CN107806778A - 一种用于注射水系统的冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于注射水系统的冷却装置，该冷却装置与注射水系统的注射水主管路并联，包括换热器、冷却介质进口管路，以及组合阀门；所述冷却介质进口管路连通所述换热器的壳程的接口N3；所述组合阀门包括阀门V1、阀门V2和阀门V3；所述阀门V2的第一端部连通所述阀门V3的第一端部，并通过管路S1连通所述注射水主管路；所述阀门V2的第二端部连通所述阀门V1的第一端部，并通过管路S3连通所述换热器的管程的接口N1；所述阀门V3的第二端部通过管路S4连通所述换热器的管程的接口N2，并通过管路S5连通所述注射水主管路；所述阀门V1的第二端部连通接口N5。

Description

一种用于注射水系统的冷却装置
技术领域
本发明涉及制药设备领域的一种用于注射水系统的冷却装置。
背景技术
在注射剂生产的过程中，需要对生产注射剂所使用的注射水进行冷却，调节从使用点处抽取的注射水的温度，以保证注射剂中有效成分的活性的前提下，并保证注射剂不产生沉淀。
目前用于注射水系统的冷却装置只有三种模式：第一是使用点的阀门后加装换热器冷却的模式；第二种是小循环模式；第三种是管中管换热器模块的模式。这三种模式，都有各自的优缺点，均不能兼顾注射水系统用点降温所对应GMP的法规要求和实际使用中灵活性和低能耗的要求。
使用点的阀门后加装换热器冷却的模式，每次冷却之前，都需要对换热器进行在线清洗和灭菌，方能使用，需要额外的清洗灭菌时间并增加相应能耗。
小循环模式，让换热器与注射水系统并联，参与系统循环，并一直保持无菌状态，这样的模式虽然解决了每次冷却之前换热器需要清洗灭菌的问题，然而使用的点阀门到注射水系统的注射水主管路之间存在冷却死角，如果注射水直接回流到注射水主管路，没有被使用的低温注射水必然要影响注射水主管路内注射水的温度控制，也额外增加了冷却介质和蒸汽的能耗，并且在要加大换热器的能力，造成浪费；如果注射水不直接回流至注射水主管路，采取排放或用其他加热方式，也会额外增加相应的能耗。
管中管换热器模块的模式能解决使用点的阀门后加装换热器冷却的模式和小循环模式所面临的问题，但是由于管中管换热器模块的最大换热能力，只能处理流量在0～2000L/h的工况，并且换热效率也低。
三种模式均不能使用于注射水系统的冷却装置既符合GMP的法规要求又符合实际使用过程中对于灵活性和低能耗的要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于注射水系统的冷却装置，其既符合GMP的法规要求又符合实际使用过程中对于灵活性和低能耗的要求。
实现上述目的的一种技术方案是：一种用于注射水系统的冷却装置，该冷却装置与注射水系统的注射水主管路并联，包括换热器、冷却介质进口管路，以及组合阀门；
所述冷却介质进口管路连通所述换热器的壳程的接口N3；
所述组合阀门包括阀门V1、阀门V2和阀门V3，所述阀门V2的第一端部连通所述阀门V3的第一端部，并通过管路S1连通所述注射水主管路；所述阀门V2的第二端部连通所述阀门V1的第一端部，并通过管路S3连通所述换热器的管程的接口N1；所述阀门V3的第二端部通过管路S4连通所述换热器的管程的接口N2，并通过管路S5连通所述注射水主管路；所述阀门V1的第二端部连通接口N5。
进一步的，所述冷却介质进口管路的进口设有阀门V4。
进一步的，所述冷却介质进口管路上设有传感器T1，所述管路S3上设有传感器T2，所述管路S4上设有传感器T3。
进一步的，所述管路S1和所述管路S5同时连接一根与注射水系统的注射水主管路并联的皮托管。
进一步的，所述S5管路旁接接口N6。
进一步的，所述接口N5设有取样阀门。
进一步的，所述阀门V1、所述阀门V2和所述阀门V3均为隔膜阀。
进一步的，所述换热器在该冷却装置中倒置,包括壳体、管板和U型管束；所述接口N1和所述接口N2均位于所述管板上，所述接口N3位于所述壳体上，所述壳体的底部还设有接口N4；
所述U型管束的第一端部与所述接口N1连通，所述U型管束的第二端部与所述接口N2连通，形成所述管程；
所述壳体套接在所述U型管束的径向外侧，所述管板的底面和所述壳体的顶面之间设有与所述U型管束套接的密封管板；所述密封管板的顶面与所述管板的底面贴合并可拆卸地固定；所述密封管板的底面的外圆周与所述壳体的顶面贴合，并可拆卸地固定,形成所述壳程。
再进一步的，所述密封管板与所述管板之间，所述密封管板与所述壳体之间均通过卡箍固定。
再进一步的，所述U型管束，从上至下套接若干可与所述壳体的内周壁贴合的折流板；且所述折流板在所述U型管束的接口N1侧和所述U型管束的接口N2侧交替分布。
采用了本发明的一种用于注射水系统的冷却装置的技术方案，该冷却装置与注射水系统的注射水主管路并联，包括换热器、冷却介质进口管路，以及组合阀门；所述冷却介质进口管路连通所述换热器的壳程的接口N3；所述组合阀门包括阀门V1、阀门V2和阀门V3；所述阀门V2的第一端部连通所述阀门V3的第一端部，并通过管路S1连通所述注射水主管路；所述阀门V2的第二端部连通所述阀门V1的第一端部，并通过管路S3连通所述换热器的管程的接口N1；所述阀门V3的第二端部通过管路S4连通所述换热器的管程的接口N2，并通过管路S5连通所述注射水主管路；所述阀门V1的第二端部连通接口N5。其技术效果是：启动前无需对换热器在线灭菌和清洗，不存在冷却死角，经过冷却的注射水不会回流到注射水主管路也不会直接排放，减少了能耗和浪费，并且换热能力大，换热效率高，能处理换热器内注射水流量0～10000L/h的工况，因此其既符合GMP的法规要求又符合实际使用过程中对于灵活性和低能耗的要求。
附图说明
图1为本发明的一种用于注射水系统的冷却装置待机时的注射水流向图
图2为本发明的一种用于注射水系统的冷却装置待机时的组合阀门状态的示意图。
图3为本发明的一种用于注射水系统的冷却装置工作时的注射水流向图。
图4为本发明的一种用于注射水系统的冷却装置工作时时的组合阀门状态的示意图。
图5为本发明的一种用于注射水系统的冷却装置关机前的注射水流向图。
图6为本发明的一种用于注射水系统的冷却装置的换热器的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图6，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：
图1至图5，箭头表示的注射水流动方向。
请参阅图1，本发明的一种用于注射水系统的冷却装置是与注射水系统的注射水主管路并联的，包括换热器1、冷却介质进口管路2、组合阀门3和皮托管4。
如图6所示，换热器1在本发明的一种用于注射水系统的冷却装置中倒置，包括壳体11、管板12和U型管束13。管板12的顶面上设有接口N1和接口N2，壳体11的外周壁的上部设有接口N3，壳体11的底部设有接口N4。
U型管束13的第一端部连通接口N1，U型管束13的第二端部连通接口N2，形成换热器1的管程。
壳体11套接在U型管束13的径向外侧，管板12的底面和壳体11的顶面之间还设有与U型管束13套接的密封管板14；密封管板14的顶面与管板12的底面贴合并可拆卸地固定；密封管板14的底面的外圆周与壳体11的顶面贴合，并可拆卸地固定，形成换热器1的壳程。
这样的设计保证了换热器1的壳程和管程之间是可拆卸的，从而保证换热器1的壳体11及U型管束13容易清洗，易于还原换热器1换热效率，也保证管程和壳程内的介质没有交叉污染的风险。
本实施例中，U型管束13与接口N1，以及接口N2之间均采用激光焊接固定，U型管束13、管板12和壳体11均采用不锈钢，尤其是316L不锈钢，避免添加任何焊接介质，符合法规对与食品、药品接触材料的要求。接口N1、接口N2、接口N3和接口N4均设计成标准卫生卡接形式，方便安装使用。U型管束13作为换热管，其直径小，壁厚薄，同等截流面积下，增加换热面积，可以很好地提升换热器1的换热效率，同时由于换热器1的体积和占地空间减小，便于在本发明的一种用于注射水系统的冷却装置中的安装。
本实施例中，密封管板14与管板12之间，密封管板14与壳体11之间均通过卡箍固定，方便管程与壳程之间的拆卸。
同时，U型管束13，从上至下套接若干可与壳体11的内周壁贴合的折流板15；且折流板15在U型管束13的接口N1侧和U型管束13的接口N2侧交替分布，延长冷却介质在壳程内的滞留时间，提高换热效率。
如图1、图3和图5所示，冷却介质进口管路2连接换热器1的接口N3。冷却介质进口管路2的进口设有阀门V4。
组合阀门3包括阀门V1、阀门V2和阀门V3。阀门V2的第一端部连通阀门V3的第一端部，并通过管路S1连通皮托管4。阀门V2的第二端部连通阀门V1的第一端部，通过管路S3连通换热器1的接口N1。阀门V3的第二端部通过管路S4连通换热器1的接口N2，并通过管路S5连通皮托管4；阀门V1的第二端部通过管路S2连通接口N5。管路S5旁接接口N6。
皮托管4的两端分别为连通使皮托管4与所述注射水主管路并联的接口N7和接口N8，接口N8位于接口N7的下游。管路S1与皮托管4之间的接口，位于管路S5与皮托管4之间的接口的上游。
在本发明的一种用于注射水系统的冷却装置待机时，注射水从皮托管4的接口N7流入，从皮托管4的接口N8流出。皮托管4使从接口N7流入的注射水分流至管路S1，再流至阀门V2。此时，阀门V1、阀门V3和阀门V4均处于关闭状态。注射水经管路S3，从接口N1流入换热器1的管程，再从接口N2流出换热器1的管程，再通过管路S4流至阀门V3的第二端部，最后通过管路S5返回皮托管4的接口N8，返回所述注射水主管路。此时如果需要热的注射水，打开阀门V1即可从接口N5处获得。
由于在本发明的一种用于注射水系统的冷却装置待机时，管路S1、管路S2、管路S3、管路S4和管路S5内始终充满了注射水，而阀门V2开启，阀门V1、阀门V3和阀门V4关闭，保持了该冷却装置的无菌状态，因此启用前不再需要在线灭菌和清洗。
当需要对注射水进行冷却时，即该冷却装置工作时，阀门V2关闭，阀门V3和阀门V4打开。冷却介质从阀门V4经过冷却介质进口管路2，从接口N3流入换热器1的壳程，再从接口N4流出换热器1的壳程，与换热器1的管程内的注射水进行热交换。皮托管4使从接口N7流入的注射水分流至管路S1，进入组合阀门3，注射水通过阀门V3，一路注射水不经过换热器1直接回到皮托管4的接口N8。此时开启阀门V1，另外一路注射水从阀门V3出来后，通过管路S4分流进入换热器1的接口N2，进入换热器1的管程，在换热器1的U型管束13内进行冷却。经过冷却的注射水，从换热器1的接口N1流出换热器1的管程，经过冷却的注射水通过管路S3、阀门V1、管路S2和接口N5流出该冷却装置，从而获得冷却的注射水。
由于在本发明的一种用于注射水系统的冷却装置工作时，管路S1、管路S2、管路S3、管路S4和管路S5内始终充满了注射水，保证了无菌状态。而阀门V2关闭，阀门V1、阀门V3和阀门V4开启，经过冷却的注射水和未经过冷却的注射水在阀门V3的第二端部进行了分流，不存在冷却死角。未经过冷却的注射水直接回流到注射水系统的注射水主管路，利于注射水主管路内注射水的温度控制，减少了冷却介质和蒸汽的能耗，可以降低对换热器1换热能力的要求，减少浪费；经过冷却的注射水从接口N5获得，可以全部利用不造成浪费。
最后，避免采用管中管换热器模块，因此换热能力大，换热效率高，适用于换热器1内注射水0～10000L/h的工况。
当本发明的一种用于注射水系统的冷却装置不再使用时，打开阀门V1、阀门V2和阀门V3，该冷却装置内经过冷却的注射水可从接口N5和接口N6同时排出，以将该冷却装置内的注射水排空。
本实施例中，阀门V1、阀门V2和阀门V3均为隔膜阀，便于本发明的一种用于注射水系统的冷却装置的快速切换，阀门V4为比例调节阀。同时，冷却介质进口管路2上设有传感器T1，管路S3上设有传感器T2，管路S4上设有传感器T3。传感器T1，传感器T2和传感器T3同时连接温度控制器，对应监测冷却介质进口管路2、管路S3和管路S4内注射水的温度。温度控制器上设有人机对话模块。通过所述人机对话模块在所述温度控制器上对经过冷却的注射水的温度进行设定，通过阀门V4比例调节冷却介质的流量来控制经过冷却的注射水的温度。关机前，先关闭阀门V4，切断冷却介质供给，待通过传感器T2和传感器T3的监测，确认管路S3和管路S4内注射水的温度一致后，关闭阀门V1和阀门V3，同时开启V2阀门，恢复到待机的状态，维持本发明的一种用于注射水系统的冷却装置和注射水系统一起在线循环。
此外，管路S1、管路S2、管路S3、管路S4和管路S5上还可以根据需要，加装流量控制、压力检测仪器及电导率检测仪器等设备。
接口N5可直接连接至其他设备，也可安装取样阀门实现在线取样。
综上所述，本发明的一种用于注射水系统的冷却装置克服了现有的三种用于注射水系统的冷却装置的缺点，待机状态前无需在线灭菌，不存在冷却死角，经过冷却的注射水不会回流到注射水主管路也不会直接排放，减少了能耗和浪费，并且换热能力大，换热效率高，适用于管程内注射水流量0～10000L/h的工况。因此其既符合GMP的法规要求又符合实际使用过程中对于灵活性和低能耗的要求。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种用于注射水系统的冷却装置，该冷却装置与注射水系统的注射水主管路并联，包括换热器以及冷却介质进口管路，所述冷却介质进口管路连通所述换热器的壳程的接口N3；其特征在于：
其还包括一个组合阀门，所述组合阀门包括阀门V1、阀门V2和阀门V3，所述阀门V2的第一端部连通所述阀门V3的第一端部，并通过管路S1连通所述注射水主管路；所述阀门V2的第二端部连通所述阀门V1的第一端部，并通过管路S3连通所述换热器的管程的接口N1；所述阀门V3的第二端部通过管路S4连通所述换热器的管程的接口N2，并通过管路S5连通所述注射水主管路；所述阀门V1的第二端部连通接口N5。
2.根据权利要求1所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述冷却介质进口管路的进口设有阀门V4。
3.根据权利要求1所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述冷却介质进口管路上设有传感器T1，所述管路S3上设有传感器T2，所述管路S4上设有传感器T3。
4.根据权利要求1所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述管路S1和所述管路S5同时连通一根与所述注射水主管路并联的皮托管。
5.根据权利要求1所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述管路S5旁接接口N6。
6.根据权利要求1所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述接口N5设有取样阀门。
7.根据权利要求1所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述阀门V1、所述阀门V2和所述阀门V3均为隔膜阀。
8.根据权利要求1所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述换热器在该冷却装置中倒置,包括壳体、管板和U型管束；所述接口N1和所述接口N2均位于所述管板上，所述接口N3位于所述壳体上，所述壳体的底部还设有接口N4；
所述U型管束的第一端部与所述接口N1连通，所述U型管束的第二端部与所述接口N2连通，形成所述管程；
所述壳体套接在所述U型管束的径向外侧，所述管板的底面和所述壳体的顶面之间设有与所述U型管束套接的密封管板；所述密封管板的顶面与所述管板的底面贴合并可拆卸地固定；所述密封管板的底面的外圆周与所述壳体的顶面贴合，并可拆卸地固定,形成所述壳程。
9.根据权利要求8所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述密封管板与所述管板之间，所述密封管板与所述壳体之间均通过卡箍固定。
10.根据权利要求8所述的一种用于注射水系统的冷却装置，其特征在于：所述U型管束，从上至下套接若干可与所述壳体的内周壁贴合的折流板；且所述折流板在所述U型管束的接口N1侧和所述U型管束的接口N2侧交替分布。
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