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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen sterilisierbaren Einwegeinsatz
für ein
Niveau-, Druck- oder Temperaturmessinstrument zur Benutzung in industriellen
Anwendungen, die hohe Hygienestandards erfordern.
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Es
gibt eine große
Auswahl an Messinstrumenten auf dem Markt, die für industrielle Anwendungen
geeignet sind. Messinstrumente umfassen einen Messfühler zum
Messen einer physikalischen Größe eines
Produkts in einem Gefäß und einen
Prozessanschluss zum Einbauen des Messfühlers auf einem Gegenanschluss
auf dem Behälter.
In verschiedenen Industriebranchen werden die von diesen Vorrichtungen
erhaltenen Messdaten dazu benutzt, komplexe industrielle Prozesse
zu kontrollieren.
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Gegenwärtig gibt
es Druckmessinstrumente zur Messung eines Drucks eines Produkts
in einem Behälter
auf dem Markt. Sie umfassen einen Messfühler, der eine Membran aufweist,
die während
des Messvorgangs dem zu messenden Druck ausgesetzt wird. Eine vom
Druck abhängende
Ablenkung der Membran wird entweder direkt gemessen oder wird hydraulisch über ein
Druckfluid zum Drucksensor transportiert.
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Es
gibt auch verschiedene Arten von Niveaumessinstrumenten auf dem
Markt. Niveaumessinstrumente können
zur kontinuierlichen Niveaumessung ebenso wie dazu benutzt werden,
zu bestimmen, ob ein Produktniveau über oder unter einem vorbestimmten
Niveau liegt.
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Eine
Gruppe von Niveaumessinstrumenten sind Kapazitäts-Niveaumessinstrumente. Bei einer Kapazitäts- Niveaumessung
wird ein leitender, sich in das Gefäß erstreckender Fühler mit
einem elektromagnetischen Signal wie z.B. eine Radiofrequenz beaufschlagt
und es wird eine Kapazität
zwischen dem leitenden Fühler
und der Gefäßwand bestimmt. Die
Kapazität
ist ein Maß für das Produktniveau
im Gefäß.
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Eine
andere Gruppe von Niveaumessinstrumenten wendet Ausbreitungszeitmesstechniken
an. Hierbei wird das Produktniveau mit Hilfe eines elektromagnetischen
Signals basierend auf der erforderlichen Ausbreitungszeit zwischen
der Produktoberfläche
und der Reflexion des Signals bestimmt. Die elektromagnetischen
Signale sind z.B. freie Radar- oder
Mikrowellen, die über
eine sich in das Gefäß erstreckende
Stabantenne gesendet und empfangen werden, oder geführte, entlang
eines sich in den Behälter
erstreckende Fühlers
wandernde Wellen.
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Auf
dem Markt stehen Temperaturmessinstrumente zur Verfügung. Sie
umfassen normalerweise einen Fühler,
der einen Temperatursensor aufweist, der der Temperatur des Produkts
in dem Gefäß durch Einführung des
Fühlers
in den Behälter
ausgesetzt wird.
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Solche
Niveau-, Druck- oder Temperaturmessinstrumente werden z.B. von dem
Anmelder verkauft. Sie sind z.B. zur Messung eines Produktdruckes
in einer Leitung, einem Rohr oder einem Behälter, oder eines Niveaus ein
einem Behälter.
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In
einigen Industriezweigen, wie z.B. der pharmazeutischen Industrie
oder der Biotechnologie werden sehr hohe Hygienestandards gefordert.
Diese Standards können
leicht von Land zu Land voneinander abweichen, erfordern jedoch
im allgemeinen, dass jede Instrumentenoberfläche, die mit dem Prozess in
Kontakt kommen kann, wirksam gereinigt und/oder sterilisiert werden
kann. In den USA sind diese Standards z.B. 3-A, ASME/BPE oder EHEDG.
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Außerdem dürfen Materialien
nach den FDA – cGMP – Richtlinien
(Current Good Manufacturing Practice) die mit Komponenten, Materialien
innerhalb des Prozesses oder Medikamenten in Kontakt kommen, nicht
reagieren, etwas hinzufügen
oder absorbieren, damit die Sicherheit, Identität, Festigkeit, Qualität oder Reinheit
eines Medikaments nicht hinter den offiziellen oder anderen aufgestellten
Erfordernissen zurückbleiben.
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Als
Konsequenz werden alle in diesen Industriezweigen benutzten Messinstrumente
so konzipiert werden, dass alle mit dem Prozess in Kontakt befindlichen
eile gereinigt und/oder sterilisiert werden können. Weit verbreitete Verfahren
sind die Reinigung vor Ort (CIP) oder die Sterilisierung vor Ort
(SIP). Reinigung und/oder Sterilisierung können mit automatischen oder
manuellen Systemen mit Hilfe verschiedener Prozeduren vor Ort in
einem zuverlässigen
und wiederholbaren Prozess ausgeführt werden, die den strengen
hygienischen Vorschriften entsprechen, die von Biotechnologie und
der pharmazeutischen Industrie gefordert werden. Einige Systeme umfassen
Spraykugeln, die dauerhaft in den Behältern installiert werden können um
flüssige
Reiniger, Wasser, Detergentien, Dampf oder andere Reinigungs- oder
Sterilisierungsstoffe in geschlossene Behälter abzugeben.
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Die
Messinstrumente sind auf eine Prozessausrüstung, z.B. auf einen Prozessanschluss
auf dem Behälter
montiert. In der Praxis wird das komplette, das Messinstrument umfassende
System vor Ort gereinigt (CIP) und/oder sterilisiert (SIP). Das
Bearbeitungssystem wird während
einer bestimmten Zeitdauer betrieben. Anschließend wird es durchgespült, vor
Ort gereinigt und/oder vor Ort sterilisiert bevor die nächste Produktmenge
durch den Prozess läuft.
CIP und SIP stellen sicher, dass es keine Verfälschung oder Kontaminierung
des vorliegenden Produkts wegen des im Bearbeitungssystem während des
vorherigen Produktlaufs gelassenen Restprodukts gibt.
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CIP
eines Bearbeitungssystems kann Stunden dauern, bevor es beendet
ist und die Sterilisierung kann eine weitere Stunde oder sogar noch
mehr Zeit benötigen.
Während
dieser Zeit kann die Ausrüstung
und das Leitungssystem anderweitig benutzt werden. Die Zeit ist
für die
Produktion verloren, solange Reinigung oder Sterilisierung z.B.
wegen einem Produktwechsel oder Ladungswechsel erforderlich ist.
Das ist sehr kostspielig, besonders wenn die Ladungszeiten oder
Produktzyklen kurz verglichen mit der für die Reinigung und/oder Sterilisierung
erforderliche Zeit sind.
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Außerdem sind
die für
CIP benutzten Chemikalien teuer und oft gefährlich zu handhaben und/oder
zu entsorgen. Es wird Energie benötigt, um die Reinigungsmittel
auf die geeignete Reinigungstemperatur, typischerweise 120° bis 160°F zu erhitzen.
Es wird Energie benötigt,
um die Sterilisierungsflüssigkeiten
oder -dämpfe
auf eine Sterilisierungstemperatur, typischerweise 300°F zu erhitzen.
Nachdem das Bearbeitungssystem gereinigt und/oder sterilisiert worden
ist, kann zusätzliche
Energie erforderlich sein, um das Bearbeitungssystem auf eine Betriebstemperatur
abzukühlen.
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Es
besteht ein Bedarf in der Industrie, die für die Reinigung und/oder Sterilisierung
erforderliche Zeit zu reduzieren.
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Gegenwärtig gibt
es auf dem Markt Einwegeinsätze
für während der
Produktionsvorgänge
benutzte industrielle Behälter,
die vor dem Einsatz in den Behälter
sterilisiert werden können.
Die Firma HyClone, Logan, UT, USA z.B. verkauft sterilisierbare Behältereinsätze, die
eine Kapazität
zwischen 50 ml und 1000 l oder mehr zusammen mit im Handel befindlichen
standardisierten Rohrsätzen
und Anschlüssen,
z.B. Schnellanschlüsse,
Luer Lock oder Tri-Clamp aufweisen. Am Ende eines Bearbeitungsprozesses werden
diese Behältereinsätze aus
dem Behälter
entfernt und anschließend
entsorgt. Es wird dann ein neuer Behältereinsatz vor dem nächsten Produktionsprozess
eingeführt.
Da ein neuer Behältereinsatz
für jeden
neuen Produktionsprozess eingeführt
werden kann, ist es nicht mehr nötig,
den Behälter
zu reinigen und zu sterilisieren. Die Benutzung eines neuen sauberen
und sterilen Behältereinsatzes stellt
sicher, dass das im Behälter
befindliche Produkt nur der sauberen und sterilisierten Innenfläche des Einsatzes
ausgesetzt ist.
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In
medizinischen Anwendungen wird das Bedürfnis von Reinigung und/oder
Sterilisierung großenteils
durch Wegwerfteile zufrieden gestellt.
US 6,725,726 beschreibt z.B. einen
Einwegdruckhaube für
einen wieder benutzbaren Druckgeber. Die Druckkuppel umfasst einen
Einlasskanal, einen Auslasskanal und einen Messkanal und ist lösbar mit
dem Geber gekoppelt. Der Einlass- und Auslasskanal sind Prozessanschlüsse. Nach
der Benutzung wird die ganze Kuppel einschließlich der Prozessanschlüsse weggeworfen.
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In
industriellen Anwendungen sind Behälter und Messinstrumente gewöhnlich kostspielige
Teile, die nicht bei jedem Messzyklus ersetzt werden können.
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Prozessanschlüsse von
Messinstrumenten sind ziemlich oft fest eingebaute Teile des Messinstruments,
die nicht auf einfache Weise von den übrigen Teilen des Instruments
getrennt werden können. Es
sind standardisierte massive Teile aus Metall oder rostfreiem Stahl.
Außerdem
würde das
Ersetzen der Prozessanschlüsse
nach jeder einzelnen Benutzung die Produktionskosten erhöhen.
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Es
ist ein Ziel der Erfindung, Mittel zur Verfügung zu stellen, die eine zeit- und kostengünstige Benutzung
von Messinstrumenten in industriellen Anwendungen erlauben, die
sehr hohe Hygienestandards erfordern.
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Zu
diesem Zweck umfasst die Erfindung einen sterilisierbaren Einwegeinsatz
für ein
Niveau-, Druck- oder Temperaturmessinstrument zur Messung des Niveaus,
Drucks oder der Temperatur eines Produkts in einem Behälter, zur
Benutzung in Kombination mit einem Einwegbehältereinsatz zur Abdeckung des
Inneren eines Behälters,
worin
das Messinstrument folgendes umfasst:
- – einen
Messfühler
zum Messen einer physikalischen Größe, und
- – einen
Prozessanschluss zum Einbauen des Messfühlers auf einem Gegenanschluss
auf dem Behälter,
und
worin der Einsatz für
das Messinstrument - – ein aus einem elastischen
Material eingebautes Element ist,
- – eine
Form aufweist, die genau den äußeren Konturen
des Messfühlers
und des Prozessanschlusses folgt, so dass er einen lösbaren,
einmal zu benutzenden hygienischen Einsatz bildet, um alle Oberflächen des
Messinstruments, die dem Produkt während des Messvorgangs ausgesetzt sind,
eng abzudecken, und
- – einen
Einbauabschnitt umfasst, der während des
Betriebes zwischen dem Prozessanschluss und dem Gegenanschluss eingespannt
ist.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform hat
der sterilisierbare Einwegeinsatz eine Dicke von weniger als einem
Millimeter.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der sterilisierbare Einwegeinsatz eine Folie aus einem Plastikmaterial
oder elastomeren Material, insbesondere aus Polypropylen, Polyethylen,
Polytetrafluorethylen (PTFE), Latex oder Kautschuk.
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Nach
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
ist eine Abdichtung zum Abdichten eines Anschlusses zwischen dem
Prozessanschluss und dem Gegenanschluss ein integraler Bestandteil
des Einsatzes.
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Nach
einer Ausführungsform
umfasst der Messfühler
eine Messsonde und der Einsatz umfasst einen Abschnitt zur engen
Abdeckung der Sonde.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
umfasst der Messfühler
eine Stabantenne und der Einsatz umfasst einen Abschnitt zur engen
Abdeckung der Stabantenne.
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Nach
einer anderen Ausführungsform
umfasst der Messfühler
eine gewellte Membran und der Einsatz umfasst einen gewellten Abschnitt
zur engen Abdeckung der gewellten Membran.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Verfahren zum Betreiben von aufeinander folgenden Produktionsprozessen,
die dasselbe erfindungsgemäße Niveau-,
Druck- oder Temperaturmessinstrument und erfindungsgemäße sterilisierbare
Einwegeinsätze
benutzen, umfassend folgende Schritte:
- – Montage
eines vorher sterilisierten Einwegeinsatzes auf dem Messinstrument,
- – Montage
des Instruments auf dem Behälter,
- – Betrieb
eines Produktionsprozesses,
- – Entsorgung
des benutzten Einsatzes am Ende des Produktionsprozesses, und
- – Wiederholung
dieser Schritte für
jeden neuen Produktionsprozess.
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Die
Erfindung und andere Vorteile werden ausführlicher erklärt, indem
die Figuren der Zeichnung, in denen vier beispielhafte Ausführungsformen gezeigt
sind, benutzt werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnung:
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1 zeigt
ein schematisches Diagramm des Messinstruments an einem Behälter;
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2 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines Niveaumessinstruments umfassend
eine Sonde und einen Prozessanschluss, einen sterilisierbaren Einwegeinsatz
für das
Messinstrument und einen überzogenen
Gegenanschluss;
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3 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines Niveaumessinstruments umfassend
eine Stabantenne und einen Prozessanschluss, einen sterilisierbaren
Einwegeinsatz für
das Messinstrument und einen überzogenen
Gegenanschluss;
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4 zeigt
eine Seitenansicht eines Druckmessinstruments;
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5 zeigt
einen Querschnitt des Prozessanschlusses und des Messfühlers des
auf der 3 gezeigten Druckmessinstruments;
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6 zeigt
eine Explosionsdarstellung, die das Messinstrument, seinen sterilisierbaren
Einwegeinsatz und einen überzogenen
Gegenanschluss zeigt;
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7 zeigt
eine Ansicht des Temperaturmessinstruments; und
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8 zeigt
einen sterilisierbaren Einwegeinsatz für das in der 6 gezeigte
Temperaturmessinstrument.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen:
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Die 1 zeigt
ein schematisches Diagramm des Messinstruments 1 an einem
Behälter 3. Das
Messinstrument 1 ist z.B. ein Niveau-, Druck- oder Temperaturmessinstrument
umfassend einen Messfühler 5 und
einen Prozessanschluss 7. Es wird zum Messen einer physikalischen
Größe eines
Produkts 9 im Behälter 3 benutzt.
Der Messfühler 5 wird an
dem Behälter 3 über den
Prozessanschluss 7, der an einem Gegenanschluss 11 an
einer Öffnung
des Behälters 3 montiert.
Der Behälter 3 ist
mit einem sterilisierten Einwegbehältereinsatz 13, der
alle Innenflächen
des Behälters 3 und
den Gegenanschluss 11, der einem Produkt 9 in
dem Behälter 3 ausgesetzt sein
kann, überzogen.
Behältereinsätze stehen
auf dem Markt zur Verfügung.
HyClone, Logan, UT, USA verkauft z.B. Behältereinsätze, die aus hoch entwickelten
Polymerfolien hergestellt sind, die formuliert worden sind, um Prozessanforderungen
wie der Gammastrahlensterilisierung gerecht werden.
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In
industriellen Anwendungen ist es oft erforderlich, aufeinander folgende
Ladungen oder verschiedene Produktzyklen zu betreiben, die dieselbe Messvorrichtung
benutzen. In der Vergangenheit mussten Niveau-, Druck- und Temperaturmessinstrumente
nach jeder Ladung oder jedem Produktzyklus gereinigt oder sterilisiert
werden jedes Mal wenn strenge Hygiene gefordert war, um eine Kontaminierung
des Produkts oder eine Kreuzkontaminierung zwischen verschiedenen
Produkten zu vermeiden. Reinigung und Sterilisierung sind zeitaufwendig
und kostspielig.
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Dieses
Problem wird von der Erfindung überwunden,
indem sterilisierbare Einwegeinsätze 15 für Niveau-,
Druck- oder Temperaturmessinstrumente zur Benutzung in Kombination
mit Einwegbehältereinsätzen 13,
die das Innere des Behälters
abdecken, eingeführt
werden. Diese Einsätze 15 haben eine
Form, die genau der äußeren Kontur
des Messfühlers 5 und
des Prozessanschlusses 7 folgt, so dass er einen lösbaren einmal
zu benutzenden hygienischen Einsatz bildet, der dazu dient, alle
Oberflächen
des dem Produkt 9 während
des Messvorgangs ausgesetzten Messinstruments abzudecken. Es umfasst
einen flachen Montageabschnitt 17, der während des
Betriebs zwischen den Prozessanschluss 7 und den Gegenanschluss 11 geklemmt
wird. Der Einwegeinsatz 15 ist eine aus einem sterilisierbaren Plastikmaterial
oder elastomeres Material, wie z.B. Polypropylen gebildete dünne Folie.
Es können
auch andere flexible Materialien wie z.B. Polyethylen, Polytetrafluoroethylen
(PTFE), Latex oder Kautschuk benutzt werden. Sie können durch
Form-, Spray- oder Tauchtechniken hergestellt werden. Der Einsatz 15 ist
bevorzugt ein aus einem eine Dicke von weniger als einem oder sogar
weniger als 0,5 mm aufweisenden elastischen Material bestehendes
einstückiges
Element. Ein dünner
Einsatz 15 hat den Vorteil dass er eine sehr geringe Wirkung
auf die Messeigenschaften des Messinstruments hat.
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Die
Benutzung sterilisierbarer Einsätze
in Kombination mit Einwegbehältereinsätzen 13 macht es
möglich,
aufeinander folgende Produktionsprozesse unter Benutzung des gleichen
Niveau-, Druck- oder Temperaturmessinstruments 1 in zeitlich schneller
Folge abzuwickeln. So werden die Einsätze 15 z.B. in einer
Gammakammer sterilisiert und dann über das Messinstrument gezogen.
Sobald das Instrument mit dem Einsatz 15 ausgerüstet ist,
wird es am Behälter 3 montiert.
Nach der Montage liegt der flache Montageabschnitt 17 zwischen
einander gegenüberliegenden
Oberflächen
des Prozessanschlusses 7 und des Gegenanschlusses 11 und
die durch die Verbindung zwischen dem Prozessanschluss 7 und
dem Gegenanschluss 11 ausgeübte Kompressionskraft wirkt
auf den flachen Montageabschnitt 17 so dass der Einsatz
sicher befestigt ist. In einem nächsten
Schritt wird der Produktionsprozess abgewickelt. Am Ende des Produktionsprozesses wird
das Messinstrument 1 ausgebaut und der benutzte Einsatz 15 wird
entsorgt. Das Instrument 1 kann unverzüglich mit einem neuen sterilen
Einsatz 15 ausgerüstet
werden und steht so sofort für
den nächsten
Produktionsprozess zur Verfügung.
Bevorzugt findet das Auswechseln des Einsatzes 15 und die
Bearbeitung des Materials in einem sauberen Raum, Klasse 10000 oder
besser statt. Die Reinigung und Sterilisierung des Messinstruments 1 ist nicht
mehr erforderlich. Der gleiche Vorgang wird auf den Behälter 3 angewendet.
Die benutzten Behältereinsätze 13 werden
entsorgt und durch einen neuen sterilen Behältereinsatz 13 ersetzt.
Diese Prozedur wird für
jeden neuen Produktionsprozess wiederholt.
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Industrielle
Prozessanschlüsse
umfassen eine Abdichtung 19, z.B. einen O-Ring oder eine Flachdichtung,
die zwischen dem Prozessanschluss 7 des Messinstruments 1 und
dem Gegenanschluss 11 eingefügt ist. In der in der 1 gezeigten
Ausführungsform
liegt diese Abdichtung 19 zwischen dem flachen Montageabschnitt 17 des
Einsatzes 15 und einer gegenüberliegenden Oberfläche des überzogenen
Gegenanschlusses 11.
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Bevorzugt
ist die Abdichtung 19 zur Abdichtung der Verbindung zwischen
dem Prozessanschluss 7 und dem Gegenanschluss 11 ein
fest eingebautes Teil des Einsatzes 15 für das Messinstrument 1.
Dies hat den Vorteil, dass die Abdichtung 19 immer sauber
und sterilisiert ist und nicht verloren gehen kann.
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Die 2 zeigt
eine Explosionsdarstellung des Niveaumessinstruments 21 umfassend
einen Messfühler 23 und
einen Prozessanschluss 25, einen sterilisierbaren Einwegeinsatz 27 für das Messinstrument 21 und
einen überzogenen
Gegenanschluss 29 des Behälters 3. Das Niveaumessinstrument 21 ist
z.B. ein Kapazitäts-Niveaumessinstrument
oder ein Wellenlaufzeit-Niveaumessinstrument, wie es oben beschrieben
worden ist. Der Messfühler 23 des
Instruments 21 umfasst eine Messsonde die sich während des
Messvorgangs in den Behälter 3 erstreckt.
Der Prozessanschluss 25 und der Gegenanschluss 29 sind
flache scheibenförmige
Flansche. Die Sonde wird vom Prozessanschluss 25 gehalten. Außerdem ist
ein Gehäuse 31 auf
den Prozessanschluss 25 außerhalb des Behälters 3 montiert.
Das Gehäuse 31 umfasst
z.B. Sensor- und
Messelektronik ebenso wie Signalverarbeitungseinheiten, die elektrisch
mit dem Messfühler 23 über eine
Durchführung
im Prozessanschluss 25, der nicht in der 2 gezeigt
ist, verbunden sind.
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Der
Einsatz 27 umfasst einen Abschnitt 33, der die
Sonde eng abdeckt. In der gezeigten Ausführungsform ist dieser Abschnitt
ein geschlossener rohrförmiger
Schlauch, der dazu konzipiert worden ist, über die Sonde gezogen zu werden.
Er umfasst außerdem
den flachen Montageabschnitt 17, der während des Betriebs zwischen
gegenüberliegenden flachen
Oberflächen
des Prozessanschlusses 25 und des Gegenanschlusses 29 geklemmt
ist. Bevorzugt ist die Abdichtung 19 zwischen diesen gegenüberliegenden
Oberflächen
ein integraler Bestandteil des Montageabschnitts 17. So
wird eine zusätzliche
Abdichtschicht 35 auf einer Oberfläche des dem Gegenanschluss 29 gegenüberliegenden
Montageabschnitts 17 zur Verfügung gestellt. Die Abdichtschicht 35 ist
ein integraler Bestandteil des Einsatzes 27. Außerdem kann
eine ringförmige
Abdichtung 37 auf den flachen Montageabschnitt 17 hinzugefügt werden. Der
Prozessanschluss 25 und der Gegenanschluss 29 umfassen ringförmige Rillen
auf ihren gegenüberliegenden
Oberflächen
zum Halten der ringförmigen Abdichtung.
Die ringförmige
Abdichtung 37 verstärkt die
Abdichteigenschaften und verhindert, dass die Abdichtung 19 und
der flache Montageabschnitt 17 des Einsatzes 27 zwischen
dem Prozessanschluss 25 und dem Gegenanschluss 29 gleiten.
Sobald der Einsatz 27 über
das Messinstrument 21 geschoben worden ist, wird die Prozessverbindung
z.B. durch das nicht auf der 2 gezeigte
Schrauben von Bolzen durch einander gegenüberliegende Löcher 39 in dem
Prozessanschluss 25 und dem Gegenanschluss 29 hergestellt.
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Die 3 zeigt
eine Explosionsdarstellung eines anderen Niveaumessinstruments,
seinem Prozessanschluss 25, seinem sterilisierbaren Einwegeinsatz 28 und
dem überzogenen
Gegenanschluss 29. Der einzige Unterschied zwischen dieser
Ausführungsform
und der auf der 2 gezeigten Ausführungsform
ist, dass das Niveaumessgerät
ein Radar- oder Mikrowellenlaufzeit- Niveaumessinstrument ist, das
einen Messfühler
hat, der eine Stabantenne 24 zum Senden und/oder Empfangen
von Radar oder Mikrowellen umfasst. Die Antenne 24 ist
ein konischer Stab mit einer Spitze, die während des Betriebs auf das
Produkt 9 zeigt. Sie bestimmt das Niveau des Produkts 9 im
Behälter
auf der Basis der Laufzeit, die von den Wellen benötigt wird,
um von der Antenne 24 zur Oberfläche des Produkts 9 und
als Echo zurück zu
gelangen. Während
sich die auf der 2 gezeigte Sonde 23 während des
Messvorgangs in den Behälter 3 unter
die Oberfläche
des Produkts erstreckt, ist die Antenne 24 über dem
höchstmöglichen
Füllniveau
gelegen.
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In
den 4 und 5 wird ein Messinstrument 41 gezeigt.
Es umfasst einen Prozessanschluss 43 nach dem Tri-Clamp-Standard
und sein Messfühler 45 umfasst
eine druckempfindliche Membran, die bündig im Prozessanschluss 43 montiert
ist. Die Erfindung ist nicht auf Prozessanschlüsse nach dem Tri-Clamp-Standard
begrenzt. Andere bündig montierte
Prozessverbindungen wie z.B. die Tuchenhagen Varient (R) – Kupplungen
oder M44x1.25 – FITTINGS
können
benutzt werden. Jeder auf die Membran ausgeübte Druck wird auf einen Drucksensor 47 über ein
Druckübertragungsfluid 49 übertragen.
Die 6 zeigt eine Explosionsdarstellung des Messfühlers 45,
des Prozessanschlusses 43, des Einsatzes 51 und
eines Tri-Clamp-Gegenanschlusses 53. Der Einsatz 51 für das Messinstrument 41 ist wieder
ein einstückiges,
aus elastischem Material hergestelltes Element und hat eine Form,
die genau den äußeren Konturen
des Messfühlers 45 und
des Prozessanschlusses 43 folgt, so dass ein lösbarer zur
einmaligen Benutzung bestimmter hygienischer Einsatz zur engen Abdeckung
aller Oberflächen
des Instruments 41, das dem Produkt während des Messvorgangs ausgesetzt
ist, gebildet wird.
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In
der gezeigten Ausführungsform
ist die Membran gewellt und der Einsatz 51 umfasst einen gewellten
Abschnitt 52 zur engen Abdeckung der gewellten Membran.
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Der
Einsatz umfasst einen flachen Montageabschnitt 17, der
im Betrieb zwischen den Prozessanschluss 43 und den Gegenanschluss 53 geklemmt ist.
Der Montageabschnitt 17 ist identisch mit dem vorher beschriebenen
und in der 2 gezeigten. Die Abdichtung 19 zwischen
den gegenüberliegenden
Oberflächen
des Prozessanschlusses 43 und des Gegenanschlusses 53 ist
wieder ein integraler Bestandteil des Montageabschnitts 17 umfassend die
abdichtende Schicht 35 und die ringförmige Abdichtung 37.
Der Prozessanschluss 43 und der Gegenanschluss 53 umfassen
ringförmige
Rillen auf ihren gegenüberliegenden
Oberflächen,
um die ringförmige
Abdichtung 37 zu halten.
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Die 7 zeigt
ein Temperaturmessinstrument 55 umfassend einen Prozessanschluss 57 nach
dem Tri-Clamp-Standard und einen Messfühler 59. Der Messfühler 59 umfasst
eine Sonde 61, die sich im Betrieb in den Behälter 3 erstreckt.
Ein Temperatursensor 63, der schematisch in der 6 gezeigt
wird, liegt in der Sonde 61. Das Messinstrument 55 umfasst
ein Gehäuse 65 um
eine Elektronik, die auf den Prozessanschluss 57 montiert
ist, unterzubringen. Die Elektronik ist an den Temperatursensor 63 durch
den Prozessanschluss 57 angeschlossen.
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Die 8 zeigt
einen sterilisierbaren Einwegeinsatz 67 für das Temperaturmessinstrument 55. Der
Einsatz 67 ist wieder ein einstückiges, aus elastischem Material
hergestelltes Element und hat eine Form, die genau den äußeren Konturen
des Messfühlers 59 und
des Prozessanschlusses 57 folgt, so dass ein lösbarer,
zur einmaligen Benutzung bestimmter hygienischer Einsatz zur engen
Abdeckung aller Oberflächen
des Instruments 55, das dem Produkt während des Messvorgangs ausgesetzt
ist, gebildet wird. Es umfasst einen flachen Montageabschnitt 17,
der während
des Betriebs zwischen den Prozessanschluss 57 und den,
nicht auf der 6 gezeigten Gegenanschluss geklemmt
wird. Der flache Montageabschnitt 17 ist identisch mit
den auf 2 und 6 gezeigten,
die integrierte Abdichtung umfassenden Montageabschnitten 17,
umfassend die Abdichtschicht 35 und die ringförmige Abdichtung 37,
und wird deshalb nicht weiter beschrieben.
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Es
ist ein Vorteil der Erfindung, dass die existierenden Messinstrumente
mit den sterilisierten Einwegeinsätzen ausgerüstet werden können, um
zu vermeiden, dass gereinigt und sterilisiert und die Reinigungs-
und Sterilisierungsprozesse und -prozeduren validiert und dokumentiert
werden müssen.
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Es
ist ein zusätzlicher
Vorteil, dass Messinstrumente benutzt werden können, die den bei den Reinigungs-
und Sterilisierungsprozeduren benutzten hohen Temperaturen und die
Prozessbedingungen nicht widerstehen können. Sie müssen nur den Temperaturen aus
Prozessbedingungen bei der Messanwendung widerstehen.
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Erfindungsgemäße Einsätze machen
es möglich,
kompakte Messinstrumente zu benutzen, da es nicht mehr nötig ist,
die Elektronik während
der Reinigungs- und/oder Sterilisierungsprozeduren vom Messinstrument
zu trennen. Schäden,
die während des
Reinigungs- und Sterilisierungsprozesses auftreten könnten, werden
vermieden.
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Es
ist auch nicht erforderlich, das Messinstrument selbst z.B. für Reinigungsprozesse
am Instrument auseinander zu bauen. Nach der Benutzung wird das
ganze Instrument aus dem Behälter
genommen und nur der Einsatz muss ersetzt werden. Aus korrosionsfestem
Material gebildete Einsätze
schützen
alle Oberflächen
des Messinstruments, die vom Einsatz überzogen sind. Dieser Schutz
macht es möglich,
preiswertere und niedriggradigere Materialien, wie z.B. aus rostfreiem
Stahl in Messinstrumenten an Orten wo vorher z.B. spezielle Legierungen benutzt
werden mussten, zu benutzen.
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Die
Benutzung eines sterilisierbaren Einwegeinsatzes für Messinstrumente
erlaubt schnelle und Kosten sparenden Produktaustausch. Die für das Auseinanderbauen,
die Reinigung und das wiederholte Sterilisieren von rostfreien Stahlprodukten
zu verwendende Zeit und Arbeit und der Bedarf an Dokumentation der
Reinigungs- und Reinigungsvalidierungsprozeduren kann bedeutend
reduziert werden. So reduziert die Erfindung Betriebskosten und
verkürzt
die Zeit zwischen Ladungszyklen.