УТИЛИЗАТОР МЕДИЦИНСКИХ ОТХОДОВ

Полезная модель относится средствам для термостерилизации или дезинфекции отходов, в частности твердых инфицированных медицинских отходов, с целью одновременного достижения: стерилизации, физической модификации, дегидратации, изменения объема, изменения массы.
Известны устройства для стерилизации или дезинфекции отходов, в частности твердых медицинских отходов RU №№2082436, 2089786, 2089787, 2128522, 2157951, 2204447, 2265774, 2290268, 2294802, 2331020, US №№5089228, 5193468, 6551563, 7296688, 7373903, 7454358, FR №№2089445, 2520091, DE №№2425007, 3513731, ЕР №№0173628, 0350406.
Известно устройство для обработки медицинских отходов, содержащее средство измельчения отходов на куски, источник радиочастотного излучения для дезинфицирования отходов, снабженное транспортером для приема и перемещения коробов с медицинскими отходами к средству измельчения отходов на куски, которое выполнено в виде измельчителя для раздробления медицинских отходов на куски размером не более 38 мм и винтового конвейера для приема кусков медицинских отходов от измельчителя и перемещения их к контейнеру с крышкой, а также пневматическим прессом для удержания контейнера и уплотнения кусков медицинских отходов, при этом источник радиочастотного излучения выполнен в виде диэлектрического нагревателя для дезинфекции закрытого контейнера с уплотненными медицинскими отходами, после которого по ходу технологического процесса установлен пакетировочный пресс для приема дезинфицированных кусков отходов из контейнера и уплотнения их в блок (RU 2082436).
Известно устройство имеет камеру газификации 1, снабженную устройствами для распределенной подачи газифицирующего агента двумя потоками 4 и 5, а также устройством 16 для подвода подогретого газифицирующего агента 17, обеспечивающего дезинфекцию стенок камеры. Печь снабжена устройством управления 12, к которому подключены датчики температуры 13, соответствующие исполнительные устройства 14 для регулирования расходов и перераспределения потоков газифицирующего агента и вторичного воздуха и электронагреватель 11. Устройство 12 служит для управления процессом, включая его инициирование и
последующие автоматические регулировки в ходе работы. На выходе из камеры дожигания 7 может быть установлен теплообменник 15 для подогрева подаваемого воздуха и дополнительное к дымовой трубе устройств создания тяги 18 (эжектор). (RU 2089787).
Недостатками указанных известных устройств являются узость функциональных возможностей, сложность схемы, построенной с помощью большого количества логических элементов, и, обусловленные этим, недостаточное быстродействие и надежность.
Известно также наиболее близкое к заявляемому по объему своих возможностей устройство для стерилизации или дезинфекции отходов, содержащее камеру диаметром 600 мм и высотой 800 мм, оборудованное коаксиальным ротором с ножами, вращающимся со скоростью 750-1500 об/мин и содержащим две лопатки с ножами, присоединенным к электродвигателю мощностью 50 кВт, а также противоизносные защитные элементы и 6 стационарных ребер, расположенных по нижней окружности камеры, загружают 29 кг инфицированных медицинских отходов и 7 кг цветной полиэтиленовой массы и закрывают камеру крышкой. Устройство запускают в соответствии с запрограммированным циклом, при котором достигается и поддерживается температура 160°С. Эта температура достигается за 5 мин, после чего выключается система регулирования и подачи воды и температура поддерживается на этом уровне в течение приблизительно 29 мин. В конце данного этапа скорость ротора автоматически уменьшается до 750 об/мин и температура уменьшается до 80°С за 2 мин за счет дозированной подачи воды. Начинается этап охлаждения путем вдувания воздуха в рубашку в течение 10 мин, после чего температура материала достигает 60°С; открывание задвижки вызывает автоматическую выгрузку гранулированного и стерилизованного материала в течение приблизительно 1 мин. (RU 2128522, прототип).
Недостатками известных устройств являются большая длительность обработки отходов, узость функциональных возможностей, низкая степень измельчения и, соответственно, уменьшения объема продуктов переработки, повышенный расход электроэнергии электродвигателем длительность цикла обработки отходов из-за того, что в стерилизационной камере нагрев производится только за счет преобразования механической энергии резания в тепловую (отсутствует подвод тепла в стерилизационную камеру извне), невозможность вскрытия упаковок, загруженных в стерилизационную камеру, т.к. горизонтальные резцы не могут
гарантированно вскрыть все упаковки, отсутствие эффективных средств измельчения по периметру дна камеры, низкая безопасность эксплуатации в связи с отсутствием контроля наружной температуры камеры и возможностью сброс недостаточно охлажденного пара, также неэффективный сбор продуктов переработки, не обеспечивающий их быстрое использование.
Технической задачей полезной модели является создание эффективного утилизатора и расширение арсенала утилизаторов.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в расширении функциональных возможностей для обработки разнообразных медицинских отходов, повышении степени измельчения и, соответственно, уменьшении объема продуктов переработки, снижение расхода электроэнергии электродвигателем, сокращение цикла обработки отходов из-за того, что в стерилизационной камере нагрев производится не только за счет преобразования механической энергии резания в тепловую, но и за счет работы резисторов, имеющих высокий к.п.д., обеспечении вскрытия упаковок, загруженных в стерилизационную камеру, т.к. вертикальные резцы могут гарантированно вскрыть все упаковки, обеспечение эффективного мелкодисперсного измельчения по всему объему и периметру дна камеры благодаря наличию неподвижных резцов, повышении безопасности эксплуатации в связи с наличием контроля наружной температуры камеры и исключением возможности сброса недостаточно охлажденного пара, также эффективный сбор продуктов переработки в мешконаполнитель, обеспечивающий их быструю фасовку.
Утилизатор может применяться для обработки твердых медицинских отходов, содержащих жидкости, возможно зараженных патогенными микроорганизмами, поступающих из больниц, лабораторий, центров медицинских исследований, медицинских институтов, комплексов диализа, отделений инфекционных болезней и т.д., в том числе: одноразовые и многоразовые шприцы, иглы, одноразовые скальпели, зонды, пластины для диализа с каналами для соединения, фильтры, ткани, материалы для перевязки, тампоны, материалы из хлопка и целлюлозы, абсорбенты, наконечники, катетеры, мешки, флаконы из пластика или стекла, пластиковые пленки, коробки из пластика или картона, биологические культуры, лабораторные образцы, хирургические отходы, пищевые отходы, бумага, материалы, схожие с вышеназванными.
Сущность полезной модели состоит в. том, что утилизатор содержит
электрический пульт управления, блок фильтров для очистки отходящих паров, упаковщик твердых продуктов переработки, вытяжной вентилятор, клапаны подачи воды, датчик температуры, нагревательные элементы и стерилизационную измельчительную камеру с управляемой герметичной крышкой, спускным патрубком и с вращающимися горизонтальными резцами, закрепленными в нижней части камеры на вертикальном валу, связанном с ротором двухскоростного электродвигателя, установленного в одном корпусе со стерилизационной измельчительной камерой и подключенного к электрическому пульту управления, причем он выполнен с двумя вытяжными вентиляторами и с двумя датчиками контроля температуры, при этом стерилизационная камера снабжена неподвижными резцами, установленными по окружности на ее стенке и установленными на валу вертикальными вращающимися резцами, нагревательные элементы установлены в стерилизационной камере, датчики температуры установлены на внутренней и внешней сторонах стенки стерилизационной камеры, в одном корпусе со стерилизационной камерой установлены параллельно соединенные с ней входом колонны охлаждения паров противотоком воды, выход паров из указанных колонн соединен с блоком фильтров, электрический пульт управления снабжен программируемым контроллером, связанным с электродвигателем, вентиляторами, нагревательными элементами, приборами для контроля температуры и клапанами, спускной патрубок снабжен защитным кожухом, а блок фильтров выполнен с несколькими угольными фильтрами и с фильтром тонкой очистки, причем один из вентиляторов входом соединен с выходом колонн охлаждения, а выходом - с входом фильтров в блоке фильтров, другой вентилятор соединен выходом с атмосферой, а входами - с выходом фильтров, кожухом спускного патрубка и упаковщиком твердых продуктов переработки, приемное отверстие которого связано со спускным патрубком.
Предпочтительно, вертикальные вращающиеся резцы выполнены кольцевыми, а горизонтальные - плоскими, при этом неподвижные резцы установлены по периметру дна камеры через сквозные прорези, крышка стерилизационной камеры снабжена датчиком закрытого состояния, блок фильтров выполнен с четырьмя угольными фильтрами, стерилизационная камера выполнена цилиндрической, с инжекторами распыления воды, вентилятор соединен с верхним отверстием упаковщика твердых продуктов переработки, другое приемное отверстие которого, связанное со спускным патрубком, выполнено всасывающим и расположено
горизонтально, утилизатор снабжен средствами впрыска хлорноватистокислой соли в стерилизационную камеру.
На чертеже фиг.1 изображена принципиальная пространственная блок-схема утилизатора медицинских отходов в аксонометрической (объемной) проекции, на фиг.2 - вид сверху на оборудование корпуса стерилизационной камеры, на фиг.3 - вид под углом сбоку на оборудование корпуса стерилизационной камеры, на фиг.4 - блок фильтров, на фиг.5 - упаковщик (мешконаполнитель), на фиг.6 - температурный график автоматического цикла работы утилизатора.
На чертежах обозначены: двухскоростной электродвигатель 1, горизонтальные плоские вращающиеся резцы 2, неподвижные плоские резцы 3 (которых может быть два или более), вертикальные кольцевые вращающиеся резцы 4, ременная передача 5 с тремя ремнями, блок 6 подшипников вала (не изображен) вращающихся резцов 2, 4, датчики 7, 8 температуры, установленные на внутренней и внешней, соответственно, сторонах стенки стерилизационной измельчительной камеры 10, электроуправляемые клапаны 9, 11, обратный (невозвратный) клапан 12, выходная дверца 13, фильтр 14 тонкой очистки (абсолютный), угольные фильтры 15, вытяжные вентиляторы 16, 17, упаковщик (мешконаполнитель) 18, электрический пульт 19 управления с программируемым логическим. контроллером 20, амперометрический интерфейс 21, электронная схема 22 (PLC) для подключения датчиков 7,8 к контроллеру 20, блок 23, в котором смонтированы фильтры 14, 15 и вентилятор 16, корпус 24, в котором смонтированы цилиндрическая стерилизационная камера 10, электродвигатель 1, передача 5, блок 6, клапаны 9, 11, 12, схема 22, дверца 13, спускной патрубок 26 и колонны 25 охлаждения и передача 5. Упаковщик-мешконаполнитель 18 имеет контейнер 27, горизонтально расположенное приемное отверстие 28 для отсоса продуктов переработки (выполненное всасывающим), верхнее отверстие 32 отвода газообразных продуктов к вентилятору 17, и установлен на колесах 29 и снабжен транспортировочной рукояткой 30. Резцы 2, 3, 4 и нагревательные элементы - резисторы (не изображены) находятся в камере 10, имеющей инжекторы 31 для подачи воды и датчик (не изображен) закрытого состояния ее крышки (не обозначена). Патрубок 26 снабжен защитным кожухом 33. Каждый из вентиляторов 16, 17 имеет собственный малогабаритный приводной электродвигатель (не изображены), подключенный к контроллеру 20. Вентилятор 16 входом (всасыванием) соединен с выходом колонн
охлаждения, а выходом (нагнетанием) - с входом фильтров 15 в блоке 23 фильтров. Вентилятор 17 соединен выходом (нагнетанием) с атмосферой, а входами (всасыванием) - с выходом блока 23 фильтров, кожухом 33 и упаковщиком 18 твердых продуктов переработки, приемное отверстие 28 которого связано со спускным патрубком 26. Программное обеспечение устанавливается на заводе-изготовителе и находится в стираемой программируемой постоянной памяти (EPROM) центрального процессора (не изображен) программируемого логического контроллера 20. Временные уставки программы хранятся в памяти контроллера 20, работающей на литиевой батарее, и могут изменять только программистом. Все приборы контроля и управления оборудования находятся на электрическом пульте 19. Утилизатор снабжен средствами впрыска хлорноватистокислой соли, например, специальным насосом (не изображен) в стерилизационную камеру 10.
Утилизатор работает следующим образом
Для работы утилизатор подключается к трехфазной электрической сети 400 В с нейтралью и заземлением, пневмосистеме воздуха давлением до 8 бар, к водопроводу с помощью обычного крана 3/4", к сети канализации с помощью трубки 50 мм.
Потребляемая электрическая мощность: до 30 кВ.
Потребление воды примерно 120 литров в час.
Потребление хлорноватистокислой соли примерно 0,4 литров в час.
Вода, выбрасываемая в сеть канализации, соответствует нормам окружающей среды, как следует из сертификатов анализов, имеющихся у фирмы-разработчика.
Утилизатор не производит отходов, отличных от обрабатываемого материала.
Воздух на выходе из установки соответствует нормам по защите окружающей среды, что подтверждается сертификатами, хранящимися на заводе-изготовителе. Воздух, отводимый из утилизатора вентилятором 17, соответствует нормам окружающей среды, как следует из сертификатов испытаний, имеющихся у фирмы-разработчика.
Перед выбросом в атмосферу воздух и пар проходит через фильтрующую группу из 4 фильтров 15 из активированного угля, а затем через абсолютный фильтр 14 большой производительности. Эффективность этого абсолютного фильтра 15 составляет ≥99,99%. Через фильтры 14, 15 проходит более 95% газообразных отходов, остальные поступают из кожуха 33 и отверстия 32 периодически кратковременно.
Вода, сбрасываемая в канализацию, соответствует нормам по защите окружающей среды, что подтверждается сертификатами, хранящимися на заводе-изготовителе.
Шумы подавляются при помощи полиуретановых пластин. Отмеченный уровень шума равен: 76 дб (А)
Установка предназначена для переработки только указанных материалов.
Автоматический цикл работы утилизатора после загрузки в него отходов, подлежащих утилизации, состоит из пяти фаз отмеченных римскими цифрами на графике фиг.6.
- Фаза I.
Загрузка и разогрев материала
- Фаза II.
Выпаривание жидкостей
- Фаза III.
Разогрев и стерилизация
- ФАЗА IV.
Охлаждение
Фаза V.
Сброс материала после стерилизации
Все процессы выполняются в автоматическом режиме. Участие работника требуется только на фазе загрузки материала. В течение всего процесса температура постоянно контролируется.
В начале автоматического цикла, при наличии сигнала датчика закрытого состояния о том, что крышка стерилизационной камеры 10 закрыта, производится запуск электродвигателя 1 на низкой скорости 1290-1550 об/мин, запуск вытяжного вентилятора 17 фильтров 14, 15 и включение нагревательных элементов-резисторов. Передача движения на вал с резцами 2,4 в камере 10 производится посредством трех ремней передачи 5 непосредственно, без применения других промежуточных механических узлов.
Горизонтальные плоские вращающиеся резцы 2, неподвижные плоские резцы 3 и вертикальные кольцевые вращающиеся резцы 4 осуществляют быстрое и эффективное вскрытие упаковок (мешков, связок) и мелкодисперсное измельчение загруженных отходов во взаимно перпендикулярных плоскостях, не допуская застревания неизмельченных кусков вблизи стенки камеры 10. Механическая энергия, рассеиваемая при резании, переходит в тепловую энергию, однако обеспечить необходимый быстрый нагрев обрабатываемых отходов позволяют нагревательные элементы, включаемые в процессе измельчения, чем существенно сокращается длительность данной фазы цикла.
При достижении температуры 60°С по показаниям датчика 7, по команде контроллера 20 открывается клапан 11 подачи воды, и вода начинает подаваться в колонны 25 охлаждения (противотоком потоку, поступающему из камеры 10). При указанной температуре воздух, выходящий из камеры 10, слишком горяч для угольных фильтров 15, что может привести к быстрому истощению угля. По этой причине пар необходимо охлаждать противотоком воды по внешней рубашке колонн 25. В этой фазе цикла пар сбрасывается вентилятором 17 в атмосферу.
Через 4 минуты после начала цикла (это значение может изменяться программой контроллера 20) процесс измельчения материала завершается, и вращение резцов 2, 4 переходит с низкой на высокую скорость. Электродвигатель 1 при этом работает со скоростью 2700-2900 об/мин, при которой (с участием нагревательных элементов) достигается высокий нагрев - до температуры, достаточной для осуществления стерилизации отходов. Температура в камере 10 постоянно контролируется датчиком 7 температуры, подключенным через электронную схему 22 к программируемому логическому контроллеру 20.
Переход с малой на большую скорость электродвигателя 1 происходит под управлением программируемого логического контроллера 20 через амперометрический интерфейс 21, что обеспечивает низкое поглощение тока и в то же время предохраняет электродвигатель 1 от перегрева.
Схема 22 осуществляет поддержание стабильного значения тока. В этом случае при изменении значения сопротивления датчика 7, изменяющегося пропорционально колебаниям температуры, меняется также напряжение на выводах цепи. Контроллер 20 осуществляет непрерывный контроль температуры в камере 10, для чего производит постоянный замер этого значения с помощью датчика 7 температуры. Второй датчик 8 температуры служит для контроля безопасной наружной температуры камеры 10.
Каждый из датчиков 7, 8 состоит из термопары и собственной цепи контроля. При достижении предельной температуры материал охлаждается внутри камеры 10. Эффект достигается за счет открытия клапана 9. Все клапаны 9, 11 автоматически управляются программируемым логическим контроллером 20.
При достаточно низкой температуре материал за счет центробежной силы сбрасывается через выходную дверцу 13 в объем кожуха 33 спускного патрубка 26. Удаление газообразной составляющей производится при помощи вытяжного вентилятора 17.
В цикле обработки в камере 10 при помощи вытяжного вентилятора 16 поддерживается давление ниже внешнего атмосферного. Воздух подается через клапан 12, выходит вместе с парами, выделяемыми нагретым материалом, проходит через две колонны охлаждения 25, в которых пары охлаждаются водой, подаваемой противотоком относительно движения паров. Пары удаляются только после прохождения через четыре угольных фильтра 15 и один абсолютный фильтр 14. Все фильтры 14, 15 установлены на вытяжном вентиляторе 16 внутри фильтровального блока 23.
При достижении температуры 90°С в камере 10 может производиться впрыск хлорноватистокислой соли в камеру 10.
При достижении температуры 100°С начинается фаза выпаривания воды, содержащейся в отходах. До полного выпаривания воды температура не поднимается.
При достижении температуры 120°С нагревательные элементы - резисторы выключаются.
При достижении температуры температуры 150°С завершает процесс стерилизации, и начинается последняя часть цикла. Продукты переработки нельзя сбрасывать при этой температуре - начинается фаза охлаждения. Электродвигатель 1 переходит с высокой на низкую скорость. При помощи инжекторов 31 в камеру 10 подается вода.
Продукты переработки можно сбрасывать по достижении температуры 95°С, однако сначала следует выдержать 29 секунд, пока весь пар не выйдет из камеры 10 через блок 23 фильтров, а не через спускной патрубок 26.
Затем открывается спускной патрубок 26 и начинается сброс продуктов переработки в упаковщик (мешконаполнитель) 18, в котором установлено оборудование для отсоса и укладки продуктов переработки в мешочки из пластика.
Через две минуты после сброса продуктов переработки цикл завершается.
В результате обеспечивается расширение функциональных возможностей для обработки разнообразных медицинских отходов, с повышением степени измельчения и, соответственно, уменьшением объема продуктов переработки, снижением расхода электроэнергии электродвигателем, сокращением цикла обработки отходов, обеспечением вскрытия упаковок, загруженных в стерилизационную камеру, а также эффективного сбора продуктов переработки в мешконаполнитель, обеспечивающий их быструю фасовку.