热水循环装置的制作方法

本发明涉及一种水循环装置，尤其涉及一种热水循环装置。

背景技术：

环氧乙烷灭菌器是在一定温度、压力和湿度条件下，用一定浓度的环氧乙烷气体对密封于灭菌室内的物品进行低温熏蒸灭菌的设备，是医疗器械生产的灭菌过程使用的重要设备，在医疗器械生产中得到广泛的应用。

热水循环装置是环氧乙烷灭菌器的重要组成部分。环氧乙烷灭菌器的灭菌室是由一个矩形的箱体和两端的门体组成的六面体密封容器。箱体由薄钢板焊接而成，门体由框架和门板焊接而成，门板也是薄钢板。为了保证环氧乙烷灭菌所需要的温度，要求灭菌室的六面都进行加热，一般加热的介质是循环热水。箱体的四面外侧和门板的外侧适当的间隔有槽型水套与箱体焊接在一起，组成水套组合成为封闭的循环水道。热水通过水套组合将热传递给箱体和门板，箱体和门板再通过热辐射的方式将箱体内的空气和灭菌物品加热到并保持在设定的温度范围，在这个温度范围下进行灭菌工作。为此，一般灭菌器都需要有一套热水循环装置，保证灭菌器箱体的热量供应。

现有技术中环氧乙烷灭菌器的热水循环装置基本上是采用带水箱的开式循环装置。装置的主要组成是：在有相当容量的水箱中装入电加热管，温度传感器。在水箱上安装有出水管、回水管、补水管、溢水管、水位计等。水箱外覆有保温材料、水箱设有箱盖，但水箱与大气相通，水箱和箱盖都用不锈钢板制造，水箱安装在控制架上，其高度高于灭菌器箱体水套最高点。在出水管路上安装有循环水泵以及相关的控制阀，经过水箱加热的热水通过水泵加压后经过相应的并联或串联管路进入灭菌器箱体和门体的水套对箱体进行加热后再进入回水管路由回水管回到水箱。装置运行一定时间，水箱的水会因为蒸发或泄漏而损失，通过补水管补充。是否需要补水需要通过观察水位计确定。如果补水太多可通过溢水管流出到指定的装置中。为减少水箱热量的损失和防止工作人员烫伤，在水箱的六面都包覆有保温材料，保温层外有不锈钢板外包。用这套热水循环装置为箱体供热。

现有技术中带水箱的开式热水循环装置存在的问题主要是装置需要设置一个容量较大的水箱，结构复杂，能耗较高，制造和使用成本较高，这些问题极需要改进。具体问题有：

1)需要设置一个容积较大的水箱，包括保温和外包装置以及相应的支撑架及附件。一般水箱都安装在离灭菌器较远的独立的控制室内，与灭菌器箱体连接的管路较长，结构复杂，制造安装和使用费用较高。

2)由于有一个容积较大的水箱，以及相应较远的管路，需要增加较多的循环水，这些水的加热需要热量，增加了电加热的消耗，增加能源(水和电)消耗。

3)由于水箱是与大气连通的，其循环方式为开式循环。设备运行过程中有热水蒸发，需定期补水，在热水开式循环过程和补水过程中会有新的氧气溶入循环水中，对用碳钢制造的水套造成加快锈蚀过程，降低灭菌器的寿命。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是为环氧乙烷灭菌器提供一种带稳压罐热水循环装置，取消水箱，简化装置结构，缩短供水管路，减少水的用量，节约能源(水和电)，提高设备寿命，降低灭菌器制造和运行的费用。

本发明提供了一种热水循环装置，包括热水循环管路，热水循环管路上连接有密闭的稳压罐，稳压罐与热水循环管路形成闭路热水循环管路；

稳压罐包括由柔性隔膜分隔的水室及气室，水室与热水循环管路连通，稳压罐用于通过调节水室及气室的压力，保持热水循环管路内压力的稳定。

进一步地，该装置还包括用于测量热水循环管路内压力的压力传感器。

进一步地，稳压罐还包括安全阀，安全阀与水室连接，用于在热水循环管路内压力超过设定值后进行自动泄压。

进一步地，稳压罐还包括进气阀，进气阀与气室连接，用于在开启状态下向气室内填充压缩空气。

进一步地，该装置还包括与热水循环管路连接的循环水泵。

进一步地，该装置还包括加热装置，加热装置与热水循环管路连接，用于加热并保持热水循环管路中的水温。

进一步地，加热装置包括加热器、加热器管及温度传感器，加热器及温度传感器设于加热器管内。

进一步地，该装置还包括与热水循环管路连接的供水管路，供水管路设有电磁阀，供水管路及热水循环管路连接有过滤器。

进一步地，该装置还包括水套装置，水套装置通过进水管及回水管与热水循环管路形成闭路热水循环管路，水套装置设有用于排气的放气阀，回水管上设有单向阀。

进一步地，水套装置包括用于容纳循环热水的槽型水套，多个槽型水套间隔环绕于密闭容器表面形成环形水套，并与密闭容器固定连接，环形水套通过连接水套连通形成循环热水通道。

借由上述方案，通过热水循环装置，能够节能(水和电)，降低材料消耗，降低制造和使用成本，提高设备寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明热水循环装置的结构示意图；

图2是本发明热水循环装置稳压罐的结构示意图。

图中标号：

1-第一球阀；

2-电磁阀；

3-过滤器；

4-稳压罐；41-进气阀；42-进气管；43-罐体；44-气室；45-安全阀；46-隔膜；47-水室；48-输水管；

5-压力传感器；

6-水泵；

7-加热器；71-加热器管；72-温度传感器；

8-进水管；81-第二球阀；

9-水套；91-放气阀；

10-回水管；101-第三球阀；102-单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种带稳压罐闭式热水循环装置，外接水源管路通过手动第一球阀1、电磁阀2和过滤器3后用三通与稳压罐4和压力传感器5相连，然后管路与水泵6的吸水口相接，水泵6出口用管路与加热器管71的入口相接，加热器7安装在加热器管71内，加热器管内装有温度传感器72，加热器管71的出口用管子连接手动第二球阀81后直通箱体水套的进水管8，热水通过灭菌器箱体(包括门体)的水套9后通过回水管10和连接在回水管中的手动第三球阀101和单向阀102后在电磁阀2和过滤器3之间与进水管相连，这样就形成一个没有水箱的与空气不相通的封闭式热水循环装置。

参图2a所示，稳压罐4由进气阀41，进气管42，罐体43，气室44，安全阀45，隔膜46，水室47，输水管48组成。

该带稳压罐热水循环装置的工作过程如下：

装置中的手动第一球阀1是装置的水源总开关，控制装置的供水或断水。电磁阀2是装置充水时的控制阀，手动第一球阀1开通后，接通或关闭电磁阀2可以给装置充水或断水。

过滤器3是用来过滤新补充的水和装置的循环水，防止脏物进入系统内。

稳压罐4是保证循环系统内的压力保持在一定的压力范围，防止循环装置的管路和设备由于封闭状态下水加热膨胀压力增加而受损。

压力传感器5是用来实时测量管路中的压力，防止系统中的压力过高或过低。

循环水泵6是给循环水加压，保证装置内的水正常循环。

加热器7是在管路中给水加热的装置，加热器安装在一根直径较大的管子中，管子两端分别与热水管路连接，在管路中安装温度传感器72，实时测量水温并将信息传递到控制部分，实现水温自动控制。

手动第二球阀81和第三球阀101分别安装在水套进水管8和回水管10上，主要作用是方便维修或调整时控制部分管路水流便于拆卸部分零部件。正常情况下，这两个手动阀是打开的，只有在维修或拆卸零部件时才将其关闭。

循环热水通过手动第二球阀81和进水管8进入水套9内，水套充满水后通过回水管10和手动第三球阀101及单向阀102回到过滤器3前的管路，形成一个完整的闭路循环。

充水时水套9顶部的放气阀91自动开启排气，装置充水完成，管路顶部没有空气，放气阀91自动关闭。管路中水压达到预定的压力p0后，电磁阀2自动关闭，充水过程结束。

本实施例中的水套9采用槽型水套，多个槽型水套间隔环绕于密闭容器表面形成环形水套，并与密闭容器固定连接，环形水套通过连接水套(连接各槽型水套的管路)连通形成循环热水通道。回水管上安装单向阀102是为了防止系统充水或补水时水未经过滤而从回水管进入水套内。

稳压罐4是一个密封的容器，罐体43用金属板压制而成，罐体43内分成两部分，一部分是气室44，可通过进气阀41和进气管42对气室内充入压缩空气使其压力为设定的p0。另一部分为水室47，水室47由输水管48与装置管路连接，管路中的热水可进入或排出水室47。气室44和水室47之间用橡胶隔膜46隔开，互不相通，在水室外的管路上安装有一个安全阀45，当管路的压力超过规定值时安全阀自动开启泄压，以保证装置的安全，见图2a。

热水循环装置安装前或安装后先按设计要求调整好稳压罐4的工作压p0，然后对循环装置充水。充水前先将第一球阀1、第二球阀81和第三球阀101开启，然后接通电磁阀2，水源的水通过过滤器3进入并充满稳压罐4的水室后通过水泵6和加热器管71再经过第二球阀81和进水管8进入箱体和门体水套9，再通过回水管10、第三球阀101和单向阀102回到过滤器3入口。装置充水时水套9顶部的放气阀91自动开启排气，装置充水完成，管路顶部没有空气，放气阀91自动关闭。管路中水压达到预定的压力p0后，电磁阀2自动关闭，充水过程结束。

箱体需要加热时，接通加热器7和水泵6的电源，加热器7和水泵6开始工作，系统内的水在加热的同时实现闭路循环，水温升高时会有微量的体积膨胀，膨胀的水进入稳压罐4的水室储存起来，水室47的体积增加，将气室44空气压缩，使压力增加，这时系统的压力升高达到新的平衡压力p1，见图2b。当温度达到设定的温度后，通过温度传感器72将信息传递到控制系统而停止加热，停止加热后一段时间，由于系统的散热作用，温度降低到设定温度后又重新加热，这样反复变动时箱体内温度保持在设定的范围内。

当系统内的温度失控，温度继续升高，水不断膨胀使稳压罐的压力升高到规定的数值后，管路上的安全阀45自动打开泄压，保证装置的安全。

当热水循环装置不加热时，装置内的水温下降，水的体积减少，稳压罐4内水室47的水又回到管路中，稳压罐4的压力又恢复到原来状态p0。

不论什么原因，当装置内的水缺少时，管路系统中的压力降低到设定水平，压力传感器5发出信号，自动开通电磁阀2进行补水。

有稳压罐的闭式热水循环装置中，稳压罐4的气室44按要求充入设定压力为p0的压缩空气，热水循环装置充满水后系统的压力也达到p0，系统的水加热后温度升高发生微量膨胀，膨胀的水进入稳压罐4的水室47，同时推动橡胶隔膜46挤压气室的空间使压缩空气进一步压缩，到设定温度后气室44压力升高到设定值p1，这时水室47和装置管路的压力也达到p1。当装置不加热后，水温下降，水体的体积收缩到原来的状态，水从稳压罐4中排出，在气室压力的作用下橡胶隔膜46又退回到原来的位置，气室44的空间减少，装置中的水仍然充满管道。实现在封闭状态下的热水循环。

本实施例提供的热水循环装置除了可用于医疗器械行业的环氧乙烷灭菌器中的加热系统，也可用于其他热水循环系统中，如将该带稳压罐闭式热水循环装置用于一台箱体内腔截面宽度为700mm，高度为1000mm，长度为1400mm，压力为0.08mpa，容积1立方米的环氧乙烷灭菌器，稳压罐的容积选择10升即可满足要求，稳压罐和相应管路和其它装置安装在箱体边，用外包包封为一体成为一体机，达到了预期的效果。而一般同容积的灭菌器带水箱的开式热水循环装置的水箱容积为240升，比稳压罐容积大得多，而且水箱和管路及其它设备都安装在一个控制架上。与此相比，采用带稳压罐闭式热水循环装置既可以节省水箱及附属装置的制造和使用成本，节约用水，节约水箱和管路水加热用电，节约水箱及管路安装的空间，又方便用户使用。

本实施例提供的带稳压罐热水循环装置与有水箱的热水循环装置相比具有节能(水和电)，降低材料消耗，降低制造和使用成本，提高设备寿命的技术效果，具体包括：

1)取消体积较大的水箱及水箱的附属装置(如外包封、保温材料、水位计，水箱架等)，大大节约制造成本。

2)由于灭菌器的加热水温度不超过70℃，水的膨胀系数较小，大约为0.022，膨胀罐的容积相对较小，因此膨胀罐可以安装在箱体上或箱体边，大大缩短了输水管路，可以节省50％以上的输水管，节约管路费用。

3)取消水箱和减少相应的输水管路，可以节约20～30％的用水量，也节约20～30％的加热能源，有很明显的节能作用。

4)无水箱热水封闭循环装置可以避免水分蒸发和减少管路渗漏现象，不需要经常加水，大大减少开式循环和加水时带入溶解在水中的氧气的机会，大大减少对碳钢制造的水套腐蚀的作用，提高设备寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。