Шта је куглични вентил високе чистоће? Кугласти вентил високе чистоће је уређај за контролу протока који испуњава индустријске стандарде за чистоћу материјала и дизајна. Вентили у процесу високе чистоће се користе у два главна поља примене:
Они се користе у „системима подршке“ као што је обрада паром за чишћење за чишћење и контролу температуре. У фармацеутској индустрији, куглични вентили се никада не користе у апликацијама или процесима који могу доћи у директан контакт са крајњим производом.
Шта је индустријски стандард за вентиле високе чистоће? Фармацеутска индустрија извлачи критеријуме за избор вентила из два извора:
АСМЕ/БПЕ-1997 је нормативни документ који се развија у развоју који покрива дизајн и употребу опреме у фармацеутској индустрији. Овај стандард је намењен дизајну, материјалима, конструкцији, инспекцији и тестирању судова, цевовода и пратеће опреме као што су пумпе, вентили и фитинзи који се користе у биофармацеутској индустрији. развој или повећање ... и критични су део производње производа, као што су вода за ињекције (ВФИ), чиста пара, ултрафилтрација, складиштење међупроизвода и центрифуге."
Данас се индустрија ослања на АСМЕ/БПЕ-1997 да би одредила дизајн кугличних вентила за апликације које нису у контакту са производом. Кључне области обухваћене спецификацијом су:
Вентили који се обично користе у биофармацеутским процесним системима укључују кугласте вентиле, мембранске вентиле и неповратне вентиле. Овај инжењерски документ ће бити ограничен на дискусију о кугличним вентилима.
Валидација је регулаторни процес осмишљен да обезбеди поновљивост прерађеног производа или формулације. Програм указује на мерење и праћење механичких компоненти процеса, времена формулације, температуре, притиска и других услова. Када се докаже да су систем и производи тог система поновљиви, све компоненте и услови се сматрају валидираним. Не смеју се правити никакве промене у коначном „паковању“ (процесни системи и процедуре).
Постоје и проблеми у вези са верификацијом материјала. МТР (Извештај о испитивању материјала) је изјава произвођача одливака која документује састав одливака и потврђује да је дошао из одређеног циклуса у процесу ливења. Овај ниво следљивости је пожељан у свим критичним инсталацијама водоводних компоненти у многим индустријама. Сви вентили који се испоручују за фармацеутске апликације морају имати прикључене МТР.
Произвођачи материјала седишта обезбеђују извештаје о саставу како би осигурали усаглашеност седишта са смерницама ФДА. (ФДА/УСП класа ВИ) Прихватљиви материјали седишта укључују ПТФЕ, РТФЕ, Кел-Ф и ТФМ.
Ултра висока чистоћа (УХП) је израз намењен да нагласи потребу за изузетно високом чистоћом. Ово је термин који се широко користи на тржишту полупроводника где је потребан апсолутни минимални број честица у струји протока. Вентили, цеви, филтери и многи материјали који се користе у њиховој конструкцији обично испуњавају овај ниво УХП када се припремају, пакују и рукују под одређеним условима.
Индустрија полупроводника изводи спецификације дизајна вентила из компилације информација којима управља СемаСпец група. Производња плочица за микрочип захтева изузетно стриктно поштовање стандарда како би се елиминисала или минимизирала контаминација честицама, испуштањем гасова и влагом.
Стандард СемаСпец детаљно описује извор стварања честица, величину честица, извор гаса (преко меког склопа вентила), испитивање цурења хелијума и влагу унутар и изван границе вентила.
Куглични вентили су добро доказани у најтежим применама. Неке од кључних предности овог дизајна укључују:
Механичко полирање – Полиране површине, заварени спојеви и површине у употреби имају различите карактеристике површине када се посматрају под лупом. Механичко полирање смањује све површинске избочине, удубљења и одступања на уједначену храпавост.
Механичко полирање се врши на ротирајућој опреми помоћу абразивних средстава за глиницу. Механичко полирање се може постићи ручним алатима за велике површине, као што су реактори и посуде на месту, или аутоматским реципрокаторима за цеви или цевасте делове. Серија полирања зрна се примењује у узастопним финијим секвенцама док се не постигне жељена завршна обрада или храпавост површине.
Електрополирање је уклањање микроскопских неправилности са металних површина електрохемијским методама. Резултат је општа равност или глаткоћа површине која, када се посматра под лупом, изгледа готово без особина.
Нерђајући челик је природно отпоран на корозију због високог садржаја хрома (обично 16% или више у нерђајућем челику). Електрополирање повећава ову природну отпорност јер процес раствара више гвожђа (Фе) него хрома (Цр). Ово оставља више нивое хрома на површини од нерђајућег челика. (пасивација)
Резултат сваког поступка полирања је стварање „глатке“ површине дефинисане као просечна храпавост (Ра).Према АСМЕ/БПЕ;„Сви лакови ће бити изражени у Ра, микроинчима (м-ин) или микрометрима (мм).“
Глаткоћа површине се генерално мери профилометром, аутоматским инструментом са клипном руком у стилу игле. Оловка се провлачи кроз металну површину да би се измериле висине врхова и дубине долине. Просечне висине врхова и дубине долине се затим изражавају као просеци храпавости, изражени у милионским деловима инча или у микроинчима, који се обично односе на Ра.
Однос између полиране и полиране површине, броја абразивних зрна и храпавости површине (пре и после електрополирања) приказан је у табели испод. (За АСМЕ/БПЕ извођење, видети табелу СФ-6 у овом документу)
Микрометри су уобичајени европски стандард, а метрички систем је еквивалентан микроинчима. Један микроинч је једнак око 40 микрометара. Пример: Завршна обрада специфицирана као 0,4 микрона Ра је једнака 16 микро инча Ра.
Због инхерентне флексибилности дизајна кугличног вентила, он је лако доступан у различитим материјалима седишта, заптивки и тела. Због тога се куглични вентили производе за руковање следећим течностима:
Биофармацеутска индустрија преферира да инсталира „запечаћене системе“ кад год је то могуће. Прикључци проширеног спољног пречника цеви (ЕТО) су заварени у линији како би се елиминисала контаминација ван границе вентила/цеви и додала крутост систему цевовода. Три-Цламп (хигијенска спојна стезаљка) крајеви додају флексибилност система који се продаје, а системи за расклапање могу се лако уградити без флексибилности пи-Ц. саставио и поново конфигурисао.
Цхерри-Буррелл фитинзи под маркама “И-Лине”, “С-Лине” или “К-Лине” су такође доступни за системе високе чистоће као што је индустрија хране/пића.
Крајеви са продуженим спољним пречником цеви (ЕТО) омогућавају ин-лине заваривање вентила у систем цевовода. ЕТО крајеви су димензионисани тако да одговарају пречнику система цеви (цеви) и дебљини зида. Продужена дужина цеви омогућава орбиталне заварене главе и обезбеђује довољну дужину да спречи оштећење заптивке тела вентила услед топлоте заваривања.
Кугласти вентили се широко користе у процесним апликацијама због њихове инхерентне свестраности. Мембрански вентили имају ограничену температуру и притисак и не испуњавају све стандарде за индустријске вентиле. Кугласти вентили се могу користити за:
Поред тога, средишњи део кугличног вентила се може уклонити како би се омогућио приступ унутрашњем завару, који се затим може очистити и/или полирати.
Дренажа је важна да би се системи за биопроцесирање одржавали у чистим и стерилним условима. Течност која преостане након дренирања постаје место колонизације бактерија или других микроорганизама, стварајући неприхватљиво биооптерећење система. Места на којима се течност накупља такође могу постати места иницијације корозије, додајући додатну контаминацију систему. Дизајнерски део стандарда течности у систему АСМЕ/БПЕ захтева да остане минимална количина течности у систему АСМЕ/БПЕ. након што је дренажа завршена.
Мртви простор у систему цевовода се дефинише као жлеб, Т или продужетак главног цевовода који премашује количину пречника цеви (Л) дефинисаног у ИД-у главне цеви (Д). Мртви простор је непожељан јер обезбеђује област заробљавања којој се можда неће приступити кроз процедуре чишћења или дезинфекције, што доводи до контаминације производа. За контаминацију производа. За конфигурацију цевовода за биопроцесу2 и Л/ПиД конфигурацију цевовода, већина вентила може да се постигне.
Противпожарне клапне су дизајниране да спрече ширење запаљивих течности у случају пожара на процесној линији. Дизајн користи метално задње седиште и антистатик да спречи паљење. Биофармацеутска и козметичка индустрија генерално преферирају противпожарне клапне у системима за испоруку алкохола.
ФДА-УСП23, класа ВИ одобрени материјали за седиште кугличног вентила укључују: ПТФЕ, РТФЕ, Кел-Ф, ПЕЕК и ТФМ.
ТФМ је хемијски модификовани ПТФЕ који премошћује јаз између традиционалног ПТФЕ-а и ПФА који се обрађује топљењем. ТФМ је класификован као ПТФЕ према АСТМ Д 4894 и ИСО Драфт ВДТ 539-1.5. У поређењу са традиционалним ПТФЕ-ом, ТФМ има следећа побољшана својства:
Седишта испуњена шупљинама су дизајнирана да спрече накупљање материјала који би, када су заробљени између куглице и шупљине тела, могли да се учврсте или на неки други начин ометају несметан рад затварача вентила. Куглични вентили високе чистоће који се користе у парној служби не би требало да користе овај опциони распоред седишта, јер пара може да пронађе свој пут испод површине седишта и постане подручје за ширење бактерија које отежава раст бактерија. без демонтаже.
Куглични вентили спадају у општу категорију „ротационих вентила“. За аутоматски рад, доступна су два типа актуатора: пнеуматски и електрични. Пнеуматски актуатори користе клип или мембрану повезану са ротирајућим механизмом као што је распоред зупчаника да би се обезбедио обртни момент ротације. тему, погледајте „Како одабрати актуатор кугличног вентила“ касније у овом приручнику.
Куглични вентили високе чистоће се могу очистити и паковати према захтевима БПЕ или Семицондуцтор (СемаСпец).
Основно чишћење се врши помоћу ултразвучног система за чишћење који користи одобрени алкални реагенс за хладно чишћење и одмашћивање, са формулом без остатака.
Делови који садрже притисак су означени топлотним бројем и праћени су одговарајућим сертификатом о анализи. Извештај о испитивању млина (МТР) се бележи за сваку величину и топлотни број. Ови документи укључују:
Понекад инжењери процеса морају да бирају између пнеуматских или електричних вентила за системе управљања процесом. Оба типа актуатора имају предности и драгоцено је имати податке на располагању како би направили најбољи избор.
Први задатак у избору типа актуатора (пнеуматски или електрични) је да се одреди најефикаснији извор напајања за актуатор. Главне тачке које треба узети у обзир су:
Најпрактичнији пнеуматски актуатори користе довод ваздуха од 40 до 120 пси (3 до 8 бара). Типично, они су димензионисани за доводне притиске од 60 до 80 пси (4 до 6 бара). Веће ваздушне притиске је често тешко гарантовати, док нижи ваздушни притисци захтевају клипове великог пречника или потребан момент мембране за стварање потребног момента.
Електрични актуатори се обично користе са напајањем од 110 ВАЦ, али се могу користити са различитим АЦ и ДЦ моторима, једнофазним и трофазним.
температурни опсег. И пнеуматски и електрични актуатори се могу користити у широком температурном опсегу. Стандардни температурни опсег за пнеуматске актуаторе је -4 до 1740Ф (-20 до 800Ц), али се може проширити на -40 до 2500Ф (-40 до 1210Ц) са опционим заптивкама, лежајевима, регулационим додацима, вентилима и сл. они могу имати другачију температуру него актуатор, и то треба узети у обзир у свим применама. У апликацијама на ниским температурама треба узети у обзир квалитет довода ваздуха у односу на тачку росе. Тачка росе је температура на којој долази до кондензације у ваздуху. Кондензација може да се смрзне и блокира довод ваздуха, спречавајући погон да ради.
Електрични актуатори имају температурни опсег од -40 до 1500Ф (-40 до 650Ц). Када се користи на отвореном, електрични актуатор треба да буде изолован од околине како би се спречило да влага уђе у унутрашње радње. Ако се кондензација извлачи из водова за напајање, кондензација се и даље може формирати унутра, јер је можда у њој сакупила кишницу и топлоту која се хлади изнутра. Када не ради, температурне флуктуације могу узроковати да околина „дише“ и кондензује се. Због тога, сви електрични актуатори за спољашњу употребу треба да буду опремљени грејачем.
Понекад је тешко оправдати употребу електричних актуатора у опасним окружењима, али ако компримовани ваздух или пнеуматски актуатори не могу да обезбеде потребне радне карактеристике, могу се користити електрични актуатори са одговарајуће класификованим кућиштима.
Национална асоцијација произвођача електричне енергије (НЕМА) је успоставила смернице за конструкцију и инсталацију електричних актуатора (и друге електричне опреме) за употребу у опасним областима. НЕМА ВИИ смернице су следеће:
ВИИ Класа опасних локација И (експлозивни гас или пара) Задовољава национални електрични кодекс за примену;испуњава спецификације Ундервритерс' Лабораториес, Инц. за употребу са бензином, хексаном, нафтом, бензолом, бутаном, пропаном, ацетоном, атмосферама бензена, испарења растварача лака и природног гаса.
Скоро сви произвођачи електричних актуатора имају опцију своје стандардне линије производа усаглашену са НЕМА ВИИ.
С друге стране, пнеуматски актуатори су инхерентно отпорни на експлозију. Када се електричне контроле користе са пнеуматским актуаторима у опасним областима, често су исплативије од електричних актуатора. Пилотни вентил са соленоидом се може инсталирати у неопасној области и довести до актуатора. пнеуматски актуатори у опасним подручјима чини их практичним избором у овим применама.
Повратак опруге. Још један сигурносни додатак који се широко користи у актуаторима вентила у процесној индустрији је опција поврата опруге (безбедно од квара). У случају нестанка струје или сигнала, актуатор са повратом опруге покреће вентил у унапред одређени сигуран положај. Ово је практична и јефтина опција за пнеуматске актуаторе и велики разлог зашто се пнеуматски актуатори широко користе у индустрији.
Ако се опруга не може користити због величине или тежине актуатора, или ако је уграђена јединица двоструког дејства, може се уградити акумулациони резервоар за складиштење ваздушног притиска.