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Vorrichtung zum automatischen Steuern von Dampfdruck-Sterilisiervorrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Steuern von Dampfdruck-Sterilisiervorrichtungen
mit mehreren durch eine Wähleinrichtung wählbaren, unveränderlich fest eingestellten
Programmabläufen, mit einem Autoklav, einer Vakuumquelle und einer Quelle für ein
Sterilisiermedium sowie einem Programmgeber und Programmwiedergabemitteln zwecks
Steuerung des Autoklavs, wobei bei Fehlern im Betrieb des Autoklavs eine Rückstellung
des gesamten Programms vorgesehen ist.
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Grundsätzlich hat sich das System bewährt, welches ein fest eingestelltes
Programm hat, das durch äußere Eingriffe nicht verändert werden kann. Hierbei ist
die Zeit bzw. der Betriebszustand der einzelnen Phasen, wie z. B. Vorvakuum, Dampf,
Trocknen und Belüften, ein vorbestimmter Ablauf, wie es z. B. in der deutschen Patentschrift
830 998 beschrieben wird.
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Die neuen Erkenntnisse der Bakteriologie stellen laufend höhere und
neuere Anforderungen an die Methoden der Sterilisation. Diese Anforderungen beziehen
sich auf Temperatur, Druck, Zeit oder Zusammensetzung der Gase. Für einige wenige
feste Sterilisierungsprogramme hat man bereits sogenannte Standardprogramme zusammengestellt.
Man ist aber beengt in der Abänderung solcher Programme, weil die Verwendung herkömmlicher
Schalt- und Steuerelemente, wie Relais usw., bei einem fertigen, im Betrieb befindlichen
Gerät nur durch bauliche Veränderungen vorgenommen werden kann. Die Kosten solcher
heute bekannten Programmsteuerungen, mit z. B. drei festen Programmen, können ein
Drittel des Gesamtpreises des Gerätes betragen. Außerdem ist die Wartung solcher
schalttechnisch sehr komplizierten Geräte sehr teuer und die Ersatzteilbeschaffung
wegen der Spezialanfertigung sehr schwierig.
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An den obengenannten Sterilisiervorrichtungen ist bekannt, ein Programm
unter Verwendung einer Nockenwelle ablaufen zu lassen, an der die einzelnen Programmschritte
von Hand einstellbar sind, und die Nockenwelle bei Feststellung eines Fehlers im
Betrieb des Autoklavs an den Beginn des jeweiligen Programmschrittes zuriickzustellen.
Es liegt also kein unveränderlich fest einstellbares Programm vor. Bei dieser Ausführungsform
wird weder mit Vakuum noch mit Hochdruck gearbeitet, sondern die Temperatur über
dem Dampfdruck gemessen. Die bei der bekannten Ausführung vorgesehene Rückstellung
erfolgt dabei auch lediglich bis zu dem Punkt des Arbeitsablaufs, der durch einen
bestimmten Einstellknopf ausgewählt ist. Dieser Knopf dient zur Auswahl der Zeit
für einen bestimmten Zyklus des Vor-
laufs bzw. zur Abgrenzung des Teils des Vorgangs,
der automatisch durchgeführt wird, von den anderen Teilen, die wieder unter einer
Handsteuerung einstellbar sind.
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Die Programmierung dieser bekannten Ausführungsform geht davon aus,
daß eine nachfolgende Stufe immer erst dann eingeleitet werden kann, wenn die dafür
vorgesehenen Zustandsgrößen erreicht worden sind. Das Programm läuft somit nicht
in einer unveränderlich fest vorgesehenen Reihenfolge ab. Infolgedessen findet auch
die Rückstellung nun nicht bis zum Beginn des Programms, sondern lediglich bis zum
Beginn einer Stufe in einem Programm statt.
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Unter gleichen Gesichtspunkten, d. h. unter der Steuerung des Programmablaufs
in Abhängigkeit von dem Erreichen bestimmter Zustandsgrößen, arbeiten pneumatische
Steuerungen.
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An Waschmaschinen, bei denen ein vollautomatischer Ablauf des Waschprogramms
unter Verwendung eines Motors zum Antrieb der Trommel beim Waschen und eines weiteren
Motors zum Antrieb der Trommel beim Schleudern vorgesehen ist, ist ein Wahlschalter
bekannt, mit dem die Schleudergänge entweder völlig abgeschaltet oder bei herabgesetzter
Drehzahl durchgeführt werden können. Durch Veränderungen von Schaltverbindungen
in einer Steueranlage werden bei dieser bekannten Ausführung verschiedene Programme
dadurch hergestellt, daß man von in der Maschine vorgesehenen Arbeitsschritten einzelne
zu- oder abschaltet bzw. den Ablauf einzelner Arbeitsschritte hinsichtlich der Geschwindigkeit
verändert. Dadurch wird nicht ein Gesamtprogramm ausgewechselt oder besonders eingeschaltet,
sondern
ein einziges in der Maschine vorgesehenes Programm wird
verändert.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zu schaffen, die in der Lage ist, mit mehreren verschiedenen Programmen zu fahren,
wobei diese Programme aber jeweils eine ganz bestimmte Folge in Vorgang und Zeit
aufweisen und sich grundsätzlich auch in der Reihenfolge einzelner Schritte unterscheiden
können. Wenn eine solche Unterscheidung bisher vorgesehen worden ist, dann mußten
verschiedene Steuereinrichtungen verwendet werden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mehrere unveränderlich fest
eingestellte, in die Funktionsstellung der Programmwiedergabevorrichtung einrückbare
Programmgeber und eine einstellbare Wähleinrichtung zum Auswählen der Programmgeber
in bezug zu einer Programmwiedergabevorrichtung angeordnet sind, eine durch jeden
Programmgeber zu betätigende Steuereinrichtung der Sterilisiereinrichtung und eine
bei einem Fehler im Betrieb in an sich bekannter Weise in Aktion tretende Rückstellvorrichtung
für den gesamten Programmgeber.
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Die unveränderlich fest eingestellten Programme gewährleisten dabei,
daß ein Sterilisiervorgang in einer genau vorbereiteten Weise hinsichtlich der Einwirkungsgrößen
und -zeiten durchgeführt wird. Die dabei vorgesehene Rückstellung führt zu einer
Wiederholung eines Gesamtprogramms auf Grund einer Uberwachung der Zustandsgrößen,
wobei die Uberwachung nicht zur Auslösung des nächsten Programmschrittes, sondern
bei einer negativen Wahrnehmung zu der erwähnten Rückstellung führt. Die Erfindung
ist dabei so vorgesehen, daß die gleiche Steuereinrichtung für alle Programme benutzt
werden kann.
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Vorteilhaft ist ein nur während der Vakuumphase mit dem Autoklav
verbindbares und beim anschließenden Druck im Autoklav von diesem abtrennbares Vakuummeter
vorgesehen.
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Unter Verwendung einer an sich bekannten Magnetkupplung sieht die
Erfindung vor, daß diese mit einem Haltekontakt, dem je nach Arbeitsphase der Kontakt
eines Vakuumwächters oder eines Temperaturwächters parallel geschaltet ist, ausgestattet
ist und zum Antrieb eines jeweils vor Ablauf der Arbeitsphase diesen Haltekontakt
kurzzeitig öffnenden, den Betriebszustand über den Vakuumwächter oder den Temperaturwächter
kontrollierenden Programmgeber angeordnet ist, wobei für jeden Programmgeber ein
Anschlag angeordnet ist, an welchen der Programmgeber bei mangelhaften Betriebszuständen
automatisch, z. B. durch Federkraft, zurückgestellt wird.
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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt darin, daß mehrere Programmnockenwellen
kreisförmig auf einem über eine Rastvorrichtung einstellbaren Kranz angeordnet sind.
Hierdurch wird eine übersichtliche Aufnahmevorrichtung für mehrere feste Programme
geschaffen, die als getrennte Nokkenwellen ausgeführt sein können und die wahlweise
in eine bestimmte Betriebsstellung gebracht werden können, in welcher sie über die
gemeinsame Steuereinrichtung arbeiten.
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Von besonderem Vorteil für die Erfindung ist die Kombination einer
Steuereinrichtung für eine Sterilisiereinrichtung mit dezentralisiert an ihren Funktionsstellen
angeordneten Ventilen und einer Pro-
grammsteuerung mit einer Programmwiedergabevorrichtung,
in welcher mehrere Programmgeber wahlweise in die Funktionsstellung zur Betätigung
der Steuereinrichtung einrückbar sind. Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung
vorteilhaft das Betriebsmittel zur Steuerung verwendet, und zwar Vakuum, das von
der Vakuumpumpe abgeleitet wird, während der Programmgeber über die Programmwiedergabevorrichtung
dieses Vakuum steuert.
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In der Vorrichtung sind zweckmäßig an sich bekannte Magnetventile
zur Steuerung des Vakuums vorgesehen, und jedes Magnetventil ist zugleich von Hand
betätigbar. Dies ist für besondere Notfälle von Bedeutung.
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Die Erfindung ist besonders unter dem Gesichtspunkt zu beurteilen,
daß beispielsweise für bestimmte Sterilisierprogramme sogenannte Standardprogramme
zusammengestellt sind, die nicht ohne weiteres abgeändert werden können bzw. bei
einem fertigen, in Betrieb befindlichen Gerät nur durch bauliche Veränderungen aufgenommen
werden könnten. Dabei sind die Möglichkeiten für die Einrichtung zur Anpassung an
bestimmte Programme und für die Wartung komplizierter Geräte sehr teuer. Die Erfindung
arbeitet demgegenüber mit einem Programmgeber, an dem verschiedene feste Programme
in beliebiger Anzahl und Zusammensetzung gefahren werden können. Wenn oben von Nockenwellen
die Rede ist, dann versteht sich, daß die Programmspeicherung auch magnetisch über
weichmagnetische Werkstoffe in Form von Bändern und Kernen, elektrisch über sogenannte
Programmkartengeber oder aber mechanisch über Nockenwalzen oder magnetisch-elektrisch
erfolgen kann. Es kommt bezüglich der Programme darauf an, daß die Reihenfolge der
Betätigung von Ventilen die Zeiteinwirkung des Dampfes oder des Gases oder der Temperaturen
und Drücke in ihren Zeitabläufen so zusammenstellt, daß der verlangte neue bakteriologische
Effekt erzielt wird.
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Nach der Erfindung ist es möglich, ohne Veränderung der Technik des
Gerätes diese zu bewerkstelligen. Diese Arbeitsweise erfordert, daß die zu einem
Sterilisierungsprozeß gehörenden Ventile zum Steuern von Vakuum, Luft, Dampf, Gas
nicht durch starre Wellen miteinander verbunden sind, sondern alle derartigen Schaltorgane
müssen unabhängig voneinander ausgesteuert werden können. Hierfür hat sich am zweckmäßigsten
der Antrieb mit einem Betriebsmittel, z. B. Vakuum, ergeben, wobei die vom Programmgeber
zur Verfügung gestellten Steuerimpulse umgewandelt werden, um über Zwischenglieder
die Ventile zu betätigen oder Steuerungen und Schaltungen durchzuführen. Dabei betragen
die Kosten einer solchen Steuerung nur noch etwa ein Zwanzigstel des Gesamtpreises
des Gerätes.
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Die Erfindung wird beispielsweise an Hand eines Ausführungsbeispiels
für eine mechanisch-elektrische Steuerung erläutert, die in der Zeichnung dargestellt
ist.
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Die Dampfdruck-Sterilisiereinrichtung besteht aus einem Autoklav
1, welchem über einen Doppelmantel unter Zwischenschaltung eines Absperrventils
2 und eines Druckwächters 3 Dampf von vorbestimmter Spannung zugeführt wird. Der
Dampf strömt in den Autoklav über ein Ventil 4. An dem Autoklav ist ferner ein Kondensatableiter
5 für die Entwässerung des Dampfes angeordnet. Nachdem der Dampf, welcher zunächst
in den äußeren Mantel und über
das Ventil 4 in den Autoklav selbst
gelangt ist, durch diesen geströmt ist, strömt der Dampf über einen Temperaturwächter
6 durch ein Ventil 7 bzw. auch eine Nebenleitung 8 zu diesem Ventil. Diese Anordnung
ist einem Kondensator 9 nachgeordnet, in dem der Dampf kondensiert und über das
Ventil 10 der Vakuumpumpe 11 zufließt. Das Ventil 10 ist als Dreiwegeventil ausgeführt,
so daß das Kondensat über eine Leitung 12 auch abgeleitet werden kann.
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Die erwähnten Ventile 4, 7 und 10 werden durch ein Betriebsmittel
betätigt, das im Fall der Erfindung Vakuum ist. Die Betätigung erfolgt mittelbar.
Von der Vakuumpumpe 11 wird das Vakuum zu sogenannten Magnetventilen 13, 14, 15
in Dreiwegeausführung zugeführt. Diese Ventile sind durch die eingezeichneten Elektromagnete
zu betätigen, um das Vakuum wahlweise an die erwähnten Steuerventile 4, 7 und 10
zwecks deren Betätigung zu führen. Die Verbindungsleitungen zwischen der Vakuumpumpe
und den Ventilen sind Rohre mit einem Innendurchmesser von etwa 3 cm.
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Die sogenannten Magnetventile 13, 14, 15 können von Hand durch zugeordnete
Schalter 16, 17, 18 oder durch die Steuerautomatik betätigt werden, die im wesentlichen
aus einem normalen Gangwerk besteht.
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Ein Gangwerk kann mit einer Antriebswelle 19 ausgeführt sein, die
beispielsweise eine Umdrehung in 60 Minuten durchführt. Die Antriebswelle 19 des
Ausführungsbeispiels hat eine Drehzahl, die über eine magnetische Kupplung 23 auf
ein Ritzel 21 übertragen wird, das einen Programmgeber, und zwar im Beispiel eine
Nockenwelle 22, oder aber auch eine Programmkarte oder ein magnetisches Speicherelement
antreibt, wenn der Magnet der magnetischen Kupplung 23 die zugeordnete Gabel, die
das Ritzel 21 an ihrem beweglichen Ende trägt, angezogen hat. Die Nockenwelle22
sitzt auf einer sogenannten Aufnahme 24, auf welche sie betriebsmäßig aufgeschoben
werden kann.
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Im Ruhezustand wird die Nockenwelle 22 durch Federkraft an einen
Anschlag 25 gezogen, der die Ausgangsstellung angibt. Bei einer Drehung betätigen
die Nocken der Nockenwelle 22 den einzelnen Nocken zugeordnete Mikroschalter 26,
die durch Kontaktgabe die Magnetventile 13, 14, 15 steuern.
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Die Nockenwelle besitzt entsprechend der Anzahl der zu betätigenden
Ventile und der zugeordneten Mikroschalter entsprechend viele Nocken, die in ihrer
Aufeinanderfolge und ihrer Zeiteinstellung den fest eingestellten Programmablauf
auf die Magnetventile 13, 14, 15 übertragen.
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Im Beispiel sind auf einem sogenannten Kranz oder einer Wählscheibe
27 mit einer Rasteinstellvorrichtung 28 für eine bestimmte Stellung sechs als Nockenwellen
ausgeführte Programmgeber angeordnet. Jede Nockenwelle besitzt entsprechend ihrer
besonderen Anordnung und Ausbildung der einzelnen Nocken ein festes Programm. Sie
lassen sich ihrem Programmablauf entsprechend in die Funktionsstellung zur Hauptwelle
des Gangwerkes bringen. Man kann z. B. einstellen: Ein Sterilisationsprogramm für
Wäsche und Verbandstoffe, ein Sterilisationsprogramm für Instrumente, ein Sterilisationsprogramm
Kurzzeit für einzelne Instrumente,
ein Sterilisationsprogramm für Handschuhe, ein
Sterilisationsprogramm für Lösungen, ein Sterilisationsprogramm für Pasteurisieren.
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Da die Nockenwelle gemäß der Erfindung betriebsmäßig auswechselbar
ist, kann praktisch jedes gewünschte Sterilisierprogramm mit wenigen Handgriffen
in einer vorhandenen Einrichtung bereitgestellt werden.
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Die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende. Durch
Einschalten der Vakuumpumpe 11 liegt vor den Magnetventilen 13, 14, 15 Vakuum.
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Gleichzeitig ist das Gangwerk angelaufen. Voraussetzung für diese
Schaltfunktion ist, daß der Druckwächter 3 durch die bestimmte Dampfspannung geschlossen
ist. Durch das Einschalten bekommt die magnetische Kupplung 23 Spannung, und der
Anker wird angezogen, so daß das Ritzel 21 am Antriebsrad der Nockenwelle 22 im
Eingriff ist. Das ist der Beginn des Programms. Durch die Bewegung der Nockenwelle
wird ein Mikroschalter 26 geschlossen, und z. B. das Magnetventil 14 steuert Vakuum
aut das Ventil 7, so daß dieses geöffnet wird. Der Autoklav wird jetzt evakuiert.
Die Evakuierungszeit ist fest mit dem entsprechenden Nocken eingestellt, welcher
den Mikroschalter 26 zur Betätigung des Magnetventils 14 steuert.
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Kurz vor Ablauf dieser Zeit wird der Mikroschalter durch entsprechende
Ausbildung des ihn betätigenden Nockens geöffnet, der die magnetische Kupplung 23
an Spannung legt. Dem Kontakt des Mikroschalters oder einem durch diesen gesteuerten
Haltekontakt ist der Kontakt eines Vakuumwächters parallel geschaltet, welcher das
Vakuum der Kammer registriert. Ist das betriebsbedingte Vakuum erreicht, so übernimmt
der Vakuumwächter die Funktion des jetzt geöffneten Haltekontaktes der magnetischen
Kupplung 23. Nach einem kurzen Moment wird der Haltekontakt über den zugehörigen
Nocken wieder geschlossen.
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Ist das betriebsbedingte Vakuum nicht erreicht, so fällt die Gabel
20 der magnetischen Kupplung ab, und der Nocken geht durch die Federkraft in seine
Ruhelage zurück. Der Sterilisiervorgang wiederholt sich dann automatisch. Läuft
die Nockenwelle 22 in normaler Weise gleichmäßig durch, dann wird nach der Vorvakuumzeit
das Vakuumventil 7 geschlossen und das Dampfventil 4 geöffnet. Es strömt nunmehr
Dampf in den Autoklav ein. Die Temperatur wird kontrolliert durch den Temperaturwächter
6, der den Strömungsdampf über die Nebenleitung kontrolliert.
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Der von dem Temperaturwächter 6 gesteuerte Kontakt ist ebenfalls dem
Mikroschalter oder einem durch diesen gesteuerten Haltekontakt für die Magnetkupplung
23 parallel geschaltet. Kurz vor Ablauf der Dampfzeit wird der Kontakt des Mikroschalters
durch die Nockensteuerung wiederum für kurze Zeit geöffnet, um die Temperaturkontrolle
durchzuführen. Ist die erforderliche Temperatur nicht erreicht, d. h. der Kontakt
des Temperaturwächters offen, wird die Magnetkupplung 23 ausgerückt, und die Nockenwelle
läuft in die Nullstellung zurück, worauf sich die Sterilisation wiederholt.
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Ist die Dampfzeit ordnungsgemäß durchgeführt, so wird das Frischdampfventil
4 durch Betätigung des zugeordneten Mikroschalters geschlossen und das Vakuumventil
7 durch Betätigung des ihm zugeordneten Mikroschalters zur Durchführung des
Trocknungsvorganges
wieder geöffnet. Das Ende des Programms wird durch den Nocken für den Haltekontakt
der Schützspule für die Vakuumpumpell bestimmt, weil nach Stillsetzen der Vakuumpumpe
kein Betriebsmittel für die Betätigung der Ventile mehr vorhanden ist.
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Sollen nun nach einem anderen Programm Ventile in anderer Reihenfolge
zueinander betätigt werden oder ihre Programmzeiten andere sein, so kann durch den
Wähler 27 die entsprechende Nockenwelle in die Funktionsstellung gebracht werden.
Die Nockenwelle übernimmt auch gleichzeitig das Umschalten von höheren Dampfspannungen
in niedere.
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Es kann der Fall eintreten, daß ein Programm von Hand gefahren werden
muß. Zu diesem Zweck kann jedes zu einem Dampfventil gehörende Magnetventil von
Hand geschaltet werden.
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Es kann weiter der Fall eintreten, daß durch Stromausfall das Gerät
trotzdem funktionsfähig bleiben muß. An Stelle der Vakuumpumpe kann dann eine Wasserstrahlpumpe
benutzt werden, um ein Vakuum von etwa 80 O/o zu erzeugen. Dieses Vakuum reicht
aus, um die Ventile 4, 7 und 10 zu betätigen.
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Zu diesem Zweck wird jedem Magnetventil 13, 14 und 15 parallel ein
mechanisches, von Hand zu betätigendes Durchgangsventil beigeordnet. Man ist also
in der Lage, den Sterilisationsprozeß über diese Ventile durchzuführen.
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Der automatische Betrieb des Autoklavs kann nur dann anlaufen, wenn
die Tür des Autoklavs verschlossen ist. Dies ist aus Sicherheitsgründen wichtig,
weil sonst die Möglichkeit besteht, daß auch bei geöffneter Tür Frischdampf in den
Autoklav eintreten kann und den Bedienenden gefährdet. Alle automatisch betriebenen
Sterilisiereinrichtungen müssen jedoch auch von Hand betrieben werden können. Auch
hierbei muß die Sicherheit gegeben sein, daß bei geöffneter Tür das Frischdampfventil
von Hand nicht geöffnet werden kann. Auch bei Handbetrieb und geöffneter Tür kann
das Frischdampfventil 4 nicht geöffnet werden, weil der geöffnete Autoklav das Aufbauen
eines Vakuums an der Pumpe nicht zuläßt.