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生化专用截止阀 开 发 研 究 与 应 用 涂志金 温州金鑫生化阀门有限公司 二00七年十一月 目录 一、论文 二、附图 三、全国药厂使用单位 生化专用截止阀的研发与应用 涂志金 （温州金鑫生化阀门有限公司） （中国石油和化工勘察设计协会 全国化工化学工程设计专业委员会2007年年会上发表论文）
1、问题之由来 发酵工业是我国最古老传统的产业，曾以出色酿造出茅台、汾酒技术而在全世界闻名遐迩。随着时代的发展、科技的进步、人民生活水平的不断提高，发酵技术的应用领域不断得到扩展和延伸，现在在医药抗生素原料药、生物化工生物农药、酿造剂及食品发酵生产过程中，又获得了新的发展天地。随之而来，医药用品的大批量、现代化、自动化工业生产，越来越多地暴露出我国生产设备与发酵生产工艺要求的不适应性，这些问题如不及时解决，必将严重制约该行业的进一步向前健康发展。 阀门是现代制药厂发酵车间用以切断或沟通蒸汽、水、培养基、空气等流体，调节流体的流量，控制管道或容器内压力不可缺少的控制管件。但普通阀门用于发酵生产中经常会发生渗（泄）漏，产生阀门常见的跑、冒滴、漏等现象，有的甚至还经常发生染菌、倒罐恶果，造成阀门应用企业生产菌源污染及物料的大量浪费、产量减少、交货延期、成本增加。用现代科技、先进工艺研究开发出能完全适应发酵工业要求的新产品，以满足发酵工业日益壮大发展之需要。
2、生化专用截止阀设计 按照制药行业GMP标准要求，生化专用截止阀不仅要有良好的密封性能，使密封材料从材质上能适应较高温度、压力；工作介质对阀门密封材料的冲蚀、腐蚀和磨损，保证阀门在使用期内不渗泄漏，不从阀门的结构设计入手，能有效地阻止有害细菌在阀门内的衍生、繁殖，杜绝应用企业发生染菌、倒罐现象，不断提高应用单位的发酵收得率和企业的经济效益。 2.1 阀门结构主要特点（创新点） 生化专用截止阀（以下简称新型阀门）主要由阀体、密封垫、阀瓣、阀瓣螺盖、垫片、填料、阀盖、填料阀盖、阀杆、手轮组成（图1）。但新型阀门与一般阀门-----截止阀（图2），在阀体（序号1）的结构、阀体的底部、阀杆（序号9）、密封性能等均不一样。新型阀门主要有以下四个特点。 a. 从图1中可以明显地看出，阀体（序号1）其流道（纵截面）呈流线型，在流通过程中没有拐点、无死角，可以安全、卫生输送物料，便于清洗，因此不易发生染菌，而且在底部开有排气孔，完全符合制药行业GMP标准要求。 b. 从图1中可以清晰地看出阀杆（序号9）中的螺纹部位，不管阀门如何开启或关闭，阀杆的螺纹部位均不会与阀门内任何工作介质直接接触，因此彻底避免了物料在阀杆螺纹处黏结或滞留的机会。 c. 在阀体与阀瓣（序号3）的接触面，经激光熔覆强化处理，大大地提高了其表面硬度和耐磨性，延长了阀门的使用寿命。 d. 密封垫（序号3）、垫片（序号5）、填料（序号6）按各企业不同工作介质、工艺（温度、压力）要求选择不同的密封材料，如聚芳酰胺、聚四氟乙烯等。 2.2阀体设计（图1） 阀体是阀门中最重要的零件之一，它作为工作介质的流动通道和控制咽喉要道，要承受工作介质的压力、温度、冲蚀和腐蚀。阀门设计关键是阀体设计。阀体的结构虽然千变万化、各种各样、绚丽多彩，但二个截面明确的功能分工始终是一样的，阀体的纵截面确定流体的流向，阀体的横截面确定流体流过该截面流体的面积，根据流体力学原理，结合制药行业GMP标准要求，我们把阀门的纵截面设计成流线型，整个流通过程线路上没有拐点和死角，流动方向和通道形状不发生急剧的变化，以达到流体阻力小之目的，阀门体的横截面设计成心脏形（图3左图），由三个光滑圆弧组成，截面周边上圆弧和圆弧的结合处与右图一样光滑，左边心脏形截面积经计算约为2567ｍ㎡。右边圆形的面积约为1964ｍ㎡，即左边心脏形面积是右边圆形面积的1.3倍，有利于工作介质的流动，在阀体的底部增设了安装螺孔，既利于生产开始时管道中的放气，又利于生产过程中的消毒。对有些不使用该螺孔的企业，为了避免又产生死角发生菌染，我们还专门为上述企业设计了螺塞（图4）。
2.3密封面的激光处理
阀门密封面长期在较高的温度和压力下承受工作介质的各种腐蚀和冲蚀，有的还承受密封面之间的擦伤磨损。采用高科技激光机（HGL-90型5KW）聚焦后的激光束来对阀体与阀瓣（序号3）密封层面进行单道激光扫描（工艺参数为：激光功率W=3-4KW，扫描速度U=8 2.4密封材料的选择 密封材料及其性能同阀门的质量密切相关,有些密封材料适应这个流体工况,在这个流体工况下是优点,有利于密封有的则是缺点,不利于密封,我公司出厂的阀门产品结构是一样的，但密封件因企业的工况要求不同,我们按耐热性、耐磨损性、耐碱性、耐酸性,常用的四种工况条件列成下表,按表配选。 3 应用实践检验 实践是检验真理的唯一标准。生产应用实践的考验是检验产品质量唯一最好的方法,用户的订单是产品质量性能最好的宣传广告。新产品开发成功以后,我们承接了多个项目,下面三个企业对我们印象最为深刻的。 3.1在哈药集团总厂7ACA和109车间扩建工程项目的招标中,我公司生产的生化专用截止阀承受了该公司各种苛刻运行条件下长达半年时间的生产适应性检验.结果出于集团意外,该集团规定的耐温耐压染菌率等各项指标新产品全部合格,使原本名不见经传的我公司在同全国各强有力对手的竞争中,夺取了全国医药行业著名大哥大企业的订单。 3.2生化专用截止阀在著名华药集团创造了连续使用2年不倒罐的历史记录,该集团106车间因此被评上全国优秀文明班组,车间主任李保荣代表集团公司上北京人民大会堂介绍他们的经验。从此我们建立起长期合作的纽带,从一个车间发展到7个车间,深受车间欢迎和好评,他们成了我公司的主要客户之一。 3.3浙江海正医药集团公司,原来用的普通阀门(隔膜阀),膜片只能耐到处70度左右,而且要经常更换膜片,这就不能保证生物发酵的无菌生产。费工费时,易发生染菌倒罐,严重影响生产计划的按时完成,在资源和经济上造成极大的损失和浪费,为了对新项目工程的质量保证,该厂把我公司生产的新型三通生化专用截止阀在中试车间作了实验,结果效果良好,在新工程大批改用新型三通生化专用截止阀(一次性订了300万元的货),工程一次试车成功,取得良好效果,该厂还推荐其他车间应用。 4展望未来 生化专用截止阀在发酵工业获得了开发前期预想的效果，是一件很值得欣慰之事，经许多制药企业实际使用效果好，完全可取代普通阀门，阀门质量完全符合制药行业GMP标准和企业标准（QWJF01-2002）规定的要求，产品不仅通过了省级新产品鉴定（浙科鉴字[02]084号）。2007年9月份《生化专用截止阀》通过了化工行业标准委员会预审。生化专用截止阀取得了国家多项专利： （专利号 ZL002187140）（专利号ZL03346586X） （专利号 ZL033152349）（专利号ZL200630115719.6） （专利号ZL200630115719.6）（专利号ZL200630105817.1） （专利号ZL200630113780.7）（专利号ZL200630105816.7） 还获得了浙江省高新技术产品荣誉。 公司系全国发酵罐系统设计技术小组唯一阀门成员单位，中国发酵工业协会会员单位，浙江省温州市高新技术企业。原国家医药工业公司指定推荐产品等，所有这些只是万里长征的走完第一步，发酵行业要做的事情还很多。Perlman总结工业发酵经验时曾经指出：“在大多数工业发酵中微生物污染是令人关切的主要难题，如能把工程技术应用于培养基和设备灭菌，则发酵染菌的机率可以低于2%。”民族工业的振兴、阀门行业的发展，就是要依靠技术创新。我公司决心加大资金投入、加强信息沟通、加强新产品开发力度，用高新科技、先进工艺在成功开发出生化专用截止阀的基础上，继续开发诸如“三通生化专用截止阀”、“密封面的修复”、“膨胀聚四氟乙烯密封材料的应用”、“球面密封结构在生化专用截止阀中的应用研究”等新产品、新技术、新工艺。坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。阀门行业是充满希望的行业，发酵工业是我们奋斗的主战场，我们一定要全力以赴，为发酵工业的日益壮大和繁荣昌盛而努力奋斗。
涂志金
2007年11月
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