ФИТИНГ СТЕРИЛИЗУЕМЫЙ ДЛЯ ГИБКИХ ТРУБОК
STERILIZABLE FITTING FOR FLEXIBLE TUBES

Область техники
Область применения изобретения относится к трубопроводным системам, выполненным из гибких трубок, а именно к фитингам для основной магистрали или емкости и эффективной стерилизации полученного узла. Изобретение может быть использовано в лабораторном биореакторном оборудовании.
Уровень техники
В настоящее время, системы с соединениями гибких трубок широко применяются при создании биореакторного оборудования, для которого герметичность и стерильность являются важными параметрами эффективности. Крестообразные соединения в данных системах используются для подключения вспомогательных емкостей, содержащих стерильные растворы (питательная среда, титранты и т.д.). В биореакторных системах малого объема данные емкости присоединяются с помощью Т-образных фитингов на этапе сборки установки, после чего вся система подвергается стерилизации. Если габариты биореакторной установки не позволяют провести одновременную стерилизацию, подключение вспомогательных емкостей осуществляется отдельно, после стерилизации основного оборудования. В этом случае вероятность нарушения герметичности биореакторной емкости, а, следовательно, и стерильности процесса увеличивается. Для снижения риска контаминации рабочих поверхностей, в систему гибких трубок через крестовину монтируется вспомогательная магистраль, по которой подается стерилизующая среда (раствор или пар). Недостатком данного метода является низкая эффективность стерилизации поверхностей вспомогательной магистрали из-за особенностей потока стерилизующей среды в канале крестовины. Данный стерилизующий поток характеризуется низкой проникающей способностью в ответвления, расположенные под углом к проточной магистрали стерилизации, что провоцирует образование мертвых зон, в которые стерилизующая среда не поступает. Для увеличения эффективности стерилизации требуется крестообразный фитинг особого сечения, который обеспечит увеличение проникающей способности стерилизующей среды. Данный подход подразумевает наличие перегородки внутри Т-образного фитинга, с помощью которого монтируется вспомогательная магистраль. Данная перегородка перенаправит поток стерилизующей среды в сторону вспомогательной магистрали.
Известно устройство (фитинг), входящее в состав паростерилизуемого разъема для асептического добавления питательной среды и отбора проб из биореактора, конструкция которого включает перегородку (SU 1747986 A1, RU 2123525 C1).
Данный фитинг представляет собой коллектор крестообразной формы, внутри которого выполнены два перпендикулярных сквозных канала. Подключение фитинга к одной из вспомогательных магистралей и к магистралям стерилизации осуществляется с помощью фланцев. Подключение фитинга к другой вспомогательной магистрали осуществляется через штуцер, в виде которого выполнен данный канал фитинга. Канал подключения к вспомогательным магистралям разделен на два параллельных с помощью плоской перегородки. Технология изготовления данного фитинга сложна и кропотлива по причине использования сварного соединения, что может привести к появлению очагов коррозии. Другим недостатком данной конструкции является фланцевое соединение, которое не дает возможности размещать фитинг в любом месте биореакторной установки. Кроме того, поскольку перегородка внутри канала фитинга плоская, разделение потока стерилизующей среды может происходить неравномерно и эффективность стерилизации одной из вспомогательных магистралей также может снизиться.
Конструкция фитинга, предлагаемая в данной заявке, лишена указанных недостатков и при этом обладает схожими функциональными характеристиками.
Сущность изобретения
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности стерилизации технологического узла. Технический результат, достигаемый в результате использования предложенного изобретения, заключается в модернизации конструкции крестообразного фитинга, а также в применении только механической обработки при его изготовлении.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид спереди в разрезе крестообразного фитинга с перегородкой;
Фиг. 2 - изометрическая проекция крестообразного фитинга с перегородкой;
Фиг. 3 - изометрическая проекция сборочной модели, включающей крестообразный фитинг с перегородкой и штуцеры;
Фиг. 4 - схема подключения вспомогательной магистрали к основной магистрали биореакторной установки;
Фиг. 5 - вид спереди в разрезе сборочной модели, представленной на фиг. 3, которая включает в себя крестообразный фитинг с перегородкой, съемные штуцеры, магистрали для стерилизующей среды, вспомогательные магистрали, соединяющие основную и дополнительную емкости, а также зажимы.
Описание изобретения
Как показано на сопроводительных чертежах, которые приведены для иллюстрации настоящего изобретения и на которых аналогичными ссылочными номерами указаны элементы конструкции, в частности на фиг. 1 и фиг. 2, на которых показаны изометрическая проекция и разрез, соответственно, крестообразный фитинг состоит из корпуса 1 и двух соосных элементов конструкции в виде штуцеров 2, в которых имеются два параллельных канала 3. В корпусе 1 выполнены два соосных присоединительных отверстия 4, расположенных перпендикулярно оси каналов 3. Между каналами 3 расположена перегородка 5 с делителем потока 6. Перегородка 5 осуществляет перенаправление потока текучих и газообразных сред, проходящих через крестообразный фитинг, а делитель потока 6 равномерно делит входящий поток и предотвращает его отражение. Корпус 1 содержит четыре сквозных гладких отверстия 7, параллельных оси каналов 3, и четыре глухих крепежных отверстия 8, перпендикулярных оси каналов 3 и выполненных соосными парами на противоположных сторонах корпуса 1. Отверстия 7 и 8 используются для монтажа фитинга.
Поставленная задача изобретения решается за счет того, что крестообразный фитинг изготавливается из прокатной нержавеющей стали круглого сечения методами механической обработки. Выполнение каналов 3 и отверстий 4 (фиг. 1, фиг. 2) осуществляется в два этапа. На первом этапе в элементах конструкции в виде штуцеров 2 выполняются по два параллельных глухих гладких отверстия с коническим дном. Полученные описанным путем пары встречных отверстий соосны. На втором этапе в корпусе 1 выполняются два соосных присоединительных отверстия 4 с плоским дном на глубину до оси ближайшего канала 3. В результате такой обработки, противоположные глухие гладкие отверстия с коническим дном соединяются между собой, образуя каналы 3, разделенные перегородкой 5, содержащей трапециевидный делитель потока 6, расположенный на оси присоединительных отверстий 4.
На фиг. 3 показан вариант сборки крестообразного фитинга. Присоединительные отверстия 4 соединяются со штуцерами 9 с резьбой соответствующего диаметра через уплотнительные кольца 10. На фиг. 4 показан вариант использования крестообразного фитинга для стерилизации вспомогательной магистрали биореакторной установки, использующейся для добавления субстратов в реакторную емкость. К участку основной магистрали 11, соединенной с биореакторной емкостью 12, после Т-образного фитинга 13 монтируется вспомогательная магистраль 14 с крестообразным фитингом 15, изображенным на фиг. 3. Один из каналов фитинга 15 соединен со вспомогательной емкостью 16, а другой - с проточной магистралью стерилизации, через которую прокачивается стерилизующая среда (раствор или пар), поступающая из источника 17. В момент стерилизации крестообразного узла вспомогательная магистраль перекрыта с обоих концов клапанами 18 и 19. При этом клапаны 20 и 21 проточной системы стерилизации открыты. Происходит обработка стерилизующей средой внутренней поверхности вспомогательной магистрали, которая могла быть заражена посторонней микрофлорой во время процедуры присоединения вспомогательной емкости 16. После процедуры стерилизации клапаны 20 и 21 проточной магистрали стерилизации закрываются. Добавление сред из вспомогательной емкости 16 осуществляется при открытых клапанах 18 и 19.
Принцип работы крестообразного фитинга показан на фиг. 5. Магистрали со стерилизующей средой 22 соединяются со съемными штуцерами 20, вспомогательные магистрали 23, служащие для подключения дополнительных емкостей к биореакторной системе, соединяются с элементами конструкции в виде штуцеров 13. При подключении вспомогательной магистрали через крестообразный фитинг все магистрали следует перекрыть с помощью клапанов 18-21 (фиг. 4). При стерилизации данного технологического узла магистрали со стерилизующей средой 22 следует открыть с помощью клапанов 20 и 21 (фиг. 4), а вспомогательные магистрали 23, подключенные к биореакторной установке и вспомогательным емкостям, следует оставить перекрытыми с помощью клапанов 18 и 19 (фиг. 4, фиг. 5). Поток стерилизующей среды 24, направление которого обозначено стрелками на фиг. 5, поступая через входной съемный штуцер 9, равномерно распределяется между вспомогательными магистралями 23 с помощью делителя потока 6, огибает перегородку 5 и стерилизует ограниченный клапанами 18 и 19 (фиг. 4) объем вспомогательных магистралей 23. После процедуры стерилизации следует перекрыть магистрали со стерилизующей средой 22 с помощью клапанов 20 и 21 (фиг. 4). Клапаны 18 и 19 на вспомогательной магистрали 23 следует открывать только в момент добавления в биореакторную емкость 12 содержимого вспомогательной емкости 16.
Несмотря на то что был показан и описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, допускается внесение в него модификаций в рамках объема настоящего изобретения. Соответственно не предполагается, что настоящее изобретение ограничено чем-либо за исключением прилагаемой формулы изобретения.