АВТОМАТ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТХОДОВ Российский патент 2018 года по МПК B02C19/00 B02C13/00 A61L11/00 

Настоящее изобретение относится к автомату по обработке отходов, в частности автомату по гомогенизации потенциально инфицированных медицинских отходов (именуемые ПИМО), а также к способу переработки отходов с использованием данного автомата.

Отходы типа ПИМО образуются в ходе деятельности медицинских учреждений, таких как больницы, клиники и т.п. Они включают, в частности, колющие, острые и/или режущие медицинские инструменты и материалы, продукты крови, используемые для терапевтических целей, анатомические отходы, отходы от преподавательской, научной и промышленной деятельности в области медицины и ветеринарии и т.п. (Статья R1335-1 Кодекса Здравоохранения Французской Республики).

Такие отходы представляют риск инфекционного заражения, поскольку могут содержать микроорганизмы. Соответственно, подобные отходы подлежат специальным процедурам по ликвидации, в строгом соответствии с французским законодательством.

Медицинские учреждения, оборудованные системой гомогенизации, или обезличивания, отходов типа ПИМО, могут самостоятельно перерабатывать производимые ими отходы, в то время как отходы типа ПИМО, производимые медицинскими учреждениями, не располагающими такой системой, должны собираться специальными предприятиями и перерабатываться в установках для сжигания и гомогенизации, предназначенных и одобренных для переработки такого типа отходов.

Система гомогенизации отходов типа ПИМО, с одной стороны, должна обеспечивать переработку отходов таким образом, чтобы сделать их неузнаваемыми (особенно, не узнаваемыми с точки зрения их источника или происхождения), с другой стороны, дезинфицировать их, то есть снизить величину бактериальной и вирусной популяции до коэффициента, равного по меньшей мере 5 log₁₀.

Существует множество систем гомогенизации, которые сочетают в себе функцию измельчения и функцию нагрева отходов для их дезинфекции.

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы представить другую технологию, способную обрабатывать отходы, в частности гомогенизировать отходы типа ПИМО автоматизированным, эффективным и экономичным способом.

С этой целью изобретение предлагает техническое решение в виде автомата для обработки отходов, в частности гомогенизации потенциально инфицированных медицинских отходов, содержащий резервуара, установленный на каркасе и предназначенный для загрузки отходов, средства измельчения отходов (например, с вращающимся ножом), установленные на дне резервуара, средства нагрева отходов для их дезинфекции и электронно-вычислительные средства управления средствами измельчения и нагрева. Автомат отличается тем, что средства нагрева имеют по меньшей мере один микроволновый генератор, выход которого соединен с одним концом волновода, второй конец которого подсоединяется к резервуару, при этом генератор расположен на опорных средствах, независимых от каркаса или установленных на каркасе при помощи средств, поглощающих вибрации резервуара при измельчении отходов.

В соответствии с настоящим изобретением, дезинфекция отходов производится в результате излучения в резервуаре микроволн, которые предназначены для нагрева отходов до температуры, которая может поддерживаться достаточное время для снижения величины бактериальной вирусной популяции до коэффициента, равного по меньшей мере 5 log₁₀ в соответствии с требованиями стандартов некоторых стран. Размер гранул отходов в процессе измельчения уменьшается. Измельчение, нагрев и дезинфекция отходов производятся в одном и том же резервуаре и приводят к гомогенизации отходов, то есть делают их неузнаваемыми, после чего гомогенизированные отходы при необходимости могут смешиваться с бытовыми отходами.

В процессе измельчения отходов в резервуаре возникают значительные вибрации, которые могут нарушить работу микроволнового генератора или повредить его. Для уменьшения или предотвращения данных повреждений микроволновый генератор подключается к резервуару посредством волновода и устанавливается на опорах отдельно от каркаса или устанавливается на каркасе вместе со средствами поглощения вибраций резервуара, возникающих в процессе измельчения. В результате такого конструктивного решения вибрации, возникающие в резервуаре во время обработки отходов, не передаются или лишь незначительно передаются генератору, что обеспечивает исправную работу генератора и увеличивает срок его эксплуатации.

Предпочтительно, чтобы волновод имел по меньшей мере одну мягкую и гибкую часть с целью снижения или предотвращения передачи вибрации резервуара генератору через волновод. Указанная мягкая и гибкая часть может располагаться на конце волновода, расположенном со стороны резервуара. Гибкий волновод может представлять собой металлический волновод с гофрированными стенками, обладающими способностью к изгибу и кручению при сохранении качества и стабильности электромагнитной передачи. Этот тип волновода заменяет собой стандартный прямоугольный волновод, что позволяет изолировать вибрации и избежать трудностей, связанных с монтажом, например, позиционирования и выравнивания волноводов настоящего устройства. Внешняя поверхность гибкого волновода может быть без покрытия или покрываться различными защитными материалами обеспечивающими соблюдение требований по эксплуатации в условиях вибрации.

Другая отличительная особенность настоящего изобретения заключается в том, что противоположный к генератору конец волновода подводится к окну в резервуаре, через который проходят микроволны. Окно может быть изготовлено из соответствующего полимерного диэлектрического материала, такого как Téflon®, РР, РЕЕК и т.п.

Резервуар автомата может иметь в целом цилиндрическую форму и цилиндрическую стенку, ось вращения которой проходит по существу вертикально. Измельчающие средства устанавливаются на дне резервуара и располагаются в нижней части резервуара. Окно для передачи микроволн предпочтительно располагается в верхней части резервуара таким образом, чтобы микроволны передавались на уровне верхнего слоя отходов в резервуаре.

Если в качестве измельчающего средства используется вращающийся нож для того, чтобы обеспечить равномерную температуру отходов внутри резервуара, предпочтительно осуществлять вращения на малой скорости (несколько оборотов в минуту), чтобы перемешать отходы и обеспечить квазиравномерное воздействие микроволн на всю массу отходов.

Внутренний объем резервуара может варьироваться от нескольких десятков литров до нескольких сотен литров. В конкретном варианте реализации изобретения внутренний объем резервуара составляет приблизительно 440 л.

Микроволновой генератор должен быть предпочтительно магнетроном, работающим на частоте от 1 до 3 ГГц, например 2,45 ГГц. При необходимости автомат может содержать два магнетрона, каждый из которых подключен к резервуару посредством волновода.

Волновод может включать изолятор для обеспечения возможности прохождения волн, излучаемых генератором, в резервуар и предотвращения возвращения отраженных волн от резервуара к генератору. Действительно, некоторые виды отходов, особенно металлические, могут отражать волны, которые не должны вернуться к магнетрону, так как это может привести к его повреждению.

В конкретном варианте реализации настоящего изобретения волновод содержит трехплечий циркулятор с абсорбирующим наполнителем. Первое плечо циркулятора соединено с выходом генератора посредством части волновода, второе плечо также посредством части волновода соединено с резервуаром, третье плечо - с абсорбирующим наполнителем. Изолятор с сердечником, изготовленным из ферритового постоянного магнита, расположенный в центре циркулятора, обеспечивает прохождение падающих волн из первого плеча через второе плечо, а отраженных волн из второго плеча через третье.

В качестве альтернативы или дополнительной функции волновод может включать в себя согласователь полных сопротивлений, например, поршневого типа или со стержнем (ями) погружения.

Предпочтительно, чтобы резервуар был оснащен средствами для предотвращения или ограничения утечки волн, например, состоящими из металлических шнуров четвертьволновыми преобразователями, содержащими абсорбирующие материалы, уплотнители, и/или имел остаточные монтажные зазоры между некоторыми деталями резервуара с целью предотвращения формирования электрических дуг.

Автомат в соответствии с изобретением может включать в себя одно или множество из следующих устройств:

- по меньшей мере один датчик температуры и/или влажности внутри резервуара;

- систему охлаждения генератора за счет циркуляции воды вокруг, около или внутри него;

- одну или множество систем фильтрации газа для обработки паров и эффлюентов, образующихся в процессе обработки отходов, причем система должна быть оснащена входом, соединенным каналом с газовыпускным отверстием резервуара, открытием которого можно управлять с помощью клапана;

- средства для взвешивания отходов перед помещением в резервуар и/или после их обработки;

- приподнятую платформу управления, доступную для оператора и расположенную рядом с несущим каркасом и средствами управления;

- средства для извлечения и складирования отходов после обработки. Эти средства располагаются под резервуаром, который содержит на уровне своего дна или рядом с ним по меньшей мере один люк для эвакуации отходов и опорожнения резервуара;

- по меньшей мере один выступающий элемент, размещенный на внутренней цилиндрической стенке резервуара; этот элемент формирует препятствие для отходов во время измельчения; элементы предпочтительно располагать над средствами для измельчения; если указанные средства для измельчения включают в себя вращающийся нож, такие элементы позволяют не допустить центрифугирования отходов из-за высокой скорости вращения ножа (от нескольких сотен до нескольких тысяч оборотов в минуту) на этапе измельчения; и/или

- герметичную крышку резервуара, которая устанавливается с возможностью поворота на верхней части резервуара, между открытым положением и закрытым положением резервуара и средства блокировки крышки в закрытом положении, управляемые средствами управления.

Изобретение относится также к автоматизированному способу обработки отходов посредством вышеописанного автомата, содержащему средства измельчения отходов в виде вращающегося ножа, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:

а) загрузка отходов в резервуар;

б) измельчение отходов путем вращения ножей с заданной скоростью V1 с выделением тепла, нагревающего отходы;

в) излучение микроволн в резервуар в сочетании с перемешиванием отходов посредством вращения ножа со скоростью V3, которая ниже скорости V1, для нагрева отходов и их выдерживания при температуре для дезинфекции в течение определенного времени и

д) извлечение отходов из резервуара.

Способ в соответствии с настоящим изобретением может содержать один или множество этапов:

- до этапа а) и/или после этапа г) - этап взвешивания отходов;

- после этапа а) - этап закрытия и блокирования крышки резервуара;

- до этапа б) - этап предварительного измельчения отходов посредством вращения ножа на скорости V4, которая ниже скорости V1;

- во время этапа в) - этап измерения температуры внутри резервуара;

- после этапа г) - этап регистрации данных обработки средствами управления и/или

- тестовый этап дезинфекции, включающий до этапа в) подэтап введения контрольных образцов индикаторов дезинфекции в резервуар, а после этапа г) подэтап извлечения указанных образцов для их анализа.

Автомат и способ в соответствии с изобретением позволяют уменьшить объем отходов на 80%. Кроме этого, они позволяют уменьшить на 20% массу отходов за счет испарения и удаления содержащейся в них воды. Таким образом, изобретение может значительно уменьшить одновременно массу и объем обрабатываемых отходов.

Настоящее изобретение, его характерные особенности и преимущества будут более понятны после прочтения последующего описания некоторых примеров и изучения прилагаемых чертежей:

фиг. 1 представляет собой общий вид автомата для обработки отходов согласно настоящему изобретению;

фиг. 2 и 3 представляют собой схематические изображения автомата, представленного на фиг. 1, вид сверху и осевое сечение, соответственно;

фиг. 4 - схематическое перспективное изображение автомата, представленного на фиг. 1;

фиг. 5 - схематическое перспективное изображение резервуара автомата, представленного на фиг. 1;

фиг. 6 - схематическое изображение в осевом сечении резервуара, представленного на фиг. 5;

фиг. 7 схематический изображение средств измельчения автомата, представленного на фиг. 1;

фиг. 8 и 9 - схематические изображения волновода, соединяющего микроволновой генератор с резервуаром автомата, представленного на фиг. 1. Такой волновод включает в себя изолятор с абсорбирующим наполнителем и согласователь полных сопротивлений;

фиг. 10 - схематическое перспективное изображение согласователя полных сопротивлений волновода, представленного на фигурах 8 и 9;

фиг. 11 - блок-схема, представляющая этапы способа в соответствии с настоящим изобретением для обработки отходов;

фиг. 12 представляет собой график, отображающий изменения во времени скорости вращения средств для измельчения и температуры в резервуаре; и

фиг. 13 и 14 - схематические изображения резервуара автомата в осевом сечении, представляющие подэтапы тестовой дезинфекции согласно способу в соответствии с настоящим изобретением.

Сначала обратимся к фигурам 1-4, изображающим пример реализации автомата 10 для обработки отходов в соответствии с настоящим изобретением. Этот автомат, в частности, но не исключительно, предназначен для гомогенизации потенциально инфицированных отходов медицинской деятельности (ПИМО).

Как правило, отходы типа ПИМО хранятся в упаковке, такой как мусоросборные мешки (полиэтиленовые), контейнеры или ящики объемом в 0,3 и 10 л (например, коробки для игл из полипропилена) и картонные коробки объемом 12-50 л.

В представленном варианте реализации автомат 10 состоит из трех элементов:

- резервуара 12 для обработки отходов, в котором отходы следует измельчить и нагреть для их последующей обработки. Эти отходы загружаются в резервуар вместе с упаковкой, которая также подлежит измельчению;

- микроволнового генератора 14 для передачи в резервуар 12 микроволн, предназначенных для нагревания и дезинфекции отходов; и

- средства управления 16, подключенные к резервуару 12 и к генератору 14 для осуществления управления процессом переработки отходов, а также ввода и записи данных.

Средства управления 16 включают в себя электрошкаф, состоящий, в частности, из экрана 18 для отображения информации и контроля за способом обработки, а также средства для ввода информации. Предпочтительно, чтобы экран 18 был сенсорным, и оператор мог вводить информацию и производить запросы непосредственно посредством этого экрана18. Электрический шкаф средств управления 16 располагается непосредственно на полу.

Микроволновый генератор 14 - это магнетрон, который работает при частоте от 1 до 3 ГГц. В конкретном варианте реализации настоящего изобретения, магнетрон имеет следующие характеристики: частоту 2450 МГц, 3 кВт мощности в многооконном режиме.

Магнетрон 14 подключен к резервуару 12 посредством волновода 20, который будет подробно описан ниже (фиг. 8-10). Волновод обеспечивает поступление от магнетрона 14 в резервуар 12. В представленном примере реализации изобретения к резервуару 12 подсоединяется волновод 20, концевая часть которого является более мягкой и более гибкой, чем остальная его часть. Данная более мягкая или гибкая часть может быть сформирована участком волновода с гофрированными металлическими стенками. Внешняя поверхность этого отрезка может не иметь покрытия или быть покрыта различными защитными материалами для соответствия требованиям эксплуатации в условиях вибрации.

В процессе работы магнетрон 14 может быть снабжен водой для охлаждения. В представленном примере реализации, автомат 10 включает водяной охладитель 22 (фигура 1), один вход которого соединен с концом водяного контура магнетрона, а выход соединен с другим концом этого водяного контура. Магнетрон 14 может снабжаться водой под давлением 3 бара и с приблизительной скоростью потока 3 л/мин. Используемый охладитель 22 может быть представлен, например, маркой Donaldson ultrafilter, модель Ultracool mini UC20, с охлаждающей способностью и максимальной скоростью потока 1,96 кВТ и 337 л/ч.

Автомат 10 оснащен несущим каркасом 21 резервуара 10, данный каркас располагается непосредственно на полу и не зависит от опоры генератора 14, что позволяет предотвратить передачу вибраций каркасу во время работы автомата в соответствии с описанием, приведенным выше. В представленном примере каркас 21 имеет форму параллелепипеда и располагается перед генератором 14, который в свою очередь расположен с правой стороны от щита управления 16 (фигура 2).

В непредставленном варианте реализации генератор 14 установлен на каркасе 21 с использованием виброгасителей, к например, блоков из эластомера или пружин сжатия.

Согласно фигурам 1 и 2 автомат 12 может также включать возвышение или приподнятую платформу 23, с помощью которой оператор получает доступ к дисплею средств управления 16 и резервуара 12 и может работать с ним. Эта платформа 23 располагается перед средствами управления 16 с левой стороны от каркаса 21 (фигуры 1 и 2). Оператор может подняться на эту платформу 21 по ступенькам, расположенным на передней части платформы.

Автомат 10 может также включать средства для взвешивания 25 отходов до и/или после их обработки (фигуры 1 и 2), например десятичные весы. Данные средства для взвешивания 25 расположены перед каркасом 21 и справа от ступенек к платформе 23.

Резервуар 12 автомата 10 изготовлен из стали и, как правило, имеет цилиндрическую форму с вертикальной продольной осью. В представленном примере реализации изобретения объем резервуара составляет 440 л. Данный объем зависит от количества отходов, подлежащих обработке и максимального объема упаковок, в которых находятся отходы при их загрузке в резервуар.

Нижняя часть резервуара 12 закрыта дном 24 (фигуры 5-7), а верхняя часть - крышкой 26. Эта крышка 26 установлена в верхней части резервуара и при необходимости может устанавливаться в два положения: открытое (фиг. 1-4-6) и закрытое (фиг. 5).

Изменение положения крышки 26 может осуществляться вручную или при помощи мотора или домкрата, регулируемого средствами управления 16 автомата 10. Если автомат 10 оснащен одним или несколькими пневматическими домкратами, они соединяются с пневматической системой подачи, которая поставляет поток воздуха со скоростью около 200 л/мин при давлении около 6 бар.

Крышка 26 резервуара 12 предпочтительно включает контрольное окно, через которое оператор может наблюдать за состоянием отходов в резервуаре.

Кроме этого резервуар 12 оборудован средствами блокирования 28 крышки 26. Такие средства блокирования 28 не допускают открытия крышки резервуара, особенно во время цикла обработки отходов. Эти средства блокирования 28 приводятся в действие средствами управления 16.

Дно 24 резервуара 10 имеет люк 30, предназначенный для перемещения и эвакуации отходов после обработки к баку 32 извлечения и складирования отходов, расположенному под резервуаром (фигура 4). Перемещение отходов из резервуара 12 в бак 32 может осуществляться под действием силы тяжести. Бак 32 может иметь форму параллелепипеда и, например, вместимость 333 л и размеры (в мм) 1200*800*600.

Открытие и закрытие люка 30 управляются средствами управления 16.

Как показано на фигуре 4, бак 32 расположен в нижней выемке каркаса 21, данная выемка закрывается шарнирной дверцей 34, которая может быть связана средствами блокировки, регулируемыми средствами управления 16.

Средства для измельчения отходов установлены на дне резервуара 12 (фигуры 5-7) и включают в себя нож 38, установленный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси, совмещенной с осью резервуара, которая приводится в движение при помощи двигателя 40, находящегося на каркасе (фигура 3). Двигатель расположен под резервуаром 12 и управляется средствами управления 16. Предпочтительно двигатель сконструирован для вращения ножа 38 в направлении по часовой и против часовой стрелки. Таким образом, измельчение отходов может осуществляться в двух направлениях вращения ножа. Когда нож встречает сопротивление чрезмерной силы при вращении в одну сторону, средства управления 16 задают ножу 38 противоположное направление вращения. С этой целью вал двигателя 40 снабжен датчиком крутящего момента, который передает сигнал средствам управления 16, когда крутящий момент двигателя 40 превышает определенный порог.

Нож 38 является плоским и имеет удлиненную форму. На его длинных боковых ребрах устанавливаются резцы 42 или съемные режущие элементы. Таких резцов 42 может быть, например, четыре. Резцы 42 легко извлекаются в процессе обслуживания при необходимости замены в случае их износа. Нож 38 и/или резцы 42 изготовлены из стали, например Hardox.

Вращение ножа, например при скорости до 2000 об/мин, позволяет измельчить отходы любых типов (мягкие, твердые, пластиковые, ткань, металл и т.п.) и достичь рабочей температуры. Время измельчения и скорость вращения ножа позволяют оптимизировать гранулометрический состав отходов, иначе говоря, размер отходов/гранулятов после измельчения (их средний размер или средний диаметр меньше или равен приблизительно 30 мм).

Автомат 10 предпочтительно включает датчики, которые предоставляют средствам управления 16 информацию о состоянии, наличии, и/или о положении каждого подвижного или съемного элемента автомата. Автомат 10 включает по меньшей мере один датчик положения крышки 26 резервуара 12, по меньшей мере один датчик обнаружения блокировки резервуара 12, по меньшей мере один датчик наличия бака извлечения отходов 32 под резервуаром 12 и/или по меньшей мере один датчик положения дверцы 34 доступа к баку 32.

Кроме этого автомат 10 оснащен датчиками температуры и/или влажности, расположенными в резервуаре 12. В представленном примере реализации, эти датчики 36 устанавливаются на внутренней цилиндрической стенке резервуара и соответствующим образом подсоединяются к средствам управления 16. По меньшей мере один из датчиков температуры резервуара может быть инфракрасного типа. Данный тип датчика передает сигналы, которые могут варьироваться в зависимости от уровня влажности в резервуаре. Таким образом, эти датчики при необходимости используются для косвенного определения уровня влажности в резервуаре, путем сравнения поступающего сигнала с сигналом классического датчика и, следовательно, для обнаружения присутствия водяного пара в резервуаре.

В представленном примере реализации изобретения цилиндрическая стенка резервуара 12 дополнительно содержит выступающие элементы 44, по меньшей мере одно окно или люк 46 излучения микроволн и по меньшей мере одну решетку 48 эвакуации газообразных отходов из резервуара.

Выступающие элементы 44 на цилиндрической стенке резервуара формируют препятствия для отходов в процессе их обработки. При вращении ножа 38, отходы, как правило, проворачиваются посредством ножа, центрифугируются и остаются в верхней части резервуара. Элементы 44 позволяют избежать или ограничить данное явление. Отходы сталкиваются с элементами 44, которые меняют их траекторию и заставляют их отходить от ножа и от внутренней стенки резервуара и, таким образом, прерывать круговую траекторию движения отходов, которые затем, как правило, снова падают в нижнюю часть резервуара и измельчаются ножом, что способствует их эффективному измельчению.

Согласно фиг. 5 каждый элемент 44 выполнен из блока материала, одна сторона которого прилегает к внутренней стенке резервуара. Сечение блока в плоскости, перпендикулярной к продольной оси резервуара, имеет форму по существу треугольника, скругленная вершина которого располагается радиально внутри резервуара.

Решетка 48 служит для удаления газовых отходов из резервуара 12 во время или после обработки отходов. Эта решетка 48 подключена к одному концу газовой трубы, второй конец которой соединен с системой 50 всасывания, оборудованной фильтром, например, на основе древесного угля для удержания токсичных, вредных или неприятнопахнущих частиц (фигура 1). Эта труба предпочтительно должна быть оборудована клапаном.

Люк 46 резервуара 12, через который должны излучаться микроволны, подсоединяется к одному концу описанного волновода 20. Этот люк 46 выполнен из соответствующего материала, пропускающего микроволны, генерируемые магнетроном. Люк может быть изготовлен из диэлектрического полимерного материала, такого как Téflon®, РР, РЕЕК и т.п. Люк 46 обеспечивает механическую защиту волновода 20 на этапе измельчения.

В примере, представленном на фигуре 6, в резервуаре 12 располагаются датчики 36, элементы 44, решетка 48 и люк 46. Резервуар 12 может включать нижнюю часть 52, в которой расположен вращающийся нож 38, и верхнюю часть 54. Датчики 36 располагаются в нижней и верхней частях резервуара, а элементы 44, решетка 48 и люк 46 располагаются в верхней части 54 резервуара. Резервуар 12 должен быть заполнен отходами по меньшей мере на две трети его высоты. Верхний уровень отходов в резервуаре должен располагаться по существу выше элементов 44 и на уровне люка 46 излучения микроволн.

Фигура 8 показывает способ реализации волновода 20, соединяющего магнетрон 14 с люком 46 резервуара, в данном случае волновод является трубчатым, и в сечении имеет по существу прямоугольную форму. В представленном примере реализации изобретения волновод 20 включает в основном четыре части: первый участок 60 волновода, изолятор 62, состоящий из циркулятора 64, оснащенного абсорбирующим наполнителем 66, второй участок 68 волновода и согласователь полных сопротивлений 70.

Первый участок 60 волновода имеет конец, соединенный с выходом магнетрона 14, и противоположный конец, соединенный с одним из каналов, или плечей, циркулятора 64. Второй участок 68 волновода имеет один конец, соединенный со вторым каналом циркулятора 64, и противоположный конец, соединенный с адаптером 70, который в свою очередь соединяется с окном 48 резервуара 12.

Циркулятор 64 является трехплечевым, первое плечо 70 («1» на фигуре 9) соединено через участок 60 волновода к магнетрону 14, второе плечо 72 («2») соединено через участок 68 волновода и через согласователь полных сопротивлений 70 к люку 46 резервуара, и третье плечо 74 («3») соединено с абсорбирующим наполнителем 66, который в данном случае является водным наполнителем.

Плечи 70, 72 и 74 циркулятора 64 могут постоянно устанавливаться на расстоянии друг от друга и располагаться, например, на 120° один от другого вокруг оси.

Для формирования изолятора в центре циркулятора, на уровне указанной оси, имеется сердечник 76 из ферритового постоянного магнита (фигура 9). Данный ферритовый сердечник генерирует магнитное поле, которое вызывает определенное движение электромагнитных волн. Падающие волны, генерируемые магнетроном 14 в плече 70 («1») обходят ферритовый сердечник 76 в направлении против часовой стрелки и передаются в плечо 72 («2») для подачи в резервуар (стрелки 78). В процессе работы обрабатываемые отходы, особенно металлические, могут отражать электромагнитные волны, излучаемые в резервуаре. Часть отраженных волн передаются волноводу 20 через люк 46 и достигают плеча 72 («2») циркулятора. Эти волны обходят ферритовый сердечник 76 в направлении против часовой стрелки и передаются в плечо 74 («3») таким образом, чтобы энергия поглощалась водным наполнителем (стрелки 80). Водный наполнитель 66 имеет каналы входа и выхода воды, соединенные с источником водоснабжения.

Изолятор может быть представлен моделью VHU207 компании Valvo. Этот изолятор имеет следующие рабочие параметры: частота 2425-2475 МГц, изоляция 23 дБ мин и мощность 3 кВт. С целью охлаждения он может подключаться к вышеупомянутому водяному охладителю 22.

Фигура 10 представляет способ реализации согласователя полных сопротивлений 70 волновода 20. В данном случае, это согласователь полных сопротивлений 70 на основе погружаемых элементов (винт, поршень, стержень, шлейф и т.п.), причем каждый элемент 82 проходит через стенку участка волновода, участвуя в формировании или, будучи вдавленным в волновод, формируя препятствие для электромагнитных волн, проходящих через этот участок, вызывая также частичное отражение волн.

Согласователь полных сопротивлений 70 оптимизирует рабочие параметры магнетрона именно в плане ограничения отражения электромагнитных волн отходами и потери энергии отраженных волн и поглощенных наполнителем, посредством оптимальной настройки глубины погружения вышеупомянутых погружаемых элементов в участок волновода. Сочетание нескольких таких отражающих элементов и их погружение в участок волновода позволяет согласовать полные сопротивления и составные нагрузки полного цикла, определяемые магнетроном (для получения максимальной эффективности поглощения энергии отходами в резервуаре).

Различные элементы, установленные на внутренней цилиндрической стенке резервуара 12, могут нарушить распространение электромагнитных волн, что может вызвать утечку волн. Для того чтобы ограничить скорость утечки до менее 5 мВт/см, утечка волн улавливается такими средствами, как четырехволновые преобразователи, которые содержат поглощающий материал и/или прокладку, состоящую из металлических шнуров. Четырехволновые ловушки могут быть, например, изготовлены при разработке резервуара с оптимальными просветами в несколько миллиметров между составляющими элементами, и например, между резервуаром и крышкой 26. Прокладка для электромагнитного экранирования из металлического шнура, может к тому же быть установлена на периферийной кромке крышки и должна быть зажата между этой кромкой и верхней периферической кромкой резервуара в его закрытом положении. Люк 30 эвакуации отходов, расположенный на дне резервуара, может иметь цилиндрическую трубу с заданными в соответствии с используемой частотой диаметром и длиной для улавливания утечки волн.

Обратимся теперь к фигуре 1, которая представляет блок-схему этапов способа обработки отходов типа ПИМО в соответствии с настоящим изобретением.

Первый этап способа в соответствии с настоящим изобретением состоит во взвешивании отходов типа ПИМО при помощи вышеупомянутых средств для взвешивания 25 (этап 90). Затем эти отходы помещается в резервуар 12 (этап 92), крышка которого предварительно открывается средствами управления 16 или оператором. Ввод или загрузка отходов в резервуар 12 может производиться вручную или же напротив автоматически, например, при помощи автоматизированной системы. Крышка резервуара затем закрывается вручную или средствами управления 16, которые затем управляют блокированием крышки (этап 94). Средства управления 16 управляют также наличием под резервуаром 12 бака 32 для извлечения отходов после обработки, а также закрытием и блокированием двери 34 доступа к этому баку.

Следующий этап 96 состоит в предварительном измельчении отходов путем вращения ножа 38 с целью уменьшения размеров частиц. Согласно фигуре 12, этап предварительного измельчения длится менее или ровно 10 минут. Предварительное измельчение отходов происходит в течение 4-5 минут за счет вращения ножа 38 на скорости V4, которая выше скорости V3. Величина V3 составляет, например, 250 об/мин, a V4 составляет, например, 500 об/мин (см. два первых горизонтальных участка кривой 98 на фигуре 12). Предварительное измельчение отходов вызывает повышение температуры отходов внутри резервуара 12 приблизительно до 30°C (кривая 100 на фигуре 12).

Затем отходы измельчаются (этап 102) в течение приблизительно 10-30 минут, например в течение 20 минут. Измельчение производится в течение приблизительно 15 минут за счет вращения ножа 38 на скорости V1, которая выше скорости V3 и V4, затем в течение приблизительно 5 минут за счет вращения ножа на скорости V2, которая ниже скорости V1 и выше скорости V3 и V4. Скорость V1 составляет, например, 1500 об/мин и V2 составляет, например, 1000 об/мин (см. два первых горизонтальных участка кривой 98 на фигуре 12, 1500 и 1000 об/мин, соответственно). Измельчение отходов вызывает повышение температуры отходов внутри резервуара 12 до приблизительно 90-95°C (кривая 100 на фигуре 12). Повышение температуры на этапах предварительного измельчения и измельчения происходит именно благодаря мощности, рассеиваемой приводным электродвигателем вращающегося ножа и столкновения ножа 38 с отходами.

Следующий этап 104 состоит в дезинфекции отходов путем сочетания нагрева отходов (этап 106) излучаемыми микроволнами в резервуаре 12 и перемешивания отходов (этап 108).

Микроволны излучаются в резервуар 2 для нагрева отходов и поддержания заданной температуры в резервуаре, которая в представленном варианте реализации составляет приблизительно 95°C. Датчики резервуара 12 передают данные о температуре отходов средствам управления 16 (этап 110). Средства управления 16 могут корректировать рабочие параметры генератора 14 в зависимости от сигналов датчиков.

Вымешивание отходов производится в течение приблизительно 15 минут за счет вращения ножа 38 на скорости V3 или на скорости немного меньшей скорости V3 (например, порядка 200-250 об/мин) Такое перемешивание позволяет обеспечить равномерное воздействие микроволн на отходы и гарантирует равномерную температуру в резервуаре.

По окончании дезинфекции отходов средства управления 16 останавливают работу генератора 14, а также измельчение и перемешивание отходов.

Средства управления 16 управляют открытием клапана соединения решетки 48 резервуара с системой фильтрации 50 таким образом, чтобы газ, и особенно водяные пары, содержащиеся в резервуаре, прошли через решетку и через систему фильтрации 50. Для испарения и удаления максимального количества воды, содержащегося в отходах, при необходимости выполняется цикл вращения ножа в течение нескольких минут на высокой скорости (например, на скорости V1 или V2), вышеупомянутый клапан при этом должен быть. Таким образом можно добиться значительного снижения массы отходов, например порядка 20%. Исходя из вышеизложенного, инфракрасный датчик может передавать данные об уровне влажности в резервуаре средствам управления 16. Если этот уровень относительно велик, этап испарения и вращения ножа можно продлевать до тех пор, пока уровень не опустится ниже определенного порога. Если отходы слишком сухие (низкий уровень влажности и температура выше определенного порога), средства управления 16 могут активировать сопла водоснабжения резервуара с целью смачивания и увлажнения отходов.

Затем отходы можно извлечь из резервуара посредством открытия вышеупомянутого люка 30 (этап 112). Средства управления 16 передают команду открытия люка 30, а также вращения ножа 38 на малой скорости, для выведения отходов через открытый люк. Отходы, называемые «гомогенизированными» отходами, затем извлекаются или выгружаются в бак 32, расположенный под резервуаром 12 (этап 116). Для получения доступа к баку 32, оператору необходимо разблокировать и открыть дверцу 34 с помощью средств управления 16. После крышка 26 резервуара 12 деблокируется (этап 120) и переводится в открытое положение вручную или с помощью средств управления 16.

Общая продолжительность цикла обработки отходов обычно составляет 35-50 минут и зависит в частности от начальной температуры в резервуаре 12 до начала обработки.

Средства 16, управляющие оборудованием автомата 10 и контролирующие процесс обработки, могут регистрировать и сохранять данные, характерные для обработанных отходов, такие как параметры дезинфекции, вес отходов, их происхождение и т.д. (этап 118). Преимуществом изобретения является отсутствие необходимости вмешательства оператора в автоматизированный процесс обработки. Оператор может наблюдать за процессом посредством контрольного экрана 18 средств управления 16. Используя экран 18, оператор может запустить или остановить цикл обработки и иметь доступ к параметрам процесса, к результатам обработки и т.д.

Фигуры 13 и 14 изображают необязательную и/или периодически проводимую операцию в соответствии с настоящим изобретением, который состоит в проверке дезинфицирующей способности способа и автомата.

Этот тест дезинфекции включает по меньшей мере два подэтапа, первый из которых реализуется до вышеупомянутого этапа 96 предварительного измельчения отходов. Первый под-этап 122 состоит в том, что в резервуар 12 вводятся контрольные образцы для стерилизации (именуемые БИС или Бактериологические Индикаторы Стерилизации). Образцы, которые содержат бактерии и микробы, подлежащие уничтожению данным способом обработки помещаются в пробирки 121. До этапа предварительной обработки контрольные образцы должны размещаться в верхней части резервуара так, чтобы не контактировать с отходами 123 (фигура 13). На практике, пробоотборники могут быть подвешены в этом положении при помощи нити из пропилена. По окончании процесса измельчения, то есть после этапа 102, контрольные образцы погружаются в отходы 123, расположенные на дне резервуара (фигура 14), для воздействия на них микроволн одновременно с отходами.

После эвакуации отходов из резервуара, разблокировки и открытия крышки, оператор может извлечь контрольные образцы для анализа. Данный анализ позволит определить, насколько способ обработки эффективен для дезинфекции отходов, и утвердить работу автомата на определенный период, например на 3 месяца. Тест дезинфекции может производиться каждые три месяца.

В конкретном варианте реализации изобретения, все компоненты автомата 10 занимают объем (по форме параллелепипеда) со следующими размерами: длина - 3 м, ширина - 1,7 м и высота - 2 м. Вес автомата составляет 1600 кг, автомат питается от сети 400 В (трехфазной), со средним потреблением 10 кВт. Резервуар вмещает 360-440 л отходов, что составляет 32-35 кг отходов, и позволят снизить бактериальную и вирусную популяцию отходов до коэффициента 5 log₁₀. Данный тип автомата идеально адаптирован для установки в медицинском учреждении, имеющем от 100 до 400 койко-мест и производящем приблизительно 250 кг/день отходов, подлежащих обработке.

Группа изобретений относится к автомату по гомогенизации потенциально инфицированных медицинских отходов и способу переработки таких отходов посредством данного автомата. Автомат 10 содержит резервуар 12, установленный на каркасе 21 и предназначенный для загрузки отходов, средства измельчения отходов, установленные на дне резервуара, средства нагрева отходов для их дезинфекции и электронно-вычислительные средства 16 управления средствами измельчения и нагрева. Средства нагрева включают по меньшей мере один микроволновой генератор, выход которого соединен с одним концом волновода, второй конец которого входит в резервуар. Генератор расположен на опорных средствах, независимых от каркаса или установленных на каркасе при помощи средств, поглощающих вибрации резервуара при измельчении отходов. Способ заключается в том, что загружают отходы в резервуар 12, отходы измельчают за счет вращения ножа с заданной скоростью V1 с выделением тепла, нагревающего отходы, излучают микроволны в резервуар с одновременным перемешиванием отходов посредством вращения ножа со скоростью V3, которая ниже скорости V1, для нагрева отходов и их выдерживания при температуре для дезинфекции в течение заданного времени и извлекают отходы из резервуара 12. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности обработки отходов. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Автомат (10) обработки отходов, в частности гомогенизации потенциально инфицированных медицинских отходов, содержащий резервуар (12), установленный на каркасе (21) и предназначенный для загрузки отходов, средства (38) измельчения отходов, установленные на дне резервуара, средства нагрева отходов для их дезинфекции и электронно-вычислительные средства (16) управления средствами измельчения и нагрева, отличающийся тем, что средства нагрева включают по меньшей мере один микроволновой генератор (14), выход которого соединен с одним концом волновода (20), второй конец которого входит в резервуар, причем генератор расположен на опорных средствах, независимых от каркаса или установленных на каркасе при помощи средств, поглощающих вибрации резервуара при измельчении отходов.

2. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что волновод (20) своим противоположным к генератору концом входит в окно (46) резервуара (12), через который проходят микроволны.

3. Автомат по п. 2, отличающийся тем, что резервуар (12) имеет по существу цилиндрическую стенку, ось вращения которой проходит по существу вертикально, а окно (46) располагается в верхней половине (54) резервуара.

4. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что генератор (14) является магнетроном, который работает на частоте от 1 до 3 ГГц, например, приблизительно 2,45 ГГц.

5. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что волновод (20) включает изолятор (62), предназначенный для разрешения прохождения волн (78), излучаемых генератором (14), к резервуару (12), и предотвращения возвращения отраженных волн (80) от резервуара к генератору.

6. Автомат по п. 5, отличающийся тем, что волновод (20) содержит трехплечевой циркулятор (64), оснащенный изолятором (62) с абсорбирующим наполнителем (66), причем одно плечо (70) циркулятора соединено посредством участка (60) волновода с выходом генератора (14), второе плечо (72) соединено участком (68) волновода с резервуаром (12), а третье плечо (74) соединено с абсорбирующим наполнителем, при этом изолятор содержит сердечник (76) из ферритового постоянного магнита, который размещен в центре циркулятора и заставляет падающие волны из первого плеча проходить через второе плечо, а отраженные волны из второго плеча проходить через третье плечо.

7. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что волновод (20) содержит согласователь полных сопротивлений (70), например, с поршнем или поршнями или погружаемым стержнем или стержнями (82).

8. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что резервуар (12) содержит средства, препятствующие или ограничивающие утечку волн, такие как четвертьволновые ловушки, ловушки с абсорбирующими материалами, прокладки из металлического шнура и/или остаточные монтажные зазоры между определенными деталями резервуара для предотвращения возникновения электрических дуг.

9. Автомат по п. 1, отличающийся тем, что он включает в себя одно или множество из устройств:

- по меньшей мере один датчик (36) температуры и/или влажности внутри резервуара (12);

- систему (22) охлаждения генератора за счет циркуляции воды вокруг, около или внутри него;

- одну или множество систем (50) фильтрации газа, которые позволяют обработать пары или эффлюенты, выделяемые с запахом при обработке отходов, причем эта система имеет впускное отверстие, соединенное каналом с отверстием (48) эвакуации газа из резервуара (12), открытием которого можно управлять посредством клапана;

- средства (25) взвешивания отходов до их загрузки в резервуар (12) и/или после их обработки;

- приподнятую платформу (23) управления, доступную для оператора и расположенную рядом с несущим каркасом (21) резервуара (12) и средствами управления (16);

- средства (32) извлечения и складирования отходов после обработки, расположенные под резервуаром (12), который содержит на уровне своего дна или рядом с ним по меньшей мере один люк (30) для эвакуации отходов и опорожнения резервуара;

- по меньшей мере один выступающий элемент (44) на внутренней цилиндрической стенке резервуара (12), образующий препятствие для отходов в процессе измельчения; и/или

- герметичную крышку (26) закрытия резервуара (12), установленную с возможностью поворота на верхней части резервуара между открытым положением и закрытым положением резервуара, и средства (28) блокирования крышки в положении закрытия, управляемые средствами управления (16).

10. Автоматизированный способ обработки отходов при помощи автомата (10) по п. 1, содержащего средства (38) измельчения отходов в виде вращающегося ножа, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:

а) загрузка отходов в резервуар (12);

б) измельчение отходов за счет вращения ножа с заданной скоростью V1 с выделением тепла, нагревающего отходы;

в) излучение микроволн в резервуар с одновременным перемешиванием отходов посредством вращения ножа со скоростью V3, которая ниже скорости V1, для нагрева отходов и их выдерживания при температуре для дезинфекции в течение заданного времени и

г) извлечение отходов из резервуара.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что он включает один или множество из следующих этапов:

- до этапа а) и/или после этапа г) этап взвешивания отходов;

- после этапа а) этап закрытия и блокировки крышки (26) резервуара (12);

- до этапа б) этап предварительного измельчения отходов за счет вращения ножа (38) на скорости V4, которая ниже скорости V1;

- в течение этапа в) этап измерения температуры внутри резервуара (12);

- после этапа г) этап регистрации данных обработки средствами управления (16) и/или

- тестовый этап дезинфекции, включающий до этапа в) подэтап ввода контрольных образцов дезинфекции в резервуар (12), а после этапа г) подэтап извлечения указанных контрольных образцов для их анализа.