基于单片机自动控制的蒸汽灭菌器设计（全套CAD图+说明书+开题报告+翻译）
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共68页)
编号：1670185
类型：共享资源
大小：6.30MB
格式：ZIP
上传时间：2017-09-04
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
基于
单片机
自动控制
蒸汽
灭菌
设计
全套
cad
说明书
仿单
开题
报告
讲演
呈文
翻译
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
学 毕业设计（论文）任务书 学 院： 机械工程学院 题 目： 基于单片机自动控制的蒸汽灭菌器设计 论文 (设计 ) 内容及要求： 一、毕业设计（论文）原始依据 装置参数：已知设计参数： 工作压力 工作温度 134； 全容积 50L。 二、毕业设计（论文）主要内容 设计图纸折合 0#图 3 张以上（其中手工绘图不少于 1 张 1#图）。设计说明书 12000 字以上，并有 2000 3000 字的外文文献翻译 和 300 字左右中英文摘要。 三、毕业设计（论文）基本要求 设计符合最新国家标准及行业标准。设计图样达到工程设计施工图水平。 四、毕业设计（论文）进度安排 1 月 06 日至 1 月 12 日：了解我们所要设计的试验装置，为进行设计做准备； 1 月 13 日至 2 月 25 日：进行参观实习； 2 月 26 日至 3 月 10 日：查阅资料，找设计依据，理出设计思路； 3 月 11 日至 4 月 20 日：算数据，求的设计的各种依据； 4 月 21 日至 5 月 13 日：设计，画出设计图纸。 5 月 14 日至 5 月 25 日：整理图纸，进行打印，写出设计说明书并校核； 5 月 26 日至 5 月 31 日：准备答辩 五、主要参考文献 钢制压力容器 化工工艺设计手册 单片机原理及接口技术 压力容器设计手册 指导老师： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 I 基于单片机自动控制的蒸汽灭菌器设计 摘要： 脉动真空灭菌器的主体为一带有夹套及密封门的高压容器，配有真空泵、真空阀等控制器件及温度、压力、水位传感器。该系统以 片机为控制核心模块；采用下排气式脉动预真空技术；用真空泵三次抽取气体以获得真空加快预热过程，通过电加热获得饱和蒸汽以形成高压饱和热蒸汽灭菌介质；分别采用 电阻温度传感器、集成微芯压力传感器 动水位传感器对温度、压力和水位信号进行采集处理；采用固态整流器 A 以弱电流驱动系统而节省能源；在人机交 流方面采用中文液晶显示并通过独立键盘进行用户设置；为提高控制精度，系统采用了 合模糊控制算法对温度进行非线性控制；通过以上途径最终实现了高温高压蒸汽灭菌。本系统功能齐全，实现了灭菌器工作过程自动化，温度控制精度可达 1 ， 压力浮动范围保持在 3保证灭菌效果的前提下缩短了工作周期，人机交流方便、界面友好。 关键词： 蒸汽；灭菌器；单片机；自动控制 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 on of a a as to up to to on A to by in on In to to to to on to to be it by it 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 录 引言 . 1 1、 杀菌简介 . 2 本概念 . 2 毒灭菌方法 . 3 响消毒灭菌的因素 . 5 2、压力蒸汽灭菌器 . 7 内外研究现状 . 7 动式真空高压蒸汽灭菌器工作原理、特点和结构 . 8 作流程 . 9 注意事项 . 10 款灭菌器 . 11 3、灭菌器机械设计 . 13 关参数和要求 . 13 菌器缸体的设计 . 13 盖螺栓的选型计算及结果 . 15 栓载荷的计算 . 16 结螺栓选型 . 17 圆封头设计计算 . 18 兰连接的选择 . 19 壁开口补强 . 20 温层的厚度计算 . 21 空泵的选型 . 21 4、系统的电子控制部分设计 . 24 统的控制，显示与驱动 . 24 制系统硬件结构 . 24 力、水位、温度信号的采集与处理 . 25 源、运算放大器、触发器等的选择 . 28 盘输入系统设计 . 31 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 统设计 . 34 统程序设计和 . 37 参考文献 . 40 中英文翻译 . 41 . 41 中文译文 . 53 反应堆压力容器的老化和生命体系 . 53 谢 词 . 64 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 V 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 1 页 共 64 页 引言 随着科技和经济的不断发展，越来越多的场合和设备需要消毒和杀菌，医院和食品行业的杀菌消毒是必不可少的，消毒灭菌设备也达到了飞速发展。高温灭菌设备、微波灭菌设备、电离辐射灭菌设备等各种不同类型的灭 菌设备，适用于不同的场合，而且各有千秋。在我国，灭菌设备也得到很大发展，各种类型灭菌设备都是种类繁多，而且功能齐全。同样，在发达国家，灭菌设备也是有着巨大的进步。 消毒杀菌方法主要分为物理 灭菌方法 和 化学灭菌 方法。而且根据不同的方法，设计出不同原理，效果，杀菌范围的灭菌设备。如一些比较常用的杀菌设备 :微波杀菌设备，紫外线杀菌设备，臭氧杀菌设备，超高温杀菌机等。 不同的设备，成本和杀菌效果也是有差异的。本文选择脉动蒸汽压力杀菌器设计，主要是考虑其灭菌时间短，不需要高的真空度；而且蒸汽是无色，无味，无毒的气体，获 取容易，生产成本低，杀菌效果好，目前很多大中型医院都选择此类杀菌器作为消毒的设备，发达国家已经达到了普遍的水平，可见其未来的前景是非常广阔的。 该设计主要分为俩个部分的设计。包括灭菌缸体的设计和杀菌器的电子系统控制部分的设计。其中电子系统控制部分的设计是重点和难点。 未来的脉动蒸汽压力杀菌器也有研究的前景。主要是研究杀菌设备的杀菌范围，使其适用于不同物品之间的杀菌；提高能源的利用率，提高传热效率及减少能量损耗，并实现高温短时的杀菌工艺。 通过此次设计，不仅加深了我对专业知识的理解和应用，也使我养成了面对困难 ，迎难而上的积极的心态，培养了自己发现问题，分析问题和解决问题的能力。最终在段老师和各位老师同学的帮助下，完成了此次设计，在此，我表示诚挚的感谢！购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 2 页 共 64 页 1、杀菌简介 本概念 空气排除 将灭菌室中和负载中空气充分去除，使得蒸汽更容易穿透负载 。 自动控制器 能响应预置的过程参数，使 得 灭菌器按照程序步骤的要求 ， 持续运行的装置 。 室内温度 灭菌室内最冷点的温度 。 行程结束指示 灭菌行程按照要求结束 ， 同时被灭过菌的负载能够 ， 从灭菌室内取出的状态表示 。 小型蒸汽灭菌器的保持时间包含可用空间 、 温度测量参考点在内的所有点的温度 ， 都保持在灭菌温度范围内的阶段 注：保持时间紧随平衡时间之后 ， 保持时间的长短与灭菌温度有关。 消毒 清除或 者 杀灭传播媒介上病原微生物 ， 使其达到无害化处理。 灭菌 保证灭菌器负载无菌的过程 。 无菌 使微生物 ， 不能在医疗器械上存活的条件 。 灭菌周期 为达到灭菌目的，灭菌器按照操作步骤的自动顺序执行过程 。 灭菌周期类型 基于操作周期的灭菌过程分类 。 注 1： 此分类按照标准中列出的相关检测确认 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 3 页 共 64 页 注 2 ：本标准中定义了三个灭菌周期类型： B、 。可以提出其他声明 ，但不应参考所列的灭菌周期类型。 灭菌单元 灭菌器内尺寸 3000000象的矩形平行六面体的可用空间 。 灭菌温度 灭菌温度范围的最小值 。 灭菌温度范围 灭菌温度 及 在保持时间内遍及负载的最高允许温度之间的温度范围 。 毒灭菌方法 消毒灭菌方法主要分 物理灭菌方法 和 化学灭菌 方法。 物理消毒灭菌法 物理消毒灭菌法师利用高温或紫外线等方法杀死微生物。如加热使微生物蛋白质发生变形，最终导致微生物死亡。 热力消毒灭菌法 ： 利用热力作用破坏微生物的蛋白质 ， 核酸 ， 细胞壁 ， 细胞膜 等 ，导致其死亡 。 可分为干热法 与 湿热法。 （ 1） 燃烧法：属于干热法，是一种简单、迅速、彻底的灭菌方法。 (2) 干烤法：属于干热法 。 利用特制的烤箱，热力通过空气对流和介质传导进行灭菌，效果可靠。 （ 3） 煮沸消毒法：属于湿热法， 即利用煮沸 100 经 5杀死一切细菌的繁殖体。 （ 4） 压力蒸汽灭菌法：属于湿热法，是一种临床上应用最广泛，效果最为可靠的灭菌方法 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 4 页 共 64 页 操作人员要使用防烫棉手套，长袖工作服方可接触高温物品和设备，排除蒸汽泄露故障时要进行防护，避免皮肤的灼伤。 光照消毒法（又称辐射 消毒） ： 主要是 利用 紫外线的杀菌作用，使 微生物 菌体蛋白发生变性， 最终 导致 微生物 死亡。 （ 1） 日光暴晒法：利用日光的热、干燥、紫外线的作用来杀菌，将床垫、毛毯、书籍、衣服等放在阳光下直射，暴晒 6 小时可达到消毒效果，中间要定时翻动。 （ 2） 紫外线灯管消毒法：紫外线属电磁波辐射，常用于空气、物品表面的消毒 ，具有广谱杀菌能力，无二次污染 。 (3)臭氧灭菌消毒法： 臭氧是一种强氧化剂 ， 利用臭氧的氧化作用进行杀菌 方法称为 臭氧灭菌消毒法。臭氧灭菌消毒法 杀菌彻底，杀菌广谱，且无残留。 电离辐射灭菌法 (又称冷灭菌 )： 是 利 用 放射性同位素 放射的 射线 ，伦琴射线或电离辐射 杀灭 微生物 及 芽孢 的方法。 尤其适用于怕热的 物品杀菌。 微波消毒灭菌法 ： 微波是一种频率高 ， 波长短的电磁波 。其灭菌机理分俩个方面。包括热效应灭菌和非热效应灭菌。当微波加热时， 可使 细菌体中蛋白质，核酸等 极化分子发生极化，进行高速 旋转 运动， 一方面加热使细菌凝固死亡，宁一方面使蛋白质变性死亡，达到双重杀菌效果。但 不能用于金属物品的消毒 。 化学消毒灭菌法 使用化学药物灭杀病原微生物的方法，称为化学消毒灭菌法。主要有： 浸泡法 将物品洗净擦干，浸泡在消毒液中，在标准浓度与一定时间内达到消毒灭菌作用。 擦拭法 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 5 页 共 64 页 选用易溶于水 ， 穿透性强的消毒剂，擦拭物品表面，在标准的浓度和时间里达到消毒灭菌目的。 薰蒸法 将消毒剂 加热或加入氧化剂，使消毒 液 呈气体，在标准的浓度和时间里达到消毒灭菌目的。 喷雾法 将药液用喷雾器均匀的喷洒，进行空气及物品表面对消毒，在标准浓度和一定时间里达到消毒的目的。 环氧乙烷气体密闭消毒法 将环氧乙烷气体置于密闭容器内，在标准的浓度、湿度和时间内达到消毒灭菌目的。 响消毒灭菌的因素 消毒灭菌时，不仅应注意消毒方法本身 的性质和特点，而且还要注意其他因素对消毒效果的影响。只有将这些因素的掌握和加以利用，才能提高其消毒效果，达到事倍功半。 主要影响因素有以下几个方面： 毒剂的剂量 消毒剂的剂量是杀灭微生物的基本条件，主要包括消毒强度和时间两方面。一般来说，增加消毒强度能相应提高消毒杀菌的速度，而减少消毒时间会降低消毒效果。 生物污染的种类和数量 不同种类的生物，对其消毒的效果也自然不同。微生物的数量也会影响消毒效果。 度 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 6 页 共 64 页 除了热力消毒完全依靠温度作用来杀灭微生物，其他各种消毒方法也受 温度变化的影响。而且无论在物理消毒还是化消毒，都是温度越高，效果越好。 度 气体消毒和熏蒸消毒受到消毒环境相对湿度对的影响十分明显，而且湿度过高或者过低都会影响消毒杀菌效果，有时甚至导致消毒失败。 且也对微生物影响。 机物质 消毒环境中的有机物质，其往往能抑制或减弱消毒因子的杀菌能力，尤其是化学消毒剂的杀菌能力。一般，如果有机物存在，消毒剂量则应加大。 抗物质 拮抗物质对化学 消毒剂会产生中和和干扰作用，从而影响消毒杀菌效果。 透作用 消毒杀菌时，由于杀菌因子必须直接作用到微生物本身才能起杀菌作用，而不同消毒因子穿透力不同，所以也会影响消毒效果。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 7 页 共 64 页 2、压力蒸汽灭菌器 内外研究现状 介 随着科技和经济的不断发展，越来越多的场合和设备需要消毒和杀菌，消毒灭菌设备也达到了飞速发展。高温灭菌设备、微波灭菌设备、电离辐射灭菌设备等各种不同类型的灭菌设备，适用于不同的场合，而且各有千秋。在我国，灭菌设备也得到很大发展，各种类型灭菌设备 都是种类繁多，而且功能齐全。同样，在发达国家，灭菌设备也是有着巨大的进步。 高压蒸汽灭菌设备是使用时间最长、应用最广泛的一种灭菌器之一，如今仍在广泛应用。而且人们在传统的方式上进行了改进，研制出了脉动真空方式的蒸汽式灭菌设备，提高了灭菌效率，灭菌彻底，节省能量，人力和物力，是一种优良的灭菌设备。脉动真空压力蒸气灭菌适用于耐高温的物品，医疗器械等 ,如金属器械、搪瓷、玻璃，敷料、橡胶及一些药物的灭菌，不用于油类和粉剂的灭菌。 高压蒸气灭菌是热力灭菌中灭菌效果最好，应用最广的一种灭菌方法。其优点是蒸气穿透力强 ,灭 菌效果可靠 , 能杀灭包括芽孢在内的所有微生物。主要分下排气式压力蒸汽灭菌器和预真空压力蒸汽灭菌器。预真空压力蒸汽灭菌器自上世纪80年代开始在我国得到普遍使用。它配有真空泵，在通入蒸汽前将内部抽成真空，形成真空，负压，以便于蒸汽穿透。杀灭率达到 温度可达 132这两个重要因素使它能达灭菌彻底。在压力 度 132 ,45可灭菌。因此脉动预真空压力蒸气灭菌器具有灭菌彻底，灭菌时间短 , 对物品的损坏程度轻，灭菌后物品干燥好，损害轻微等优点。 下排气式灭菌器在欧美等发达 国家只作为消毒使用而不用于灭菌 , 因为其在蒸汽置换冷空气时具有不彻底性和灭菌内室的上下层温差过大等缺点 , 不能保证所灭菌的器材都达到灭菌要求。 预真空式灭菌器在国内大中型医疗机构使用较多 , 特别是三级甲等医院将其作购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 8 页 共 64 页 为必备灭菌设备。大型综合型医院目前很少使用下排气灭菌器。近年来 ,预真空灭菌技术也在不断完善 , 已由一次性抽真空的方式发展成多次脉动抽真空 ( 简称脉动真空 )的方式 ,有效提高了灭菌质量和缩短灭菌运行时间。 最近又在脉动真空灭菌技术基础上发展成一种称为动态脉动式的新型预真空灭菌技术 , 能进一步增强灭菌效 率。目前 ,国外已有厂家开始生产这种新型的灭菌器 , 估计将来会成为主流设备。 来的发展趋势 节约能源， 用于不同物品之间的杀菌， 间，压力，加热等操作的微机控制。 动式真空高压蒸汽灭菌器工作原理、特点和结构 作原理 其蒸汽灭菌原理为 : 当蒸汽进入灭菌器内 , 遇到冷的消毒物品 ,蒸汽冷凝而变成液态 ,过程中释放出大量热量 , 使消毒物品受热，受潮 , 在热与潮 的作用下 ,使细菌的蛋白质凝固变性，从而达到灭菌的目的。 脉动式真空高压蒸汽灭菌器采用蒸汽热式杀菌的原理 ,以饱和水蒸汽作为灭菌介质，采用机械强制脉动真空的空气排除方式。先将灭菌器内冷空气用泵抽出 98%以上，是灭菌室形成负压，蒸汽能迅速穿透物品内部进行灭菌。根据抽真空次数的不同，可分为脉动真空和预真空俩种。前者由于多次抽真空，排除空气更加彻底，效果更可靠。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 9 页 共 64 页 图 动真空灭菌器压力 缺点 （ 1）灭菌时间短；（ 2）空气滞留问题小；（ 3）不需要高的真空度；（ 4）小装量条件下仍有好的灭菌效果等。 （ 1） 需要复杂的辅助设施（ 如真空泵 、 冷凝器 、 喷射泵等） 在真空度范围内实现蒸汽脉冲 ，从而给维修和保养增添了困难 （ 2）被灭菌品装载过密时，灭菌效果差 。 作流程 菌前准备及检查： 检查蒸汽供应情况 ;将管道中冷凝水排放干净 ;打开水阀为真空泵的正常运转做准备 ;接通电源等。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 10 页 共 64 页 菌操作过程： 预置各灭菌参数： 预置记录仪上下限控制温度 预置灭菌时间 预置干燥时 间及脉动次数 准备阶段：打开电源，放入要杀菌的物品，并进行密封 升温阶段：真空泵启动，进行脉动真空，脉动次数达到预置值后，进行升温温度达到记录仪下限值，进入灭菌阶段。 灭菌阶段：灭菌计时开始计时，计时时间达到预置值，进入排汽阶段。 排汽阶段：真空泵重新启动，抽空阀打开，直到内柜压力下降到 真空干燥阶段：内柜压力降到 始干燥计时，干燥时间到达预置值，真空泵停止运转，空气阀打开内室压力回升至 结束：空气阀继续开启，蜂鸣器呼叫（内室压力为零），按“复位”或 “开门”按钮。灭菌结束后，应切断电源（前后门电源开关都需关闭），关闭蒸汽阀及供水阀门 。 注意事项 （ 1） 要 随时观察压力及温度情况 ,开关门时应密切注意门升降情况，如有异常，立即按相应按钮，停止门的动作，查看并排除故障。 (2）灭菌包不宜过大过紧（体积不应大于 3000，灭菌器内物品的放置总量不应超过灭菌器柜室容积的 85%。各包之间留有空隙，以便于蒸汽流通、渗入包裹中央，排气时蒸汽迅速排出，保持物品干燥。 （ 3）被灭菌物品应待干燥后 ， 才能取出备用。布类物品 应 放在金属、搪瓷类物品之上。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 11 页 共 64 页 (4)非灭菌过程，柜门不要关紧，以防门密封圈长期压缩变形而影响门的密封性能和寿命。关门时，用力不要过猛，以免破坏门开关。 (5）盛装物品的容器应有孔，若无孔 时 ，应将容器盖打开。 （ 6）注意安全操作，每次灭菌前， 要 检查灭菌器是否处于良好的工作状态。 而且 灭菌完毕后减压不要过猛， 应待 压力表回归 “0” 位后 ，再 打开盖或门 。水压低于 不可启动真空泵。 款灭菌器 图 水华圆医疗器械有限公司：容积 m ，设计压力 高工作温度 136 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 12 页 共 64 页 图 真空灭菌器（机动门）山东中泰医疗器械股份有限公司 图 22） 阳京冠医疗设备科技发展有限公司： 容腔尺寸 ： 15007651040 （ 外形 尺寸： 224014202000（ 以上几个都是国内比较知名的杀菌器的企业，在密封方面都采用了比较先进的技术，实现了一定的智能控制。尽管各种外表形式不同，但是其原理都是大同小异的。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 13 页 共 64 页 3、灭菌器机械设计 关参数和要求 作压力 作温度 134，全容积 50L； 5 相对湿度：不大于 85% 大气压力： 7006用电源：交流电 22080V，电压波动 10%； 额定工作压力不大于 菌工作温度： 115 138 表 机详细参数 规格型号 内室容积 L 内室尺寸（ D L）型尺寸（ L W H） 计压力 定工作压力高工作温度 输入功率动 50 400450 520 520850 34 20V/380V 菌器缸体的 设计 由设计参数：工作压力 定工作压力 室容积 50L，内饰尺寸 400 450。灭菌室为内压容器，可简化为普通不锈钢制标准椭圆封头的圆柱形压力容器。简化图如下所示： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 14 页 共 64 页 图 菌室缸体的简化模型 1. 筒体和封头的材料相同，都选用 0牌号 参考 . 考虑到筒体中的液体很少（为普通自来水），故忽略液柱的静压力。考虑安全因数，取安全系数为 有公式 . 由最高工作温度为 134，由过程设备设计表 150=103. 因为筒体内装的是普通自来水，对于不锈钢，当介质的腐蚀性极微时，可取，当钢材的厚度负偏差不大于 不超过名义厚度的 6时，可取=2=0 5. 焊接接头形式为单面焊对接接头，采用无损检测比例为 100时，取焊接接头系数 值为 6. 封头用标准椭圆封头，形状系数 K=2+(2/6,由 ，且00 K=1 7. 计算如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 15 页 共 64 页 筒体： = 2 头： S= =. 壁厚的确定 对于压力较低的容器，按强度公式计算出来的厚度很薄，往往会给制造和运输，安装带来困难，为此对壳体元件规定了不包括腐蚀裕量的最小厚度 碳素钢、低合金钢制的容器， 高合金钢制的容器， 综上所述，取壁厚 =4 9. 相关数据验算 椭圆形封头的最大允许工作压力按下式确定： 易知，选用的材料和壁厚 是合适的 10. 椭圆封头的示意图： 图 准椭圆形封头 盖螺栓的选型计算及结果 缸内的最高工作压力为 P=且为内压容器，则相关计算如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 16 页 共 64 页 高温条件下，密封材料的变形，紧固件的蠕变，结构产生过大热应力和热变形，会导致泄漏，必须正确选择密封材料及结构。 由于是高温部件的隔热密封，故可选硅橡胶密封胶 作温度为 50 程设备设计表 4得垫圈系数 M=压力 y=由钢壁的厚度设计密封圈 图 密封圈 V 型槽 垫片有效密封宽度 b=20片压紧力作用中心园计算直径 00+24220=368则有预紧时需要的压紧力公式 = 3 5 . 栓载荷的计算 预紧状态下，需要的最小螺栓载荷等于保证垫片初始密封所需的压紧力，故 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 17 页 共 64 页 a=32355N. 操作状态下需要的最小螺栓由俩部分组成：介质产生的轴向力和保持垫片密封所需的垫片压紧力，即 D 24 2 = 取 n=4，常温时 0 常温 =137紧状态下 , 按常温计算，螺栓所需截面积 61 3 73 2 3 5 4 操作状态下，按螺栓设计温度计算，螺栓所需的截面积 21 5 0 37 010 338 132 般先根据经验或参考有关标准假设螺栓个数 n（ 好为 4的倍数），算出螺栓根径 m 7 0440 将 使实际螺栓截面积不小于 直径螺栓拧紧时容易折断，所以螺栓公称直径一般不应小于 结螺栓选型 查阅相关的资 料，为了封盖和筒体之间开区方便和保证良好的密封性，故采取活结螺栓连接。查机械设计手册 2第 6篇 连接与紧固 表 活结螺栓直径 6选择螺栓型号为 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 18 页 共 64 页 活结螺栓的示意图如下： 2 4 5 图 结螺栓尺寸图 圆封头设计计算 1=0，腐蚀裕量 ，则 C=2=0。 用 100%无损检测比例，取焊接系数 = 00标准椭圆封头 22 易知 00且标准椭圆形封头的形状系数 K=1。 c= 150 =103则 e= = e=4 出来的椭圆形封头的最大允许工作压力： M P 2 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 19 页 共 64 页 由于设计最大压力为 此椭圆形封头的强度满足设计要求。 由 M P 03 ，查阅相关标准，由标准椭圆形封头的设计标准，封盖的相关尺寸图如下所示。 图 准椭圆形封头 兰连接的选择 由于缸壁的厚度只有 4虑到如果不加法兰连接件，就难免会造成封盖和筒体的密封面过于窄小，导致密封不严实。故在设计过程中，把封盖设计成上法兰，筒体上部设计成下法兰。两个法兰采用 4个活结螺栓连接，并且在两个法兰面中加入密封圈，从而达到密封的目的。法兰具 体设计尺寸如下。 法兰连接示意图如下： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 20 页 共 64 页 图 兰连接 壁开口补强 因为要在缸体上安装压力，温度等感应器及真空泵接管，要求在筒体上开孔。而开孔以后，不仅削弱器壁的强度，而且因壳体与接管连接处结构被破坏，会产生很大的局部应力，给容器安全操作带来隐患。因此必须考虑开孔补强。 由 体开孔满足下述全部要求时，可不另行补强： a)设计压力小于或等于 b)两相邻开孔中心的间距（对曲面间距以弧长计算）应不小于两孔直径之和的两倍； c）接管公称外径小于或等于 89d）接管最小壁厚满足下表要求。 表 另行补强的接管最小厚度 管公称外径 25 32 38 45 48 57 65 76 89 最小厚度 ： 1 钢材的标准杭拉强度 b540M 管与壳体的连接宜采用全焊透的结构型式。 2 接管的腐蚀裕量为 1 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 21 页 共 64 页 考虑到感应器的探测头一般外径都不会超过 10上面表，易知可不必进行开孔补强。 温层 的厚度计算 由 择保温层材料为泡沫玻璃，使用温度为 00。设计温度为 34，适宜。取室温为 0。 易计算得： 772 20134 由保温层计算公式： )1( 0T ， 其中 0 7 5 6 4(0 0 0 2 W/(m* )， 0=m* ), 215 0 /116Q , ）为年平均风速（ m / s),610( ,查表得衡阳地区年平均风速 W=s。计算得 s=m2* ). 将以上代入，求得 =保温层的厚度为 36 空泵的 选型 已知参数：极限压力 P=20积 V=0+11=m . 计算如下： 取真空度为 80算总抽出气体量： 空气质量的估算：尽管灭菌室内底部有部分水，但是为了保证安全系数和能达到所需抽气要求，可以认为初始状态时系统中空气的体积为 (初始状态温度为 20，湿空气 ) 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 22 页 共 64 页 根据 V=m 加水气质量： 知系统总质 量为： M=2=考化工工艺设计手册一书，由真空系统的容积进行泄漏量的估计，故选取空气平均漏量为 h，得总抽气量为 Q=14kg/h。 计算抽气速率： 02 7 3( 3 7(h，其中空气相对分子质量为 M=用气体常数 R= 计算抽气速率 e /20273( 3 根据抽气速率和真空度要求，查表 19化工工艺设计手 册）选择真空泵的类型。 要求真空泵的抽气速率满足： S（ 20% 30%） 估算抽气时间： 由公式 t=。 真空泵的选择： 由计算得到的数据和参数，选择真空泵型号和技术参数如下： 选锐意机械设计中心生产的 术参数如下： 负载电压： 24V 负载电流： 气速率： 12L/ 真空 度： 45 量： 450g 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 23 页 共 64 页 使用说明 泵的工作环境 环境温度为 0 40， 应安装在地面结实坚固的场所，周围应留有充分的余地，便于检查、维护、保养 ，泵不适宜室外日晒下工作，应在清洁环境中工作。 泵与系统的连接管道应密封可靠 。 噪音和消音器 当有大气流通过泵时，噪音较大，抽气接近真空时，噪音将大大减小。 用胶管把消音器串联在排气管路中，根据气路系统具体情况和使用条件，消音效果有差异。 注意事项：排气端要保持通畅，不应在排气管路中布置任何阻尼元件，否则可能使泵发生损坏；异物不得落入气 咀，否则将使泵发生损坏。焊接电机引线时要迅速，否则高温将会使电机损坏。 图 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 24 页 共 64 页 4、系统的电子控制部分设计 统的控制，显示与驱动 随着科技不断发展，各个行业对生产过程中需要灭菌的物品的无 菌可靠性要求也不断提高，且对过程控制也提出更高要求，因此也对大型自动高压蒸汽灭菌器提出了更高要求，也对设计人员提出了更高的设计水平要求。主要表现是灭菌腔内温度分布的均匀性和温度控制的精度要求。考虑和借鉴国外设备的控制原理，利用工业常用的 以很好解决上述问题。为了提高脉动真空灭菌器性能和自动化程度 , 开发了单片机实现的控制系统。 脉动真空灭菌器的主体是一带有密封门及夹套的高压容器 , 并配有真空泵，真空阀，蒸汽阀等控制器件及温度，水位，压力传感器。其工作过程如图所示： 图 脉动真空灭菌器工作过程框图 脉动真空阶段中将柜室内抽压至 81冷空气排除约 97%) , 目的是使灭菌室内蒸汽能达到饱和状态 ,从而加快预热过程 , 并缩短灭菌时间 , 而且还可以有效地驱除多孔性物质中空气 , 有利于水蒸气的穿透 , 同时使灭菌器内部温度保持均匀。为满足不同的灭菌物品的灭菌要求 ,灭菌器的灭菌温度设定在 115 138之间 ,灭菌压力为 104 210据所学的热力学原理 ,可知饱和蒸汽的压力与温度之间是存在一一对应的关系 ,因此在实际使用中 ,为保证灭菌效果是以温度为主要参数 ,当温度到达灭菌要求时，才开始保温计时 ,以确保足够灭菌时间。 制系统硬件结构 控制系统硬件的结构如下图所示。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 25 页 共 64 页 图 控制系统以 9外接 6芯片内部 2个 16位定时器 ,一个供系统定时用 ,另外一个设定为看门狗 ,避免程序在运行“跑飞” , 保证系统运行可靠性。 力、水位、温度信号的采集与处理 在本系统中温度与压力是主要被控对象。为了达到既定灭菌效果并保证灭菌设备的安全就需要对压力和温度进 行精确的检测和正确的处理。 度测量和器件选取 工业上广泛应用电阻温度计来测量 500之间的温度。电阻温度计准确度好，灵敏度高，且便于信号的远传和多点切换测量。 根据材料不同 ， 测温热电阻分为金属和半导体热电阻两种。实验证明，大多数金属导体当温度升高 1 时，其阻值要增加 半导体的阻值要减小3 6。正是由于导体和半导体的电阻值会随温度而变化，因此测量它们的电购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 26 页 共 64 页 阻值变化便可达到测温的目的。 其关系可用多项式表示如下： . . . . . .)()()(1 30200 式中， t、 A、 B、 与热电阻材料的性质有关。常用温度系数和电阻比来表征热电阻的电阻温度特性。 电阻温度系数的定义是：温度变化 l 时电阻值的相对变化量，用 来表示，单位是 据定义， 用下式表示： =t= 般材料的温度系数 并非常数，在不同的温度下具有不同的数值。因此常用（ （ 00 ）代表 0 100 之间的平均温度系数，其中 时的电阻值， 时的电阻值。电阻温度系数越大，热电阻的灵敏度越高，测量温度时就越容易得到准确的结果。 在本系统中采用 用的 出信号强，灵敏度高，性能稳定，同时还便于远距离测量。 温度信号采集电路图如图 图 度信号采集系统 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 27 页 共 64 页 力测量 压力测量采用 封型压力传感器原件）的弹性压力计，来检测和采集压力信号，其测压原理是弹性元件受压后变形，产生的反作用力与被测压力相平衡。此时，弹性原件的变形是被测压力的函数，这样通过测量变形的方法就可以测量压力的大小。此压力计结构简单，牢固可靠，使用方便，测压范围广，无需反复保养，价格便宜。但是这种压力计是以弹性元件为敏感元件，总会要受到一些不完全弹性影响，故精度不太高。考虑到介质的温度高于 60，故压力测量可选择安装冷凝圈。 该原件使用的弹性元件是膜盒组，形状和结构尺寸如下图所示： 图 、水位测量 水位测量的主要目的在于测知容器中水的存贮量，以保证顺利和安全生 产。水位购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 28 页 共 64 页 传感器的制造原理，在下图中，由于设备中的水是导体，当水位浸没到高水位时，将使公共通道和高水位回路联通，则系统发声报警，表明水位过高；当水位降至公共通道以下，则使公共通道与水位回路断开，灯不亮，表示水位低，需要加水。 图 位计原理简图 （注：由于压力与温度检测，采集及处理原理相似，因此压力信号采集图可参考温度信号采集原理图） 源、运算放大器、触发器等的选择 在驱动电路中，需要将电压转变成弱电压，并将采集到的信号放大或归真处理，因而也就涉及到了调整电路和选择合适的运算放大器与触发晶闸管。 动电源的选择 在驱动电路中不仅需要给元器件提供电压，而且同时也需要用弱电流驱动系统运行，因此我们必须选择合适的电源和电源驱动器。根据系统电流和电压的要求，我们选择的整流器为固态步进整流器，型号是 主要技术参数如下图所示： 表 电压 电流 输入 3 32V (4 20出 220/380V (40A 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 29 页 共 64 页 算放大器的选择 对于运算放大器，根据系统的参数和电路要求选择 结构如下图所示： 图 、触发器的选择 触发晶闸管选择过零触发双硅输出光耦 是采用双列直插 6脚封装。主要性能参数有：可靠触发电流为 持 100 A，超阻断电压为 600V，重复冲击电流峰值为 1A，关断状态额定电压上升率 = 100V/ s。 查资料得 2、 4脚为输入端， 1、 5脚为输出端， 3、 6脚悬空，详见下图所示： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 第 30 页 共 6 毕业设计 (论文 ) 题 目 基于单片机自动控制的蒸汽灭菌器 学院名称 机械工程学院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 年 5 月 28 日 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 基于单片机自动控制的蒸汽灭菌器设计 设计（论文）题目来源 自选 设计（论文）题目类型 工程设计 起止时间 一、设计（论文）依据及研究意义： 由于蒸汽是一种无色、无味、无毒的无害气体，获取方法简单、穿透力强、温度高、生产成本低，是一种效果好、无污染的灭菌方法，因此压力蒸汽灭菌是医疗行业长期以来最主要的灭菌方法。 研究意义在于培养综合运用所学的基础知识、专业知识去分析和解决生产实际问题的能力 ,培养正确的设计思维，培养我们机械设计的基本技能和工程设计工作者的基本 素质，通过运用设计标准、规范、图册、手册和查阅有关技术资料去进行理论计算、结构思考、绘制图样和写相关说明材料，为我们走上工作岗位及以后续读研究打下坚实的基础。 二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标（技术方案、路线）： 本次设计主要设计脉动真空蒸汽灭菌器，主要内容蒸汽灭菌器的整体设计，难点在单片机控制方案，规划出控制方案、工艺流程图和细节流
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号