և/կամ փայլեցվել:
Դրենաժը կարևոր է կենսամշակման համակարգերը մաքուր և ստերիլ պայմաններում պահելու համար: Դրենաժից հետո մնացած հեղուկը դառնում է բակտերիաների կամ այլ միկրոօրգանիզմների գաղութացման վայր՝ ստեղծելով անընդունելի կենսաբեռ համակարգի վրա: Այն վայրերը, որտեղ հեղուկը կուտակվում է, կարող են նաև դառնալ կոռոզիայի մեկնարկի տեղամասեր՝ ավելացնելով լրացուցիչ աղտոտում, որը պահանջում է PE-ի չափաբաժին կամ նախագծման չափը: որը մնում է համակարգում ջրահեռացման ավարտից հետո:
Խողովակաշարային համակարգում մեռած տարածությունը սահմանվում է որպես հիմնական խողովակի ակոս, թեյ կամ ընդլայնում, որը գերազանցում է խողովակի տրամագծի չափը (L), որը սահմանված է հիմնական խողովակի ID-ում (D): Մեռած տարածքն անցանկալի է, քանի որ այն ապահովում է փակ տարածք, որը կարող է անհասանելի լինել մաքրման կամ ախտահանման ընթացակարգերի միջոցով, ինչը հանգեցնում է արտադրանքի աղտոտմանը: խողովակաշարերի կոնֆիգուրացիաներ.
Հրդեհային կափույրները նախագծված են դյուրավառ հեղուկների տարածումը կանխելու համար պրոցեսի գծի հրդեհի դեպքում: Դիզայնը օգտագործում է մետաղական հետևի նստատեղ և հակաստատիկ՝ բռնկումը կանխելու համար: Կենսադեղագործական և կոսմետիկ արդյունաբերությունը հիմնականում նախընտրում է հրդեհային կափույրներ ալկոհոլի մատակարարման համակարգերում:
FDA-USP23, VI դասի հաստատված գնդիկավոր փականի նստատեղերի նյութերը ներառում են՝ PTFE, RTFE, Kel-F, PEEK և TFM:
TFM-ը քիմիապես ձևափոխված PTFE է, որը կամրջում է ավանդական PTFE-ի և հալման միջոցով մշակվող PFA-ի միջև առկա բացը:
Խոռոչով լցված նստատեղերը նախագծված են կանխելու նյութերի կուտակումը, որոնք, երբ թակարդում են գնդակի և մարմնի խոռոչի միջև, կարող են ամրացնել կամ այլ կերպ խոչընդոտել փականի փակման անդամի սահուն աշխատանքը: Գոլորշի ծառայության մեջ օգտագործվող բարձր մաքրության գնդիկավոր փականները չպետք է օգտագործեն նստատեղերի այս կամընտիր դասավորությունը, քանի որ գոլորշին կարող է հայտնվել նստատեղի մակերեսի տակ և դառնալ ավելի մեծ՝ նստատեղի մակերեսի տակ: դժվար է պատշաճ կերպով ախտահանել առանց ապամոնտաժման:
Գնդիկավոր փականները պատկանում են «պտտվող փականների» ընդհանուր կատեգորիային: Ավտոմատ շահագործման համար հասանելի են երկու տեսակի ակտուատորներ՝ օդաճնշական և էլեկտրական: Օդաճնշական շարժիչները օգտագործում են մխոց կամ դիֆրագմ՝ կապված պտտվող մեխանիզմի հետ, ինչպիսիք են դարակաշարը և պինյոնը, պտտվող ելքային ոլորող մոմենտ ապահովելու համար: Տեղեկություններ այս թեմայի վերաբերյալ, տե՛ս «Ինչպես ընտրել գնդիկավոր փականի ակտուատորը» ավելի ուշ այս ձեռնարկում:
Բարձր մաքրության գնդիկավոր փականները կարող են մաքրվել և փաթեթավորվել BPE կամ կիսահաղորդչային (SemaSpec) պահանջներին համապատասխան:
Հիմնական մաքրումն իրականացվում է ուլտրաձայնային մաքրման համակարգի միջոցով, որն օգտագործում է հաստատված ալկալային ռեագենտ սառը մաքրման և յուղազերծման համար՝ մնացորդներից ազատ բանաձևով:
Ճնշում պարունակող մասերը նշվում են ջերմային համարով և ուղեկցվում են վերլուծության համապատասխան վկայականով: Յուրաքանչյուր չափի և ջերմային համարի համար գրանցվում է ջրաղացների փորձարկման հաշվետվություն (MTR): Այս փաստաթղթերը ներառում են.
Երբեմն գործընթացի ինժեներները պետք է ընտրեն օդաճնշական կամ էլեկտրական փականների միջև պրոցեսի կառավարման համակարգերի համար: Երկու տեսակի շարժիչներն էլ ունեն առավելություններ, և արժեքավոր է ունենալ հասանելի տվյալներ լավագույն ընտրությունը կատարելու համար:
Գործարկիչի (օդաճնշական կամ էլեկտրական) տեսակի ընտրության առաջին խնդիրը շարժիչի համար ամենաարդյունավետ էներգիայի աղբյուրի որոշումն է: Հիմնական կետերը, որոնք պետք է հաշվի առնել, հետևյալն են.
Առավել պրակտիկ օդաճնշական շարժիչները օգտագործում են 40-ից 120 psi (3-ից 8 բար) օդի ճնշման մատակարարում: Սովորաբար, դրանք չափվում են 60-ից 80 psi (4-ից 6 բար) մատակարարման ճնշման համար: Ավելի բարձր օդի ճնշումը հաճախ դժվար է երաշխավորել, մինչդեռ ավելի ցածր օդի ճնշումը պահանջում է շատ մեծ տրամագծով մխոցներ կամ պահանջվող դիֆրագմներ ստեղծելու համար:
Էլեկտրական շարժիչները սովորաբար օգտագործվում են 110 VAC հզորությամբ, բայց կարող են օգտագործվել մի շարք AC և DC շարժիչներով, ինչպես միայնակ, այնպես էլ եռաֆազ:
ջերմաստիճանի տիրույթ: Ե՛վ օդաճնշական, և՛ էլեկտրական շարժիչները կարող են օգտագործվել ջերմաստիճանի լայն տիրույթում: Օդաճնշական շարժիչների համար ստանդարտ ջերմաստիճանի միջակայքը -4-ից 1740F է (-20-ից 800C), բայց կարող է երկարացվել մինչև -40-ից մինչև 2500F (-40-ից 1210C)՝ ընտրովի կնիքներով, առանցքակալներ և այլն: դրանք կարող են տարբերվել ջերմաստիճանից, քան շարժիչը, և դա պետք է հաշվի առնել բոլոր կիրառություններում: Ցածր ջերմաստիճանի կիրառման դեպքում պետք է հաշվի առնել օդի մատակարարման որակը ցողի կետի նկատմամբ: Ցողի կետն այն ջերմաստիճանն է, որի դեպքում խտացում է տեղի ունենում օդում: Կոնդենսացիան կարող է սառեցնել և արգելափակել օդի մատակարարման գիծը, թույլ չտալով մղիչի աշխատանքը:
Էլեկտրական մղիչները ունեն -40-ից մինչև 1500F (-40-ից 650C) ջերմաստիճանի միջակայքը: Երբ դրսում օգտագործվում է, էլեկտրական մղիչը պետք է մեկուսացված լինի շրջակա միջավայրից, որպեսզի խոնավությունը չմտնի ներքին աշխատանքներ: այն աշխատում է և հովացնում է այն, երբ այն չի աշխատում, ջերմաստիճանի տատանումները կարող են հանգեցնել շրջակա միջավայրի «շնչելու» և խտացման: Հետևաբար, բացօթյա օգտագործման բոլոր էլեկտրական շարժիչները պետք է հագեցած լինեն ջեռուցիչով:
Երբեմն դժվար է արդարացնել էլեկտրական շարժիչների օգտագործումը վտանգավոր միջավայրերում, բայց եթե սեղմված օդը կամ օդաճնշական շարժիչները չեն կարող ապահովել պահանջվող աշխատանքային բնութագրերը, կարող են օգտագործվել համապատասխան դասակարգված պատյաններով էլեկտրական շարժիչներ:
Էլեկտրական արտադրողների ազգային ասոցիացիան (NEMA) սահմանել է ուղեցույցներ վտանգավոր տարածքներում օգտագործման համար էլեկտրական շարժիչների (և այլ էլեկտրական սարքավորումների) կառուցման և տեղադրման համար: NEMA VII ուղեցույցները հետևյալն են.
VII Վտանգավոր տեղակայման դաս I (պայթուցիկ գազ կամ գոլորշի) Համապատասխանում է ազգային Էլեկտրական օրենսգրքին՝ հայտերի համար.համապատասխանում է Underwriters' Laboratories, Inc.-ի բնութագրերին բենզինի, հեքսանի, նաֆթաի, բենզոլի, բութանի, պրոպանի, ացետոնի, բենզոլի մթնոլորտի, լաքի լուծիչի գոլորշիների և բնական գազի հետ օգտագործելու համար:
Էլեկտրական շարժիչների գրեթե բոլոր արտադրողներն ունեն իրենց ստանդարտ արտադրանքի շարքի NEMA VII-ին համապատասխան տարբերակի տարբերակը:
Մյուս կողմից, օդաճնշական ակտուատորները ի սկզբանե պայթուցիկ են: Երբ էլեկտրական կառավարիչներն օգտագործվում են օդաճնշական շարժիչներով վտանգավոր տարածքներում, դրանք հաճախ ավելի ծախսարդյունավետ են, քան էլեկտրական շարժիչները: Էլեկտրամագնիսական օդափոխիչով աշխատող փորձնական փականը կարող է տեղադրվել ոչ վտանգավոր հատվածում և խողովակով փոխանցվել անջատիչին: Վտանգավոր տարածքներում օդաճնշական շարժիչների անվտանգությունը նրանց գործնական ընտրություն է դարձնում այս ծրագրերում:
Անվտանգության մեկ այլ աքսեսուար, որը լայնորեն օգտագործվում է տեխնոլոգիական արդյունաբերության փականների շարժման սարքերում, զսպանակ վերադարձի (խափանման անվտանգ) տարբերակն է: Հոսանքի կամ ազդանշանի խափանման դեպքում զսպանակ վերադարձող ակտիվացուցիչը փականը տեղափոխում է կանխորոշված ​​անվտանգ դիրք:
Եթե ​​զսպանակը չի կարող օգտագործվել մղիչի չափի կամ քաշի պատճառով, կամ եթե տեղադրվել է կրկնակի գործող ագրեգատ, կարող է տեղադրվել կուտակիչի բաք՝ օդի ճնշումը պահելու համար: