اتوکلاو:

 اتوکلاو

تاریخچه اتوکلاو

اتوکلاو  (Autoclave) برای استریل کردن ابزار پزشکی و آزمایشگاهی و غذایی در فشار و دمای بالا و با استفاده از بخار آب می باشد.همچنین از این وسیله در مواردی که برای انجام واکنش شیمیایی نیاز به دما و فشار بالا باشد استفاده می‌شود. ابعاد این وسیله از اندازه آزمایشگاهی که معمولا به شکل یک استوانه ،دردار است تا ابعاد صنعتی که طول آن به ۵۰ فوت می رسد متغیر است. این وسیله توسطمیکروبیولوژیست فرانسوی چارلز چمبرلن در سال ۱۸۷۹ اختراع شد.

واژه اتوکلاو از ترکیب دو واژه (auto) در زبان یونانی به معنی خودکار و (clavis) در زبان لاتین به معنی کلید قفل شونده تشکیل شده است.

موارد كاربرد دستگاه اتوكلاو

اتوكلاو و علوم آزمایشگاهی دو جز جدا نشدنی از هم هستند. اتوكلاو در بسیاری از زمینه ها مانند: میكروب شناسی ، پزشكی ، دامپزشكی ، قارچ شناسی ، دندان پزشكی و … مورد استفاده قرار می گیرد.

ظروف شیشه ای ، زباله های پزشكی ، ظروف آزمایشگاهی ، ملحفه های حیوانات آزمایشگاهی ، محیط های كشت و… موادی است كه توسط اتوكلاو استریل می شوند.  ‌امروزه استفاده از اتوكلاو برای استریل كردن زباله های بیمارستانی به سرعت در حال رشد است . وسایل و دستگاه هایی كه برای استریل كردن این مواد و زباله ها استفاده مي‌شود از همان روش بخار و فوق حرارت هستند و باعث استریل شدن توده ای وسیع از زباله های بیمارستانی از عوامل پاتوژن می شوند

انواع کاربرد اتوکلاو

اتوکلاوهای خط تولید بتن سبک در ظرفیتهای مختلف مطابق استاندارد ASME – Section 1-9 و در فشار کاری مختلف و با پلاک کنترل کیفی از شرکت بازرسی و کنترل کیفی دارای مجوز از اداره استاندارد ایران
•    
اتوکلاوهای صنایع غدایی در ظرفیتهای مختلف مطابق درخواست مشتری و در فشار کاری مختلف با پلاک کنترل کیفی از شرکت بازرسی و کنترل کیفی دارای مجوز از اداره استاندارد ایران
•    
اتوکلاوهای بهداشتی در ظرفیتهای مختلف مطابق درخواست مشتری و در فشار کاری مختلف با پلاک کنترل کیفی از شرکت بازرسی و کنترل کیفی دارای مجوز از اداره استاندارد ایران
•    
و انواع دیگر اتوکلاوهای صنعتی بنا به درخواست مشتریان و در فشار کاری مختلف با پلاک کنترل کیفی از شرکت بازرسی و کنترل کیفی دارای مجوز از اداره استاندارد ایران

 

 

حذف هوا در اتوکلاو

بعد از بستن در اتوكلاو ، مقداری هوا در ظرف باقی می ماند و باید حذف شود. علت آن این است كه هوای گرم در مقایسه با بخار به مدت زمان زیادی برای استریل كردن نیاز دارد . برای مثال : بخار در دمای ۱۳۴ درجه سانتی گراد به ۳ دقیقه وقت برای استریل كردن مواد نیاز دارد در حالی كه هوای گرم ۱۶۰ درجه سانتی گراد در همان شرایط به دو ساعت وقت نیاز دارد .

روش های حذف هوا در اتوكلاو به شرح زیر است :

۱-حذف هوا از پایین (Downward displacement): زمانی كه بخار وارد محفظه مي‌شود به علت پایین بودن چگالی آن نسبت به هوای گرم در بالای محفظه قرار می گیرد و با افزایش میزان بخار رفته رفته هوای گرم در زیر اتوكلاو فشرده می شود و از قسمت پایینی تخلیه می شود . معمولا در قسمت خروجی دماسنجی برای كنترل دمای هوای خروجی می گذارند . تنها زمانی كه هوا از محفظه خارج شد باید تخلیه كردن را متوقف كرد . جریان معمولا توسط تله های بخاری یا سوپاپ های مارپیچی كنترل می شود.

۲-پالس های بخار (Steam pulsing) : در این روش هوای موجود در محفظه اتوكلاو توسط پالس های بخار فشرده می شود و سپس دپرس شده تا به فشار اتمسفر نزدیك شود .
۳-پمپ های وكیوم (Vacuum pumps): این پمپ ها هوا یا هوا/بخار را از محفظه مكش می كنند .
۴-سوپر اتمسفر (Superatmospheric): در این چرخه از پمپ های وكیوم استفاده می شود . به دنبال پالس بخار مكش انجام می شود و به دنبال سایر پالس ها مكش ادامه می یابد. میزان مكش ها بستگی به چرخه و نوع دستگاه دارد .
‌۵-زیر اتمسفر (Subatmospheric) : مشابه چرخه superatmospheric است اما فشار محفظه هرگز بیش از اتسمفر نیست تا زمانی كه فشار به دمای استریل كردن افزایش یابد .

SAM_2129

مشخصات عمومی اتوکلاوهای تولید بلوک سبک (AAC)

1) طراحی و ساخت بر اساس استاندارد BS5500 (استاندارد ساخت مخازن تحت فشار).
2) استفاده از فولاد آلیاژی مقاوم از جنس 17mn4 (DIN 17155) یا A516 Gr70 در ساخت بدنه و دربها.
3) انجام عملیات جوشکاری توسط دستگاه جوش اتومات زیرپودری با استفاده از الکترودهای7018 , 6010 پیش گرم شده.
4) انجام تست رادیوگرافی وآلتراسونیک از کلیه جوشهای بدنه به میزان 100درصد جوشهای طولی و محیطی توسط شرکت ثالث و مورد تائید شرکت بازرسی کیفیت و استاندارد ایران و ارائه گزارشات مربوط به کارفرما.
5) ساخت تحت نظارت بازرسین شرکت بازرسی کیفیت و استاندارد ایران و ارائه گواهی بازرسی و دفترچه ساخت و نظارت بصورت تائید شده توسط بازرسین استاندارد.
6) انجام تست هیدرواستاتیک تا 1.5 برابر فشار طراحی دستگاه در محل نصب به مدت یکساعت و ارائه گواهی مربوطه به کارفرما.
7) سیستم آب بندی درب توسط فشار بخار.
8) درب ساخته شده از عدسی Ellipsoidal 2:1 از جنس 17mn4 (DIN17155).
9) دارای پایه از نوع Saddle از جنس Mild Steel با قابلیت حرکت طولی اتوکلاو و در زمان انبساط.
10) سیستم Separator آب جهت جداسازی رسوبات و مواد ته نشین از آب کندانس برگشتی.
11) دارای قطعه انبساطی تحت فشار در محل ورودی بخار به اتوکلاو و جهت جلوگیری از تغییر مکان لوله ورودی.

12) سیستم Separator بخار داخل اتوکلاو.
13) ایزولاسیون از نوع پشم سنگ فشرده مسلح با صفحه محافظ آلومینیومی به ضخامت 50 میلیمتر و استفاده به صورت دو لایه (مجموعاً 100 میلیمتر عایق).
14) دارای روکش بدنه از جنس ورق رنگی آنادایز شده به ضخامت 75/0 میلیمتربا قابلیت حرکت در محدوده اتصال به تسمه های نگهدارنده در زمان انبساط طولی اتوکلاو.
15) سوپاپ اطمینان استاندارد از نوع دو قلو PN40 یا Class 300.
16) دارای استاپ ولو بخار از نوع PN40 یا Class 300.
17) دارای شیرآلات ورودی و خروجی از نوع فلنجدار PN40 یا Class 300.
18) دارای گیج های دماو فشار از نوع Class 300نصب شده بر روی بدنه اصلی و کلکتورهای ورودی.
19) دارای خط فشار شکن به همراه مانومترهای مربوطه از نوع Class 300
20) نصب و راه اندازی در محل اجرای پروژه.
21) ارائه گارانتی 3 ساله شامل کلیه اجزاء و متعلقات.
22) ارائه نقشه بهینه چیدمان و محل استقرار اتوکلاو و دیگ بخار به همراه نقشه کامل فونداسیون.
23) ارائه دفترچه مربوط به ساخت شامل گواهی بازرسی و نظارت استاندارد، گواهی مواد اولیه، گواهی تست رادیوگرافی جوشها، گواهی تست آلتراسونیک جوشها، گواهی تست هیدرواستاتیک دستگاه، گواهی جوشکارها، نقشه های azbilt ساخت به همراه کلیه جزئیات مربوطه.

SAM_2529

نحوه محاسبات ضخامت در اتوکلاوهای تولید بلوک سبک (AAC)  بر اساس استاندارد BS 5500 , BS 2790:

فشار طراحي : 16بار معادل 1.6 مگاپاسكال
دماي طراحي : 250 درجه سانتي گراد
قطر : 1750ميليمتر
طول : 750 ميلميتر
خوردگي : 0.75 ميليمتر

SAM_2510

جنس و مواد:

فلز ساخت پوسته اتوكلاو از فولاد مخصوص مخازن و منابع تحت فشار ميباشد. مشخصات اين فلز كه داراي مقادير بيشتر منگنز جهت مقاومت بالا و سيليس بالا براي مقابله با خوردگي و بعلت اينكه تحت عمليات آنيلينگ فرآوري شده است داراي انعطاف در خم كردن ميباشند. مقدار كربن نيز در اين فولاد ها كنترل شده و بيشتر از 25/0% نمي باشد.
جدول زير دو نوع از اين فولاد در استاندارد آلمان را نشان ميدهد:

otoklove

در استاندارد ASME ( آمريكا )

otoklove1

SAM_2518

تنش :

در محاسبات و فرمولهاي مخازن تحت فشار چهارنوع تنش داريم:

1) تنش پارگي (σu) مقدار نيرويي كه به سطح مقطع يك فلز وارد ميشود و فلز پاره و از هم جدا ميشود.
( در دماي اطاق ).
2) تنش تسليم : ( σy ) تنشي است كه فلز شروع به كش آمدن ميكند اما به محض اينكه نيرو را برداريم بمانند فنر به سرجاي اول خود بر مي گردد .
( در طراحي مخازن منظور از تنش همين تنش تسليم مي باشد )
3) تنش تسليم در دماي طراحي (E t)
مقدار تنش فلزدر دماي محيطي كه در آن قراردارد که اين تنش را با Et نمايش ميدهند.

تنش طراحي :

تنش طراحي برابر با Et/1.5 ياσy /2.4 هر كدام كمتر شد به تنش طراحي مشهور و با f نشان ميدهند.

طراحي اتوكلاو :

1- فولاد انتخابي 17Mn4(DIN17155) ميباشد.
2- تنش طراحي فولاد 17Mn4 در دماي 250 درجه عدد قابل قبول واز نظر اقتصادي مقرون به صرفه است.
f= σy /2.4 = 360/2.4 = 150 Mpa
f= Et/1.5 = 220.1.5 = 146.7 Mpa
تنش طراحي ( f ) را برابر 146.7 در نظر ميگيريم.

راندمان جوشكاري :

طبقASME اگر از %100 جوش راديو گرافي شود.
راندمان جوشS=1 مي باشد.
اگر 10 % جوشها راديو گرافي شود: S=0.85
اگر راديو گرافي نشود: S =0.65

در اين مخازن ( اتوكلاوها ) از 10 % جوشهاي طولي و عرضي و 100 %،T-Joint ها را راديوگرافي خواهيم كرد . بنابراين راندمان جوش خودمان با ضريب اطمينان كافي برابر S=0.85 خواهد بود.
محاسبه ضخامت :
تجربه براي يك طراح با سابقه در ايران نشان ميدهد كه اقتصادي ترين و قابل اطمينان ترين طرح استفاده از ورق فولاد اروپايي و محاسبات بر مبناي ASME امريكا ميباشد.
فرمول محاسبه ضخامت در ASME برابر با :

formol 

  T=[ PR/ (S.f – 0.6 P)] + C
ضخامت به ميليمتر t [ mm ] = ?
فشار به مگا پاسكال P[ Mpa] =1.6
شعاع اتوكلاو به ميليمتر R[mm] = 1750/ = 875
تنش طراحي به مگا پاسكال f[Mpa] = 146.7
راندمان جوش S=0.85
 

1.6×875

T = ————————– + 0.75 = 12.065 → Thk = 14mm

146.7×0.85 – 0.6×1.6

لذا ضخامت بدنه 14mm در نظر گرفته می شود.

 عايق كاري :

بر اساس محاسبات انجام شده عايق به ضخامت 100 ميليمتر و از جنس پشم سنگ و يك لايه هوا به ضخامت 10 ميليمتر درداخل سالن حدود 7 % افت و در فضاي باز بدون باد 11 % و اگر به همراه باد باشد 15 % افت در سيستم خواهيم داشت .