CN111704988A - 内置式磁力驱动搅拌装置及生物反应设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内置式磁力驱动搅拌装置,用于生物反应设备中,所述生物反应设备包括:罐体;法兰,设置在所述罐体顶部;所述内置式磁力驱动搅拌装置包括:驱动电机,通过所述法兰连接在所述罐体上;隔离套,与所述法兰固定连接;外转子,与所述驱动电机连接并设置在所述隔离套内部;隔离套,套设在所述外转子外,并与所述法兰固定连接;内转子,套设在所述隔离套外,与所述外转子通过磁力耦合传递驱动力;搅拌轴,与所述内转子连接;轴承座,套设在所述隔离套、所述内转子及所述搅拌轴外,并与所述法兰连接;所述内转子与所述隔离套之间具有第一间隙;所述内转子和所述轴承座之间具有第二间隙;所述搅拌轴和所述轴承座之间具有第三间隙;所述第一间隙、第二间隙及第三间隙连通形成清洗、灭菌通道。
Description
技术领域
本发明涉及动物细胞、微生物培养技术领域,且特别涉及一种内置式磁力驱动搅拌装置及生物反应设备。
背景技术
目前,在国内外医药、生物制药、化工、食品加工行业中,对大部分容器类设备都有严格的密封要求,以避免污染(环境对容器内部的污染,容器内部对环境的污染)。而安装了搅拌器的容器,要做到在运行时保证有良好的、长时间的密封,确实有不小的难度。目前大都还是采用带机械密封的搅拌器,而机械密封搅拌器(一般称为机械搅拌),泄漏一定是存在的,只是泄漏量的大小而已。
动物细胞反应器属于生物制药的关键设备,一般用来生产价格昂贵的抗病毒疫苗,或者抗击各种癌症的疫苗或者创新药物。每批次的生产周期较长(比如在单抗生产的连续灌注培养时,需要一个月左右)。如果在生产过程中,由于密封不良导致产物报废,损失将非常之大,不仅仅工程师多日的劳动全部泡汤,其中的培养基、各种耗材、水电气的损失,时间的损失等等——发生这种生产失败,几乎是不可忍受的!
高端疫苗、高端药物的研发生产都对反应器的搅拌器提出了更高的要求。目前,磁力驱动搅拌器的性能与机械搅拌相比已经优良很多,可以实现长时间运行且确保零泄漏。所以,用磁力驱动搅拌器替代机械搅拌器,已经形成了趋势,尤其在生物制药领域。但是,科学无止境,随着发展,人们一定会期待更优秀、更理想、具有多样性的磁力驱动搅拌器,以满足生物反应器的性能和功能提升。
如图1所示,在现有的技术中,因为磁力耦合的技术设计要求,使得隔离套30和内转子40之间的间隙形成的第一夹层10的空隙很小(越小耦合效率就越高,一般不会超过1毫米)。由于内置式磁力搅拌器的隔离套和感应转子安装于罐内,所以第一夹层10和内转子40和固定轴50之间的间隙形成的第二夹层20很容易被罐内的蒸汽、水汽、飞溅的水珠和高位泡沫所污染。根据制药设备的GMP要求,必须把这个夹层内的污垢清洗干净。然而,目前这种构造的磁力搅拌器,只能靠罐内的清洗球来清洗第一夹层10、第二夹层20。
由此导致了以下的问题:
1、无法获得良好的清洗效果。因为是利用清洗球喷射的水流来冲洗,这种清洗过程很难使得夹层里的清洗液有足够的流速(雷诺系数较低),所以清洗效果很不好。要获得良好的清洗效果,清洗液的流速至少应超过1米/秒;
2、因为清洗效果不良,会导致轴承沟道中积垢,导致轴承运转不良,致使搅拌器发生卡死等故障;
3、因为清洗效果不良,可能会导致制药、配液风险增加;
4、现有设计中,是用隔离套来支撑搅拌轴的,这就导致搅拌速度不能做的很高,一般只能做到弱搅拌——这是因为隔离套的厚度(强度)有限,一般只能做到2毫米以下(如果做厚就会降低磁力耦合的效率,进而会减小扭矩),因此无法适用于高搅拌转速要求的环境。
根据以上分析,解决搅拌器内部(夹层)的清洗问题是个至关重要的现实问题。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在解决现有内置式磁力搅拌器内部清洗效果差,搅拌转速相对较低、驱动扭矩相对较小等技术问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供一种内置式磁力驱动搅拌装置,用于生物反应设备中,所述生物反应设备包括:罐体;法兰,设置在所述罐体顶部;所述内置式磁力驱动搅拌装置包括:驱动电机,通过所述法兰连接在所述罐体上;外转子,与所述驱动电机连接并设置在所述隔离套内部——罐体的外部;隔离套与所述法兰固定连接,起到将内、外转子隔离的作用;内转子,套设在所述隔离套外,与所述外转子通过磁力耦合传递驱动力;搅拌轴,与所述内转子连接;轴承座,套设在所述隔离套、所述内转子及所述搅拌轴外,并与所述法兰连接;所述内转子与所述隔离套之间具有第一间隙;所述内转子和所述轴承座之间具有第二间隙;所述搅拌轴和所述轴承座之间具有第三间隙;所述第一间隙、第二间隙及第三间隙连通形成清洗、灭菌通道。
进一步的,所述罐体为:配液罐、储液罐、纯化罐、病毒罐或反应釜。
进一步的,清洗连接端口设置在所述法兰上,与所述清洗通道连通。
进一步的,所述外转子与所述内转子处于同一水平高度。
进一步的,所述搅拌轴,通过轴承与所述轴承座连接。
本发明还提供一种生物反应设备,包括:罐体;法兰,设置在所述罐体顶部;还包括:如上所述的任一内置式磁力驱动搅拌装置。
进一步的,所述生物反应设备为生物反应器、细胞培养罐或发酵罐。
综上所述,本发明提供的内置式磁力驱动搅拌装置及生物反应设备相较于现有技术具有以下有益效果:
1、通过增强清洗液管道中的液体流速(压力),可以确保各个夹层(通道)中清洗液的流速,从而确保所需的清洗效果;
2、通过清洗端口,可以向磁力搅拌器提供纯蒸汽,从而进行灭菌,而不是用罐内的蒸汽——罐内的蒸汽往往带有培养液的成分,对磁力搅拌器内部的间隙夹层会造成污染;
3、轴承座与罐体顶部的法兰直接连接,容易达到搅拌所需要的机械支撑强度,从而实现高速、高扭矩搅拌运行。
4、内置式磁力搅拌方式,大幅降低了搅拌轴的长度,也降低了罐体的总高度,不仅提高了系统的机械稳定性,还降低了制造和维护成本。
附图说明
下面将以明确易懂的方式,结合附图说明优选实施方式,对本发明的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是现有技术中所采用的内置式磁力搅拌器的生物反应器的结构示意图;
图2所示为本发明一实施例提供的内置式磁力驱动搅拌装置的生物反应器结构示意图;
附图标号说明:
第一夹层10,第二夹层20,隔离套30,内转子40,固定轴50,罐体110,法兰120,驱动电机210,外转子220,隔离套230,内转子240,搅拌轴250,轴承座260,清洗连接端口270,轴承280,第一间隙310,第二间隙320,第三间隙330
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图,并获得其他的实施方式。为使图面简洁,各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分,它们并不代表其作为产品的实际结构。
请参见图2,其所示为本发明一实施例提供的内置式磁力驱动搅拌装置的结构示意图。
该内置式磁力驱动搅拌装置,用于生物反应设备中,所述生物反应设备包括:罐体110;在本发明实施例中,所述罐体110可以是各种配液罐、储液罐、纯化罐、病毒罐、各种反应釜或者有生物安全要求的容器。法兰120,设置在所述罐体110顶部。所述内置式磁力驱动搅拌装置包括:驱动电机210,通过所述法兰120连接在所述罐体110上;隔离套230,与所述法兰120固定连接;外转子220,与所述驱动电机210连接并设置在所述隔离套230内;内转子240,套设在所述隔离套230外,隔离套230起到将内、外转子隔离的作用。所述内转子240与所述外转子220通过磁力耦合传递驱动力;搅拌轴250,与所述内转子240连接;轴承座260,套设在所述隔离套230、所述内转子240及所述搅拌轴250外,并与所述法兰120连接;所述内转子240与所述隔离套230之间具有第一间隙310;所述内转子240和所述轴承座260之间具有第二间隙320;所述搅拌轴250和所述轴承座260之间具有第三间隙330;所述第一间隙310、第二间隙320及第三间隙330连通形成清洗、灭菌通道。
在本发明实施例中,清洗连接端口270设置在所述法兰210上,与所述清洗通道连通。
将需要被清洗的夹层(通道)通过这个清洗连接端口270连接到外部的清洗液管道,通过增加管道中清洗液的流速,可以使清洗通道中的清洗液达到能够满足清洗要求的流速,进行充分的冲洗,避免了清洗的死角,从而达到彻底清洗的目的。
在本发明实施例中,所述外转子220与所述内转子240处于同一水平高度,保证了所述外转子220与所述内转子240之间的磁耦合效率。
在本发明实施例中,所述轴承座260与罐体110顶部的法兰120固定连接,当搅拌轴250需要高速转动时,为搅拌轴250提供了强有力的支撑,保证了搅拌装置的稳定的运行,扩大了该内置式磁力驱动搅拌装置的应用范围。
在本发明实施例中,所述搅拌轴250,通过轴承280与所述轴承座260连接。该轴承280可以为两个或两个以上,从而保证了搅拌轴250在所述轴承座260的稳定性,提高了搅拌装置运行的稳定性,特别是在高转速时的整个装置的稳定和可靠性。
本发明实施例还提供一种生物反应设备,包括:罐体;法兰,设置在所述罐体顶部;其特征在于包括:如上述实施例中任一所述内置式磁力驱动搅拌装置。采用该内置式磁力驱动搅拌装置的生物反应设备,所述内转子240与所述隔离套230之间的第一间隙310、所述内转子240和所述轴承座260之间的第二间隙320与所述搅拌轴250和所述轴承座260之间的第三间隙330连通形成连贯的清洗通道,通过设置在所述法兰210上这个清洗连接端口270连接到外部的清洗液管道,通过增加管道中清洗液的流速,可以使清洗通道中的清洗液达到能够满足清洗要求的流速,对清洗通道进行充分的冲洗,避免了清洗的死角,从而达到彻底清洗的目的。
在本发明实施例中,所述生物反应设备为生物反应器或发酵罐,其使用范围非常广。
综上所述,本发明提供的内置式磁力驱动搅拌装置及生物反应设备相较于现有技术具有以下有益效果:
1、通过增强清洗液管道中的液体流速(压力),可以确保各个夹层(通道)中清洗液的流速,从而确保清洗效果;
2、通过清洗端口,可以向磁力搅拌器提供纯蒸汽,从而进行灭菌,而不是用罐内的蒸汽——罐内的蒸汽往往带有培养的成分,对磁力搅拌器内部的间隙夹层会造成污染;
3、轴承座与罐体顶部的法兰直接连接的,容易达到搅拌所需要的支撑机械强度,从而实现高速、高扭矩搅拌运行。
4、内置式磁力搅拌方式,大幅降低了搅拌轴的长度,也降低了罐体的总高度,不仅提高了系统的机械稳定性,还降低了制造和维护成本。
应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种内置式磁力驱动搅拌装置,用于生物反应设备中,所述生物反应设备包括:罐体;法兰,设置在所述罐体顶部;其特征在于,包括:
驱动电机,通过所述法兰连接在所述罐体上;
隔离套,与所述法兰固定连接;
外转子,与所述驱动电机连接并设置在所述隔离套内部;
隔离套,套设在所述外转子外,并与所述法兰固定连接;
内转子,套设在所述隔离套外,与所述外转子通过磁力耦合传递驱动力;
搅拌轴,与所述内转子连接;
轴承座,套设在所述隔离套、所述内转子及所述搅拌轴外,并与所述法兰连接;
所述内转子与所述隔离套之间具有第一间隙;
所述内转子和所述轴承座之间具有第二间隙;
所述搅拌轴和所述轴承座之间具有第三间隙;
所述第一间隙、第二间隙及第三间隙连通形成清洗、灭菌通道。
2.如权利要求1所述的内置式磁力驱动搅拌装置,其特征在于,所述罐体为:配液罐、储液罐、纯化罐、病毒罐或反应釜。
3.如权利要求1所述的内置式磁力驱动搅拌装置,其特征在于,包括:清洗连接端口设置在所述法兰上,与所述清洗通道连通。
4.如权利要求1所述的内置式磁力驱动搅拌装置,其特征在于,所述外转子与所述内转子处于同一水平高度。
5.如权利要求1所述的内置式磁力驱动搅拌装置,其特征在于,所述搅拌轴,通过轴承与所述轴承座连接。
6.一种生物反应设备,包括:罐体;法兰,设置在所述罐体顶部;其特征在于包括:如权利要求1至5任一所述内置式磁力驱动搅拌装置。
7.如权利要求6所述的生物反应设备,其特征在于,所述生物反应设备为生物反应器或发酵罐。
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