Автоклав
Автоклав относится к устройствам для температурной обработки веществ под высоким давлением. Изобретение направлено на повышение безопасности автоклава. Автоклав состоит из шарообразной емкости с загрузочным отверстием, герметизирующей крышки с фланцем, уплотнителя, ручки подвеса, упора, опор, при этом загрузочное отверстие имеет округлую форму, равноусеченную с диаметрально противоположных сторон, с образованием в области усечений зон упругих деформаций. Автоклав снабжен манометром, термометром, входным краном, спускным клапаном, ввинченными в крышку. Автоклав может быть выполнен из жаростойкого стекла с добавлением пластификаторов в зонах упругой деформации. В зонах упругих деформаций стенки автоклава могут быть выполнены меньшей толщины, а в области загрузочного отверстия стенки автоклава могут быть выполнены из материала, имеющего больший модуль упругости. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к устройствам для температурной обработки веществ под высоким давлением и может использоваться в пищевой, химической и других областях промышленности.
Известна конструкция скороварки (SU 1687251 А1, 30.10.1991), состоящая из корпуса, крышки и узла запирания, включающего упорную пластину и полукольцо из материала с термической памятью формы.
Недостатком известной конструкции является отсутствие спускного клапана повышенного давления в узле запирания, что снижает безопасность скороварки.
Известен также автоклав бытовой (RU 2084194 С1, 20.07.1997), выбранный в качестве прототипа, состоящий из стерилизационной камеры, выполненной в виде вертикального сосуда с горловиной и резиновой манжетой, герметизирующей крышки с ручкой и несущего арочного упора для ручки крышки, герметизирующая крышка выполнена в виде овального короба с фланцем в нижней части его боковой поверхности и с центральным болтом, а ручка с центральным отверстием с резьбой, при этом на герметизирующей крышке установлены манометр, термометр и/или золотниково-воздушный клапан.
Недостатками известной конструкции являются низкая надежность цилиндрической формы емкости, так как при высоких давлениях стенки сосуда будут выгибаться, образуя микротрещины в местах их соединения с днищем, и отсутствие приспособления для аварийного стравливания газа, что снижает безопасность устройства.
Задачей заявляемого изобретения является повышение безопасности автоклава.
Указанный технический результат достигается тем, что автоклав состоит из емкости с загрузочным отверстием, герметизирующей крышки с фланцем, ручки, уплотнителя, упора, согласно изобретению, емкость выполнена шарообразной, а загрузочное отверстие имеет округлую форму, равноусеченную с диаметрально противоположных сторон с образованием в области усечений зон упругих деформаций.
Короткая сторона крышки меньше длинной стороны загрузочного отверстия. Крышка снабжена зацепами для рук. Автоклав снабжен как минимум тремя опорами. Ручка выполнена в виде подвеса.
В зонах упругих деформаций стенки автоклава могут быть выполнены меньшей толщины, а в области загрузочного отверстия стенки автоклава могут быть выполнены из материала, имеющего больший модуль упругости.
Автоклав снабжен манометром, термометром, входным краном, спускным клапаном, ввинченными в крышку.
Шарообразная форма емкости имеет больший запас прочности, так как не имеет при деформации уменьшающихся в прочности мест, что позволяет уменьшить расход материала на ее изготовление и повысить безопасность устройства.
Выполнение загрузочного отверстия округлой формы равноусеченной с диаметрально противоположных сторон позволило обеспечить аварийное стравливание критического давления через щели, образующиеся при пружинной деформации стенок емкости в усеченных зонах, тем самым повысить безопасность автоклава.
Уплотнитель, закрепленный на фланце крышки и выполненный из более мягкого материала, чем емкость с крышкой, обеспечивает надежное запирание емкости перед работой и в процессе пружинной деформации.
С целью уменьшения теплопроводности и массы крышка, ручка и упор выполнены из пористого материала.
Автоклав может быть выполнен из жаростойкого стекла с добавлением пластификаторов в зонах упругой деформации для нагревания его в микроволновых печах.
Крышка емкости выполняется достаточной толщины, чтобы не прогибаться в зонах упругих деформаций и предотвратить выход ее из загрузочного отверстия.
Устройство автоклава поясняется чертежами. На фиг.1 изображен общий вид автоклава; на фиг.2 изображен разрез А-А автоклава; на фиг.3 изображен вид сверху.
Автоклав состоит из емкости 1 с загрузочным отверстием 2, крышки 3, ручки подвеса 4 с резьбой и упорным подшипником 5, уплотнителя 6, упора 7, опор 8, зоны упругой деформации 9 с максимально возможным положением 10 стенок при упругих деформациях, манометра 11, термометра 12, входного крана 13 со штуцером, спускного клапана 14, зацепов для рук 15, закрепленных на крышке 3.
Автоклав работает следующим образом.
Внутрь емкости 1 через загрузочное отверстие 2 помещают вещество для термической обработки под давлением.
Держа крышку 3 за зацепы 15, вставляют ее меньшей стороной в отверстие 2, поворачивают и закрывают его изнутри. Крышку 3 предварительно запирают путем стягивания крышки с уплотнителем 6 и упора 7 вкручиванием ручки подвеса 4 в центральное резьбовое отверстие крышки 3.
Автоклав устанавливают на нагревательный элемент с помощью опор 8 или подвешивают за подвес 4 над пламенем. Опоры 8 могут быть выполнены с дополнительными ребрами между ними для улучшения отбора тепла у источника и увеличения продольной прочности стенок.
При нагревании веществ, требующих повышенного давления без повышения их температуры, в емкость предварительно закачивают газ через входной кран 13.
Параметры внутренней среды можно определить по манометру 11 и термометру 12 на крышке.
При отказе в процессе работы спускного клапана 14 и аварийного повышения давления внутри автоклава, происходит упругое расширение емкости и пружинное растягивание зоны упругой деформации 9 загрузочного отверстия 2 в области усечений, с образованием симметричных щелей для выпуска газа.
Чем больше зона упругой деформации 9, тем больше чувствительность к повышенному давлению.
Площади зон зацепления крышки зависят от величины предельной упругой деформации уплотнительного материала 6, а площади усеченных секторов зависят от предела упругой деформации стенок емкости.
Стенки емкости будут зажимать крышку в округлых зонах отверстия и отходить, образуя микрозазоры в зонах упругой деформации.
Давление, при котором начинается образование зазоров, не превышает силу разрыва стенок и силу деформации уплотнителя и зависит от материала, из которого изготовлена емкость, нагружаемой давлением площади, толщины упругой стенки, а также длиной прямого участка загрузочного отверстия.
Микрозазоры, образующиеся между стенками емкости и крышкой, плавно без разрушений снизят давление. При большом давлении струи пара частично погасят друг друга, уменьшив реактивную силу.
Благодаря пружинному растяжению стенок емкости автоклав автоматически запирается после стравливания избыточного давления через зазоры.
Автоклав может использоваться с целью получения перегретого пара для технических нужд.
Таким образом, применение шарообразной емкости, загрузочного отверстия, имеющего форму круга, равноусеченного с диаметрально противоположных сторон с зонами упругой деформации для выпуска газа при критическом давлении, позволило существенно повысить безопасность автоклава.
1. Автоклав, состоящий из емкости с загрузочным отверстием, герметизирующей крышки с фланцем, ручки, уплотнителя, упора, отличающийся тем, что емкость выполнена шарообразной, загрузочное отверстие имеет округлую форму, равноусеченную с диаметрально противоположных сторон с образованием в области усечений зон упругих деформаций.
2. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что короткая сторона крышки меньше длинной стороны загрузочного отверстия.
3. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что уплотнитель закреплен на фланце крышки и выполнен из более мягкого материала, чем емкость и крышка.
4. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что крышка снабжена зацепами для рук.
5. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что снабжен как минимум тремя опорами.
6. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что ручка выполнена в виде подвеса.
7. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что в зонах упругих деформаций стенки выполнены меньшей толщины.
8. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что стенки в области загрузочного отверстия выполнены из материала, имеющего больший модуль упругости.
9. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что снабжен манометром, термометром, входным краном, спускным клапаном, ввинченными в крышку.
10. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что может быть выполнен из жаростойкого стекла с добавлением пластификаторов в зонах упругой деформации.
11. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что крышка, ручка и упор выполнены из пористого материала.
