СТЕРИЛИЗАТОР ПАРОВОЙ
STEAM STERILISER

Изобретение относится к конструкции мобильных автономных стерилизаторов, предназначенных для обработки инструментов водяным насыщенным паром под давлением. Может применяться в лечебно-профилактических, стоматологических и офтальмологических клиниках, косметологических и парикмахерских салонах.
Из уровня техники известны стерилизаторы, использующие различные принципы стерилизации, например ультрафиолетовое излучение; объемную кавитацию с формированием колебаний ударных гидроакустических импульсов, электронную стерилизацию, стерилизацию в плазменной среде, газовую стерилизацию, а также паровые стерилизаторы, отличающиеся как простотой создания стерилизующего агента, так и большой проникающей способностью пара.
Известен паровой стерилизатор (патент на полезную модель РФ №57598, опубликовано 27.10.2006 г., МПК: A61L 2/07), содержащий корпус, в котором установлены водопаровая камера с электронагревателем, водоуказательной колонкой, манометром, предохранительным клапаном и датчиком уровня воды и вставленная в нее стерилизационная камера с мановакууметром, снабженная герметично закрывающейся откидной верхней крышкой и сообщающаяся с водопаровой камерой трубой с установленным в ней электромагнитным клапаном (ЭМК). В нижней части стерилизационная камера соединена с линиями вакуумирования и сброса пара в канализацию, представляющими собой конденсатор, охлаждаемый водопроводной водой, выход которого через фильтр грубой очистки, обратный и электромагнитный клапаны подсоединен к канализации. В верхней части стерилизационная камера соединена с линией выравнивания давления, включающей бактериальный фильтр, электромагнитный и обратный клапаны. Водопаровая камера в нижней части соединена с линиями подачи воды из водопровода и слива воды в канализацию. С пульта блока управления известного парового стерилизатора с помощью ЭМК, обратных клапанов и кранов обеспечивается движение пара, воздуха, воды в стерилизаторе.
К недостаткам данного стерилизатора можно отнести необходимость привязки к водопроводной сети для подачи воды в водопаровую камеру, принудительное охлаждение стерилизационной камеры и охлаждение конденсатора, а к канализационной сети - для сброса воды, пара и конденсата, что усложняет его использование для медицинских учреждениях с небольшим объемом работ, которым требуется мобильная автономная и малогабаритная конструкция, упрощающая выбор места для ее установки и оперативное перемещение в случае необходимости ремонта.
Известен стерилизатор паровой (Реализовано ТЗМОИ, марка ГК-10-2, г. Тюмень), состоящий из стерилизационной камеры с герметично закрывающейся крышкой. Внутри стерилизационной камеры установлен трубчатый электронагреватель (ТЭН), с помощью которого осуществляется нагрев воды и последующее ее преобразование в пар, а также поддержание условий, необходимых для обеспечения заявленного режима стерилизации. Со стороны крышки стерилизационная камера имеет порог, служащий для предотвращения вытекания воды, так как залив порции воды внутрь стерилизационной камеры осуществляется вручную с помощью мерной емкости через открытую крышку. Для визуального контроля давления внутри стерилизационной камеры используется только информация, обработанная контроллером и отображаемая на дисплее.
Данный паровой стерилизатор имеет ряд недостатков - он неудобен, так как залив воды перед каждым циклом стерилизации осуществляется вручную, при сбросе пара происходит неполное освобождение стерилизационной камеры, большая его часть конденсирует и остается внутри. Этот конденсат необходимо сливать перед следующим циклом. ТЭН, расположенный внутри стерилизационной камеры, постоянно контактирует с водой, в результате чего на его поверхности образуется налет, который необходимо периодически удалять, что на практике делается не всегда вовремя, налет приводит к снижению эффективности нагрева и выходу из строя самого нагревателя.
Наиболее близким к предлагаемому стерилизатору является паровой стерилизатор (патент на полезную модель RU №83413, опубликовано: 10.06.2009 г., МПК: A61L 2/00), который выбран в качестве прототипа. Стерилизатор паровой содержит водопаровую камеру с электронагревателем и стерилизационную камеру в виде стакана с перфорацией в верхней части, установленного на дно водопаровой камеры, с общей откидной герметичной крышкой, снабженный предохранительным и рабочим клапанами, датчиками уровня воды, температуры, вакуумметром и блоком управления. Верхняя часть водопаровой камеры соединена с линией залива дистиллированной воды, включающей воронку и электромагнитный клапан (ЭМК). Верхняя часть стерилизационной камеры соединена с линией выравнивания давления, включающей ЭМК и бактериальный фильтр. Нижняя часть стерилизационной камеры соединена с линией вакуумирования, включающей ЭМК и вакуумный насос мембранного типа, и с линией сброса пара, включающей ЭМК и конденсатор с воздушным охлаждением. Выходы вакуумного насоса и конденсатора соединены с емкостью для сбора пара и конденсата. Стерилизатор паровой также содержит линию автоматического долива в водопаровую камеру дистиллированной воды, представляющую собой вакуумный насос, включенный между ЭМК линии залива дистиллированной воды и емкостью для сбора пара и конденсата, в которую предварительно залита дистиллированная вода.
К недостаткам данного стерилизатора можно отнести невысокую точность поддержания параметров режимов стерилизации, невозможность обеспечения работы стерилизатора в автоматическом режиме, без добавления воды после каждого цикла стерилизации.
Технический результат предлагаемого технического решения заключается в создании мобильного автономного, малогабаритного парового стерилизатора, позволяющего осуществлять несколько циклов стерилизации в автоматическом режиме без добавления воды, с повышенной надежностью и высокой точностью поддержания параметров режимов стерилизации.
Технический результат достигается за счет того, что стерилизатор паровой содержит установленные в корпусе блок управления, стерилизационную камеру с герметичной крышкой, снабженную предохранительным клапаном, датчиком температуры и мановакуумметром, а также резервуар для конденсата, соединенный посредством линии сброса пара, включающей электромагнитный клапан (ЭМК) и теплообменник, с нижней частью стерилизационной камеры. При этом он отличается от прототипа тем, что дополнительно содержит датчик давления, сетчатый фильтр, резервуар для дистиллированной воды, объем которого рассчитан на несколько циклов стерилизации. Резервуар для дистиллированной воды соединен со стерилизационной камерой посредством линии подачи воды в стерилизационную камеру, включающей фильтр тонкой очистки и насос, выполненной с возможностью автоматической дозированной подачи дистиллированной воды в стерилизационную камеру и обеспечивающей заданный цикл стерилизации. На нижней и верхней частях внешней поверхности стерилизационной камеры размещены два электронагревательных элемента полухомутового типа различной мощности, подобранной в определенном соотношении с датчиками температуры. Причем нижний электронагревательный элемент более мощный и выполнен с возможностью преобразования воды, находящейся в нижней части стерилизационной камеры, в пар, а верхний электронагревательный элемент выполнен с возможностью обеспечения вспомогательного прогрева верхней части сосуда стерилизационной камеры. При этом верхняя часть стерилизационной камеры соединена посредством линии удаления воздуха, включающей электромагнитный клапан и выполненной с возможностью осуществления гравитационной продувки стерилизационной камеры, с резервуаром для конденсата, соединенного для отвода пара с резервуаром для дистиллированной воды.
Сущность изобретения поясняется рисунком, на котором представлена функционально-гидравлическая схема заявляемого стерилизатора парового, где:
1 - стерилизационная камера,
2 - крышка стерилизационной камеры,
3 - корпус стерилизатора,
4 - верхний электронагревательный элемент с датчиком температуры,
5 - нижний электронагревательный элемент с датчиком температуры,
6 - блок управления,
7 - датчик давления стерилизационной камеры,
8 - датчик температуры стерилизационной камеры,
9 - резервуар для дистиллированной воды,
10 - фильтр тонкой очистки,
11 - насос,
12 - электромагнитный клапан линии удаления воздуха,
13 - резервуар для конденсата,
14 - сетчатый фильтр,
15 - электромагнитный клапан линии сброса пара,
16 - теплообменник,
17 - мановакуумметр,
18 - клапан предохранительный.
Конструктивно стерилизатор паровой выполнен компактным, малогабаритным, мобильным и простым в обслуживании. Работает в автономном режиме и не требует подключения к водопроводным и канализационным сетям, энергоэффективен, питание стерилизатора парового осуществляется от сети переменного тока 220 В. Стерилизатор паровой позволяет осуществлять запуск автоматического выполнения нескольких циклов стерилизации и слива конденсата последовательно, в абсолютно автономном режиме.
Преобразование воды в пар осуществляется внутри стерилизационной камеры 1 горизонтальной загрузки с крышкой 2, размещенной в корпусе 3 стерилизатора. Стерилизационная камера 1 выполнена в виде сосуда цилиндрической формы со сферическим дном, спереди закрытого крышкой, снабженной для обеспечения герметизации термостойкой уплотнительной прокладкой. Стерилизационная камера 1 имеет герметичные вводы для подсоединения гидравлических трубопроводов, соединяющих все элементы гидравлической схемы стерилизатора парового между собой.
На наружной поверхности стерилизационной камеры 1 установлены два электронагревательных элемента различной мощности, полухомутового типа: верхний электронагревательный элемент 4, охватывающий верхнюю часть цилиндрической поверхности стерилизационной камеры 1, и нижний электронагревательный элемент 5, охватывающий нижнюю часть цилиндрической поверхности стерилизационной камеры 1. Мощность электронагревательных элементов 4, 5 подбирается в зависимости от объема и конфигурации стерилизационной камеры 1. Чем больше объем стерилизационной камеры 1, тем, соответственно, больше должна быть мощность электронагревательных элементов 4, 5. Соотношение значения мощности нижнего электронагревательного элемента 5 к значению верхнего, электронагревательного элемента 4 равно приблизительно 3:1. Это соотношение обусловлено назначением каждого электронагревательного элемента. Нижний электронагревательный элемент 5 служит для прогрева нижней стенки стерилизационной камеры 1 и создания в ее нижней части температуры на уровне, достаточном для преобразования воды, находящейся на внутренней поверхности этой стенки, в пар. Назначение верхнего электронагревательного элемента 4 - вспомогательный прогрев верхней части сосуда стерилизационной камеры 1. Электронагревательные элементы 4, 5 в совокупности используются для поддержания условий, необходимых для выполнения заданного режима стерилизации, путем автоматического включения-выключения. Управление их включением-выключением осуществляет контроллер, расположенный в блоке управления 6 стерилизатора. Контроллер блока управления 6 получает информацию с датчиков температуры электронагревательных элементов 4, 5, а также датчиков давления 7 и датчиков температуры 8 стерилизационной камеры 1, обрабатывает ее и выдает команды на выполнение тех или иных операций.
Резервуар для дистиллированной воды 9 наполняют на начальном этапе цикла стерилизации через заливную горловину. После чего дистиллированная вода, находящаяся в резервуаре для дистиллированной воды 9, через фильтр тонкой очистки 10 подается с помощью насоса 11 внутрь стерилизационной камеры 1. Фильтр тонкой очистки 10 служит для предотвращения засорения внутренних каналов насоса 11. Дистиллированная вода подается насосом 11 дозированно, в количестве, необходимом для образования насыщенного водяного пара конкретного объема, необходимого для осуществления одного цикла стерилизации в стерилизационной камере 1. При этом подача воды осуществляется автоматически и позволяет производить несколько циклов стерилизации без добавления воды в резервуар для дистиллированной воды 9.
Предварительное удаление воздуха из стерилизационной камеры 1 осуществляют путем гравитационной продувки. В верхней части стерилизационной камеры 1 расположено выпускное отверстие, через которое осуществляется выход пара на этапе продувки через электромагнитный клапан линии удаления воздуха 12 в резервуар для конденсата 13.
В нижней части стерилизационной камеры 1 находится выпускное отверстие, через которое осуществляется сброс пара после окончания цикла стерилизации. Выпускное отверстие снабжено сетчатым фильтром 14, который служит для предотвращения загрязнения и закупоривания канала линии сброса пара. Расположение выпускного отверстия в нижней части стерилизационной камеры 1 позволяет осуществлять полное освобождение стерилизационной камеры 1 от конденсата. Выпускаемый горячий отработанный пар поступает из стерилизационной камеры 1 через электромагнитный клапан линии сброса пара 15 в теплообменник 16 с естественным воздушным охлаждением, выполненный в виде трубчатого змеевика, проходящего через систему тонких металлических пластинок, предназначенных для отвода тепла. На выходе теплообменника 16 пар имеет уже более низкую температуру, достаточную для сброса его в резервуар для конденсата 13.
Текущее давление в стерилизаторе визуально контролируется мановакуумметром 17 и показанием датчика давления 7 стерилизационной камеры 1, которое обрабатывается контроллером и выводится на экран дисплея блока управления 6. Значение температуры в стерилизационной камере, полученное с датчика температуры 8, расположенного внутри нее, также, после обработки контроллером, выводится на экран дисплея блока управления 6.
Для обеспечения безопасной эксплуатации стерилизатор снабжен предохранительным клапаном 18, который настроен на срабатывание при превышении давления внутри стерилизационной камеры 1 предельно допустимого уровня.
Работа стерилизатора осуществляется в несколько этапов: продувка, набор необходимого давления и нагрев до заданной температуры, процесс стерилизации, сброс пара и выравнивание давления в стерилизационной камере с атмосферным давлением, сушка при атмосферном давлении.
В стерилизационную камеру 1 автоматически, с помощью насоса 11, через фильтр тонкой очистки 10 заливается необходимое для выбранного режима количество воды. Включаются верхний электронагревательный элемент 4 и нижний электронагревательный элемент 5. Происходит нагрев воды и интенсивно образующийся пар активно вытесняет воздух через открытый электромагнитный клапан (ЭМК) 12 из стерилизационной камеры 1 в резервуар для конденсата 13, далее, минуя резервуар для дистиллированной воды 9, наружу. Таким образом осуществляется продувка стерилизационной камеры 1.
На следующем этапе производится набор необходимого давления и нагрев до заданной температуры. Через установленный промежуток времени ЭМК линии сброса пара 15 закрывается, пар внутри стерилизационной камеры продолжает греться за счет управляемой работы электронагревателей 4, 5. Давление внутри стерилизационной камеры равномерно поднимается.
Осуществляется непосредственно процесс стерилизации - производится стерилизационная выдержка при заданных значениях давления и температуры.
После окончания времени стерилизационной выдержки открывается ЭМК линии сброса пара 15 и происходит сброс пара через теплообменник 16 в резервуар для конденсата 13. Производится выравнивание давления в стерилизационной камере с атмосферным давлением.
Этапа вакуумной сушки стерилизуемых предметов в данном стерилизаторе не предусмотрено. Сушка осуществляется естественным путем, после полного выполнения цикла стерилизации и приоткрытия крышки 2 стерилизационной камеры 1. Выполнения данного условия вполне достаточно, так как стерилизатор, в соответствии с классификацией по ГОСТ P EH 13060, соответствует классу S и предназначен для стерилизации неупакованных твердых полнотелых и полых предметов типа B.
Заявляемый паровой стерилизатор имеет следующие преимущества: возможность осуществления запуска автоматического выполнения нескольких циклов стерилизации последовательно, в автономном режиме. Для нагрева воды и образования пара, а также прогрева достаточно теплоемкого сосуда стерилизационной камеры используются два внешних электронагревательных элемента полухомутового типа с различной мощностью, подобранной в определенном соотношении, благодаря чему удалось добиться высокой точности поддержания параметров режимов стерилизации, надежности работы и энергоэффективности стерилизатора парового.