BR112019024059B1

BR112019024059B1 - Conjunto de válvula de aperto para uso em bioprocessamento

Info

Publication number: BR112019024059B1
Application number: BR112019024059-4A
Authority: BR
Inventors: Declan IRISH; Shane Molloy
Original assignee: Carten Controls Limited
Priority date: 2017-05-15
Filing date: 2017-05-15
Publication date: 2022-12-20
Also published as: EP3635287B1; KR20200028895A; DK3635287T3; US20210033204A1; ES2920491T3; IL270614B2; JP2020519832A; CN110945272A; US11614172B2; KR102360588B1; EP3635287A1; BR112019024059A2; JP7096844B2; CA3063810A1; IL270614B1; IL270614A; WO2018210403A1; CN110945272B

Abstract

Um conjunto de válvula de aperto é provido para compressão de um conduto de fluido compreendendo um alojamento de conjunto (1); um elemento compressor intercambiável (2); um elemento de suporte intercambiável (3) para suportar um conduto de fluido, o elemento de suporte voltado para o elemento compressor intercambiável; o conjunto de válvula sendo configurado de maneira tal que o elemento compressor seja móvel em direção ao elemento de suporte dentro do alojamento de conjunto para compressão de um conduto de fluido entre o compressor e os elementos de suporte.

Description

Campo da Invenção

[001] Esta invenção se refere a um conjunto de válvula de aperto. Em particular, um conjunto de válvula de aperto para uso com tecnologias poliméricas de um único uso na indústria de bioprocessamento, e para compressão de tubulação polimérica em geral.

Fundamentos

[002] Bioprocessamento envolve o uso de células ou componentes vivos para criar produtos e compostos. O isolamento das células ou componentes vivis em um dado processo é de máxima importância já que a contaminação pode tornar os produtos inadequados para uso. Para reduzir o risco de contaminação na indústria de bioprocessamento, muitos componentes são de “um único uso”. Na indústria, tecnologias de “um único uso” se referem basicamente a componentes poliméricos - tais como tubulação e sacos. Esses componentes são usados para alojar e transportar meios de cultura celular para um único lote de produto apenas. Após o uso, os componentes são removidos do uso de produção e componentes de reposição são usados para o lote de produção seguinte.

[003] A intenção de componentes de “um único uso” é proteger o meio contra contaminação cruzada com lotes de produção alternativos, para eliminar a exigência de esterilização e limpeza/sanitização de equipamento de processo, e impedir contaminação bacteriana.

[004] Tubulação é usada através de bioprocessamento para transportar meio de um ponto do processo para um outro, por exemplo, de uma máquina para outra em uma dada instalação de processamento. Tubulação frequentemente precisa ser vedada, por exemplo, para interromper o fluxo de um dado meio através de um tubo e impedir transferência adicional de meio de um ponto para outro em um processo. Esta tubulação é frequentemente de um único uso e fabricada de materiais poliméricos. Componentes usados para vedar a tubulação são também frequentemente de um único uso e novamente feitos de materiais poliméricos. Como tal, o arranjo de tubulação e vedação é tipicamente de um único uso - a tubulação e componentes de vedação não são usados além de um lote de produção de um dado bioproduto.

[005] Dispositivos poliméricos de um único uso não são dispositivos duráveis, e são geralmente classificados para uso apenas com um lote de produção. Eles não são projetados para prover um conjunto reutilizável. Além do mais, pouco ou nenhum controle pode ser provido para alcançar uma vazão desejada para transferência de meio.

[006] Opções híbridas são disponíveis que podem permitir mais de um único uso. Essas frequentemente se baseiam em uma construção de válvula de aço inoxidável que é reutilizável para ‘aperto’ de um tubo de polímero moldado.

[007] Tais conjuntos híbridos de aço inoxidável são mais duráveis do que um arranjo de válvula e tubulação completo de um único uso. Conjuntos híbridos permitem reutilização de um lote para outro uma vez que uma nova tubulação é usada como material de contato de produto. Entretanto, o número significante de tamanhos de tubulação de um único uso - determinado pelo diâmetro interno da tubulação - e diferentes espessuras de parede de tubulação disponíveis no mercado, tornam os conjuntos de válvula de aço inoxidável para todos os tamanhos de tubulação de um único uso impraticáveis e caros tanto para o fabricante do equipamento quanto para o usuário final.

[008] Um conjunto de válvula de aperto que pode ser reutilizado em uma tubulação de um único uso existente, assegurando nenhuma possibilidade de contaminação em um lote de produção, seria uma melhoria no estado da técnica.

Sumário da Invenção

[009] Uma modalidade da presente invenção inclui um conjunto de válvula de aperto para compressão de um conduto de fluido compreendendo: um alojamento de conjunto; um elemento compressor intercambiável; um elemento de suporte intercambiável para suportar um conduto de fluido, o elemento de suporte voltado para o elemento compressor intercambiável; o conjunto de válvula sendo configurado de maneira tal que o elemento compressor seja móvel em direção ao elemento de suporte dentro do alojamento de conjunto para compressão de um conduto de fluido entre o compressor e o elementos de suporte.

[0010] Isto é vantajoso já que tanto o compressor quanto o elemento de suporte podem ser facilmente removidos e substituídos da maneira exigida por um usuário. Elementos de suporte podem ser dimensionados para que sejam adequados para uso com diferentes tamanhos de conduto de fluido. Isto significa que o suporte pode ser selecionado para se adaptar mais adequadamente a um dado tamanho de conduto de fluido, mas a necessidade de remover ou substituir todo do conjunto de válvula se, por exemplo, um tamanho de conduto diferente for exigido, é eliminada. Além disso, o suporte pode ser um elemento de um único uso, enquanto o conjunto de válvula geral pode ser adequado para múltiplos usos. Além do mais, usando suportes e compressores intercambiáveis, o usuário final pode adaptar os componentes internos da válvula para adequar a múltiplos diâmetros de conduto de fluido e espessura de parede de conduto - sem a exigência de usar todo o novo conjunto de válvula. Um elemento compressor intercambiável e um elemento de suporte intercambiável permitem que o conjunto seja customizável pelo usuário final. Isto proporciona uma significante vantagem, já que componentes do conjunto são intercambiáveis após a instalação, sem alterar estruturalmente a válvula do conjunto de válvula de aperto geral ou afetar um fluxo de produto. Além disso, os componentes intercambiáveis são simples de instalar e intercambiar e isto pode ser feito por um usuário final, contratante ou fabricante de equipamento.

[0011] Em uso, o elemento compressor do conjunto de válvula pode ser móvel entre uma posição aberta em que um conduto de fluido entre o compressor e os elementos de suporte é descomprimido e uma posição fechada em que um conduto de fluido entre o compressor e os elementos de suporte é comprimido. Isto é vantajoso já que o conjunto dessa forma permite compressão e, em decorrência disso, fechamento de um conduto de fluido que é posicionado entre o compressor e os elementos de suporte. Isto permite terminação efetiva do fluxo de meio através do conduto quando o elemento compressor estiver na posição fechada. O conduto pode ser subsequentemente descomprimido e, em decorrência disso, aberto, para permitir que o fluxo de meio através do conduto recomece, se necessário.

[0012] O elemento de suporte pode compreender um canal rosqueado em uma porção de base. O elemento de suporte pode ser afixável ao alojamento de conjunto por meio de um parafuso rosqueado inserido no canal rosqueado da porção de base. Isto é vantajoso já que provê um meio fácil de usar para prender o elemento de suporte à porção de base. Isto é vantajoso já que permite que o elemento de suporte intercambiável possa ser removido e substituído de forma fácil e rápida da maneira exigida.

[0013] O conjunto de válvula pode adicionalmente compreender um conjunto de fechamento afixável ao alojamento de conjunto de válvula. Isto é vantajoso já que provê um meio para operar o conjunto de válvula.

[0014] O conjunto de fechamento pode ser fixado ao alojamento de conjunto de válvula com um grampo. Isto é vantajoso já que provê um meio fácil de usar para prender o conjunto de válvula e o conjunto de fechamento um ao outro. O grampo pode ser facilmente aberto para separação do conjunto de válvula e conjunto de fechamento, por exemplo, para substituição do conjunto de fechamento e, além disso, o grampo pode ser facilmente refechado uma vez que os conjuntos de fechamento e válvula desejados estejam no lugar.

[0015] O conjunto de fechamento pode ser configurado para ser manualmente atuado. O conjunto de fechamento pode compreender um elemento alongado em que o conjunto de fechamento é configurado para mover o elemento compressor da posição aberta para a posição fechada pela aplicação de uma força de torção no elemento alongado. Isto é vantajoso já que permite uma maneira de controle de usuário sobre abertura e fechamento do conjunto de fechamento e dessa formar permite controle do usuário sobre o próprio conjunto de válvula.

[0016] O conjunto de fechamento pode ser configurado para ser pneumaticamente atuado. O conjunto de fechamento pode compreender um elemento predisposto em que o conjunto de fechamento é configurado para mover o elemento compressor da posição aberta para a posição fechada pela atuação pneumática do elemento predisposto. Isto é vantajoso já que permite rápida comutação entre a posição aberta e a posição fechada do elemento compressor. Ele provê adicionalmente uma salvaguarda contra falha do conjunto de válvula, já que a atuação pneumática pode permitir que válvula vá para uma posição aberta ou uma posição fechada, qualquer uma que seja considerada a mais apropriada para um dado processo.

[0017] O compressor do conjunto de válvula pode ser fabricado de aço inoxidável.

[0018] Isto é vantajoso já que proporciona um conjunto muito durável adequado para mais de um único uso. O suporte do conjunto de válvula pode ser fabricado de polifenilsufona, PPSU. Isto é vantajoso já que componentes de PPSU podem ser facilmente fabricados em uma variedade de formatos para se adequar a muitos formatos e perfis de conduto de fluido.

[0019] O conduto de fluido pode ser um tubo polimérico. Tais tubos são típicos na indústria de bioprocessamento. Dessa forma, o uso de um tubo como esse como um conduto de fluido permite que o conjunto de válvula seja particularmente adequado para uso na indústria de bioprocessamento.

Descrição das Figuras

[0020] A Figura 1 é uma representação do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento manualmente operado. a Figura 2a é uma representação recortada do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento manualmente operado com o elemento compressor na posição aberta a Figura 2b é uma representação do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento manualmente operado com o elemento compressor na posição aberta a Figura 3a é uma representação recortada do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento manualmente operado com o elemento compressor na posição fechada a Figura 3b é uma representação do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento manualmente operado com o elemento compressor na posição fechada a Figura 4 é uma representação do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento pneumaticamente operado a Figura 5a é uma representação do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento pneumaticamente operado com o elemento compressor na posição aberta a Figura 5b é uma representação recortada do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento pneumaticamente operado com o elemento compressor na posição aberta a Figura 6a é uma representação do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento pneumaticamente operado com o elemento compressor na posição fechada a Figura 6b é uma representação recortada do conjunto de válvula de aperto da invenção acoplado a um conjunto de fechamento pneumaticamente operado com o elemento compressor na posição fechada Descrição Detalhada

[0021] A invenção será agora descrita com referência às figuras anexas.

[0022] As Figuras 1 a 6 mostram o conjunto de válvula de aperto da invenção para compressão de um conduto de fluido. O conjunto de válvula de aperto compreende um alojamento de conjunto 1; um compressor intercambiável 2; um suporte intercambiável 3 para suportar um conduto de fluido, o suporte 3 é posicionado voltado para o compressor intercambiável 2.

[0023] O conjunto de válvula de aperto é configurado de maneira tal que o compressor 2 seja móvel em direção ao suporte 3 dentro do alojamento de conjunto 1 para compressão de um conduto de fluido que pode ser colocado em uma abertura 4 no alojamento 1 entre o compressor 2 e o suporte 3.

[0024] O compressor 2 é móvel entre uma posição aberta (vista nas Figuras 2a e 2b, 5a e 5b) em que um conduto de fluido (não mostrado) colocado na abertura 4 entre o compressor 2 e o suporte 3 é descomprimido e uma posição fechada (vista na Figura 3a e 3b, 6a e 6b) em que um conduto de fluido colocado na abertura 4 entre o compressor 2 e o suporte 3 é comprimido pela ação do compressor 2 sendo movimentado em direção ao suporte 3. Quando o conduto de fluido, por exemplo, um tubo, é feito de um material deformável, por exemplo, tubulação de borracha ou outra tubulação polimérica, compressão do conduto tem o efeito de “aperto” e dessa forma fechamento do conduto de fluido. O conduto pode ser descomprimido pelo movimento do compressor 2 de volta para a posição aberta.

[0025] Dentro do alojamento, o suporte intercambiável 3 pode ser selecionado para corresponder melhor ao perfil da tubulação a ser usada para um dado bioprocesso que está sendo realizado. O suporte 3 compreende um canal rosqueado 5 em uma porção de base 6. O suporte 3 é preso ao alojamento usando um parafuso rosqueado 7 que tem o efeito de fixar o suporte no lugar dentro do alojamento. Diferentes suportes podem ser usados da maneira necessária, dependendo da tubulação exigida, sem nenhuma exigência de trocar do alojamento 1 ou do conjunto de fechamento 8, 15.

[0026] O conjunto de fechamento 8, 15 pode ser preso no alojamento 1 através de extremidades de virola correspondentes e o conjunto de fechamento 8, 15 e o alojamento 1 são fixados um ao outro usando uma abraçadeira triclamp 9.

[0027] O compressor intercambiável 2 é configurado para corresponder ao perfil da tubulação a ser usada para o processo. O compressor 2 é preso a uma estrutura de haste 11, 17 do conjunto de fechamento por meio de roscas correspondentes. Um canal rosqueado é provido no compressor 2 no qual uma extremidade rosqueada da haste 11, 17 pode ser presa. Tanto a haste 11, 17 quanto o compressor 2 podem ser providos com um revestimento adequado para impedir emperramento. Isto permite que nenhum lubrificante que possa entrar em contato com o operador tenha que ser usado no conjunto geral.

[0028] O compressor 2 e o alojamento 1 do conjunto de válvula de aperto podem ser compreendidos de aço inoxidável para prover resistência e durabilidade suficientes à válvula. O suporte 3 do conjunto de válvula de aperto pode ser compreendido de polifenilsulfona, PPSU.

[0029] O conjunto de válvula de aperto pode ser provido com um conjunto de fechamento manual 8 (Figuras 1, 2 e 3) ou conjunto de fechamento pneumático 15 (Figuras 4, 5 e 6).

[0030] O conjunto de fechamento manual 8 compreende um elemento alongado ou haste 11 e o conjunto de fechamento é configurado para mover o compressor 2 da posição aberta para a posição fechada e vice-versa, pela aplicação de um torque ou força de torção por um usuário à haste 11 por meio de uma tampa ou castelo 10. Em uma modalidade da invenção, é provido um suporte de compressor PV manual afixado à haste. Isto provê a função de remoção do movimento de torção da haste e permite que um movimento linear mova o compressor 2 da posição aberta para a posição fechada e vice- versa.

[0031] O conjunto de fechamento manual 8 compreende um castelo revestido 10 e um alojamento do atuador. O castelo 10 pode ser fabricado de aço inoxidável. O castelo 10 é rosqueado para corresponder a uma haste devidamente revestida 11. A haste 11 pode ser fabricada de aço inoxidável. O castelo e a haste são dimensionados e configurados para produzir a força e curso linear exigidos para comprimir e vedar o conduto de fluido em uso. O conjunto de fechamento 8 é configurado para produzir uma força para garantir uma integridade de vazamento para satisfazer a especificação ANSI FCI 70/2 Classe VI. O curso da haste 8 é configurado para assegurar que o conduto de fluido em uso retorne para um estado descomprimido (isto é, totalmente aberto) quando o conjunto de fechamento 8 é atuado pela torção para a posição aberta. Um polímero PPS (40% GF) é utilizado para assegurar um conjunto leve para um volante manual para girar entre as posições aberta e fechada.

[0032] O conjunto de fechamento pneumático 15 compreende um elemento predisposto na forma de um elemento de mola 13 fixado a uma haste 17 e o conjunto de fechamento é configurado para mover o compressor 2 da posição aberta para a posição fechada pela atuação pneumática do elemento predisposto.

[0033] O conjunto de fechamento pneumático 15 utiliza uma cabeça de compressor devidamente revestida 16. A cabeça do compressor ]16 pode ser fabricada de aço inoxidável. A cabeça do compressor 16 é rosqueada para corresponder a uma haste 17. A haste 17 pode ser fabricada de aço inoxidável. O castelo e a haste são dimensionados e configurados para produzir a força e curso linear exigidos para comprimir e vedar o conduto de fluido em uso. O conjunto de fechamento 15 é configurado para produzir uma força para assegurar uma integridade de vazamento para atender a especificação da ANSI FCI 70/2 Classe VI.

[0034] Um elemento de mola 13 provê uma força de predisposição na haste 17. Novamente, o curso da haste 8 é configurado para assegurar que o conduto de fluido em uso retorne para um estado descomprimido (isto é, totalmente aberto) quando o conjunto de fechamento 15 é atuado para a posição aberta. Um alojamento do atuador de parede fina 14 pode ser utilizado para assegurar um conjunto leve. Uma força de predisposição adequada para o elemento de mola 13 pode ser selecionada para prover um posição padrão para o conjunto de válvula - isto é, abre quando em falha, fecha quando em falha ou congela em falha. Na Figura 6, um tipo de fecha em falha é ilustrado. Um pistão hermético a ar 18 permite que o controle pneumático do conjunto de fechamento 17 alcance a funcionalidade de “aperto” exigida.

[0035] A presente invenção proporciona a possibilidade de mudar entre modos de fechamento manual e pneumático. Para isso, por exemplo, um conjunto de fechamento manual 8 pode ser removido liberando à abraçadeira triclamp 9 e um conjunto de fechamento pneumático 15 pode ser afixado pela ré-vedação da mesma abraçadeira triclamp 9 para fixar o conjunto de fechamento 15 ao conjunto de válvula de aperto.

[0036] Para mudar os tamanhos de tubulação, o suporte intercambiável 3 e o compressor 2 podem ser removidos e substituídos. Cada compressor 2 e suporte 3 pode ser configurado para assegurar que o mesmo conjunto de fechamento 8 e corpo de válvula proporcionarão o curo exigido para colidir no conduto de fluido até a profundidade e força exigidos para vedar o conduto contra a pressão de fluido interna - sem danificar a estrutura do conduto. Em uma modalidade da invenção, o elemento compressor 2 pode ser provido no conjunto de fechamento de maneira tal que a remoção e substituição do conjunto de fechamento resulte adicionalmente na remoção e substituição do elemento compressor 2.

[0037] Estruturas de válvulas de aperto metálicas existentes podem ser usadas apenas para um tamanho de linha de processo (isto é, tubo ou conduto) tamanho apenas, exigindo conjuntos de válvula separados para cada tamanho de linha de um único uso. A presente invenção permite que o intercâmbio do suporte 2 e compressor 3 seja a única exigência para trocar os tamanhos de linha em uma faixa de tamanho especificada.

[0038] As palavras “compreende/compreendendo” e as palavras “tendo/incluindo” quando usadas aqui com referência à presente invenção são usadas para especificar a presença de recursos, números inteiros, etapas ou componentes declarados, mas não eliminam a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, componentes ou grupos dos mesmos.

[0039] Percebe-se que certos recursos da invenção, que são, por questão de clareza, descritos no contexto de modalidades separadas, podem também ser providos em combinação em uma única modalidade. Ao contrário, vários recursos da invenção que são, por questão de concisão, descritos no contexto de uma única modalidade, podem também ser providos separadamente ou em qualquer subcombinação.

Claims

1. Conjunto de válvula de aperto para uso em bioprocessamento, o conjunto de válvula de aperto para compressão de um conduto de fluido e compreendendo: um alojamento de conjunto (1); um elemento compressor intercambiável (2), o elemento intercambiável (2) compreendendo um canal rosqueado (5) para fixação a um elemento rosqueado de um conjunto de fechamento (8, 15); e um de uma pluralidade de elementos de suporte intercambiáveis (3), cada um dimensionado para suportar um conduto de fluido de um tamanho diferente, o elemento de suporte (3) voltado para o elemento compressor intercambiável (2), o conjunto de válvula sendo configurado de maneira tal que, em uso, o elemento compressor (2) seja móvel pelo conjunto de fechamento (8, 15) em direção ao elemento de suporte (3) dentro do alojamento de conjunto (1) para compressão de um conduto de fluido entre o elemento compressor (2) e o elemento de suporte (3) com força suficiente para vedar qualquer um dos condutos de fluido de diferentes tamanhos contra pressão de fluido interna, o conjunto de válvula de aperto caracterizado pelo fato de que o elemento de suporte (3) compreende ainda um canal rosqueado (5) em uma porção de base (6) para fixar o elemento de suporte (3) dentro do alojamento de conjunto (1).

2. Conjunto de válvula de aperto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, em uso, o elemento compressor (2) é móvel entre uma posição aberta, em que um conduto de fluido entre os elementos compressor (2) e de suporte (3) é descomprimido, e uma posição fechada, em que um conduto de fluido entre os elementos compressor (2) e de suporte (3) é comprimido.

3. Conjunto de válvula de aperto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de suporte (3) é fixável no alojamento de conjunto (1) por meio de parafuso rosqueado (7) inserido no canal rosqueado (5) da porção de base (6).

4. Conjunto de válvula de aperto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um conjunto de fechamento (8, 15) fixável no alojamento de conjunto (1) de válvula.

5. Conjunto de válvula de aperto de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fechamento (8, 15) é fixado no alojamento de conjunto (1) de válvula com um grampo (9).

6. Conjunto de válvula de aperto de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fechamento (8, 15) é configurado para ser manualmente atuado.

7. Conjunto de válvula de aperto de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fechamento (8, 15) é configurado para ser pneumaticamente atuado.

8. Conjunto de válvula de aperto de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fechamento (8, 15) compreende um elemento alongado (11) e em que o conjunto de fechamento (8, 15) é configurado para mover o elemento compressor (2) da posição aberta para a posição fechada pela aplicação de uma força de torção no elemento alongado (11).

9. Conjunto de válvula de aperto de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o conjunto de fechamento (8, 15) compreende um elemento predisposto e em que o conjunto de fechamento (8, 15) é configurado para mover o elemento compressor (2) da posição aberta para a posição fechada pela atuação pneumática do elemento predisposto.

10. Conjunto de válvula de aperto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o compressor (2) é fabricado de aço inoxidável.

11. Conjunto de válvula de aperto de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o suporte (3) é fabricado de Polifenilssulfona, PPSU.