制藥機械的密封設計

制藥機械的密封設計的重要性

制藥機械安裝需跨越不同潔凈度級別的區(qū)域時，設備上應留出密封隔斷的位置或裝置。藥膏均質(zhì)機的抽真空工作方式，保證了物料的細膩和無菌生產(chǎn)。

外置型機械密封設計

1. 外置型機械密封設計是最早的衛(wèi)生泵機械密封設計方案，在機械密封只能采用石墨這種材料的時期，細微的石墨顆粒極易脫落且能透過除菌過濾器，外置機械密封的設計可以有效避免在泵體運行中所產(chǎn)生的石墨顆粒進入到物料中，從而避免機械密封帶來的顆粒物污染。圖2.35可以看出，外置型機械密封的靜環(huán)部分完全浸潤在物料內(nèi)，而動環(huán)等組件暴露在泵外。
2. 隨著科技的發(fā)展，石墨等密封材質(zhì)已被碳化硅等高強度材料所取代。向外置型機械密封設計也會帶來一些無法解決的問題。
3. 在泵蓋和葉輪之間間隙非常狹小，如果物料是水則沒有問題;如果介質(zhì)是含有顆粒的藥液、糖漿或含結(jié)晶體等，物料就極易積存在這個狹小的空間里，從而導致交叉污染并影響泵腔的清洗效果。
4. 同時，在靜環(huán)和泵軸之間的間隙非常狹小，機械密封的動環(huán)、靜環(huán)在工作時摩擦會產(chǎn)生很高的溫度，該間隙可保證相對低溫的介質(zhì)(如注射用水)對其進行沖洗與冷卻，如果間隙受阻，則會影響密封面的冷卻效果，容易使機械密封產(chǎn)生類似“干轉(zhuǎn)”的狀況并降低機械密封的使用壽命。
5. 另外，物料壓力的作用力和機械密封的彈力方向相反，當物料壓力有波動、彈簧的補償力不夠時，會導致機械密封出現(xiàn)不穩(wěn)定甚至嚴重的泄漏。為了解決上述問題，采用外置型機械密封設計的離心泵進行配液系統(tǒng)的物料輸送時，只能采用外置型雙端機械密封設計進行彌補。

圖2.35外置型機械密封設計

外置型雙端機械密封設計會導致泵的加工成本增加、配液會路安裝相對復雜、運行成本和后期維護費用增加。同時，當物料端機械密封損壞而外置機械密封未損壞時，從外觀上可能無法直接、快捷地發(fā)現(xiàn)。當藥膏均質(zhì)機的泵正常運行時，泵腔內(nèi)壓力高，物料可能會滲漏到內(nèi)、外機械密封間的腔室內(nèi)，對泵腔內(nèi)的潔凈不會產(chǎn)生影響;當泵停下來后，內(nèi)、外機械密封腔室內(nèi)流動的沖洗液可能會滲入到泵腔內(nèi)部，造成不必要的污染。

內(nèi)置型機械密封設計

內(nèi)置型機械密封設計(圖2.36)屬于較先進的機械密封設計，其機械密封的動環(huán)、靜環(huán)部分完全浸潤在物料內(nèi)，可實現(xiàn)良好的自清洗、自冷卻效果，利用物料的壓力保證良好的密封效果。

圖2.36內(nèi)置型機械密封設計

由于密封材料的改進，碳化硅材料取代了最早的石墨，使得機械密封的設計可以改進為內(nèi)置型設計，從而彌補了外置型機械密封設計的缺陷。碳化硅非常脆弱，但其破損時會以塊狀出現(xiàn)并被除菌過濾器截留，從而避免了微粉狀石墨顆粒帶來的產(chǎn)品污染。

內(nèi)置型機械密封在泵蓋和葉輪之間的間隙非常開放，可以輸送幾乎所有的衛(wèi)生行業(yè)的物料，包括產(chǎn)生少量結(jié)晶的藥液和含有少量活性炭顆粒的物料等，而不必擔心顆粒的積存。

即使是內(nèi)置型機械密封設計，在一些特殊情況也需要使用雙端機械密封設計，以便沖洗液進入該位置對動靜環(huán)面進行沖洗，延長機械密封的使用壽命。例如，當藥膏均質(zhì)機中的物料存在一定的危險性或腐蝕性，內(nèi)置型雙端機械密封可實現(xiàn)雙重保護，降低物料泄露風險;當物料中含有大量的糖分結(jié)晶或顆粒物時，需采用雙端機械密封對間隙進行及時沖洗。雙端機械密封(圖2.37)管路連接相對簡單，只需將外接軟管或硬管與泵體雙端機械密封的管路連接即可。

圖2.37雙端機械密封的安裝