CN105628128B - 一种过滤器上游容积测量方法及测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过滤器上游容积测量方法及测量系统。测量系统包括过滤器、参比罐及气源，完全被润湿液润湿的滤芯安装在过滤器中，滤芯与过滤器之间的空腔为过滤器上游，过滤器上游、参比罐及气源通过管道顺序连接，在参比罐与过滤器上游之间至少设有一个截止阀，参比罐与气源之间设有一个截止阀。本发明通过在上游容积测量前测定一定压力下过滤器上游的压力衰减速率，然后测量上游容积，得到上述的平衡压力后，根据菲克定律计算出去除了扩散现象影响的过滤器上游压力修正值，并用此修正后的平衡压力代替实际测量的平衡压力，计算出上游容积。与现有技术相比，本发明测量准确性高，操作方便。

Description

一种过滤器上游容积测量方法及测量系统

技术领域

本发明涉及一种过滤器参数测量方法，尤其是涉及一种过滤器上游容积测量方法及测量系统。

背景技术

微滤膜过滤器作为一种新技术已经被广泛用于各个行业。尤其在制药业，作为一种有效去除细菌的方法，大量用于不能最终除菌的药品生产中。因此过滤器的质量是影响药品质量的关键因素。

为了保证过滤器的质量，国家在“药典”中明确规定了，在过滤器使用的前后均应对过滤器进行完整性检测。完整性检测作为一种非破坏性的检测方法，通过与细菌截留实验的结果相关联，可以有效确认过滤器的截留效果。

为了消除操作人员的主观偏差，一般采用自动化的检测仪器对过滤器进行完整性检测。过滤器完整性检测仪可以执行泡点、扩散流、水侵入、压力衰减等所有的完整性检测，重复性好，方便快捷，已被各家客户广泛接受。

过滤器完整性检测仪一般测量过滤器的压力衰减和上游容积，通过公式计算出过滤器整体的扩散流和水侵入值。压力衰减值的测量是通过仪器内置或外置的压力传感器，传感器自身的测量精度直接影响仪器的精度。而上游容积的测量一般有两种方法，一是在测试之前人工测量然后输入仪器中，二是由仪器自动测量。

对于第一种方法，人工测量难以避免受到操作人员的主观影响。而且人工难以在承压状态下测量，滤芯在受压后会收缩，因而实际测试状态下的上游容积会大于人工测量的上游容积值。因此一般不使用这种方法。

对于第二种方法，仪器内部有一个已知容积的参比罐，测量时第一步是向参比罐内注入压缩空气，使之压力提高到上游容积测量压力，压力稳定后记录为实际测量压力。第二步将参比罐与过滤器上游导通，使参比罐内的气体流入过滤器的上游，等待一定时间后参比罐与过滤器上游的压力最终稳定并相等，记录此压力为平衡压力。第三步通过理想气体状态方程即可计算出过滤器的上游容积。

但通过第二种方法测量得到的上游容积会比实际值偏大。这是因为实际测量过程中，过滤器内的压力上升后，由于气体扩散现象的存在，在压力保持的过程中过滤器上游的空气会扩散到过滤器下游，使过滤器上游的空气减少，从而导致第二步中实际测量到的平衡压力偏低。而且随着过滤面积的增加，扩散速率也会增加，使测量到的上游容积偏差更大。因此对于多芯过滤器来说，测量的上游容积误差就更大。

测量得到的上游容积值偏大就会导致过滤器的扩散流或水侵入结果偏大，从而得到错误的测量结果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种更准确的过滤器上游容积测量方法及测量系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面：提供一种过滤器上游容积测量方法，包括以下步骤：

(1)将完全被润湿液润湿的滤芯安装到过滤器中，滤芯与过滤器之间的空腔为过滤器上游；

(2)连接待测过滤器上游和已知容积的参比罐，并将参比罐与气源连接，在参比罐与过滤器上游之间至少设有一个截止阀S2，参比罐与气源之间设有一个截止阀S1与一个调压阀；

(3)向过滤器上游通气后，断开过滤器上游与参比罐之间的连通，测定过滤器上游稳定状态下压力为P0，等待一定时间t后记录过滤器上游压力为P0’，根据公式(a)得到过滤器在P0下的压力衰减速率R；

(4)保持过滤器上游与参比罐之间为断开状态，打开截止阀S1，调节调压阀使参比罐压力提升至上游容积测量压力，然后关闭截止阀S1，参比罐内压力稳定后，记录参比罐内压力为P1，然后使参比罐与过滤器上游连通，等待一定时间t’后，记录过滤器上游压力为P2，根据公式(b)计算出压力修正值P2’；

(5)使用经过修正的P2’代替测量值P2，按照理想气体状态方程，根据公式(c)计算出过滤器上游容积值：

P2'(V2+V1)＝P1×V1(c)

其中，V1为参比罐容积，V2为过滤器上游容积，V2除包括滤芯与过滤器之间的容积外，还包括过滤器上游与过滤器之前的截止阀之间管道的容积。

第一种实现方式，在参比罐和过滤器上游分别设有一个压力传感器。

第二种实现方式，在参比罐与过滤器上游之间设有两个截止阀，分别为截止阀S2与截止阀S3，在截止阀S2与截止阀S3之间设有一个压力传感器。

本发明测量方法中，所述的P0优选为过滤器上游容积测量压力的一半。

所述的上游容积测量压力为测量上游容积之前的一个设定值。该设定值一般选取满足过滤器标准的上游容积值，或者是根据过滤器设计时的上游容积值。该设定值的选择跟滤芯及过滤器结构尺寸有关。

本发明第二个方面：提供一种对应上述测量方法的过滤器上游容积测量系统，其特征在于，包括过滤器、参比罐及气源，完全被润湿液润湿的滤芯安装在过滤器中，滤芯与过滤器之间的空腔为过滤器上游，过滤器上游、参比罐及气源通过管道顺序连接，在参比罐与过滤器上游之间至少设有一个截止阀，参比罐与气源之间设有一个截止阀。

优选地，参比罐与气源之间设有一个调压阀，可以使得压力控制更加精确。

第一种实现方式：在参比罐与过滤器上游之间只设有一个截止阀，在管道上分别设有与参比罐相通的压力传感器和与过滤器上游相通的压力传感器。与参比罐相通的压力传感器和与过滤器上游相通的压力传感器分别位于参比罐与过滤器上游之间的截止阀的两侧。

第二种实现方式：在参比罐与过滤器上游之间设有两个截止阀，在两个截止阀之间设有一个压力传感器。

本发明通过在上游容积测量前测定一定压力下过滤器上游的压力衰减速率。然后依照上述现有技术方法测量上游容积，得到上述的平衡压力后，根据菲克定律计算出去除了扩散现象影响的过滤器上游压力修正值，并用此修正后的平衡压力代替实际测量的平衡压力，计算出上游容积。与现有技术相比，本发明方法准确度高，并且测量操作方便。

附图说明

图1是实施例1过滤器上游容积测量系统结构示意图；

图2是实施例2过滤器上游容积测量系统结构示意图。

图中：1为气源，2为调压阀，S1、S2、S3均为截止阀，3为参比罐，PA、PB均为压力传感器，4为过滤器，5为滤芯，6为过滤器上游。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种过滤器上游容积测量系统，如图1所示，包括过滤器4、参比罐3及气源1，完全被润湿液润湿的滤芯5安装在过滤器4中，滤芯5与过滤器4之间的空腔为过滤器上游6，过滤器上游6、参比罐3及气源1通过管道顺序连接，在参比罐3与过滤器上游6之间只设有一个截止阀S2，在管道上分别设有与参比罐3相通的压力传感器PA和与过滤器上游6相通的压力传感器PB。与参比罐3相通的压力传感器PA和与过滤器上游6相通的压力传感器PB分别位于截止阀S2的两侧。参比罐3与气源1之间设有一个截止阀S1和一个调压阀2，调节阀可以使得压力控制更加精确。

使用上述测量系统进行过滤器上游容积测量方法，包括以下步骤：

(1)将完全被润湿液润湿的滤芯安装到过滤器中，滤芯与过滤器之间的空腔为过滤器上游，滤芯与过滤器之间的容积即为过滤器上游容积；

(2)连接待测过滤器上游和已知容积的参比罐，并将参比罐与气源连接，在参比罐与过滤器上游之间至少设有一个截止阀S2，参比罐与气源之间设有一个截止阀S1与一个调压阀；

(3)向过滤器上游通气后，断开过滤器上游与参比罐之间的连通，测定过滤器上游稳定状态下压力为P0，等待一定时间t后记录过滤器上游压力为P0’，根据公式(a)得到过滤器在P0下的压力衰减速率R；

(4)保持过滤器上游与参比罐之间为断开状态，打开截止阀S1，调节调压阀使参比罐压力提升至上游容积测量压力，然后关闭截止阀S1，参比罐内压力稳定后，记录参比罐内压力为P1，然后使参比罐与过滤器上游连通，等待一定时间t’后，记录过滤器上游压力为P2，根据公式(b)计算出压力修正值P2’；

(5)使用经过修正的P2’代替测量值P2，按照理想气体状态方程，根据公式(c)计算出过滤器上游容积值：

P2'(V2+V1)＝P1×V1(c)

其中，V1为参比罐容积，V2为过滤器上游容积，V2除包括滤芯与过滤器之间的容积外，还包括过滤器上游与过滤器之前的截止阀之间管道的容积。

实施例2

一种过滤器上游容积测量系统，如图2所示，包括过滤器4、参比罐3及气源1，完全被润湿液润湿的滤芯5安装在过滤器4中，滤芯5与过滤器4之间的空腔为过滤器上游6，过滤器上游6、参比罐3及气源1通过管道顺序连接，在参比罐3与过滤器上游6之间设有两个截止阀分别为截止阀S2和截止阀S3，在截止阀S2和截止阀S3之间设有一个压力传感器PA。参比罐3与气源1之间设有一个截止阀S1和一个调压阀2，调节阀可以使得压力控制更加精确。

实施例2与实施例1不同，是因为在实施例1中使用了两个压力传感器分别测量参比罐和过滤器上游的压力，而两个压力传感器之间的测量误差会导致上游容积的测量误差。为了消除压力传感器之间的误差，在实施例2中只使用了一个压力传感器。在测量过程中，可以通过打开截止阀S2关闭截止阀S3测量参比罐内的压力，通过关闭截止阀S2打开截止阀S3测量过滤器上游的压力。对比实施例1，实施例2可以更进一步提高上游容积测量的准确性。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种过滤器上游容积测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将完全被润湿液润湿的滤芯安装到过滤器中，滤芯与过滤器之间的空腔为过滤器上游；

(2)连接待测过滤器上游和已知容积的参比罐，并将参比罐与气源连接，在参比罐与过滤器上游之间至少设有一个截止阀S2，参比罐与气源之间设有一个截止阀S1与一个调压阀；

(3)向过滤器上游通气后，断开过滤器上游与参比罐之间的连通，测定过滤器上游稳定状态下压力为P0，等待一定时间t后记录过滤器上游压力为P0’，根据公式(a)得到过滤器在P0下的压力衰减速率R；

(4)保持过滤器上游与参比罐之间为断开状态，打开截止阀S1，调节调压阀使参比罐压力提升至上游容积测量压力，然后关闭截止阀S1，参比罐内压力稳定后，记录参比罐内压力为P1，然后使参比罐与过滤器上游连通，等待一定时间t’后，记录过滤器上游压力为P2，根据公式(b)计算出压力修正值P2’；

(5)使用经过修正的P2’代替测量值P2，按照理想气体状态方程，根据公式(c)计算出过滤器上游容积值：

P2'(V2+V1)＝P1×V1 (c)

其中，V1为参比罐容积，V2为过滤器上游容积，V2除包括滤芯与过滤器之间的容积外，还包括过滤器上游与过滤器之前的截止阀之间管道的容积。

2.根据权利要求1所述的一种过滤器上游容积测量方法，其特征在于，在参比罐和过滤器上游分别设有一个压力传感器。

3.根据权利要求1所述的一种过滤器上游容积测量方法，其特征在于，在参比罐与过滤器上游之间设有两个截止阀，分别为截止阀S2与截止阀S3，在截止阀S2与截止阀S3之间设有一个压力传感器。

4.根据权利要求1所述的一种过滤器上游容积测量方法，其特征在于，所述的P0为过滤器上游容积测量压力的一半。

5.根据权利要求1或4所述的一种过滤器上游容积测量方法，其特征在于，所述的上游容积测量压力为测量上游容积之前的一个设定值。