מהו שסתום כדורי בטוהר גבוה? שסתום כדורי טוהר גבוה הוא מכשיר בקרת זרימה העומד בסטנדרטים של התעשייה לטוהר החומר והעיצוב. השסתומים בתהליך הטוהר הגבוה משמשים בשני תחומי יישום עיקריים:
אלה משמשים ב"מערכות תמיכה" כגון עיבוד קיטור ניקוי לניקוי ובקרת טמפרטורה. בתעשיית התרופות, שסתומי כדור לעולם אינם משמשים ביישומים או תהליכים שעלולים לבוא במגע ישיר עם המוצר הסופי.
מהו התקן בתעשייה לשסתומים בטוהר גבוה? תעשיית התרופות שואבת קריטריונים לבחירת שסתומים משני מקורות:
ASME/BPE-1997 הוא מסמך נורמטיבי מתפתח המכסה את התכנון והשימוש בציוד בתעשיית התרופות. תקן זה מיועד לתכנון, חומרים, בנייה, בדיקה ובדיקה של כלי שיט, צנרת ואביזרים נלווים כגון משאבות, שסתומים ואביזרים המשמשים בתעשיית הביו-פרמצבטיקה. בעיקרו של דבר, המסמך קובע, "כל רכיבי מוצר או חומרי מוצר שבאים במגע עם חומר,... פיתוח תהליכים או הגדלה... ומהווים חלק קריטי בייצור המוצר, כגון מים להזרקה (WFI), קיטור נקי, סינון אולטרה, אחסון מוצרי ביניים וצנטריפוגות."
כיום, התעשייה מסתמכת על ASME/BPE-1997 כדי לקבוע עיצובים של שסתומים כדוריים עבור יישומי מגע שאינם מוצר. תחומי המפתח המכוסים במפרט הם:
השסתומים הנפוצים במערכות תהליכים ביו-פרמצבטיים כוללים שסתומים כדוריים, שסתומי סרעפת ושסתומי סימון. מסמך הנדסי זה יהיה מוגבל לדיון על שסתומים כדוריים.
אימות הוא תהליך רגולטורי שנועד להבטיח שחזור של מוצר או תכשיר מעובד. התוכנית מציינת למדוד ולנטר את רכיבי התהליך המכאני, זמן הניסוח, הטמפרטורה, הלחץ ותנאים אחרים. ברגע שהוכח שמערכת והמוצרים של אותה מערכת ניתנים לשחזור, כל הרכיבים והתנאים נחשבים מאושרים. אין לבצע שינויים ב"חבילה" הסופית (ללא מערכות ותהליך תקפות מחדש).
ישנן גם בעיות הקשורות לאימות חומר. MTR (דוח בדיקת חומרים) הוא הצהרה של יצרן יציקה המתעדת את הרכב היציקה ומוודאת שהיא הגיעה מהרצה ספציפית בתהליך היציקה. רמת עקיבה זו רצויה בכל התקנות רכיבי אינסטלציה קריטיים בתעשיות רבות. כל השסתומים מסופקים ליישום Mutical עבור תרופות.
יצרני חומרי מושבים מספקים דוחות הרכב כדי להבטיח עמידה בהנחיות ה-FDA.(FDA/USP Class VI) חומרי המושב המקובלים כוללים PTFE, RTFE, Kel-F ו-TFM.
Ultra High Purity (UHP) הוא מונח שנועד להדגיש את הצורך בטוהר גבוה במיוחד. זהו מונח בשימוש נרחב בשוק המוליכים למחצה שבו נדרש המספר המינימלי המוחלט של חלקיקים בזרם הזרימה. שסתומים, צנרת, מסננים וחומרים רבים המשמשים בבנייתם ​​עומדים בדרך כלל ברמת UHP זו כשהם מוכנים, ארוזים ומטופלים בתנאים ספציפיים.
תעשיית המוליכים למחצה שואבת מפרטי עיצוב שסתומים מאוסף מידע המנוהל על ידי קבוצת SemaSpec. הייצור של פרוסות מיקרו-שבבים דורש הקפדה יתרה על תקנים כדי לחסל או למזער זיהום מחלקיקים, יציאות גז ולחות.
תקן SemaSpec מפרט את מקור יצירת החלקיקים, גודל החלקיקים, מקור הגז (באמצעות מכלול שסתום רך), בדיקת דליפת הליום ולחות בתוך ומחוץ לגבול השסתום.
שסתומי כדור מוכחים היטב ביישומים הקשים ביותר. כמה מהיתרונות המרכזיים של עיצוב זה כוללים:
ליטוש מכני - למשטחים מלוטשים, ריתוכים ומשטחים בשימוש יש מאפייני משטח שונים במבט תחת זכוכית מגדלת. ליטוש מכני מפחית את כל רכסי המשטח, הבורות והשונות לחספוס אחיד.
ליטוש מכני מתבצע על ציוד מסתובב באמצעות חומרי שוחקים מאלומינה. ניתן להשיג ליטוש מכני על ידי כלי עבודה ידניים עבור שטחי פנים גדולים, כגון כורים וכלים במקום, או על ידי הדדיות אוטומטיות עבור צינורות או חלקים צינוריים. סדרה של ליטוש גריט מיושם ברצפים עדינים יותר עד להשגת הגימור הרצוי או חספוס פני השטח.
ליטוש אלקטרו הוא הסרה של אי סדרים מיקרוסקופיים ממשטחי מתכת על ידי שיטות אלקטרוכימיות. זה גורם לשטוח או חלקות כללית של פני השטח, שכאשר צופים בזכוכית מגדלת, נראה כמעט חסר תכונה.
נירוסטה עמידה באופן טבעי בפני קורוזיה בשל תכולת הכרום הגבוהה שלה (בדרך כלל 16% או יותר בנירוסטה). ליטוש אלקטרו משפר את העמידות הטבעית הזו מכיוון שהתהליך ממיס יותר ברזל (Fe) מאשר כרום (Cr). זה משאיר רמות גבוהות יותר של כרום על משטח הנירוסטה. (פסיבציה)
התוצאה של כל הליך ליטוש היא יצירת משטח "חלק" המוגדר כחספוס ממוצע (Ra). לפי ASME/BPE;"כל הליטושים יבואו לידי ביטוי ב-Ra, מיקרואינץ' (m-in) או מיקרומטרים (mm)."
חלקות פני השטח נמדדת בדרך כלל עם פרופילומטר, מכשיר אוטומטי עם זרוע חוזרת בסגנון חרט. החרט מועבר דרך משטח המתכת כדי למדוד גבהים ועומקי שיא. גבהי השיא ועומקי העמק הממוצעים מתבטאים אז כממוצעי חספוס, המתבטאים במיליוניות אינץ' או מיקרואינץ', המכונה בדרך כלל Ra.
הקשר בין המשטח המלוטש והמלוטש, מספר הגרגירים השוחקים וחספוס פני השטח (לפני ואחרי ליטוש אלקטרו) מוצג בטבלה שלהלן. (לגזירת ASME/BPE, ראה טבלה SF-6 במסמך זה)
מיקרומטרים הם תקן אירופאי נפוץ, והמערכת המטרית שווה ערך למיקרו אינץ'. מיקרו אינץ' אחד שווה לכ-40 מיקרומטר. דוגמה: גימור שצוין כ-0.4 מיקרון Ra שווה ל-16 מיקרו אינץ' Ra.
בשל הגמישות הטבועה בעיצוב שסתום כדורי, הוא זמין במגוון חומרי מושב, איטום וגוף. לכן, שסתומים כדוריים מיוצרים לטיפול בנוזלים הבאים:
תעשיית הביו-פרמצבטיקה מעדיפה להתקין "מערכות אטומות" במידת האפשר. חיבורי Extended Tube Outside Diameter (ETO) מרותכים בשורה כדי למנוע זיהום מחוץ לגבול השסתום/צינור ולהוסיף קשיחות למערכת הצנרת. קצוות Tri-Clamp (חיבור מהדק היגייני) מוסיפים גמישות למערכת ללא מכירה וניתן להתקין מערכות פירוק מחדש בקלות. מוגדר.
אביזרי Cherry-Burrell תחת שמות המותג "I-Line", "S-Line" או "Q-Line" זמינים גם עבור מערכות טוהר גבוה כגון תעשיית המזון/משקאות.
קצוות קוטר חיצוני של צינור מורחב (ETO) מאפשרים ריתוך בשורה של השסתום לתוך מערכת הצנרת. קצוות ה-ETO מותאמים לקוטר מערכת הצינור (הצינור) ולעובי הדופן. אורך הצינור המורחב מתאים לראשי ריתוך מסלוליים ומספק אורך מספיק כדי למנוע נזק לאטם גוף השסתום עקב חום הריתוך.
שסתומי כדור נמצאים בשימוש נרחב ביישומי תהליכים בגלל הרבגוניות המובנית שלהם. לשסתומי הסרעפת יש שירות טמפרטורה ולחץ מוגבל ואינם עומדים בכל התקנים עבור שסתומים תעשייתיים. ניתן להשתמש בשסתומי כדור עבור:
בנוסף, החלק המרכזי של השסתום הכדורי ניתן להסרה כדי לאפשר גישה אל חרוז הריתוך הפנימי, שאותו ניתן לנקות ו/או להבריק.
ניקוז חשוב כדי לשמור על מערכות ביולוגיות בתנאים נקיים וסטריליים. הנוזל שנותר לאחר הניקוז הופך לאתר קולוניזציה של חיידקים או מיקרואורגניזמים אחרים, ויוצר עומס ביולוגי בלתי מקובל על המערכת. אתרים שבהם נוזלים מצטברים יכולים להפוך גם לאתרי התחלת קורוזיה, ומוסיפים זיהום נוסף למערכת. החלק העיצובי של המערכת מצריך כמות תכנון של ה-ASME/BPE כדי להפחית את כמות הניקוז של ה-ASME/BPE כדי להפחית את כמות הנוזל. ing הושלם.
שטח מת במערכת צנרת מוגדר כחריץ, טי או הרחבה ממסלול הצינור הראשי העולה על כמות קוטר הצינור (L) המוגדר במזהה הצינור הראשי (D). שטח מת אינו רצוי מכיוון שהוא מספק אזור לכידה שאולי לא יהיה נגיש באמצעות הליכי ניקוי או חיטוי, וכתוצאה מכך זיהום המוצר. .
בולמי אש נועדו למנוע התפשטות של נוזלים דליקים במקרה של שריפה בקו תהליך. העיצוב משתמש במושב אחורי ממתכת ואנטי סטטי למניעת התלקחות. תעשיות הביו-פרמצבטיקה והקוסמטיקה מעדיפות בדרך כלל בולמי אש במערכות אספקת אלכוהול.
חומרי מושב שסתום כדורי מאושרים מסוג FDA-USP23, Class VI כוללים: PTFE, RTFE, Kel-F, PEEK ו-TFM.
TFM הוא PTFE שעבר שינוי כימי שמגשר על הפער בין PTFE מסורתי ל-PFA הניתן לעיבוד נמס. TFM מסווג כ-PTFE לפי ASTM D 4894 ו-ISO Draft WDT 539-1.5. בהשוואה ל-PTFE מסורתי, ל-TFM יש את התכונות המשופרות הבאות:
מושבים מלאי חלל נועדו למנוע הצטברות של חומרים שכאשר הם נלכדים בין הכדור לחלל הגוף, עלולים להתמצק או להפריע בדרך אחרת לפעולה חלקה של איבר סגירת השסתום. שסתומי כדור בטוהר גבוה המשמשים בשירותי קיטור אינם צריכים להשתמש בסידור המושב האופציונלי הזה, שכן קיטור יכול למצוא את דרכו מתחת למשטח המושב ולהפוך לאזור לגידול חיידקים גדול, קשה למילוי זה. להתקין ללא פירוק.
שסתומים כדוריים שייכים לקטגוריה הכללית של "שסתומים סיבוביים". להפעלה אוטומטית, זמינים שני סוגים של מפעילים: פנאומטיים וחשמליים. מפעילים פנאומטיים משתמשים בבוכנה או דיאפרגמה המחוברים למנגנון סיבובי כגון סידור מתלה כדי לספק מומנט פלט סיבובי. מפעילים חשמליים הם בעצם מנועי הילוכים וזמינים במגוון אפשרויות של שסתומים ומתחים זה. לבחירת מפעיל שסתום כדורי" בהמשך מדריך זה.
ניתן לנקות ולארוז שסתומים כדוריים בעלי טוהר גבוה לפי דרישות BPE או מוליכים למחצה (SemaSpec).
הניקוי הבסיסי מתבצע באמצעות מערכת ניקוי קולי המשתמשת במגיב אלקליין מאושר לניקוי קר והסרת שומנים בנוסחה נטולת שאריות.
חלקים המכילים לחץ מסומנים במספר חום ומלווים בתעודת ניתוח מתאימה. דו"ח בדיקת מיל (MTR) נרשם עבור כל גודל ומספר חום. מסמכים אלה כוללים:
לפעמים מהנדסי תהליכים צריכים לבחור בין שסתומים פניאומטיים או חשמליים למערכות בקרת תהליכים. לשני סוגי המפעילים יש יתרונות וחשוב להחזיק בנתונים זמינים כדי לבצע את הבחירה הטובה ביותר.
המשימה הראשונה בבחירת סוג המפעיל (פניאומטי או חשמלי) היא לקבוע את מקור הכוח היעיל ביותר עבור המפעיל. הנקודות העיקריות שיש לקחת בחשבון הן:
המפעילים הפנאומטיים המעשיים ביותר משתמשים באספקת לחץ אוויר של 40 עד 120 psi (3 עד 8 בר). בדרך כלל, הם מותאמים ללחצי אספקה ​​של 60 עד 80 psi (4 עד 6 בר). לעתים קרובות קשה להבטיח לחצי אוויר גבוהים יותר, בעוד שלחצי אוויר נמוכים יותר דורשים בוכנות או דיאפרגמות בקוטר גדול מאוד כדי ליצור את הדרוש כדי ליצור את הרצועות הנדרשות.
מפעילים חשמליים משמשים בדרך כלל עם הספק של 110 VAC, אך ניתן להשתמש בהם עם מגוון מנועי AC ו-DC, הן חד ותלת פאזיים.
טווח טמפרטורות. מפעילים פנאומטיים וחשמליים יכולים לשמש בטווח טמפרטורות רחב. טווח הטמפרטורות הסטנדרטי עבור מפעילים פנאומטיים הוא -4 עד 1740F (-20 עד 800C), אך ניתן להרחיב אותם ל-40 עד 2500F (-40 עד 1210C) עם אטמים אופציונליים, מיסבים ו-controllers. טמפרטורה מדורגת שונה מהמפעיל, ויש לקחת זאת בחשבון בכל היישומים. ביישומים בטמפרטורה נמוכה, יש להתייחס לאיכות אספקת האוויר ביחס לנקודת הטל. נקודת הטל היא הטמפרטורה שבה מתרחש עיבוי באוויר. עיבוי יכול להקפיא ולחסום את קו אספקת האוויר, ולמנוע את פעולת המפעיל.
למפעילים חשמליים יש טווח טמפרטורות של -40 עד 1500F (-40 עד 650C). בשימוש בחוץ, יש לבודד את המפעיל החשמלי מהסביבה כדי למנוע מלחות לחדור לעבודה הפנימית. אם נשאב עיבוי מצינור החשמל, עדיין עלול להיווצר עיבוי בפנים, שאולי אסף את מי הגשמים בתוך המנוע וקריר, כיוון שהוא מגניב את מי הגשמים וגם בפנים. כאשר הוא אינו פועל, תנודות טמפרטורה עלולות לגרום לסביבה "לנשום" ולהתעבות. לכן, כל המפעילים החשמליים לשימוש חיצוני צריכים להיות מצוידים בתנור חימום.
לפעמים קשה להצדיק את השימוש במפעילים חשמליים בסביבות מסוכנות, אך אם מפעילי אוויר דחוס או פנאומטיים אינם יכולים לספק את מאפייני ההפעלה הנדרשים, ניתן להשתמש במפעילים חשמליים עם תאים מסווגים כראוי.
איגוד יצרני החשמל הלאומי (NEMA) קבע הנחיות לבנייה והתקנה של מפעילים חשמליים (וציוד חשמלי אחר) לשימוש באזורים מסוכנים. ההנחיות של NEMA VII הן כדלקמן:
VII מיקום מסוכן Class I (גז נפץ או אדים) עומד בקוד החשמל הלאומי עבור יישומים;עומד במפרטים של Underwriters' Laboratories, Inc. לשימוש עם בנזין, הקסאן, נפטה, בנזן, בוטאן, פרופאן, אצטון, אטמוספירות של בנזן, אדי ממיסים לכה וגז טבעי.
כמעט לכל יצרני המפעילים החשמליים יש אפשרות לגרסה תואמת NEMA VII של קו המוצרים הסטנדרטי שלהם.
מצד שני, מפעילים פנאומטיים הם מטבעם חסיני פיצוץ. כאשר משתמשים בבקרות חשמליות עם מפעילים פנאומטיים באזורים מסוכנים, הם לרוב חסכוניים יותר מאשר מפעילים חשמליים. ניתן להתקין את שסתום הפיילוט המופעל על ידי סולנואיד באזור לא מסוכן ולהעביר אותו אל המפעיל. של מפעילים פנאומטיים באזורים מסוכנים הופך אותם לבחירה מעשית ביישומים אלה.
מחזירי קפיץ. אביזר בטיחות נוסף שנמצא בשימוש נרחב במפעילי שסתומים בתעשיית התהליכים הוא אפשרות החזרת קפיץ (כשל בטוח). במקרה של תקלת חשמל או אות, מפעיל החזרת הקפיץ מניע את השסתום למצב בטוח שנקבע מראש. זוהי אפשרות מעשית וזולה עבור מפעילים פנאומטיים, וסיבה גדולה מדוע נעשה שימוש נרחב במפעילים פנאומטיים בכל התעשייה.
אם לא ניתן להשתמש בקפיץ בגלל גודל המפעיל או משקלו, או אם הותקנה יחידה כפולה, ניתן להתקין מיכל מצבר לאחסון לחץ אוויר.