一种可同时实现强力清洗、干灭菌、湿灭菌和干燥的装置

技术领域

本发明新型涉及可用于医疗器械、实验原料及其他容器、换热器清理清洗、灭菌、干燥的一种方法，具体地说是涉及同时实现强力清洗、干灭菌、湿灭菌、干燥的方法。

背景技术

目前，清洗、干燥、灭菌设备广泛应用于医疗、生物制药、工艺制造、实验室等多个领域。

清洗的方式有水清洗、空气吹扫、喷雾清洗等多种形式。干燥一般采用空气吹干、加热干燥等方式。灭菌方式以干热灭菌与湿热灭菌方式为主，湿热灭菌与干热灭菌各有特点，适应范围有交叉，也有不同。两者灭菌机理也不同，干热灭菌主要是在高温环境下，通过氧化作用而使微生物死亡。湿热灭菌是通过不可逆地破坏微生物体内的酶蛋白、结构蛋白和核酸，引起蛋白质凝固变性而导致微生物死亡。一般干热灭菌，加热160～180℃保持2小时，可杀死一切微生物，包括芽胞菌。主要用于玻璃器皿、瓷器等的灭菌。而湿热灭菌一般60－134℃，4－60分钟可达到不同要求的灭菌效果。湿热灭菌与干热灭菌互相很难完全取代。

鉴于上述原因，往往需要多种清洗、干燥、灭菌设备同时使用，以满足多种原料、器械、仪器的不同清洗、灭菌、干燥要求。存在设备品种繁杂，操作、检修管理困难，容易出现安全隐患的情况。

CN202097151U公开了一种用于物体表面清洗和除锈的两相流激波装置，它包括流体供给机构、联结管、调节阀门和激波发生器依次密封固定连接，在激波发生器的引射腔外的表面上设有与引射腔相通的气孔，激波发生器包括水喷嘴和缩放喷管，水喷嘴与缩放喷管的入口端密封固定连接，水喷嘴的锥形端伸入到引射腔内。该方案利用水和空气作为工作介质，利用两相流低音速的特点，设计激波发生器，实现两相超音速流动并产生激波，通过激波效应和空化效应完成对物体表面的处理。

上述方案考虑用水引流空气的方式，其基本原理为“射水抽气器”，即利用水流快速射出的能量，抽吸腔室内的空气，从而再腔室内形成负压，抽吸外部空气。基于其原理，其如需要抽吸相同容积的空气，则必须使用大幅超过被抽吸物（空气）的引流物（水），即其需要用几十方（重量几十吨）的水抽吸几十方的空气（重量几十公斤），其主要清洗还是利用的水，以及混在水中的气泡。如需要达到产生激波的条件，还需要对水的大规模进行加温才有可能实现。

基于此，上述方案事先需要设置抽吸腔室，抽吸后通过拉伐尔喷管（渐缩渐扩喷管）进行先加速混合（渐缩段），又扩压分离（渐扩段）的过程。因此，上述方案需要扩展抽吸腔室等其余设备，且耗费大量引流物（水）才能实现。

发明内容

发明要解决的技术问题是：如何在常规条件下，简化结构降低成本，因此提供一种可同时实现强力清洗、干灭菌、湿灭菌和干燥的装置。

本发明的技术方案具体为：

一种可同时实现强力清洗、干灭菌、湿灭菌和干燥的装置，它包括空气进气管路和蒸馏水进水管路，其中，空气进气管路连接扩压型空气水混合器水平进口，蒸馏水进水管路连接所述扩压型空气水混合器垂直接口；所述扩压型空气水混合器的水平出口连接输出管路，输出管路上依次设置电加热器、流量调节阀和环绕喷射系统，所述的环绕喷射系统位于清洗消毒干燥室内。

空气进气管路上依次设置空气压缩机或风机和压缩空气切换阀，压缩空气切换阀的出口通过管路与所述的扩压型空气水混合器水平进口连接；蒸馏水进水管路上设置蒸馏水切换阀，蒸馏水切换阀的出口也通过管路与所述扩压型空气水混合器的垂直接口相连接；所述的空气压缩机不设冷却设备。

所述的扩压型空气水混合器由一个收敛扩散性喷管和位于其中的管道组件构成；其中，收敛扩散性喷管由大收缩管和扩张管组成，并在大收缩管与扩张管的连接部插入管道组件；管道组件包括小插入口径管道，小插入口径管道的管道出口朝向所述收敛扩散性喷管的扩张管侧。

小插入口径管道包括竖直管以及位于竖直管末端的弯头，弯头朝向扩张管侧。

弯头的管道出口焊接有小收缩管。

所述的清洗消毒干燥室连接有排气系统和排水系统；其中，排气系统包括位于清洗消毒干燥室顶部的过滤装置，气体经过滤装置后，分别连接排汽阀和安全阀；所述的排水系统包括位于清洗消毒干燥室底部的疏水阀，疏水阀连接排水阀。

所述的清洗消毒干燥室底部设置坡度，并且在坡度最低点设置排水阀及疏水阀。

所述清洗消毒干燥室的侧壁上设置有压力温度测点和加热电阻。

所述的电加热器采用可对水或空气进行加热的即热型加热器。

本发明的有益效果为：可实现采用一台设备，根据需求不同，提供水清洗、空气吹扫、喷雾强力清洗清洗、干热、湿热两种不同灭菌方式及空气吹干、加热干燥等不同干燥方式。也可以根据需求，提供不同温度、压力的灭菌参数，实现一台设备，多种功能的目标。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明中扩压型空气水混合器的结构图；

图3为本发明的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种可同时实现强力清洗、干灭菌、湿灭菌和干燥的装置，它包括空气进气管路和蒸馏水进水管路，其中，空气进气管路连接扩压型空气水混合器15水平进口，蒸馏水进水管路连接所述扩压型空气水混合器15垂直接口；所述扩压型空气水混合器15的水平出口连接输出管路，输出管路上依次设置电加热器4、流量调节阀5和环绕喷射系统6，所述的环绕喷射系统6位于清洗消毒干燥室7内。

其中，空气进气管路上依次设置空气压缩机或风机1和压缩空气切换阀2；蒸馏水进水管路上设置蒸馏水切换阀3。这样，空气压缩机或风机1出口与压缩空气切换阀2连接，压缩空气切换阀2的出口通过管路与所述的扩压型空气水混合器15水平进口连接。同时，蒸馏水切换阀3的出口也通过管路与所述扩压型空气水混合器15的垂直接口相连接。工作时，空气进气管路和蒸馏水进水管路，这两路管道可单独开启，也可同时开启，以满足不同需求。上述的压缩空气切换阀2及管路和蒸馏水切换阀3采用带有调压功能的关断阀门。

需要说明的是，上述空气压缩机不设冷却设备，利用空气压缩机压缩空气的出口温度。

进一步地，所述的扩压型空气水混合器15由一个收敛扩散性喷管（拉伐尔喷管）和位于其中的管道组件构成。其中，收敛扩散性喷管（拉伐尔喷管）由大收缩管15a和扩张管15b组成，并在大收缩管15a与扩张管15b的连接部插入管道组件。管道组件包括小插入口径管道15c，小插入口径管道15c的管道出口朝向所述收敛扩散性喷管（拉伐尔喷管）的扩张管15b侧。

进一步地，小插入口径管道15c包括竖直管以及位于竖直管末端的弯头，弯头朝向扩张管15b侧。更进一步地，弯头的管道出口焊接有小收缩管15d。

需要说明的是，小插入口径管道15c、弯头及小收缩管15d的管径远远小于收敛扩散性喷管的管径。

另外，大收缩管15a左侧管径大，右侧管径小，由左侧向右侧收缩；扩张管15b左侧管径小，右侧管径大，由左侧向右侧扩张；小收缩管15d左侧管径大，右侧管径小，由左侧向右侧收缩。

进一步地，环绕喷射系统6位于清洗消毒干燥室7的内部四周，即在清洗消毒干燥室内部的上下左右均设置环绕喷射系统6。环绕喷射系统6包括连接管路及设置在管路上的喷头，喷头位于清洗消毒干燥室内即可。

进一步地，所述的清洗消毒干燥室7连接有排气系统和排水系统；其中，排气系统包括位于清洗消毒干燥室7顶部的过滤装置12，气体经过滤装置12后，分别连接排汽阀9和安全阀10。所述的排水系统包括位于清洗消毒干燥室7底部的疏水阀11，疏水阀11连接排水阀8。

进一步地，所述的清洗消毒干燥室7其底部设置坡度，并且在坡度最低点设置排水阀8及疏水阀11。

进一步地，所述清洗消毒干燥室7的侧壁上设置有压力温度测点13和加热电阻14。

进一步地，上述的电加热器4采用可以对水或空气进行加热的即热型加热器。蒸馏水或压缩空气或雾化混合物通过所述的电加热器4加热至所需温度的后逐步开启流量调节阀5，通过所述的环绕喷淋系统6喷入清洗消毒干燥室7内。所述的流量调节阀5根据清洗消毒干燥室7所需的压力和温度调整开度。

当所述的清洗消毒干燥室7压力超过设计值时，开启所述的的排汽阀9，以保证所述清洗干燥室7压力不超过设计值。如压力继续升高达到一定压力时，所述的安全阀10开启泄压，同时，压缩空气切换阀2、蒸馏水切换阀3及电加热器4均关闭。

所述的流量调节阀5开度受所述的温度、压力温度测点13反馈的信号控制。当温度、压力不足情况下，可通过加热电阻14对所述的清洗消毒干燥室7进行辅助加热，直到达到温度压力要求。

需要说明的是，为方便控制，上述的压缩空气切换阀2、蒸馏水切换阀3、电加热器4、流量调节阀5、排水阀8、排汽阀9、安全阀10、疏水阀11、压力温度测点13和加热电阻14均与控制系统相连接，其控制原理为本领域技术人员所熟知的技术。

本发明的工作原理及工作过程为：

当准备进行清洗保养时，对于普通程度清洗，单独开启蒸馏水切换阀3进行水清洗，或者单独开启空气压缩机或风机1，压缩空气切换阀2进行空气吹扫，空气压缩机1不设冷却设备，可充分利用压缩空气出口温度。

对于污渍杂质多或清洗要求高的仪器或容器，首先，同时开启空气压缩机1及压缩空气切换阀2，随后开启蒸馏水切换阀3，蒸馏水及高温压缩空气通过扩压型空气水混合器15可将水雾化加热，在条件符合情况下，压缩空气和水通过扩压型空气水混合器作用，还可利用出现气液两相流导致当地音速大幅下降，因而使得空气水混合物中，在较低速度下可产生较强跨音速激波效应，进一步对压缩空气及水进行充分混合雾化，提高气水混合物温度及压力。同时，由于空气压缩机1不设冷却设备，可充分利用压缩空气出口温度，根据道尔顿分压原理，会对雾化水进行加热，在较低温度下形成水蒸气，从而产生空气、雾化水、水蒸汽混合物，其具有强力清洁能力，可去除顽固杂质。

当灭菌状态时，根据需求选择干热、湿热两种不同灭菌方式，如选择干热灭菌方式，则开启空气压缩机或风机1，压缩空气切换阀2，关闭蒸馏水切换阀3，压缩空气切换阀2根据清洗消毒干燥室7上压力测点14的反馈调整压缩空气的压力。压缩空气进入电加热器4加热，电加热器4的功率根据清洗消毒干燥室7上温度、压力温度测点13进行调整。流量调节阀5根据清洗消毒干燥室7上压力温度测点13调整开度，排汽阀9根据清洗消毒干燥室7上压力温度测点13反馈压力，相应地开关以控制清洗消毒干燥室7的压力不超标，依靠干燥的空气循环维持清洗消毒干燥室7内温度达到杀菌效果。当温度、压力不足情况下，可通过加热电阻14对所述的清洗消毒干燥室7进行辅助加热，直到达到温度压力要求。

如选择湿热灭菌方式，则关闭压缩空气切换阀2，开启蒸馏水切换阀3，蒸馏水切换阀3根据清洗消毒干燥室7所需热水压力或蒸汽压力根据压力测点14的反馈调整蒸馏水的压力。蒸馏水进入电加热器4加热，加热器功率根据清洗消毒干燥室7上压力温度测点13调整。可根据除菌需求产生不同温度的热水或对应水压力下的饱和蒸汽。流量调节阀5根据清洗消毒干燥室7上压力温度测点13调整开度，排汽阀9据清洗消毒干燥室7上压力温度测点13反馈压力相应开关以控制清洗消毒干燥室7压力不超标，排水阀8及疏水阀11开启，排出蒸汽凝结的凝结水，以保证维持清洗消毒干燥室7内温度及压力达到杀菌效果。当温度、压力不足情况下，可通过加热电阻14对所述的清洗消毒干燥室7进行辅助加热，直到达到温度压力要求。

如选择混合物湿热灭菌方式，则首先开启空气压缩机1及压缩空气切换阀2，随后开启蒸馏水切换阀3，由于空气压缩机1不设冷却设备，可充分利用压缩空气出口温度，蒸馏水及高温压缩空气通过扩压型空气水混合器15可将水雾化加热，在条件符合情况下，压缩空气和水通过扩压型空气水混合器15作用，利用出现气液两相流导致当地音速大幅下降，因而使得空气水混合物中，在较低速度下可产生较强跨音速激波效应，进一步对压缩空气及水进行充分混合雾化，提高气水混合物温度及压力。同时，根据道尔顿分压原理，对雾化水进行加热，在较低温度下形成水蒸气，从而产生空气、雾化水、水蒸汽混合物，进入电加热器4加热，加热器功率根据清洗消毒干燥室7上压力温度测点13调整。根据道尔顿分压原理，清洗消毒干燥室7内可在加热温度不高的情况下形成空气、水蒸汽混合物而非单一水蒸气，此时可根据除菌需求产生对应分压水压力下的过热蒸汽，无凝结水。排水阀8及疏水阀11关闭，以保证维持清洗消毒干燥室7内温度及压力达到杀菌效果。当温度、压力不足情况下，可通过加热电阻14对所述的清洗消毒干燥室7进行辅助加热，直到达到温度压力要求。

本专利申请与背景技术中的对比文件存在差别，对比文件采用的是引流关系，水引流空气的方式，其基本原理为“射水抽气器”，即利用水流快速射出的能量，抽吸腔室内的空气，从而再腔室内形成负压，抽吸外部空气。基于其原理，其如需要抽吸相同容积的空气，则必须使用大幅超过被抽吸物（空气）的引流物（水），即其需要用几十方（重量几十吨）的水抽吸几十方的空气（重量几十公斤），其主要清洗还是利用的水，以及混在水中的气泡。如需要达到产生激波的条件，还需要对水的大规模进行加温才有可能实现。

而本专利申请的介质是空气、蒸汽和水的混合物（简称为气液两相流或汽液两相流），在这种介质中，音速会急剧下降到几十米/秒，因此，具备了在常规速度条件下达到超音速产生激波的条件，同时还需要压力、环境（气液两相流）、温度等诸多因素配合。

因此，本专利申请不存在引流的关系，其基本原理为“产生激波所需的场所条件”，即创造出能产生激波的客观条件，利用激波现象实现对水的充分雾化混合。同时，由于混合物中主要为压缩空气，小部分为雾化水，根据道尔顿分压原理，水蒸气分压较低，在较低温度下（几十度）即可产生蒸汽，可充分利用压缩空气出口温度，会对雾化水进行加热，在较低温度下形成水蒸气，从而产生空气、雾化水、水蒸汽混合物。

基于其原理，不存在引流的关系，主要采用高温压缩空气，混有少量雾化水、水蒸气，其主要清洗是利用的空气、雾化水、水蒸汽混合物，以混合物作为主要清洁工具，大幅节水、节能。

基于此，本专利申请设计拉伐尔喷管（渐缩渐扩喷管），蒸馏水进水管路插在大收缩管15a与扩张管15b的连接部，即渐缩渐扩喷管喉部，该部位流速最高，压缩空气先进行加速至混合物临界音速条件以上（几十米/秒），同时，插入连接部的蒸馏水进水管路也进行缩颈，以使加速至混合物临界音速条件以上（几十米/秒），此时，由于空气压缩机不设冷却设备，压缩空气出口温度较高（110度左右）的作用，会对雾化水进行加热，同时，根据道尔顿分压原理，水蒸气分压较低，在较低温度下（几十度）即可产生蒸汽，从而形成产生激波的必备环境（气液两相流），此时速度、压力、环境（气液两相流）、温度的诸多条件均具备后，形成激波产生段，其处于喉部段的后部，产生空气、雾化水、水蒸汽混合物。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。