CH675484A5

CH675484A5 - Measuring non-condensable gas ratio in steriliser steam

Info

Publication number: CH675484A5
Application number: CH1513/87A
Authority: CH
Inventors: Dieter Achterberg
Original assignee: Muenchner Medizin Mechanik
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1987-04-16
Publication date: 1990-09-28
Also published as: AT398639B; DE3636716C2; ATA108787A; DE3636716A1

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Anteiles von nicht kondensierbaren Gasen in Dämpfen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.

Zu Dampf verwendenden Verfahren gehört beispielsweise im Bereich der medizinischen Technik die Dampfsterilisation, mit der Sterilisiergut, wie insbesondere Instrumente, Geräte und Textlien, keimfrei gemacht wird. Hierbei tritt das Problem auf, dass sich insbesondere im Zentrum des Stapels des zu sterilisierenden porösen Gutes eine Gasblase bilden kann, wenn der Dampf nichtkondensierbare Gase enthält. Dies ist jedoch bei der Sterilisation äusserst nachteilig, da eine zufriedenstellende Behandlung des Sterilisiergutes auf Sterilität die ungestörte Einwirkung von Sattdampf voraussetzt, weswegen beim Auftreten einer Gasblase mit Unsterili-tät gerechnet werden muss.

Der Gasanteil im verwendeten Sattdampf kann auf verschiedene Ursachen zurückgeführt werden. So ist es möglich, dass bei den heute gebräuchlichen Vakuum-Sterilisierverfahren die Behandlungskammer Undichtigkeiten aufweist, so dass Fremdgase, wie Luft in die Behandlungskammer und damit in den Sterilisierdampf eindringen kann.

Ferner ist es möglich, dass der für den Betrieb des Sterilisators bereitgestellte Dampf bereits nichtkondensierbare Gase enthält, die z.B. aus der Dampferzeugung mitgeschleppt werden.

Um Undichtigkeiten der Behandlungskammer festzustellen, kann gemäss DIN 58 946, Teil 6, Abschnitt 4 ein sogenannter Vakuumtest durchgeführt werden, der üblicherweise lediglich einmal täglich vor dem Betrieb des Sterilisators und dessen Anwärmung durchgeführt wird. Hierbei wird über eine Prüfzeit von 10 Minuten festgestellt, ob das anfänglich hergestellte Vakuum, das unter 133 mbar liegen muss, um nicht mehr als 1,5 mbar je Minute abfällt. Abgesehen davon, dass durch die lediglich einmal je Tag erfolgende Vakuummessung während des Betriebes auftretende Undichtigkeiten nach der Messung nicht festgestellt werden können, beinhaltet dieses Verfahren den grossen Nachteil, dass die Messung bei kalter Behandlungskammer durchgeführt wird, so dass sich selbst bei mehrfach durchgeführten Vakuumtestmessungen dadurch Fehler ergeben können, dass sich die in der Behandlungskammer befindliche Restluft aufgrund der höherliegenden Betriebstemperatur erwärmt und es somit durch den resultierenden Druckanstieg zur Anzeige von nicht vorliegenden Fehlern kommt.

Zur Feststellung eines eventuellen Gasanteiles im verwendeten Dampf wird gemäss DIN 58 946, Teil 6, Abschnitt 4.3 auch der sogenannte Bowie & Dick-Test durchgeführt, bei welchem in einen Stapel von porösem Testgut, wie Wäsche ein Papierbogen mit Streifen eines Behandlungsindikators eingelegt wird. Nach der Sterilisation wird dieser Behand-lungsindikatorbogen auf einen gleichmässigen bzw. ungleichmässigen Farbumschlag der Indikatorstreifen hin untersucht, wobei ein ungleichmässiger Farbumschlag auf das Vorhandensein von nicht-kondensierbaren Gasen hindeutet, da bei zuvor ausgeführtem Vakuumtest mit einem Luftfreiheit zeigenden Ergebnis eine Undichtigkeit der Behandlungskammer selbst ausgeschlossen werden kann. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass es aufgrund seines notwendigen Aufwandes an Zeit und Material häufig lediglich einmal pro Tag vor Inbetriebnahme des Sterilisators ausgeführt wird, so dass im Laufe des Tages möglicherweise auftretende Gasanteile im verwendeten Dampf nicht ermittelt werden.

Aus der DE-OS 2 902 985 ist schliesslich ein Verfahren zur Messung des Anteiles von nichtkon-densierbaren Gasen in Sattdampf bekannt, bei welchem nach der Vorvakuumphase, in welcher das poröse Gut in der Behandlungskammer durch die aufeinanderfolgende Zugabe von Dampf und Evakuierung mittels einer Vakuumpumpe möglichst luftfrei gemacht wird, der Endwert des sich ergebenden Druckes in der Behandlungskammer nach Entfernung des zur Evakuierung mitgenutzten Dampfes bestimmt wird. Dieser vorbestimmte Druckendwert soll dann ein Mass für die verlangte Luftverdünnung sein.

Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, dass der nach der Vorvakuumphase ermittelte Druckendwert einen Wert darstellt, der den Partial-druck der Restluft und des immer noch vorhandenen Restdampfgehaltes wiedergibt, was zu erheblichen Ungenauigkeiten führt, da darüber hinaus das poröse Sterilisiergut Feuchtigkeit in teils unterschiedlichen Mengen enthält, die in der Behandlungskammer nachverdampfen, was die Druckangabe stark beeinflusst. Ferner wird der Druckendwert bestimmungsgemäss nach der abgeschlossenen Vorvakuumphase innerhalb des gesamten Sterilisierablaufs bestimmt, so dass es nicht möglich ist, eventuell vorhandene Gasanteile im Behandlungsdampf festzustellen. Dieses bekannte Verfahren ermöglicht eine Überprüfung während der Sterilisationszeit, d.h. dem eigentlichen Sterilisiervorgang nicht.

Mit einem aus der DE-AS 2 846 826 bekannten Verfahren zur Messung des Anteiles von nichtkon-densierbaren Gasen und Dämpfen wird ein zu analysierendes Dampf-Gas-Gemisch einer Betriebskammer entnommen, in einer Kondensationseinrichtung kondensiert und einer Messeinrichtung zugeführt, in der nach gleichzeitigem Schliessen zweier Magnetventile das Analysegemisch eingeschlossen wird. Nach einer Wartezeit kann das sich einstellende Gasvolumen des Analysegemisches mit einem Messrohr ermittelt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art so weiterzubilden, dass eventuelle Gasanteile schnell und präzise ermittelt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 6 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung dient als Messstrecke ein Kapillarrohr, in welchem gasgefüllte und kondensatge5

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füllte Rohrabschnitte gebildet werden. Das Verhältnis dieser Rohrabschnitte wird ermittelt und als Messwert verwendet. Auf vorteilhafte Weise kann die Entnahme des Dampf-Gas-Gemisches und auch dessen Messwertung kontinuierlich oder absatzweise durchgeführt werden. Unregelmässigkeiten in der Dampferzeugung können mit der Erfindung schnell ermittelt und deren Ursachen beseitigt werden.

Bei dem aus der DE-AS 2 846 826 bekannten Stand der Technik muss dagegen eine Spülzeit von ungefähr fünfzehn Minuten und eine Wartezeit von einer Minute zur Ansammlung des Gasvolumens eingeplant werden. Weiter benötigt man eine sehr hohe Strömungsgeschwindigkeit des Mediums, etwa im Bereich 0,3 m/g. Ein weiterer Störfaktor kann darin bestehen, dass die beiden Magnetventile der Messstrecke nicht gleichzeitig schliessen. Bei der Erfindung dagegen wird unter Nutzung des Systems der Kapillare, das sich auf die physikalische Grösse der Oberflächenspannung stützt, keine hohe Strömungsgeschwindigkeit benötigt. Die erzielten Messwerte sind genau und stehen auch sofort zur Verfügung.

Zur Messung des Verhältnisses zwischen den Längen der kondensatgefüllten Abschnitte und der gasgefüllten Abschnitte des Kapillarrohres, die sich durch das Rohr, ähnlich den Gliedern einer laufenden Kette bewegen, kann eine Lichtschranke verwendet werden, die im Bereich des Kapillarrohres vor dessen Ende eine elektrische Zeitmesseinrichtung so steuert, dass bei Eintritt eines Kondensatabschnittes bzw. eines Gasabschnittes in die Schranke die Zeitmesseinrichtung gestartet und beim Austritt gestoppt wird. Durch die Wiederholung dieses Vorganges bei jedem Eintritt eines Kondensat* bzw. Gasabschnittes kann aus der Summe der gemessenen Zeiten im Verhältnis zu der gesamten Messzeit der Gas- bzw. Kondensatanteil ermittelt werden.

Alternativ zu dieser Messmethode ist es auGh möglich, die Messeinrichtung als elektrischen Kondensator auszubilden, dessen Dielektrikum von dem Kapillarrohr gebildet wird. Hierbei stellt dann die sich ändernde Kapazität des Kondensators aufgrund der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten von Kondensat und Gas ein Mass für den Gasanteil im Kondensat dar.

Als weitere alternative Messeinrichtung bzw. Messmethode kann ein Widerstandsgeber verwendet werden, der zwei im Kapillarrohr an geeigneter Stelle angeordnete Elektroden aufweist. Aus dem sich ändernden Widerstand zwischen diesen Elektroden kann hierbei ermittelt werden, ob Kondensat oder Gas an der Messstelle vorhanden ist, woraus wiederum auf den Gasanteil im Dampf geschlossen werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einzelner Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfin-dungsgemässen Vorrichtung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der bei der erfin-dungsgemässen Vorrichtung vorgesehenen Messeinrichtung und

Fig. 3 eine der den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der bei der erfindungsgemässen Vorrichtung vorgesehene Messeinrichtung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungs-gemässe Vorrichtung 1 weist eine Messanordnung 2 auf, die folgende Einrichtungen umfasst:

Eine Entnahmeeinrichtung 3, die im in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel einen Rohrabschnitt 4 und ein Absperrorgan 5, vorzugsweise in Form eines Ventils, aufweist, die in geeigneter Art und Weise beispielsweise an eine nicht näher dargestellte Behandlungskammer eines Sterilisators angeschlossen sein kann. Über diese Entnahmeeinrichtung 3 kann ein Dampf-Luft-Gemisch der Behandlungskammer entnommen werden und einer Kondensiereinrichtung 6 zugeführt werden. Diese Kondensiereinrichtung 6 weist eine Kühlschlange 7 auf, die von Kühlmittel 8 umspült ist, das über einen Kühlmitteleintritt 9 in einen Behälter 10 eingeführt und über einen Kühlmittelaustritt 11 wieder aus diesem abgeleitet wird. Vorzugsweise wird als Kühlmittel Wasser verwendet.

An die Kondensiereinrichtung 6 schliesst sich eine Messstrecke 12 an, die mit der Kühlschlange 7 in Strömungsverbindung steht.

Schliesslich weist die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 nach einer Beruhigungsstrecke eine Messeinrichtung 13 auf, die an der Messstrecke 12 angeordnet ist und zur Erfassung der gewünschten Messwerte dient.

Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Messstrecke 12 als Rohr 12 mit geringem Durchmesser (nachfolgend als Kapillarrohr bezeichnet), aus Glas oder durchscheinendem Kunststoff z.B. Teflon (PTFE) ausgebildet, in welchem sich nach der Kondensierung des Dampfes in der Kondensiereinrichtung 6 Kondensatabschnitte 15 und Gasabschnitte 16 bilden, die, ähnlich einer laufenden Kette, aufeinanderfolgend durch das Kapillarrohr 14 hindurchlaufen, dessen Innenoberfä-che sehr glatt ist.

Die der Messstrecke 12 zugeordnete Messeinrichtung 13 ist im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Lichtschranke ausgebildet, die ein Sendeteil 17 mit einer Blende 17' und ein diesen gegenüber auf der anderen Seite des Kapillarrohres 14 angeordnetes Empfängerteil 18 aufweist. Das Empfängerteil 18 ist über eine Verbindungsleitung 19 mit einer Zeitmesseinrichtung 20 verbunden, die eine Laufzeitmessung der sich bewegenden Kondensat und/oder Gasanteile im Kapillarrohr 14 vornimmt.

Nach Durchgang der jeweiligen Gas- und Kon-densatabschntte durch die Messeinrichtung 13 werden diese über einen Kondensat-Gasaustritt 21 abgeleitet.

Gemäss Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Messeinrichtung 13' dargestellt, die anstelle der Messeinrichtung 13 bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemässen Vorrichtung 1 verwendet

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werden kann. Bei der Messeinrichtung 13' handelt es sich um einen elektrischen Kondensator 22, der zwei gegenüberliegend angeordnete Kondensatorplatten 23 und 24 aufweist. Im Zwischenraum zwischen den Kondensatorplatten 23 und 24 ist als Dielektrikum ein Abschnitt 25 des in Fig. 1 dargestellten Kapillarrohres 14 angeordnet. Das Kapillarrohr 14 schliesst sich, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, mit einem Ende 26 an die Kondensiereinrichtung 6 an und ist an seinem anderen Ende, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, mit dem Ausiass 21 versehen.

Bei dieser Ausführungsform wird der gewünschte Messwert dadurch erhalten, dass die Kapazitätsänderung erfasst wird, die sich durch die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten der durch den Abschnitt 25 des Kapillarrohres hindurchiau-fenden Kondensat- bzw. Gasanteile ergibt.

In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Messeinrichtung 13" dargestellt, die ebenfalls bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemässen Vorrichtung 1 anstelle der Messeinrichtung 13 verwendet werden kann. Diese Messeinrichtung 13" ist als Widerstandsgeber 27 ausgebildet, der zwei im Kapillarrohr 14 angeordnete Elektroden 28 und 29 aufweist. Die Elektroden 28 und 29 sind über Leitungen 30 bzw. 31 mit einem Spannungsumsetzer 32 verbunden, der in Wirkung mit einer Zeitmesseinrichtung 33 steht. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich der gewünschte Messwert zur Bestimmung des Gasanteiles im Dampf aus dem sich ändernden elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden 28 und 29 je nachdem, ob Kondensat oder Gas an der durch die Elektroden 28 und 29 gebildeten Messstelle vorhanden ist. Aus der Erfassung der Häufigkeit des Auftretens von somit bestimmbaren Gasbzw. Kondensatanteilen kann letztendlich auf den Gasanteil im Dampf geschlossen werden.

Mit den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es auf besonders vorteilhafte Art und Weise möglich, kontinuierlich oder in absatzweisem Einsatz den Gas-, insbesondere Luftanteil, wie er beispielsweise bei Sterilisierverfahren im Sterilisationsdampf auftritt, während des gesamten Verfahrensablaufes zu überwachen. Hierbei ergeben sich weitere Vorteile dadurch, dass die erfindungsge-mässe Vorrichtung einfach und funktionssicher aufgebaut ist und ohne grossen Aufwand an vorhandene Sterilisatoren angeschlossen werden kann. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, dass die Messung vom zu sterilisierenden Gut unbeein-flusst vorgenommen werden kann, was die Genauigkeit und damit die Sicherheit erheblich erhöht. Darüber hinaus können auch während des Sterilisationsbetriebes Undichtigkeiten im System festgestellt werden.

Obwohl die erfindungsgemässe Vorrichtung voranstehend am Beispiel eines Sterilisationsverfahrens beschrieben worden ist, kann sie auch bei allen anderen Fällen verwendet werden, bei denen es auf eine Dampfqualitätskontrolle ankommt, bei welcher untersucht wird, ob der verwendete Dampf frei von Fremdgasen ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Messung des Anteils von nicht-kondensierbaren Gasen in Dämpfen, insbesondere in Sattdampf, bei Prozessen, bei welchen dieser Dampf verwendet wird mit einer während des Prozessablaufes kontinuierlichen oder absatzweisen Abzweigung eines Volumenstromes des Dampf-Gas-Gemisches, einer Kondensation des Dampfes, wobei sich eine Trennung von Gas und Kondensat ergibt, und einer Verhältnisbestimmung von Kondensat- und Gasanteilen entlang einer Messstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass als Messstrecke ein Kapillarrohr verwendet wird, in welchem gasgefüllte und kondensatgefüllte Rohrabschnitte gebildet werden, deren Verhältnis ermittelt und als Messwert verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Kondensat- und Gasanteilen mit Hilfe einer Lichtschranke durch Laufzeitmessung der sich bewegenden Kondensat-und/oder Gasanteile bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Messstrecke bildende Kapillarrohr als Dielektrikum eines Kondensators verwendet wird und dass die Kapazität bzw. Kapazitätsänderung als Mass für den Gasanteil verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Kondensat- und Gasanteilen mit Hilfe eines Widerstandsgebers ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozess ein Ste-rilisationsprozess ist.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Messanordnung, die eine Einrichtung zur Entnahme eines Dampf-Luft-Gemisches, eine sich an die Entnahmeeinrichtung anschliessende Kondensiereinrichtung und eine mit der Kondensiereinrichtung in Verbindung stehende Messstrecke mit einer Messeinrichtung zur Erfassung des Kondensat-Gasanteil-Verhältnisses aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstrecke (12) als Kapillarrohr (14) oder Spalt ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (13) eine Lichtschranke bestehend aus Sendeteil (17) und Empfangsteil (18) und eine damit in Wirkverbindung stehende Zeitmesseinrichtung (20) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (13") einen Widerstandsgeber (27) und eine damit in Wirkverbindung stehende Zeitmesseinrichtung (33) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (13') als Kondensator (22) ausgebildet ist, dessen Dielektrikum das Kapillarrohr (14) oder den Spalt bildet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Messeinrichtung (13, 13', 13") eine Beruhigungsstrecke vorgeschaltet ist, deren Länge grösser ist als diejenige der Messstrecke (12) selbst.

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11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

10, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Kapillarrohres (14) in Abhängigkeit von der durchgeleiteten Kondensatmenge derart gewählt ist, dass die Kondensatanteile über den gesamten Querschnitt des Kapillarrohres (14) Wandberührung haben.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

11, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Kapillarrohres (14) weniger als 2 mm beträgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Kapillarrohres (14) 1,1 mm beträgt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche des Kapillarrohres eine glatte Oberfläche aufweist.

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