CN108895225A - 一种洁净厂房的管道系统及其构成方法 - Google Patents
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Abstract
一种洁净厂房的管道系统的构成方法，该管道系统包括：管道、垫片、胶黏剂、法兰、异径管、管架构成的管道系统，对于呈“凸”字形的管道部分，“凸”字形的两边管道倾斜方向分别向两边下方，“凸”字形的中间管道向左边下方倾斜：高颈焊接法兰的内径与管道内径相等，高颈焊接法兰包括法兰部、倾斜部，法兰部包括多个沿周向均布的连接孔，倾斜部位于靠近管道的一端，倾斜部的倾斜角为20‑35°；异径管包括第一直径管段、偏心异径管段、第二直径管段。本发明通过管道材质、垫片材质、胶粘剂材料、管道的光洁度、管道的布置、死区的控制、法兰的选型、异径管的设计、管子的焊接、法兰的安装、管架的预制及安装、管道的施工，防止及控制微生物的滋生、易于清洗，满足洁净管道的要求。
Description
技术领域
本发明涉及洁净管道的设计与施工，防止及控制微生物的滋生，且管道内外易于清洗，能满足食品、医药类、高精度、智能化等精细化产品生产环境要求，尤其涉及一种洁净厂房的管道系统及其构成方法。
背景技术
随着中国改革开放三十年的快速发展，国内的精细化工行业也在不断进步，食品、医药类、高精度以及智能化产品的出现，对于该类产品的生产环境的要求也愈来愈高，普通厂房已满足不了产品的工艺要求，为此，洁净厂房成为这类行业的重要需求。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术中的现有技术存在的问题，提供一种满足上述类型产品生产环境的洁净管道。
本发明通过下述技术方案予以实现：通过管道材质、垫片材质、胶粘剂材料、管道的光洁度、管道的布置、死区的控制、法兰的选型、异径管的设计、管子的焊接、法兰的安装、管架的预制及安装、管道的施工，防止及控制微生物的滋生、易于清洗，满足洁净管道的要求。
一种洁净厂房的管道系统的构成方法，该管道系统包括：管道、垫片、胶黏剂、法兰、异径管、管架构成的管道系统，其特征在于：在管道坡度构造时，对于呈“凸”字形的管道部分，“凸”字形的两边管道倾斜方向分别向两边下方，“凸”字形的中间管道向左边下方倾斜，管道弯角处圆弧过渡；对于呈“凹”字形的管道部分，“凹”字形的两边管道倾斜方向分别为两边向内且向下方倾斜，“凹”字形的中间管道向左边下方倾斜，管道弯角处圆弧过渡；
在法兰与管道连接时采用高颈焊接法兰：高颈焊接法兰的内径与管道内径相等，高颈焊接法兰包括法兰部、倾斜部，法兰部包括多个沿周向均布的连接孔，倾斜部位于靠近管道的一端，倾斜部的倾斜角为20-35°；
在采用异径管连接时，异径管包括第一直径管段、偏心异径管段、第二直径管段，第一直径管段直径大于第二直径管段直径，偏心异径管段的截面呈类似于椭圆形，但呈偏心结构的偏心异径管。
其中，管道与管道应充分对齐后再焊接，在等径管焊接时，管道与管道内径、外径都要保持相等，第一管道的配合端面设置有大体上呈等腰梯形的凹槽，第二管道的配合端面设置有大体上呈等腰梯形的凸起，等腰梯形的凹槽的径向外部设置有倾斜部，等腰梯形的凸起的径向外部设置有弧形部，倾斜部与弧形部之间构成焊接坡口，倾斜部与等腰梯形上底在轴向上的最大距离小于等腰梯形的高。
其中，当管道在洁净区与非洁净区之间穿越时，在管道外壁和土建之间会产生空隙，当管道外径尺寸存在≥3°的偏差时，不锈钢316L环片采用两个半环组合而成，两个半环的两处缝隙处粘合有胶黏剂；当管道外径尺寸存在＜3°的偏差时，不锈钢316L环片采用一片圆环片，一片圆环片的一处缝隙处粘合有胶黏剂。
其中，水平管道到设计排水点的坡度不小于0.5%。
其中，垫片的材料采用EPDM、丁腈橡胶或硅橡胶。
其中，管道系统中弯管的弯曲半径至少应为3倍的弯管处管道直径。
一种洁净厂房的管道设计与施工，按照以下方法和步骤：
1、洁净管道主要构成：由管道、垫片、胶黏剂、管道光洁度等构成管道的材质要求；由管道的布置、死区的控制、法兰、异径管等构成管道的布置要求；由管道的焊接、法兰的安装、管架的预制及安装、管道的施工构成管道的施工要求。
2、管道材质采用316L不锈钢材质。管道内的产品与管道材料不能发生任何化学反应。不接触物料的管道材质具备机械稳定性、一般的光滑平整性及易于清洗性。若采用合成材料/塑料的话，除需具备化学稳定性要求外，还应具备最少的颗粒产生性，最小的微生物附着机会，以及在清洗/消毒温度下材料的耐受性。合成材料/塑料除了需要具备防腐性外，还要易于清洗。在洁净厂房中，聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、高密度聚乙烯HDPE、聚碳酸酯PC、乙缩醛共聚物(Acetal copolymer)都是通常可选的材料。若合成材料/塑料中有加固材料的话，加固材料不允许接触物料。
3、垫片必须具备绝对的紧实密封功能，尤其是应用在微生物易产生的场合。压紧的垫片绝对不可产生额外的缝隙，其材质必须能够耐受化学物料。为避免缝隙的产生，O型圈垫片应与槽的尺寸很好地匹配。垫片的材料通常选则EPDM、丁腈橡胶(nitrile butylrubber)、硅橡胶(silicon rubber)。在安装垫片时，压紧力要很好地控制，过度压缩会导致垫片损坏，从而挤至物料区域而形成凹槽或缝隙。
4、用于固定垫片的胶粘剂需选用食品级或设备供应商推荐的材料，以确保其不对设备造成腐蚀。
5、管道系统的内表面光洁度应达到至少2.5μm且外表面达到易于手工清洗。而设备内表面应达到至少0.8μm。
6、管道的布置除应考虑设备的操作与检修这一一般管道的基本要求外还更应充分考虑易于设备的清洗。凹槽、缝隙、不光滑平整都是微生物滋生、侵入的潜在危险。因此在管线设计时尽量减少管道的连接点因为每一个连接点都存在因泄漏而导致微生物侵入的潜在风险。严格杜绝不光滑平整的焊接，设计时尽量减少焊接点，最大限度地减少不光滑平整的机会。对于小口径管线可以通过采用弯管的方式来替代弯头的焊接，弯管的弯曲半径至少应为3倍的DN弯管处不得出现弯扁或褶皱现象。若管线的设计不可避免地存在袋形的话，应设计高点放空、低点排净。
7、管线的设计应尽量避免死角，尤其是在需要蒸汽进行杀菌消毒的管线上更应注意。因为死区的存在也是产生微生物污染的另一个原因。若死角无法避免，则让死角朝上或至少水平以防止积液。对于较长管线应设计成能够自排积液型，由此可将管线设计成3°的坡度。为避免死区而产生微生物污染，用于接温度计/压力表的三通采用短颈型或将温度计直接设计在弯头处，以便最大限度地减少死区。
8、水平管道到设计排水点的坡度至少不小于0.5%。不同管道走向采用不同的坡度安装方式，具备良好的自排净功能（如图1）。
9、在法兰型式上选用高颈焊接法兰，高颈焊接法兰焊接后其内径可达到与管子内径一致，有效地避免凹槽的产生而导致生菌（如图2）。
10、水平管线上的异径管应采用低平型的偏心异径管，顶平形的偏心异径管只有在泵入口处才允许采用。当异径管装于垂直管线上时，采用同心异径管（如图3）。
11、为避免凹槽的产生，管子与管子应充分对齐后再焊接，严禁管子与管子之间的错位焊接（如图4）。
12、法兰与法兰的连接应充分对齐，不允许错位安装，错位安装会产生凹槽而导致微生物污染。
13、管架的预制及安装能有效避免积尘或积液，选用圆角型的SS304不锈钢型材，其表面的粗糙度达到便于手工清洁。避免使用存在尖角、尖锐边缘及裂缝的型材作管架。
14、当管道在洁净区与非洁净区之间穿越时，在管子外壁和土建之间会产生空隙，为确保洁净区的洁净度，需要对空隙采取有效的密封措施。采用在管子与土建开孔之间加装不锈钢SS环片的方式来解决：对于安装在吊顶内即非洁净区的保温/保冷管线，自然要进行常规的保温/保冷。对某些可能出现结露的管线也必须保温（如图5）。
附图说明
图1 为本发明管道坡度的安装形式图；
图2为本发明不同法兰与管子的焊接连接图；
图3 为本发明不同偏心异径管的选用连接图；
图4为本发明管子与管子之间的焊接连接图；
图5 为本发明管子与管子配合端面结构图；
图6为本发明空隙的处理方式连接图。
附图说明：1、“凸”字形的中间管道，2、“凸”字形的两边管道，3、“凹”字形的中间管道，4、“凹”字形的两边管道，5、高颈焊接法兰，6、第一直径管段，7、偏心异径管段，8、第二直径管段，9、洁净区，10、非洁净区，11、土建，12、半环，13、圆环片，20、等腰梯形凸起，21、弧形部，22、倾斜部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
一种洁净厂房的管道系统及其设计方法，按照以下方法和步骤设计、施工：
该管道系统包括：管道、垫片、胶黏剂、法兰、异径管、管架等构成的管道系统。
1、洁净管道主要构成：由管道、垫片、胶黏剂、管道光洁度等构成管道的材质要求；由管道的布置、死区的控制、法兰、异径管等构成管道的布置要求；由管道的焊接、法兰的安装、管架的预制及安装、管道的施工构成管道的施工要求。
2、管道材质采用316L不锈钢材质。管道内的产品与管道材料不能发生任何化学反应。不接触物料的管道材质具备机械稳定性、一般的光滑平整性及易于清洗性。若采用合成材料/塑料的话，除需具备化学稳定性要求外，还应具备最少的颗粒产生性，最小的微生物附着机会，以及在清洗/消毒温度下材料的耐受性。合成材料/塑料除了需要具备防腐性外，还要易于清洗。在洁净厂房中，聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、高密度聚乙烯HDPE、聚碳酸酯PC、乙缩醛共聚物(Acetal copolymer)都是通常可选的材料。若合成材料/塑料中有加固材料的话，加固材料不允许接触物料。
3、垫片必须具备绝对的紧实密封功能，尤其是应用在微生物易产生的场合。压紧的垫片绝对不可产生额外的缝隙，其材质必须能够耐受化学物料。为避免缝隙的产生，O型圈垫片应与槽的尺寸很好地匹配。垫片的材料通常选则EPDM、丁腈橡胶(nitrile butylrubber)、硅橡胶(silicon rubber)。在安装垫片时，压紧力要很好地控制，过度压缩会导致垫片损坏，从而挤至物料区域而形成凹槽或缝隙。
4、用于固定垫片的胶粘剂需选用食品级或设备供应商推荐的材料，以确保其不对设备造成腐蚀。
5、管道系统的内表面光洁度应达到至少2.5μm且外表面达到易于手工清洗。而设备内表面应达到至少0.8μm。
6、管道的布置除应考虑设备的操作与检修这一一般管道的基本要求外还更应充分考虑易于设备的清洗。凹槽、缝隙、不光滑平整都是微生物滋生、侵入的潜在危险。因此在管线设计时尽量减少管道的连接点因为每一个连接点都存在因泄漏而导致微生物侵入的潜在风险。严格杜绝不光滑平整的焊接，设计时尽量减少焊接点，最大限度地减少不光滑平整的机会。对于小口径管线可以通过采用弯管的方式来替代弯头的焊接，弯管的弯曲半径至少应为3倍的DN弯管处不得出现弯扁或褶皱现象。若管线的设计不可避免地存在袋形的话，应设计高点放空、低点排净。
7、管线的设计应尽量避免死角，尤其是在需要蒸汽进行杀菌消毒的管线上更应注意。因为死区的存在也是产生微生物污染的另一个原因。若死角无法避免，则让死角朝上或至少水平以防止积液。对于较长管线应设计成能够自排积液型，由此可将管线设计成3°的坡度。为避免死区而产生微生物污染，用于接温度计/压力表的三通采用短颈型或将温度计直接设计在弯头处，以便最大限度地减少死区。
8、水平管道到设计排水点的坡度至少不小于0.5%。不同管道走向采用不同的坡度安装方式，具备良好的自排净功能。如图1所示：对于呈“凸”字形的管道部分（上部分图），“凸”字形的两边管道2倾斜方向分别向两边下方，“凸”字形的中间管道1向左边下方倾斜，管道弯角处圆弧过渡；对于呈“凹”字形的管道部分（上部分图），“凹”字形的两边管道4倾斜方向分别为两边向内且向下方倾斜，“凹”字形的中间管道3向左边下方倾斜，管道弯角处圆弧过渡
9、在法兰型式上选用高颈焊接法兰5，高颈焊接法兰5焊接后其内径可达到与管子内径一致，有效地避免凹槽的产生而导致生菌。如图2所示：高颈焊接法兰5的内径与管道内径相等，高颈焊接法兰5包括法兰部、倾斜部，法兰部包括多个沿周向均布的连接孔，倾斜部位于靠近管道的一端，倾斜部的倾斜角为20-35°，如25°。
10、水平管线上的异径管应采用低平型的偏心异径管，顶平形的偏心异径管只有在泵入口处才允许采用。当异径管装于垂直管线上时，采用同心异径管。如图3所示：异径管包括第一直径管段6、偏心异径管段7、第二直径管段8，第一直径管段6直径/外径大于第二直径管段8直径/外径，偏心异径管段7的截面呈类似于椭圆形，但呈偏心结构的偏心异径管。
11、为避免凹槽的产生，管子与管子应充分对齐后再焊接，严禁管子与管子之间的错位焊接。如图4-5所示：在等径管焊接时，管道与管道内径、外径都要保持相等，第一管道的配合端面设置有大体上呈等腰梯形的凹槽，第二管道的配合端面设置有大体上呈等腰梯形的凸起20，等腰梯形的凹槽的径向外部设置有倾斜部22，等腰梯形的凸起的径向外部设置有弧形部21，倾斜部与弧形部之间构成焊接坡口，倾斜部与等腰梯形上底在轴向上的最大距离小于等腰梯形的高，这样的配合定位性、焊接效果都特别好，焊接强度、定位性、密封性远好于传统的平行坡口、锥形坡口的对称性焊接。优选的，等腰梯形凸起20的斜边与水平线的夹角为30-60°，如40°。
12、法兰与法兰的连接应充分对齐，不允许错位安装，错位安装会产生凹槽而导致微生物污染。
13、管架的预制及安装能有效避免积尘或积液，选用圆角型的SS304不锈钢型材，其表面的粗糙度达到便于手工清洁。避免使用存在尖角、尖锐边缘及裂缝的型材作管架。
14、当管道在洁净区9与非洁净区10之间穿越时，在管子外壁和土建11之间会产生空隙，为确保洁净区9的洁净度，需要对空隙采取有效的密封措施；采用在管子与土建11开孔之间加装不锈钢SS环片的方式来解决：对于安装在吊顶内即非洁净区10的保温/保冷管线，自然要进行常规的保温/保冷；对某些可能出现结露的管线也必须保温。如图5所示：当管道外径/DN尺寸存在≥3°的偏差时，不锈钢316L环片采用两个半环12组合而成，两个半环12的两处缝隙处连接/粘合有胶黏剂；当管道外径/DN尺寸存在＜3°的偏差时，不锈钢316L环片采用整体圆环片13/一片圆环片13，一片圆环片13的一处缝隙处连接/粘合有胶黏剂。
上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种洁净厂房的管道系统的构成方法，该管道系统包括：管道、垫片、胶黏剂、法兰、异径管、管架构成的管道系统，其特征在于：在管道坡度构造时，对于呈“凸”字形的管道部分，“凸”字形的两边管道（2）倾斜方向分别向两边下方，“凸”字形的中间管道（1）向左边下方倾斜，管道弯角处圆弧过渡；对于呈“凹”字形的管道部分，“凹”字形的两边管道（4）倾斜方向分别为两边向内且向下方倾斜，“凹”字形的中间管道（3）向左边下方倾斜，管道弯角处圆弧过渡；
在法兰与管道连接时采用高颈焊接法兰（5）：高颈焊接法兰（5）的内径与管道内径相等，高颈焊接法兰（5）包括法兰部、倾斜部，法兰部包括多个沿周向均布的连接孔，倾斜部位于靠近管道的一端，倾斜部的倾斜角为20-35°；
在采用异径管连接时，异径管包括第一直径管段（6）、偏心异径管段（7）、第二直径管段（8），第一直径管段（6）直径大于第二直径管段（8）直径，偏心异径管段（7）的截面呈类似于椭圆形，但呈偏心结构的偏心异径管。
2.根据权利要求1所述的构成方法，其特征在于：管道与管道应充分对齐后再焊接，在等径管焊接时，管道与管道内径、外径都要保持相等，第一管道的配合端面设置有大体上呈等腰梯形的凹槽，第二管道的配合端面设置有大体上呈等腰梯形的凸起（20），等腰梯形的凹槽的径向外部设置有倾斜部（22），等腰梯形的凸起的径向外部设置有弧形部（21），倾斜部与弧形部之间构成焊接坡口，倾斜部与等腰梯形上底在轴向上的最大距离小于等腰梯形的高。
3.根据权利要求1所述的构成方法，其特征在于：当管道在洁净区（9）与非洁净区（10）之间穿越时，在管道外壁和土建（11）之间会产生空隙，当管道外径尺寸存在≥3°的偏差时，不锈钢316L环片采用两个半环（12）组合而成，两个半环（12）的两处缝隙处粘合有胶黏剂；当管道外径尺寸存在＜3°的偏差时，不锈钢316L环片采用一片圆环片（13），一片圆环片（13）的一处缝隙处粘合有胶黏剂。
4.根据权利要求1所述的构成方法，其特征在于：水平管道到设计排水点的坡度不小于0.5%。
5.根据权利要求1所述的构成方法，其特征在于：垫片的材料采用EPDM、丁腈橡胶或硅橡胶。
6.根据权利要求1所述的构成方法，其特征在于：管道系统中弯管的弯曲半径至少应为3倍的弯管处管道直径。
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| CN201811079418.0A CN108895225A (zh) | 2018-09-17 | 2018-09-17 | 一种洁净厂房的管道系统及其构成方法 |
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|---|---|---|---|---|
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2018
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