CN115072641A - 一种液体密封系统 - Google Patents

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CN115072641A CN202210943125.2A CN202210943125A CN115072641A CN 115072641 A CN115072641 A CN 115072641A CN 202210943125 A CN202210943125 A CN 202210943125A CN 115072641 A CN115072641 A CN 115072641A
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sealing
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liquid storage
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杨建余
何胜
匡启敏
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Hefei Zhongchen Light Industrial Machinery Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种液体密封系统，包括：供液及回收模块及其供液端和回液端，与供液端和回液端分别相连的无菌灌装设备；无菌灌装设备包括设备本体、回转体、储液槽和排液槽；设备本体内部形成无菌空间；回转体安装于设备本体内部；储液槽与供液端相连，位于回转体与设备本体之间，储存流入的密封液且在密封液达到第一设定液位时使回转体与设备本体密封；排液槽与回液端相连，位于储液槽的一侧，在收集储液槽中超过第二设定液位流出的密封液后使密封液回收。上述液体密封系统，以液封的形式解决无菌灌装设备中回转体的内外部环境隔绝问题，密封效果好，密封稳定可靠；密封液在供液及回收模块和无菌灌装设备之间循环，重复使用节约环保。

Description

一种液体密封系统
技术领域
本申请涉及无菌罐装技术领域，特别涉及一种液体密封系统。
背景技术
在无菌灌装领域，特别是在无菌灌装设备的回转机构的密封领域，需要保证灌装环境的无菌隔离。
对于灌装无菌环境的维持，通常采用密封装置来隔离灌装区域与外部大气环境，以此达到灌装过程的无菌条件。因无菌灌装设备内有可以旋转的回转机构，因此针对无菌灌装设备的固定部分以及回转部分需要采用不同的密封装置来实现密封。对于固定部分的隔离，通常采用固定的密封条形式来隔绝无菌室的内外部环境；对于回转部分的隔离，通常采用回转密封件形式来隔绝无菌室的内外部环境。回转密封件存在易磨损失效的问题，且回转密封件的失效不易察觉，一但回转密封件失效则无法保证灌装过程的无菌条件，影响产品质量。
因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的液体密封系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种液体密封系统，以液封的形式解决无菌灌装设备中回转体的内外部环境隔绝问题，用于液封的密封液循环使用，密封效果好，密封稳定可靠，重复使用节约环保。
为实现上述目的，本申请提供一种液体密封系统，包括供液及回收模块和无菌灌装设备，所述无菌灌装设备与所述供液及回收模块的供液端和回液端分别相连，以使密封液在所述供液及回收模块和所述无菌灌装设备之间循环；
所述无菌灌装设备包括：
设备本体，用于在内部形成无菌空间；
回转体，安装于所述设备本体内部的无菌空间中；
储液槽，与所述供液端相连，位于所述回转体与所述设备本体之间，用于储存流入的密封液且在密封液达到第一设定液位时使所述回转体与所述设备本体密封；和
排液槽，与所述回液端相连，位于所述储液槽的一侧，用于在收集所述储液槽中超过第二设定液位流出的密封液后使密封液回收。
在一些实施例中，所述供液及回收模块包括：
供液及回收主体，用于储存并驱动密封液由所述供液端流出和由所述回液端流入；和
流量计，设于所述供液端与所述储液槽之间，用于监测密封液的流量情况。
在一些实施例中，所述供液及回收模块还包括：
加热装置，设于所述供液端与所述储液槽之间，用于加热由所述供液端流出后流入所述储液槽的密封液。
在一些实施例中，所述供液及回收模块还包括：
第一过滤装置，设于所述供液端与所述储液槽之间，用于过滤由所述供液端流出后流入所述储液槽的密封液。
在一些实施例中，所述供液及回收主体包括供液主体和回收主体；
所述供液主体包括：
密封液储存装置，用于储存密封液，具有所述供液端；和
第一动力装置，设于所述供液端，用于驱动密封液流出所述密封液储存装置；
所述回收主体包括：
密封液回收装置，用于回收密封液，具有所述回液端，还与所述密封液储存装置相连；和
第二动力装置，设于所述回液端，用于驱动回收的密封液流回所述密封液储存装置。
在一些实施例中，所述供液及回收模块还包括：
第二过滤装置，设于所述密封液回收装置与所述密封液储存装置之间，用于过滤回收的密封液。
在一些实施例中，所述供液主体还包括：
原液储存装置，与所述密封液储存装置相连，用于向所述密封液储存装置提供密封液原液；和
进水接口，设于所述密封液储存装置，用于向所述密封液储存装置提供溶剂，以实现在所述密封液储存装置中稀释密封液。
在一些实施例中，所述供液端与所述回液端相连且在所述供液端和所述回液端之间设有控制元件，所述控制元件用于调节流入所述储液槽的流量。
在一些实施例中，所述设备本体包括：
基座，用于供所述回转体转动安装；
密封罩，设于所述基座且罩盖所述回转体于外部，与所述基座密封连接；和
进气接口，设于所述密封罩，用于向所述密封罩内部通入无菌空气以形成无菌空间。
在一些实施例中，所述排液槽位于所述储液槽背离所述设备本体内部无菌空间的一侧，或，所述排液槽位于所述储液槽面向所述设备本体内部无菌空间的一侧。
相对于上述背景技术，本申请所提供的液体密封系统包括供液及回收模块和无菌灌装设备，供液及回收模块设有供液端和回液端，无菌灌装设备与供液端和回液端分别相连。无菌灌装设备包括设备本体、回转体、储液槽和排液槽；设备本体内部形成无菌空间；回转体安装于设备本体内部；储液槽与供液端相连，位于回转体与设备本体之间，储存流入的密封液且在密封液达到第一设定液位时使回转体与设备本体密封；排液槽与回液端相连，位于储液槽的一侧，在收集储液槽中超过第二设定液位流出的密封液后使密封液回收。
在该液体密封系统的工作过程中，在储液槽中的密封液达到第一设定液位时，回转体与设备本体密封，以液封的形式解决无菌灌装设备中回转体的内外部环境隔绝问题，密封效果好，密封稳定可靠；供液及回收模块的密封液由供液端流出后流入无菌灌装设备的储液槽，在储液槽中的密封液超过第二设定液位后流入无菌灌装设备的排液槽，然后由无菌灌装设备流出后再由回液端流回供液及回收模块，此时密封液在供液及回收模块和无菌灌装设备之间循环，重复使用节约环保。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的液体密封系统的示意图；
图2为本申请第一种实施例提供的无菌灌装设备的结构示意图；
图3为本申请第二种实施例提供的无菌灌装设备的结构示意图；
图4为本申请第一种实施例提供的无菌灌装设备的第一种工况示意图；
图5为本申请第一种实施例提供的无菌灌装设备的第二种工况示意图；
图6为本申请第一种实施例提供的无菌灌装设备的第三种工况示意图；
图7为本申请第二种实施例提供的无菌灌装设备的第一种工况示意图；
图8为本申请第二种实施例提供的无菌灌装设备的第二种工况示意图；
图9为本申请第二种实施例提供的无菌灌装设备的第三种工况示意图。
其中：
100-供液及回收模块、200-无菌灌装设备、
101-原液储存装置、102-进水接口、103-密封液储存装置、104-第一动力装置、105-加热装置、106-第一过滤装置、107-密封液回收装置、108-第二动力装置、109-第二过滤装置、110-控制元件、
201-基座、202-密封罩、203-回转体、204-进气接口、205-密封液进口、206-密封液出口、207-储液槽、208-排液槽、209-储液槽挡板、210-分液板、211-第一密封液、212-第二密封液、213-排液槽挡板。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。
请参考图1至图3，其中，图1为本申请实施例提供的液体密封系统的示意图，图2为本申请第一种实施例提供的无菌灌装设备的结构示意图，图3为本申请第二种实施例提供的无菌灌装设备的结构示意图。
在第一种具体的实施方式中，本申请提供了一种液体密封系统，包括供液及回收模块100和无菌灌装设备200。
供液及回收模块100至少包括储存密封液的装置、驱动密封液流出和流回的装置，此时的供液及回收模块100设有供液端和回液端，密封液由供液端流出后由回液端流回。
无菌灌装设备200与供液端和回液端分别相连，使密封液在供液及回收模块100和无菌灌装设备200之间循环。
具体而言，无菌灌装设备200包括设备本体、回转体203、储液槽207和排液槽208。
设备本体内部形成无菌空间，可以通过充入无菌空气的方式，以此达到灌装过程的无菌条件。
回转体203安装于设备本体内部的无菌空间中，因回转体203可回转动作，回转体203与设备本体之间存在间隙，而回转体203的内部与设备本体外部的大气连通，为了保障灌装过程的无菌条件，需要对回转体203的内部和外部进行密封隔绝。
储液槽207位于回转体203与设备本体之间，储液槽207通过密封液进口205与供液端相连，使密封液可以通过供液端流入储液槽207；在储液槽207收集储存的密封液达到第一设定液位时，回转体203与设备本体密封，达到回转体203的内部和外部密封隔绝的目的。
排液槽208与通过密封液出口206回液端相连，排液槽208位于储液槽207的一侧；在储液槽207储存的密封液超过第二设定液位(第二设定液位高于第一设定液位)时，储液槽207中的密封液溢出，溢出的密封液流入排液槽208，储液槽207收集储存的密封液通过回液端流回供液及回收模块100，达到回收密封液和密封液在供液及回收模块100和无菌灌装设备200之间循环的目的。
在该液体密封系统的工作过程中，在储液槽207中的密封液达到第一设定液位时，回转体203与设备本体密封，以液封的形式解决无菌灌装设备200中回转体203的内外部环境隔绝问题，密封效果好，密封稳定可靠；供液及回收模块100的密封液由供液端流出后流入无菌灌装设备200的储液槽207，在储液槽207中的密封液超过第二设定液位后流入无菌灌装设备200的排液槽208，然后由无菌灌装设备200流出后再由回液端流回供液及回收模块100，此时密封液在供液及回收模块100和无菌灌装设备200之间循环，重复使用节约环保。
需要注意的是，排液槽208相对于储液槽207的设置位置有多种，根据排液槽208设置位置的不同，该液体密封系统有不同的实施例。
在第一种实施例中，如图2所示，排液槽208位于储液槽207背离设备本体内部无菌空间的一侧，此时储液槽207位于排液槽208的外侧。
在本实施例中，储液槽207和排液槽208设于设备本体，储液槽207中设有分液板210，分液板210与回转体203固定。分液板210伸入储液槽207，分液板210的板端与储液槽207的槽底的间隙即为回转体203与设备本体的间隙，是回转体203的内外部环境的连通通道。
在储液槽207中的密封液的液位高于分液板210的板端时，密封液的液位高于第一设定液位，回转体203与设备本体密封。在储液槽207中的密封液的液位高于储液槽207和排液槽208之间的隔板时，密封液的液位高于第二设定液位，密封液由储液槽207流入排液槽208。
需要注意的是，本实施例中的储液槽207外侧设有储液槽挡板209，储液槽挡板209高于储液槽207和排液槽208之间的隔板，使密封液在高于第二设定液位时会由储液槽207流入排液槽208，而不会由储液槽207的外侧流出，避免密封液过量溢出造成的腐蚀问题。
在第二种实施例中，如图3所示，排液槽208位于储液槽207面向设备本体内部无菌空间的一侧，此时储液槽207位于排液槽208的内侧。
需要说明的是，第二种实施例与第一种实施例基本相同，相同的部分不再赘述；区别在于，随着储液槽207和排液槽208相对位置的变化，储液槽挡板209为储液槽207和排液槽208之间的隔板，在储液槽207中的密封液的液位高于储液槽挡板209时，密封液的液位高于第二设定液位，密封液由储液槽207流入排液槽208；另外，排液槽208外侧设有排液槽挡板213，排液槽挡板213高于储液槽挡板209，避免密封液过量溢出造成的腐蚀问题。
在一些实施例中，供液及回收模块100包括供液及回收主体和流量计。
在本实施例中，供液及回收主体有供液端和回液端，供液及回收主体的作用在于储存并驱动密封液由供液端流出和由回液端流入。流量计设于供液端与储液槽207之间，流量计可用于监测反馈密封液的正常工作流量，同时可以确保储液槽207中持续供有密封液，避免因密封液不足而造成的无菌混进污染问题。
在一些实施例中，供液及回收模块100还包括加热装置105，加热装置105设于供液端与储液槽207之间。
在本实施例中，加热装置105可以采用加热管的形式，在密封液由供液端流出后至流入储液槽207前，密封液通入加热管进行加热，以加热的方式提高密封液的密封效果。
在一些实施例中，供液及回收模块100还包括第一过滤装置106，第一过滤装置106设于供液端与储液槽207之间。
在本实施例中，第一过滤装置106可以采用过滤器的形式，在密封液由供液端流出后至流入储液槽207前，密封液通入过滤器进行过滤，以过滤的方式提高密封液的密封效果。
在一些实施例中，供液及回收主体包括供液主体和回收主体。
在本实施例中，供液主体包括密封液储存装置103、第一动力装置104，密封液储存装置103用于储存密封液，密封液储存装置103具有供液端，第一动力装置104设于供液端，第一动力装置104用于驱动密封液流出密封液储存装置103。
与此类似的，回收主体包括密封液回收装置107、第二动力装置108，密封液回收装置107用于回收密封液，密封液回收装置107具有回液端，密封液回收装置107还与密封液储存装置103相连，第二动力装置108设于回液端，用于驱动回收的密封液流回密封液储存装置103。
在本实施例中，密封液储存装置103和密封液回收装置107可采用储存罐的形式，第一动力装置104和第二动力装置108可采用泵的形式。密封液储存装置103中的密封液由泵输送至无菌灌装设备200进行液封，无菌灌装设备200排出的密封液回收至密封液回收装置107，再通过回流泵重新送入密封液储存装置103，达到循环重复使用，杜绝资源浪费。
在一些实施例中，供液及回收模块100还包括第二过滤装置109，第二过滤装置109设于密封液回收装置107与密封液储存装置103之间。
在本实施例中，第二过滤装置109与第一过滤装置106的原理基本相同，在回收的密封液由密封液回收装置107流出后至流入密封液储存装置103前，回收的密封液通入过滤器进行过滤，净化回收的密封液，提高回收的密封液质量，保障密封效果。
在一些实施例中，供液主体还包括原液储存装置101、进水接口102，原液储存装置101与密封液储存装置103相连，进水接口102设于密封液储存装置103。
在本实施例中，原液储存装置101可采用储存罐的形式，用于向密封液储存装置103提供密封液原液。进水接口102用于向密封液储存装置103提供溶剂。在密封液储存装置103中，密封液原液与溶剂混合，以稀释后的溶液作为密封液。
示例性的，本申请中配置的密封液为稀释后的PAA(聚丙烯酸)溶液，此时PAA原液与RO纯水按比例混合后储存在PAA罐(密封液储存装置103)中；稀释后的PAA溶液由泵输送至加热管加热后，再经过滤器过滤后输送至无菌室的液封位置及其他所需的各个场合；排出的密封液集中回收后，通过回流泵回收后，再经由过滤器过滤后重新送入PAA罐内储存，达到循环重复使用，杜绝资源浪费。
在一些实施例中，供液端与回液端相连且在供液端和回液端之间设有控制元件110，控制元件110用于调节流入储液槽207的流量。
在本实施例中，控制元件110可采用单向节流阀的形式，在开启时，使密封液只能由供液端流向回液端，而不能由回液端流向供液端。通过控制单向节流阀，调节密封液由供液端流向回液端的流量，进而调节密封液由供液端流向无菌灌装设备200的流量，达到调节流入储液槽207的密封液流量的目的。
在一些实施例中，设备本体包括基座201、密封罩202、进气接口204，基座201供回转体203转动安装，密封罩202设于基座201且罩盖回转体203于外部，密封罩202与基座201密封连接，进气接口204设于密封罩202，进气接口204向密封罩202内部通入无菌空气以形成无菌空间。
该液体密封系统以液体密封形式来替代传统的回转密封圈形式，解决无菌灌装设备200中回转体203的内外部环境隔绝问题。根据排液槽208相对于储液槽207设置位置的不同实施例，有不同实验测试结果，请参考图4至图9并参照下表，其中，图4为本申请第一种实施例提供的无菌灌装设备的第一种工况示意图，图5为本申请第一种实施例提供的无菌灌装设备的第二种工况示意图，图6为本申请第一种实施例提供的无菌灌装设备的第三种工况示意图，图7为本申请第二种实施例提供的无菌灌装设备的第一种工况示意图，图8为本申请第二种实施例提供的无菌灌装设备的第二种工况示意图，图9为本申请第二种实施例提供的无菌灌装设备的第三种工况示意图。
Figure BDA0003786567280000101
其中，方案A对应于储液槽207位于排液槽208的外侧的第一种实施例，方案B对应于储液槽207位于排液槽208的内侧的第二种实施例。
在本实施例中，分液板210在储液槽207中将储液槽207划分为了两个区域，将储液槽207中的密封液划分为了分液板210一侧区域的第一密封液211和另一侧区域的第二密封液212，第一密封液211位于第二密封液212外侧。
第一密封液211的液面与回转体203外部的无菌空间连通，压强为P2；第二密封液212的液面与回转体203内部的通大气侧连通，压强为P1。
图4至图6中，测试结果：
1、P1≤P2的无菌室正压环境下，液封正常工作。
2、P1＞P2的无菌室负压环境下，液封无法正常工作。
3、在密封液100ml/min及以下流量时，液封正常回流循环工作。
图7至图9中，测试结果：
1、P1≥P2的无菌室负压环境下，液封正常工作。
2、P1＜P2的无菌室正压环境下，液封无法正常工作。
3、与流量参数无关联，液封会向机械传动侧溢出。
本申请在正常无菌灌装环境的的无菌室正压环境下，在密封液100ml/min及以下流量时，液封机构正常回流循环工作，可以有效的隔绝回转部分内外部环境。
需要注意的是，本申请中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本申请所提供的液体密封系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液体密封系统，其特征在于，包括供液及回收模块(100)和无菌灌装设备(200)，所述无菌灌装设备(200)与所述供液及回收模块(100)的供液端和回液端分别相连，以使密封液在所述供液及回收模块(100)和所述无菌灌装设备(200)之间循环；
所述无菌灌装设备(200)包括：
设备本体，用于在内部形成无菌空间；
回转体(203)，安装于所述设备本体内部的无菌空间中；
储液槽(207)，与所述供液端相连，位于所述回转体(203)与所述设备本体之间，用于储存流入的密封液且在密封液达到第一设定液位时使所述回转体(203)与所述设备本体密封；和
排液槽(208)，与所述回液端相连，位于所述储液槽(207)的一侧，用于在收集所述储液槽(207)中超过第二设定液位流出的密封液后使密封液回收。
2.根据权利要求1所述的液体密封系统，其特征在于，所述供液及回收模块(100)包括：
供液及回收主体，用于储存并驱动密封液由所述供液端流出和由所述回液端流入；和
流量计，设于所述供液端与所述储液槽(207)之间，用于监测密封液的流量情况。
3.根据权利要求2所述的液体密封系统，其特征在于，所述供液及回收模块(100)还包括：
加热装置(105)，设于所述供液端与所述储液槽(207)之间，用于加热由所述供液端流出后流入所述储液槽(207)的密封液。
4.根据权利要求2所述的液体密封系统，其特征在于，所述供液及回收模块(100)还包括：
第一过滤装置(106)，设于所述供液端与所述储液槽(207)之间，用于过滤由所述供液端流出后流入所述储液槽(207)的密封液。
5.根据权利要求2所述的液体密封系统，其特征在于，所述供液及回收主体包括供液主体和回收主体；
所述供液主体包括：
密封液储存装置(103)，用于储存密封液，具有所述供液端；和
第一动力装置(104)，设于所述供液端，用于驱动密封液流出所述密封液储存装置(103)；
所述回收主体包括：
密封液回收装置(107)，用于回收密封液，具有所述回液端，还与所述密封液储存装置(103)相连；和
第二动力装置(108)，设于所述回液端，用于驱动回收的密封液流回所述密封液储存装置(103)。
6.根据权利要求5所述的液体密封系统，其特征在于，所述供液及回收模块(100)还包括：
第二过滤装置(109)，设于所述密封液回收装置(107)与所述密封液储存装置(103)之间，用于过滤回收的密封液。
7.根据权利要求5所述的液体密封系统，其特征在于，所述供液主体还包括：
原液储存装置(101)，与所述密封液储存装置(103)相连，用于向所述密封液储存装置(103)提供密封液原液；和
进水接口(102)，设于所述密封液储存装置(103)，用于向所述密封液储存装置(103)提供溶剂，以实现在所述密封液储存装置(103)中稀释密封液。
8.根据权利要求1至7任一项所述的液体密封系统，其特征在于，所述供液端与所述回液端相连且在所述供液端和所述回液端之间设有控制元件(110)，所述控制元件(110)用于调节流入所述储液槽(207)的流量。
9.根据权利要求1至7任一项所述的液体密封系统，其特征在于，所述设备本体包括：
基座(201)，用于供所述回转体(203)转动安装；
密封罩(202)，设于所述基座(201)且罩盖所述回转体(203)于外部，与所述基座(201)密封连接；和
进气接口(204)，设于所述密封罩(202)，用于向所述密封罩(202)内部通入无菌空气以形成无菌空间。
10.根据权利要求1至7任一项所述的液体密封系统，其特征在于，所述排液槽(208)位于所述储液槽(207)背离所述设备本体内部无菌空间的一侧，或，所述排液槽(208)位于所述储液槽(207)面向所述设备本体内部无菌空间的一侧。
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