在制藥用水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，閥門發(fā)揮著非常重要的作用。

①閥門既可控制流體的方向、壓力和流量，還能使得輸送管道、設(shè)備內(nèi)的液體或氣體進(jìn)行流動或停止流動并控制該介質(zhì)的流量大小。

②閥門可通過改變通路斷面和介質(zhì)流動方向，發(fā)揮其導(dǎo)流、節(jié)流、截止、止回、分流或者溢流卸壓等作用。

③閥門可與設(shè)備或者裝置進(jìn)行組合，從而實(shí)現(xiàn)某種特定的功能。比如生物制品行業(yè)的無菌取樣，是通過隔膜閥與無菌取樣瓶組合設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的。

為了滿足工程應(yīng)用流程中不斷變化的需求，越來越多的閥門類型得到設(shè)計(jì)及推廣。在生物技術(shù)領(lǐng)域與制藥用水系統(tǒng)中，常常使用不銹鋼閥門，因?yàn)檫@些閥門采用無菌設(shè)計(jì)理念，表面粗糙度可達(dá)到0.4μm，執(zhí)行機(jī)構(gòu)與介質(zhì)密封分離，尤其在無菌應(yīng)用中非常廣泛。

閥門按運(yùn)動方向特點(diǎn)可分為直行程閥門和角行程閥門兩種。直行程閥門的特點(diǎn)為直線性動作，而角行程閥門的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)90°旋轉(zhuǎn)。

圖一　閥門的種類

不同類型的閥門有不同的功能原理及特點(diǎn)，特點(diǎn)的閥門根據(jù)應(yīng)用類型和使用區(qū)域來進(jìn)行選擇。在進(jìn)行選擇時，需要考慮的因素包括開關(guān)頻率、壓力損失、調(diào)節(jié)性能以及工藝條件的溫度、壓力和介質(zhì)的純度等。

圖二　不同類型閥門的優(yōu)缺點(diǎn)

不同行業(yè)適用法律法規(guī)不同，閥門的選擇一定程度上對行業(yè)需求起到限制作用。例如，根據(jù)歐盟GMP標(biāo)準(zhǔn)要求，閥門需滿足避免交叉污染和易于清洗的特點(diǎn)，因此，閥門可用于易清洗、易消毒、自排空和腔體填充的應(yīng)用類型。在實(shí)際運(yùn)用中，普遍認(rèn)同經(jīng)FDA認(rèn)證的隔膜閥為無菌應(yīng)用閥門，經(jīng)FDA認(rèn)證的隔膜閥為潔凈應(yīng)用閥門。為了確保在無菌應(yīng)用情況下水系統(tǒng)的良好清潔性，F(xiàn)DA甚至使用隔膜閥，可低點(diǎn)排盡。而對于一些不與產(chǎn)品直接接觸的閥門，比如冷卻水或者加熱蒸汽的非潔凈介質(zhì)，由于不會影響影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，可從經(jīng)濟(jì)的角度來合理選擇蝶閥、球閥、角座閥和截止閥。

閥門的控制可采用多種執(zhí)行方式。在制藥行業(yè)，常用的執(zhí)行方式為手動與氣動，如手動球閥、氣動隔膜閥等。閥門可在壓力、溫度或其他形式傳感信號的作用下進(jìn)行簡單的啟關(guān)動作，也可以通過驅(qū)動或者自動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)啟閉件的升降、滑移、旋擺或回轉(zhuǎn)運(yùn)動，以調(diào)整流道面積來實(shí)現(xiàn)閥門的控制功能。工藝系統(tǒng)中所用閥門的尺寸由所需的流量進(jìn)行確認(rèn)。

在制藥用水中，閥門品種和規(guī)格很多，如簡單的球閥，也有較為復(fù)雜的截止閥，還有更高級別的背壓閥、比例調(diào)節(jié)閥。所有閥門都可以用于過程調(diào)節(jié)，但時需要根據(jù)實(shí)際的工況需求選用不同的閥門來調(diào)節(jié)控制。球閥、蝶閥與隔膜閥的調(diào)節(jié)曲線基本上一致，但隔膜閥安裝角度正確，可低點(diǎn)排盡，無死水殘留，因此更有利于純化水和注射用水等衛(wèi)生級流體工況的應(yīng)用。