Спроектировать автоклав вертикальный периодического действия объемом 2,75 м³ - курсовой

Содержание

Введение

1.Общие сведения о процессе стерилизации

2 .Устройство и принцип работы автоклава

1.1. Общие сведения и классификация автоклавов

1.2. Корзина автоклава

1.3. Байонетный затвор

1.4. Механизм поворота байонетного кольца

3. Расчет на прочность стенок аппарата

3.1. Расчет цилиндрической обечайки

3.2. Расчет эллиптического днища

3.3 .Расчет на прочность эллиптической крышки

4. Расчет на прочность отверстий

4.1. Расчет диаметра одиночного отверстия, не требующего укрепления для цилиндрической обечайки

4.2. Проверка взаимовлияния отверстий на цилиндрической обечайке

4.3. Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, для эллиптического днища

4.4. Проверка взаимовлияния отверстий на эллиптическом днищ..

4.5. Укрепление взаимовлияющих отверстий на эллиптическом днище

4.6. Расчетный диаметр одиночного отверстия, не требующего укрепления, для эллиптической крышк

4.7. Проверка взаимовлияния отверстий на эллиптической крышке

5. Расчет на прочность обечайки от воздействия опорных нагрузок

6. Расчет массы противовеса

7. Расчет байонетного затвора

8. Тепловой расчет

Заключение

Список использованной литературы

Приложения:

1. Задание на курсовой проект

2. Схема сборки автоклава

3. Спецификации

Введение

Заданием моего курсового проекта является спроектировать автоклав вертикальный периодического действия объемом 2,75 м³ (приложение 1).

Автоклавы предназначены для стерилизации консервов. В консервной промышленности как основной процесс для предохранения пищевых продуктов от порчи применяется тепловая стерилизация, при которой продукт в герметически укупоренной таре подвергают нагреванию для инактивации микроорганизмов. В последнее время предложены новые методы обработки продуктов, также основанные на подавлении жизнедеятельности микроорганизмов: ионизационное облучение, воздействие токов высокой частоты и др. Однако надо полагать, что тепловая стерилизация консервов в герметической таре останется еще долгое время основным способом промышленного производства консервов.

Стерилизацией называют тепловую обработку консервов, целью которой является подавление жизнедеятельности микробов при температуре 100°С и выше, в отличие от пастеризации, которая проводится обычно при температуре ниже 100°С.

При стерилизации консервов основное значение имеют два фактора — температура и продолжительность ее воздействия: чем выше температура стерилизации, тем меньше время, необходимое для инактивирования микробов, и наоборот.

Продолжительность воздействия температуры, необходимая для уничтожения микробов при данной температуре стерилизации называется «смертельным временем»; оно зависит от температуры стерилизации, химических и физических свойств консервов, вида и количества микробов в продукте. подвергаемом стерилизации.

В данной курсовой работе за продукт стерилизации я взял свинину, так как температура и продолжительность ее стерилизации является одной из самых больших, следовательно для остальных пищевых продуктов автоклав так же может применятся для стерилизации.

В автоклаве температура нагрева может достигать 130°С, но может и регулироваться, в зависимости от режима стерилизации.

Рабочая среда вода и насыщенный водяной пар, нагревающий эту воду. Пар подается при помощи барбатера.

В данной курсовой работе мне предстоит спроектировать автоклав с наилучшими характеристиками, а главное применить байонетный затвор, и ручной механизм поворота байонетного кольца, для быстрого открывания крышки.

Устройство и принцип работы автоклава

В зависимости от режима стерилизации аппараты классифицируют на периодически и непрерывно действующие, работающие при атмосферном давлении и выше.

Автоклавы изготовляют двух типов: вертикальные и горизонтальные. Горизонтальные автоклавы применяют для стерилизации консервов в жестяной таре, вертикальные - для всех видов консервов, как в жестяной, так и в стеклянной таре, поэтому они получили широкое распространение на консервных заводах.

В состав автоклава входят следующие составные части: корпус, блок арматуры, система автоматизации.

Корпус автоклава, предназначенный для размещения корзин с консервами при проведении процесса стерилизации, представляет собой сварной цилиндрический сосуд с эллиптическим днищем, закрываемый сверху элептической крышкой.

Корпус и крышка снаружи снабжены петлями для крепления теплоизоляции.

Соединение крышки с корпусом осуществляется байонетным кольцом.

Для уплотнения автоклава в плоскости разъема к корпусу приварен фланец, в канавку которого установлена резиновая манжета.

К корпусу приварены три опоры для монтажа автоклава и цапфы для строповки.

К корпусу автоклава приварены штуцера для присоединения магистралей подвода пара, воды, сжатого воздуха, верхнего и нижнего слива и подключения предохранительного клапана, а также контрольно-измерительных приборов.

Внутри корпуса в нижней части приварены кронштейны для установки на них корзин и установлен перфорированный кольцевой барботер.

К днищу корпуса приварен сливной патрубок.

К крышке приварены ушки для шарнирного соединения с корпусом, ручка для открывания и закрывания крышки.

Работа автоклава может осуществляется в программном, автоматическом и ручном режимах, а стерилизация консервов производится в паровой или водяной средах. Принцип работы основан на воздействии высокой температуры среды стерилизации на продукт и выдержке его в течение определенного времени.

Система автоматизации предназначена для автоматического программного управления процессом стерилизации консервов в паровой и водяной рабочих средах. Она обеспечивает контроль и регистрацию температуры и давления в автоклаве в течение всего цикла стерилизации, а также защиту от аварийных ситуаций. Система автоматизации при необходимости предусматривает возможность ручного управления исполнительного устройствами по месту.

Система управления в автоматическом режиме полностью автоматизирует процесс стерилизации консервов, что позволяет:

исключить недостерелизацию либо перестерелизацию продукта из-за ошибок отсчета времени и низкой точности при ручном регулировании температуры оператором автоклава;

исключить возможность необратимой деформации и срыв крышек из-за невысокой точности и низкого быстродействия при ручном регулировании давления оператором автоклава;

увеличить количество автоклавов, управляемых одновременно одним оператором;

снизить расходы пара и воздуха за счет высокой точности регулирования температуры и давления.

Также контроль за технологическим процессом может осуществляться и визуально, с помощью приборов прямого показания – манометров и термометров.

Корзина автоклава.

Автоклавная корзина представляет собой перфорированную цилиндрическую обечайку и перфорированное дно. В верхней части обечайки для увеличения ее жесткости приварено кольцо. К внутренней части обечайки приварены вертикальные стойки, в стойках шарнирно установлена подвеска с распоркой. Стойки служат опорой для верхней корзины.

Подвеска в закрытом положении опирается на упор, приваренный к кольцу. На кольце приварены оси, на которых установлены ролики, обеспечивающие гарантированный кольцевой зазор между корпусом автоклава и корзиной.

Байонетный затвор.

Назначения затворов и основные требования к ним.

дейс

При конструировании емкостных аппаратов периодического действия очень часто приходится иметь дело с разъемными неподвижными прочноплотными соединениями - фланцевыми, резьбовыми, байонетными. Прочноплотный характер указанных соединений обусловливается наличием давления или вакуума в аппарате.

Уплотнение неподвижных разъемных соединении, пли, как еще говорят их обтюрация, достигается сжатием уплотняемых поверхностей с определенной силой.

Из всех разъемных неподвижных прочноплотных соединений, применяемых в аппаратостроении, наибольшее распространение получили фланцевые соединения.

В обычных фланцевых соединениях необходимая сила сжатия достигается затяжкой болтов или шпилек, которые также воспринимают нагрузку от давления в аппарате. Болтовые соединения фланцев обеспечивают надлежащую прочность, герметичность и надежность. Однако они неудобны в тех случаях, когда требуется сравнительно часто производить разъем соединения. В этих случаях, особенно в крупных аппаратах, для соединения крышки с корпусом целесообразно применять быстродействующие замковые устройства, к которым и принадлежат байонетные затворы.

Считаем необходимым внести некоторую ясность в трактовку технических терминов: замок, замковое соединение или устройство, затвор, быстродействующий затвор, байонетный затвор.

Под термином «замок» или «замковое соединение» применительно к рассматриваемой теме обычно подразумевают соединение деталей или частей аппарата под воздействием внешних нагрузок или рабочей среды в аппарате. Обычное фланцевое соединение является одним из видов замка и состоит из двух фланцев и соединяющих их деталей крепления (болтов или шпилек с гайками.

Затвором многие авторы называют уплотнительное контактное устройство, сообщающее замку, например фланцевому соединению, плотность. Затвор включает уплотнительные поверхности фланцев и сжатую между ними прокладку.

Применительно к быстродействующим затворам аппаратов вообще и к байонетным затворам аппаратов в частности слова «замок», «затвор» и «соединение» приобрели более широкое и объединяющее понятие: каждое из них может применяться как равноценное в одном и том же значении при описании запирающих или уплотняющих устройств. Так, например, фразы «Байонетный замок», «Байонетный затвор» и «байонетное соединение» имеют идентичное значение, и каждая из них подразумевает всю совокупность свойств соединения. Авторы отдают предпочтение терминам «быстродействующий затвор» и «байонетный затвор», которыми преимущественно и будут пользоваться в дальнейшем.

Слово «быстродействующий» говорит само за себя: такой затвор должен обеспечивать быстрые запирание и отпирание крышки и герметизацию соединения. Разграничения скорости этих операций, когда затвор может считаться небыстродействующим или быстродействующим, нет, но во всяком случае можно сказать, что скорость запирания пли отпирания затвора должна быть во много раз больше, чем при обычном фланцевом соединении с болтовым креплением.

Характерной чертой, делающей затвор быстродействующим, является совмещение всех операций открывания и закрывания крышки в одну или две. Так, например, фланцевое соединение с откидными болтами или струбцинами даже при механизации процесса отвинчивания гаек (при помощи гайковертов) не является быстродействующим, так как в принципе не меняет способа крепления крышки. А применение гидроцилиндров для создания необходимого уплотнения (вместо болтов и гаек) позволяет привести в действие одновременно все зажимные устройства, что превращает затвор в быстродействующий.

Следует отметить, что способ снятия крышки с аппарата (вручную или специальными подъемными механизмами) не учитывается при отнесении затворов к быстродействующим или обычным. Критерием в оценке типа затвора является только способ закрывания (запирания) крышки. Кроме того, не всегда разница в скорости действия затвора может выражаться существенными величинами.

Байонетный затвор является одним из видов быстродействующих устройств. Термин «байонетный затвор» происходит от французского слова «baionnette», что означает: штыковой (байонетный) замок, штыковое соединение. Иногда поэтому байонетный затвор называют штыковым. Кроме того, укоренилось сокращенное название байонетного затвора — «байонет», «что в принципе не противоречит технической терминологии и в то же время упрощает деловое общение на производстве.

Принцип действия

Фланцевое соединение крышки с корпусом состоит из фланца корпуса, манжеты, фланца крышки, байонетного кольца, разрезного кольца.

Для запирания крышки байонетное кольцо поворачивается на половину шага зуба, перекрывая зубья фланца крышки. Поверхности зубьев кольца и фланца крышки плоские, на концах зубьев выполнены специальные скосы (заходные фаски), способствующие поджатию крышки в начальный момент запирания кольца.

Для предотвращения смещения байонетного кольца от нормального концентричного положения при его повороте и для уменьшения сил трения байонетное кольцо оборудуют четырьмя встроенными роликами, укрепленными в корпусе. Положение роликов регулируется болтами.

Байонетное кольцо фиксируется кольцом разрезным и тремя роликами. Уплотнение фланцевого разъема производится манжетой.

Механизм поворота байонетного кольца.

Механизм поворота применяется для поворота байонетного кольца вручную.

Корпус механизма поворота состоит из полого цилиндра, который крепится болтами на кронштейне, приваренном к корпусу автоклава, в корпусе расположены два валика. На валике жестко насажена шестерня, которой осуществляется поворот байонетного кольца. На валике расположены два уплотнительных кольца. Квадратный конец валика входит в квадратное отверстие втулки закрепленной в корпусе накидной гайкой позволяющей втулке вращаться вместе с валиком относительно корпуса. Валик при перемещении его вправо входит в зацепление с валиком, перемещение валика осуществляется сжатым воздухом, который подается из пневмомагистрали в корпус механизма поворота через штуцер. При снятии давления пружина должна возвращать валик в крайнее левое положение, при этом зазор между зубьями валиков не должен быть менее 4..8 мм. Шестерня не вращается при вращении втулки. Передача вращения на шестерню осуществляется вручную накидной рукояткой. На накидную рукоятку допускается устанавливать рычаг-удлинитель.