柔性閥門技術(shù)研發(fā)進展及應(yīng)用前景展望

陳 重，焦 澄

（浙江艾森藥業(yè)有限公司，浙江衢州 324000）

1 存在的問題

閥門根據(jù)功能分類，目前常用有閘閥、蝶閥、截止閥、球閥、氣動閥、特種閥等。雖然閥門種類繁多，但是，現(xiàn)有閥門都是采用硬性機械接觸后進行封閉的機構(gòu)，通過這種方式進行控制的閥門存在一些共同問題。

1.1 對物料的缺陷

若輸送物料為顆粒狀、塊狀、固固混合物、固液混合物，閥門關(guān)閉時會擠壓這類物料，導(dǎo)致物料出現(xiàn)破損，甚至會直接夾碎物料，嚴重影響產(chǎn)品品質(zhì)。例如，在藥品、食品行業(yè)中，固體制劑中的片劑、軟硬膠囊、顆粒劑、水蜜丸、濃縮丸、大蜜丸和微丸等，以及口服液體劑型、散型、粘膜藥制劑和無菌粉針等。

1.2 閥門自身缺陷

閥門不易清洗、消毒且無法拆卸，長時間使用，會污染物料，影響產(chǎn)品品質(zhì)；閥門不具備固液分離的篩分功能；閥門結(jié)構(gòu)極易導(dǎo)致物料殘留在閥體內(nèi)部，導(dǎo)致閥體堵塞；閥門密封性較差，尤其是當閥門出現(xiàn)泄漏時，無法進行有效監(jiān)控，極易泄漏物料或使得外界雜質(zhì)污染閥體內(nèi)部的物料。目前，閥門不具備密閉的無塵轉(zhuǎn)料功能。

綜上所述，本發(fā)明目的是提供一種柔性閥門，解決上述技術(shù)中出現(xiàn)的問題。

2 技術(shù)原理

本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，一種柔性閥門包括上閥體、下閥體和具有輸料通道的膜套。膜套兩端分別與上閥體和下閥體連接，上閥體或/和下閥體可軸向旋轉(zhuǎn)連接，當上閥體或/和下閥體軸向旋轉(zhuǎn)時，帶動膜套旋轉(zhuǎn)扭曲并形成密封點。

2.1 技術(shù)功能

（1）對物料無損傷。通過旋轉(zhuǎn)快速卡盤，使得閥體內(nèi)部膜套的內(nèi)壁扭曲交匯成密封點，從而實現(xiàn)上閥體和下閥體的閉合。由于膜套固有的柔性特質(zhì)，相比硬性機械式閥門的阻斷式關(guān)閉，既不會損傷物料，還可提高閉合時的密封性。

（2）固液相的篩分功能。通過控制上閥體和下閥體軸向旋轉(zhuǎn)角度，以及膜套材料的合理選型，可以精準控制輸料通道的大小，實現(xiàn)固、液分離的篩分。首先，通過軸向旋轉(zhuǎn)將輸料通道縮小，并且將液體先行排出，再重新將輸料通道擴大，排出固體，實現(xiàn)固液分離和在線連續(xù)生產(chǎn)。

（3）安裝、拆卸方便。首先，將膜套放置于上閥體和下閥體內(nèi)，再通過快速卡盤與快速卡扣的卡接固定?？蓪⒛ぬ籽杆侔惭b于上閥體和下閥體上，實現(xiàn)快速安裝與拆卸，方便后期清洗維護，提高閥門使用壽命。

（4）密封性強。膜套本身的分子間隙比硬性機械式閥門和物料的分子間隙均小，因此運輸物料時不易泄漏，具有較強密封性。

（5）不易堵塞。物料通道采用純直線形設(shè)計，并且物料經(jīng)過閥門時，膜套本身具有的柔性特質(zhì)帶給膜套較強的復(fù)彈性能。使得物料與膜套之間產(chǎn)生碰撞后，膜套可快速復(fù)位，避免物料卡在閥體內(nèi)部，有效杜絕閥體內(nèi)部堵塞。需要說明的是，快速卡盤與膜套接觸面上設(shè)有密封圈，可以提高快速卡盤與膜套之間的密封性以及摩擦力。使得膜套更加牢靠地固定在上閥體和下閥體上，確保閥門實用性。

（6）自動清洗消毒。自動清洗消毒裝置包括安裝于上閥體的在線清洗上總成，安裝于下閥體上的組合在線清洗下總成，用于向膜套內(nèi)壁噴淋的噴淋部，用于向噴淋部輸送清洗液的清洗消毒機，組合在線清洗下總成，以及用于排出下閥體內(nèi)部清洗液的排液管。

膜套本身具有光滑內(nèi)外壁，當膜套內(nèi)壁摻有雜質(zhì)時，可配合噴淋部對膜套進行全方位噴淋清洗，保證膜套衛(wèi)生達到標準，避免膜套上殘留的雜質(zhì)影響物料品質(zhì)；其次，配合快速拆裝結(jié)構(gòu)，可將組合在線清洗上總成和組合在線清洗下總成分別安裝于上閥體的進料端和下閥體的出料端，通過與清洗消毒機的配合，可以實現(xiàn)閥門在線清洗以及消毒，更加快捷省時。

（7）惰性氣體保護功能。上閥體的外壁和/或下閥體的外壁設(shè)有充氣接口，該充氣接口處設(shè)有密封檢測裝置。密封檢測裝置包括通過外接的壓力控制閥門與充氣接口連接的氣壓監(jiān)控裝置。通過充氣接口向膜套與上閥體以及下閥體之間形成的間隙中充入惰性氣體（如氮氣），該設(shè)置可以對運輸?shù)奈锪掀鸬奖Ｗo作用，防止物料與空氣接觸而出現(xiàn)二次污染；其次，通過該充氣接口處設(shè)置的氣壓監(jiān)控裝置，可以實時監(jiān)控膜套與閥體間隙內(nèi)部的惰性氣體。當膜套出現(xiàn)破損或閥門泄漏時，該間隙內(nèi)部原有壓力失去平衡，氣壓監(jiān)控裝置檢測后，可驅(qū)動對應(yīng)上一級的閥門進行關(guān)閉，避免物料持續(xù)泄漏。

（8）振蕩下料功能。上閥體和/或下閥體的外壁設(shè)有振蕩器，振蕩器可實現(xiàn)對物料的輔助下料。通過振蕩器產(chǎn)生的振動，提高閥門內(nèi)部物料的下料速率，不僅進一步避免閥門內(nèi)部堵塞，還提高了生產(chǎn)效率。

（9）無塵/無菌轉(zhuǎn)移快速對接功能。閥體上預(yù)留真空接口，在預(yù)留真空接口處設(shè)有抽真空裝置。通過兩個獨立閥門的同步開啟或關(guān)閉，使得兩個閥門之間形成物料密閉轉(zhuǎn)移通道，通過移動組合的閥門完成物料的轉(zhuǎn)移過程；其次，當生產(chǎn)工藝對無塵/無菌的環(huán)境要求極高時，可以通過第一柔性閥門或第二柔性閥門上設(shè)有的預(yù)留真空接口，以及與該預(yù)留真空接口配合的抽真空裝置實現(xiàn)氣體抽離。并且再次通過該預(yù)留抽真空接口向其內(nèi)部充入惰性氣體（如氮氣）來平衡壓力，置換殘余氣體，營造優(yōu)質(zhì)無塵/無菌環(huán)境，提高物料品質(zhì)。

2.2 相關(guān)圖片（圖1～圖3）

圖1 閥門膜套開啟結(jié)構(gòu)

圖2 閥門膜套閉合結(jié)構(gòu)

圖3 閥門自動清洗/消毒結(jié)構(gòu)

針對本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)方案，介紹相關(guān)圖片。

3 前景展望

目前該技術(shù)主要在制藥、食品等行業(yè)進行推廣。由于閥體、閥芯閥套、結(jié)構(gòu)上具有快速全部分解，安裝并獨立清洗、化學(xué)消毒、高溫消毒、無死角的優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用在物料管道傳輸、料斗與分裝料快速對接、無塵/無菌分裝、閥門內(nèi)漏報警、真空上料管道閥門控制、物料在輸送過程中的無損流量控制、容量分裝、固液交替分離等。該項技術(shù)最大特點是閥門開啟或關(guān)閉時，不破壞物料的物理外形，提高成品率及保證產(chǎn)品質(zhì)量。該技術(shù)在無損物料輸送、無塵、無菌、快速對接、自動清洗、在線過濾等生產(chǎn)領(lǐng)域有著極為重要的意義。

特種閥門的先進性和可靠性直接關(guān)系到基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)裝置和自動化生產(chǎn)線的正常運行，特別是法規(guī)變化、行業(yè)革新與技術(shù)變革對閥門行業(yè)產(chǎn)生了巨大影響。多年來，通過引進技術(shù)及消化吸收和自主開發(fā)，以及技術(shù)改造，全行業(yè)普遍提高了產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計和制造水平。但是特種閥門領(lǐng)域，與國外先進技術(shù)、知識產(chǎn)權(quán)相比，還有較大差距，仍有較大提升空間。

目前，國家政策支持閥門行業(yè)，近年南水北調(diào)、西電東送、西氣東輸?shù)却蠊こ虒τ陂y門需求量相當大，帶動了我國閥門行業(yè)發(fā)展。

2019 年3 月，該技術(shù)已得到國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)，已陸續(xù)應(yīng)用在制藥、食品等行業(yè)實際生產(chǎn)中，完全滿足GMP（藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范）、FDA（美國食品藥品監(jiān)督管理局）及歐盟GMP相關(guān)法規(guī)要求，效果明顯。該項技術(shù)正在尋找相關(guān)領(lǐng)域有實力的企業(yè)合作開發(fā)，進行產(chǎn)業(yè)化推廣應(yīng)用。通過國內(nèi)外差距分析等方面入手，制定發(fā)展目標和戰(zhàn)略定位及戰(zhàn)略思想，確立技術(shù)改造重點和科技攻關(guān)目標計劃，提出對策與應(yīng)對措施。規(guī)范行業(yè)制度和標準，發(fā)展有中國特色的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的特種閥門制造業(yè)。