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日新泵卫生级密封设计的重要性

日新泵卫生级密封设计的重要性:

泵是仅次于电机的常规工业设备。从废水到纸浆,从医药浆液到原油,在几乎每一个可以想到的应用中都会采用泵来处理各种各样的流体。用于医药、食品和饮料行业的过程泵必须符合严格的清洁标准,如通过在线清洗(CIP)和在线蒸汽清洗(SIP)来减少并尽可能避免细菌和微生物在与过程流体接触的表面滋生。此类污染将对处理后的成品造成破坏,因而工厂运营商、工程师和行业经理在这方面都有大量的投入以避免污染带来的影响。泵的所有机械密封件均至关重要,明确说来,这些部件周围的空间受限而局促,如何才能使这些清洁的机制奏效从而确保其内部流体不受污染呢?毋庸置疑,答案在于机械密封腔的设计,特别是那些位于密封腔内并与介质接触的部件。

日新泵卫生级密封设计的重要性设计卫生级密封所需考虑的因素
  在卫生级应用中造成泵送过程流体污染的主要原因如下:
* 微生物通过密封液膜从机械密封的大气端进入过程流体。
* 过程流体从密封液薄膜进入非过程流体端,造成微生物在剩余流体中滋生,然后这些微生物又再穿过密封液膜流回过程流体。
* 过程流体残留在密封件与流体接触的部件上或密封腔内,因为这些区域在每一轮处理过程中都未得到正确的清洁。


  欧洲卫生工程和设计集团 (EHEDG)是一个为卫生和无菌应用场合的机械密封设计提供最佳实践指南的主要国际组织。EHEDG将卫生级设备归为以下三类:
* 无菌级设备。
* 卫生级设备I级。
* 卫生级设备II级。

  对于这些类别的设备,EHEDG规定,其密封装置应保护过程流体免受环境污染而且容易清洁,并可防止微生物滋生。显而易见,难以清洁的设备将导致次品的产生,并将造成不合格的产品批次,增加额外的再加工费用,也可能发生产品召回,更加增加了该产品使用者的危险。

  在这三类设备中,I级和无菌级设备对采用可以产生缓冲区(密封腔)的外部密封的使用作了详尽阐述,此类密封可使用适合的液体连续冲洗。采用此类双密封旨在减少交叉污染的可能性,以及过程介质在流过内腔密封面的密封液膜时所产生的问题。

  EHEDG还规定,必须将不可避免的间隙设置在密封件的非过程流体端,与介质直接接触的部件表面必须光滑无缝。再次可见,该指南的目的是为了减少由于过程流体停滞而造成的细菌和微生物的长势,特别是在每一个处理批次之间。

理想和现实相距甚远
  现实和实际最佳状况往往相距甚远。不幸的是,许多应用于食品饮料和医药领域的密封本应按照卫生级别来设计,但事实上却距离设计要求十万八千里。上世纪七、八十年代的单弹簧密封设计到了今天仍在这些行业起着主导作用并被普遍采用。

日新泵卫生级密封设计的重要性典型并非最佳
  图1显示一个典型卫生应用中所使用的典型双端面机械密封部件。过程流体(橙色部分)与多个密封间隙,以及单弹簧、密封面驱动机构之间的腔体直接接触。若无法对腔体死角进行彻底清洁,则这些腔体就不实用了。这种设计几乎无视所有国际上最佳的密封设计指导思想,不幸的是,这种情况却不占少数。

图1. 传统的双端面机械密封。

  

图2a、2b、2c. 一系列传统双端面密封设计使用在卫生领域。

  图2示意了三种在食品和饮料行业普遍应用的双端面密封设计。这些设计在与过程流体直接接触的部件周围很容易滋生细菌和微生物。设计部件密封所选用的技术是造成这一问题的症结所在。

不适用于食品应用
  工厂工程师们再也不必铤而走险采用这些类型的设计,他们可以转而采用别的设计。现有升级的几何特性可使现代设计更趋卫生。要使这些密封符合国际最佳实践指南的要求既不费力也不昂贵。鉴于能够对这些陈年的卫生问题提供实际的解决方案,有一种机械密封设计已经赢得了众多食品、饮料和医药行业终端用户的肯定。

最少的接触
  图3所示意的密封在功能概念上与图1相同,但不同的是,此种设计符合了EHEDG所规定的“国际最佳实践指南”。在设计上,由于与过程流体相接触的部件都按卫生级的要求加工,使其具有光滑的表面、密封的腔体、嵌于橡胶凹槽的消毒圈等。众所周知,良好的部件表面光洁度将有助于清洁和消毒工艺的完成。除去缝隙和腔体可阻碍细菌和微生物附着在其表面生长。这样一来,密封弹簧和驱动机构已被放置在与过程介质隔离的位置。

图3. 为卫生应用而设计的双端面集装式密封(Aesseal公司)。

  此外,追求最佳实践效果的工程师们更愿意使用集装式密封设计,因为这样,“单件模块”的设计将确保机械密封正确的安装,这对卫生级密封也是至关重要的。EHEDG就推崇这样的设计。倘若不采用现代密封技术,将给处理敏感液体的经营者带来风险和不确定性。高风险将增加加工企业问题出现的可能性,同时最终影响到使用人群。

  日新泵卫生级密封设计的重要性,单弹簧密封虽然看起来是一项廉价、低成本的密封方案,然而它却有着诸多的弊端。最佳实践企业意识到与使用这种设计相关联的隐性支出和风险,并越来越多的开始采用符合“国际指南”要求的创新密封。

  其中所传递的信息显而易见。并非所有的机械密封设计都如出一辙。从事持续改进的工程师们需关注符合当今不同应用需求的设计,而不是仅仅停留在过去用于某个应用上所采用的密封设计。