董艷超

(天津市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督寶坻檢測中心 天津 301800)

隨著我國制藥、醫(yī)療及食品行業(yè)的發(fā)展，對醫(yī)療器械、敷料、玻璃器皿、溶液培養(yǎng)基等進(jìn)行消毒滅菌的要求不斷提高，滅菌設(shè)備由此被廣泛應(yīng)用。[1]為了保障滅菌設(shè)備的正常工作，需要定期對其進(jìn)行校準(zhǔn)，較早的滅菌器校準(zhǔn)采用拆卸壓力表和安全閥的方法，這種方法的缺點是再次安裝時容易破壞滅菌設(shè)備的密封性。[2-6]隨著技術(shù)的發(fā)展，如今研制的滅菌設(shè)備已今非昔比，有些為數(shù)字顯示及自動控制的，拆卸送檢已經(jīng)不再可能。[6]在這種情況下，無線壓力模塊開始廣泛地使用于滅菌設(shè)備的校準(zhǔn)工作，滅菌設(shè)備使用無線壓力模塊校準(zhǔn)直接關(guān)系到滅菌設(shè)備的安全正常工作。[7,8]為此，筆者研究一種可以對無線壓力模塊進(jìn)行校準(zhǔn)的裝置，該裝置可耐壓 1,MPa，能對0～0.8,MPa以下的壓力模塊進(jìn)行校準(zhǔn)，壓力指示準(zhǔn)確度等級為 0.02級，操作簡單安全。文章將主要闡述該裝置的設(shè)計方案，并利用試驗對制作的樣機進(jìn)行試驗驗證。

1 系統(tǒng)組成

該設(shè)計主要采用比較法進(jìn)行壓力檢測，設(shè)計的裝置主要包括標(biāo)準(zhǔn)壓力指示裝置、承壓罐、造壓裝置、連接管以及保護(hù)裝置。裝置的原理圖如圖1所示。

1.1 標(biāo)準(zhǔn)壓力指示裝置

滅菌設(shè)備的工作壓力一般為 0.2,MPa，最大不超過0.4,MPa，因此計量所用的無線模塊測量范圍一般為 0～400,kPa，準(zhǔn)確度等級為 0.05級以上。本裝置選擇一塊由康斯特公司生產(chǎn)的準(zhǔn)確度等級為0.02級，量程為0～600,kPa的數(shù)字壓力表做為標(biāo)準(zhǔn)壓力指示裝置。

圖1 裝置設(shè)計原理圖Fig.1 Schematic diagram of the design principle

1.2 承壓罐

承壓罐是校準(zhǔn)模塊時用來存放模塊的罐體，該罐體的體積應(yīng)足夠大，可以同時進(jìn)行多個模塊的校準(zhǔn)，在進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)時，較大的腔體內(nèi)部壓力變化較慢，調(diào)節(jié)到指定壓力較為容易；但罐體體積不應(yīng)太大，太大則對造壓裝置要求較高，達(dá)到指定壓力時間較長。通過試驗，本裝置選擇高 50,cm，直徑為40,cm 的圓柱形鐵質(zhì)容器，器壁厚度約為 2,cm。為保證安全，承壓罐底安裝有泄壓閥，可以根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力自動啟閉，保證承壓罐在超過額定壓力時自動泄壓，以防止意外發(fā)生。

1.3 造壓裝置

造壓裝置將壓力加至指定的標(biāo)準(zhǔn)壓力，由于設(shè)計的罐體體積較大，因此要求造壓裝置造壓效率較高，加壓平穩(wěn)，噪音較小。本裝置選擇了扎努西電氣機械天津壓縮機有限公司生產(chǎn)的一款型號為GP12TB的空氣壓縮機。

為避免工作疏忽導(dǎo)致的長時間加壓損壞壓縮機，設(shè)計與壓縮機并聯(lián)的壓力開關(guān)，當(dāng)裝置中壓力超過開關(guān)的設(shè)定值時，自動斷開壓縮機的電源，保護(hù)壓縮機。本項目選擇了上海梓聰公司生產(chǎn)的一款型號為 SNS-C110X的壓力開關(guān)，壓力調(diào)整范圍為0.1～1,MPa。

1.4 空氣過濾裝置

從造壓裝置出來的壓縮空氣中含有過量的水汽和油滴，同時還有固體雜質(zhì)，如鐵銹、沙粒、管道密封劑等，這些雜質(zhì)會損壞連接器件之間的密封環(huán)，堵塞連接管，縮短元器件的使用壽命或使之失效。因此在連接管路中連接一個調(diào)壓過濾器，可以將壓縮空氣中的液態(tài)水、液態(tài)油滴分離出來，并濾去空氣中的灰塵和固體雜質(zhì)。同時調(diào)壓過濾器上帶有的調(diào)壓閥可以將壓縮空氣調(diào)整到需要的壓力值以下，也能起到安全保護(hù)的作用。本項目中選擇了神馳公司生產(chǎn)的一款型號為 NFR-200的調(diào)壓過濾器，最大可調(diào)壓力為1,MPa。

鑒于最終的校準(zhǔn)裝置體積與重量的原因，為方便裝置的移動，將裝置各部分合理的設(shè)計安置于 1輛手推車上。通過多次的探索與研究，最終研制出的樣機如圖2所示。

圖2 裝置樣機Fig.2 Picture of a device prototype

2 氣密性檢測試驗

2.1 試驗?zāi)繕?biāo)

該壓力模塊校準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)壓力測量范圍為 0～0.8,MPa，精度等級為 0.02%FS，被校準(zhǔn)壓力模塊測量滿量程一般為0.25～0.6,MPa，精度等級為 0.5%FS。該裝置壓力容器內(nèi)壓力值必須保證能夠穩(wěn)定在0.004,MPa/h。

2.2 環(huán)境條件

試驗條件滿足溫度(20±5)℃，相對濕度不大于 85%，設(shè)備周圍無腐蝕性氣體，無其他熱源。

2.3 試驗數(shù)據(jù)

第 1個 2,min內(nèi)壓力值下降 0.004,0,MPa；第 2個 2,min內(nèi)壓力值下降 0.001,8,MPa；第 3個 2,min內(nèi)下降0.000,6,MPa；第 4個 2,min內(nèi)下降 0.000 3,MPa。

2.4 試驗結(jié)論

加壓階段因為氣體分子間距較大，且有彈性回滯現(xiàn)象，腔體內(nèi)壓力在經(jīng)過 4～5,min才逐漸趨于穩(wěn)定，達(dá)到氣密性試驗要求，所以該項目設(shè)計的壓力容器的氣密性是可以保證的。

3 結(jié) 論

本文設(shè)計并研制的檢測裝置模擬了無線數(shù)據(jù)采集壓力模塊的工作過程，裝置運行安全穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠。試驗結(jié)果表明，該裝置符合壓力量值溯源性能指標(biāo)要求。該項目的研制可將天津市空間壓力場提供的溯源能力由 0～20,kPa提升至 0～0.8,MPa，為食品、醫(yī)藥行業(yè)的科研工作提供了技術(shù)支撐?！?/p>

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