DE2403525A1

DE2403525A1 - Dampfsterilisator

Info

Publication number: DE2403525A1
Application number: DE2403525A
Authority: DE
Inventors: Roderick T Macfarlane
Original assignee: Sybron Corp
Current assignee: Sybron Transition Corp
Priority date: 1973-04-02
Filing date: 1974-01-25
Publication date: 1974-10-10
Also published as: US3861872A; DE2403525C3; DE2403525B2; CA1000929A; AU6479074A; AU474036B2; JPS49128594A; GB1457304A

Description

DIPL-ING. HORST RftSE DIPL-ticS. PETER KOSEL

PATENTANWÄLTE

3353 Bad Gandershelm, 24. Januar 1974 Postfach 129 Hohenhöfen 5 Telefon: (05382)2842 Telegramm-Adresse: Stedpatent Badgandershelm

Unsere Akten-Nr. 2510/17

SYBROU CORPORATION

Patentgesuch vom 24. Januar 1974

SYBRON CORPORATION 1100 Midtown Tower

Rochester, N. Y. 14 604 (USA)

Dampfst erili sat or

Die Erfindung "betrifft einen Dampfsterilisator mit einem vorzugsweise zylindrischen Sterilisationsbehälter mit einer Sterilisationskammer darin. Insbesondere "betrifft sie einen in sich abgeschlossenen, dampferzeugenden Einschalensterilisator.

Bei einem bekannten, in sich abgeschlossenen, dampferzeugenden Sterilisator wird der nach der Sterilisation in der Kammer verbleibende Dampf vor dem Öffnen der Tür zu dem geschlossenen Behälter zerstreut. Das in der US-PS 3 361 517 beschriebene Verfahren und das entsprechende Gerät verringern viele der Probleme auf ein Minimum, welche mit einer raschen Zerstreuung des Dampfes verbunden sind. Dennoch löst dieses patentierte System nicht das Problem der Ausbildung von Wassertropfen an der Decke

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der Sterilisationskammer während des Abkühlens. Sollten Wassertropfen auf eine umhüllte Packung -fallen und nasse Stelle verursachen, so können Bakterien aus der Luft und/oder von der Oberfläche leicht in solche nassen Stellen eindringen und den vorher sterilen Inhalt wieder verunreinigen. Das zuvor genannte US-Patent "benutzte eine innere Schale über der Charge, um zu verhindern, daß Tropfen auf die Charge fallen.

Weiterhin ist es bekannt, den Innenraum eines ummantelten, rechtwinkligen Sterilisationsbehälters zu sandstrahlen, um das Erscheinen von Schweißstellen zu vergrößern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Feuchtigkeitsaufnähme einer Charge in einem Dampfsterilisator auf ein Minimum zu verringern. Insbesondere soll ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes Gerät geschaffen werden zur Überwindung der den bekannten Ausführungen anhängenden Hachteile, ohne daß die Benutzung einer inneren Unterlegplatte über der Charge'erforderlich ist. Weiterhin sollen das Verfahren und das zugehörige Gerät so ausgestaltet werden, daß die Ausbildung von ,Tropfen an der inneren Oberfläche des oberen Bereichs des Sterilisationsbehälters und das hierdurch bedingte Herunterfallen solcher Tropfen auf die Charge verhindert werden. Unter oberem Bereich ist hierbei der Bereich zu verstehen, welcher über der die Charge aufnehmenden Zone der Sterilisationskammer liegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zur Verringerung oder Verhinderung der Ausbildung von Wassertropfen an der inneren Oberfläche eines oberen Bereichs des Behälters vorgesehen sind, welcher im wesentlichen alle chargentragenden Bereiche der Kammer überdeckt. Als besonders vorteilhaft hat es sich bewährt, zusätzlich einem dem Behälter benachbarten Ventilator zur Kühlung der äußeren Oberfläche des Behälters vorzusehen. Entsprechend der besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist es hierbei zweckmäßig, wenn die innere Oberfläche eines oberen Bereichs des Behälters, welcher im wesentlichen alle chargentragenden Bereiche der Kammer überdeckt,

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eine ausreichende Rauhigkeit besitzt zur Verringerung der Ausbildung von Kondensat-Wassertropfen darauf. Die Oberflächenrauhigkeit soll mindestens eine Tiefe von 1,27 Jim haben.

Die vorliegende' Erfindung wird "besser verständlich werden mit Bezug auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Hierin sind -gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

Pig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Dampfsterilisator entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch den Sterilisator nach Pig. 1,

Pig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch den oberen Bereich 42 von Pig. 2 und

Pig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch den oberen Bereich einer bekannten Ausführung eines Sterilisationsbehälters.

Die Pig. 1 bis 3 zeigen eine bevorzugte Konstruktion eines Dampfsterilisators gemäß der vorliegenden Erfindung, während Pig. 4 die Ausbildung von Wassertropfen zeigt, wie sie bei bekannten Sterilisatoren auftreten. Es soll zunächst der generelle Sterilisatortyp beschrieben werden, auf den sich die Erfindung bezieht, danach folgt eine kurze Beschreibung des Standes der Technik, und anschließend wird die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben.

Die Pig. 1 bis 3 zeigen einen Dampfsterilisator 10, welcher bestimmt ist zur Durchführung automatischer Zyklen für solche Gegenstände wie z. B. umhüllte Instrumente, nichtumhüllte Instrumente zum sofortigen Gebrauch, Baumwollbekleidungsstücke und -bandagen, zerlegte Spritzen, Flüssigkeiten und Lösungen. Das verwendete System für den Sterilisationsprozeß besteht in dem Einlassen einer kontrollierten Menge destillierten Wassers in die Kammer, welche zur Erzeugung von Dampf erhitzt wird. Der

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Dampf durchdringt rasch und wirksam die Charge.Bin Ventilator-Kühlsystem kühlt den Behälter 12 nach der Sterilisationsphase rasch at» unter Kondensation des Dampfes in der Kammer und der Feuchtigkeit in der Charge. Der Sterilisator 10 enthält einen zylindrischen Druckbehälter 12 (vorzugweise aus rostfreiem Stahl) mit einer Tür 14 und einer Sterilisationskammer 16. Der Sterilisator 10 enthält ferner einen Wasserversorgungstank 18 zum Füllen eines Wasserreservoirs 20 innerhalb der Kammer 16. Eine Heizung (z. B. eine Streifenheizung mit zwei verschiedenen Wattzahlen von 100/1 500 Watt) sitzt am Boden des Behälters 12. Ein Ventilator 24, welcher durch einen Motor 26 (z. B. ein Motor mit 1/100 PS, 3 000 U/min) angetrieben wird, beschleunigt den Kondensationsprozeß während des Abkühlens. Die zu sterilisierenden Gegenstände werden in eine Mehrzahl von schalenartigen Einsätzen 28 in der Kammer. 16 gelegt.

Der bevorzugte Sterilisator ist ein Modell zum Aufstellen auf einem Tisch, welches auf ungefähr 138⁰C (exakt 280⁰P) in ca. 24 Minuten aufheizt. Eine Temperatur von ungefähr 132°C (exakt 270⁰F) wird mindestens drei Minuten aufrechterhalten und eine Temperatur von über 121 C (exakt 250 F) für eine Mindestdauer von ungefähr 8 1/2 Minuten. Der Behälter 12 wird durch den Ventilator 24 auf etwa 9O,5°C (exakt 195°F) in ungefähr 17 Minuten abgekühlt. Die Zeit für einen Arbeitszyklus von einem kalten Start beträgt ungefähr 42 Minuten.

Die Einzelheiten und die Wirkungsweise eines in sich abgeschlossenen, dampferzeugenden Sterilisators, wie er in der US-PS 3 361 517 gezeigt ist, sind den Fachleuten wohlbekannt und müssen daher an dieser Stelle nicht im Detail beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung, welche eine Verbesserung eines solchen bekannten Sterilisatortyps darstellt, wird nun im Detail beschrieben.

Entsprechend der in Fig. 4 dargestellten, zum Stand der Technik gehörenden Ausführung liegt ein wohlbekanntes Problem bei in sich abgeschlossenen, dampferzeugenden Einschalen-

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Sterilisatorbehältem darin, daß eine hohe innere Oberflächenkondensation während der Abkühlperiode des Zyklus entsteht,wenn der Motor 26 erregt wird und den Ventilator 24 dreht, welcher eine rasche Kondensation in der Kammer 16 bewirkt. Pig. 4 zeigt den bekannten Stand der Technik, bei dem eine innere Oberfläche 30 eines Sterilisationsbehälters 32 eine stark polierte, glatte Oberfläche hat, auf welcher sich Kondensate mit sehr niedriger Oberflächenspannung zwischen dem Kondensat und der inneren Oberfläche 30 zu Tropfen 34 ausbilden mit einer sehr geringen Berührungsfläche 36 zwischen dem Tropfen und der Oberfläche 30. Die gebundene Hitze, welche in dem oberen Abschnitt des Behälters während des Abkühl ens verbleibt, reicht nicht aus, um den Tropfen 34 von der Oberfläche 30 wegzubringen. Ferner neigen sich Wassertropfen aus Kondensat an unregelmäßigen Stellen auszubilden, wie z. B. an Öffnungen und an Zonen ungleichmäßiger Dicke an der inneren Oberfläche 30 eines oberen Bereichs 42.

Entsprechend den Fig. 1 bis 3 (vgl. insbesondere Pig. 3) wird dieses Problem entsprechend der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß eine innere Oberfläche 40 mindestens in dem oberen Bereich 42 des Behälters 12 in einer aufgerauhten Ausführung vorgesehen wird (welcher über dem die Charge aufnehmenden Bereich des Sterilisators liegt). Die Oberfläche 40 wird derart aufgerauht, daß das Kondensat 44 sich nicht "einrändert" oder Tropfen bildet, welche auf die Charge tropfen können, sondern das Kondensat wird vielmehr über eine breite Zone der Oberfläche 40 eine flache Profilform ausbilden (in scharfem Gegensatz zu der Ausbildung der Tropfen 34). Die Rauhigkeit kann z. B. durch Sandstrahlen der Oberfläche 40 hergestellt werden. Die erzielte Rauhigkeit hängt natürlich von dem verwendeten Grit ab und kann in geeigneter Weise in Mikrometer oder Mikrozoll ausgedrückt werden. Man hat herausgefunden, daß eine Rauhigkeit von· 6,35 bis 7',62 um (250 bis 300 Mikrozoll) die besten Ergebnisse liefert zur Verhinderung der Ausbildung von Feuchtigkeitstropfen 34» während man herausgefunden hat, daß eine matte Ausführung von 1,143 yum (45 Mikrozoll) die Ausbildung von Tropfen 34

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erlaubt» Der verwendbare Rauhigkeitsbereich liegt oberhalb 1,27 mn. (50 Mikrozoll) und der bevorzugte Bereich liegt zwischen 6,35 und 7,62 um (250 bis 300 Mikrozoll). Selbstverständlich können auch andere Verfahren zur Behandlung der inneren Oberfläche als Sandstrahlen verwendet werden, um die rauhe Oberfläche zu erzielen. Während die Rauhigkeit nur im oberen Bereich 42 notwendig ist, kann sie über der gesamten inneren Oberfläche der Kammer 16 verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Zum Beispiel kann 'es einfacher sein, die gesamte innere Oberfläche zu sandstrahlen als den Bearbeitungsvorgang gerade auf eine Zone davon zu beschränken.

Die Ausbildung von Tropfen an Unregelmäßigkeiten, welche in den Abbildungen nicht dargestellt sind, wird dadurch verhindert, daß Unregelmäßigkeiten wie Öffnungen und Zonen ungleichmäßiger Dicke im oberen Bereich 42 der inneren Oberfläche 40 vermieden werden. Die Ausbildung von Tropfen an Unregelmäßigkeiten ist bedingt durch einen Kühlkörper-Effekt, wobei der unmittelbar der Unregelmäßigkeit benachbarte Bereich kühler ist als die ihn umgebende Zone.

Der zuvor verwendete Ausdruck "Wegnehmen" eines Wassertropfens ist in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen zu verstehen als augenblickliches, annähernd augenblickliches und sehr schnelles Verdampfen oder Überwechseln des Kondensats vom flüssigen zum gasförmigen oder dampfförmigen Zustand.

Der Ausdruck "Tropfen" ist in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen in der Bedeutung eines Kondensates wie in Pig. 4 dargestellt benutzt, wobei der Bereich eines waagerechten Querschnittes an einem mittleren Punkt kleiner ist als derjenige am breitesten Teil des Tropfens.

Andere Mittel zur Verhinderung oder Verringerung der Ausbildung von Tropfen können verwendet werden ebenso wie andere Mittel zur Aufrauhung einer glatten Oberfläche, sogar in der Form, daß die Oberfläche bei ihrer ursprünglichen Herstellung mit einer rauhen Ausführung versehen wird. Die rauhe Oberfläche

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kann die innere Oberfläche des Behälters 12 sein, wie dies oben gezeigt und "beschrieben ist, oder es kann ein Streifen, eine Unterlegplatte oder eine Buchse mit einer rauhen Oberfläche in den Behälter eingesetzt werden. Als Alternative kann auch die innere Oberfläche mit einem Material mit einer hohen Affinität für Wasser beschichtet werden, welches die Ausbildung τοη !Eropfen 34 verringert.

Zusammenfassend handelt es sich also insbesondere um einen in sich abgeschlossenen, dampferzeugenden Einschalensterilisator, bei dem die innere Oberfläche der Kammer beispielsweise durch Sandstrahlen aufgerauht ist, um die Ausbildung von Wassertropfen während des Abkühl ens zu verhindern, und zwar an allen den inneren Oberflächen, welche über der Charge liegen. Hierdurch wird verhindert, daß Wassertropfen auf die Charge fallen, und so wird der Anteil der durch die Charge während des Sterilisationsprozesses absorbierten Feuchtigkeit auf ein Minimum reduziert.

Die Ausbildung von Wassertropfen auf und das anschließende Abtropfen von Wassertropfen von der inneren Oberfläche des oberen Bereichs eines in sich abgeschlossenen Einschalen-Dampfsterilisators werden entsprechend der vorliegenden Erfindung wie folgt verhindert. Die innere Oberfläche wenigstens des oberen Bereichs des Sterilisationsbehälters wird bearbeitet (z. B. durch Sandstrahlen) zur Erzeugung einer Oberfläche, auf welcher die Ausbildung und Entstehung von Tropfen vermieden oder verringert wird. Die sandgestrahlte Oberfläche hat' vorzugsweise eine Rauhigkeit von etwa 6,35 bis 7,62 ran Tiefe. Die Rauhigkeit bewirkt, daß das Kondensat sich über einen weiten Bereich mit einer geringen Dicke ausbreitet. Dies steht in scharfem Widerspruch zu der Ausbildung von schweren Tropfen mit einem geringen Kontaktbereich zwischen dem Tropfen und der Behälteroberfläche, wenn eine stark polierte innere Oberfläche benutzt wird; diese schlechte Haftfähigkeit ist bedingt durch die geringe Oberflächenspannung zwischen dem Kondensat und der Oberfläche. Das Kondensat wird rascher von der Oberfläche weggenommen, welche Hitze auch immer in der Behälter-

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wand' verfügbar ist, wenn eine größere Kontaktzone zwischen dem Kondensat und der Wand besteht. Ferner wird die innere Oberfläche des oberen Bereichs frei von unregelmäßig gestalteten Oberflächenformen gehalten, weil sich an solchen Formen gerne Tropfen bilden.

Die Erfindung ist in allen Einzelheiten mit besonderem Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben worden, aber es ist selbstverständlich, daß Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne daß der G-edanke und der Schutzumfang der zuvor beschriebenen und in den Ansprüchen zum Ausdruck gebrachten Erfindung verlassen wird.

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Horst Rose Dipl.-ing. Peter Kosel

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Claims

_ 9 DIPL.-ING. HORST ROSE DIPPING. PETER KOSEL

3353 Bad Gandershelm, 24. Januar 1974

Postfach 129

Hohenhöfen5

Telefon: (05382) 2842

Telegramm-Adresse: Siedpatent Badgandershelm

- Unsere Akten-Nr. 2510/17

SYBRON CORPORATION ' .·
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Rochester, N. Y. 14 604 (USA)
Patentgesuch vom 24. Januar 1974

Pat entansprüche

(/Π Dampfsterilisator mit einem vorzugsweise zylindrischen Sterilisationsbehälter mit einer Sterilisationskammer darin, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verringerung oder Verhinderung der Ausbildung von Wassertropfen (34) an der inneren Oberfläche (40) eines oberen Bereichs (42) des Behälters (12) vorgesehen sind, welcher im wesentlichen alle chargetragenden Bereiche der Kammer überdeckt.
2. In sich abgeschlossener, dampferzeugender Einschalensterilisator mit einem vorzugsweise zylindrischen Sterilisationsbehälter mit einer Sterilisationskammer darin, insbesondere nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dem Behälter (12) benachbarten Ventilator (24) zur Kühlung der äußeren Oberfläche des Behälters.
3. Sterilisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (40) eines oberen Bereichs (42) des Behälters (12), welcher im wesentlichen alle chargetragenden Bereiche der Kammer überdeckt, eine ausreichende Rauhigkeit besitzt zur Verringerung der Ausbildung von Kondensat-Wassertropfen (34) darauf. ^_Q9SUU0QW

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4. Sterilisator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (40) eines oberen Bereichs (42) des Behälters (12), welche im wesentlichen alle chargetragenden Bereiche der Kammer überdeckt, eine Oberflächenrauhigkeit von mindestens 1,27.Pm hat.
5. Sterilisator nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (12) zylindrisch ausgebildet ist mit horizontal verlaufender. Achse.
6. Sterilisator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenrauhigkeit zwischen etwa 6,35 und 7,62 rat liegt.
7. Sterilisator nach Anspruch 3, 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (40) sandgestrahlt ist.
8. Sterilisator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (40) des oberen Bereichs (42) frei von Unregelmäßigkeiten ist.
9· Verfahren zur Verringerung der Kondensationswasserabsorption einer Charge während der Sterilisation einer Charge in einem Dampfsterilisator mit einem vorzugsweise zylindrischen Sterilisationsbehälter mit einer Sterilisationskammer darin, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung von Kondensat-Wassertropfen (34) auf der inneren Oberfläche eines oberen Bereichs (42) des Behälters (12) verhindert wird, welcher im wesentlichen alle chargetragenden Bereiche der Kammer überdeckt.
10. Verfahren zur Verringerung der Wasserabsorption einer Charge beim Sterilisieren einer Charge in einem in sich abgeschlossenen, dampferzeugenden Einschalensterilisator mit einem vorzugsweise zylindrischen Sterilisationsbehälter mit einer Sterilisationskammer darin, und mit einem Ventilator zur Kühlung der äußeren Oberfläche des Behälters während des Abkühlvorganges,

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insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (40) eines oberen Bereichs (42) des Behälters (12), welcher im wesentlichen alle chargetragenden Bereiche der Kammer überdeckt, mit einer Oberflächenrauhigkeit von mindestens 1,27 /im versehen wird.
11. "Verfahren nach Anspruch 1,0, dadurch gekennzeichnet, daß nur der obere Bereich (42) des Behälters (12) aufgerauht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (40) bis zu einer Tiefe zwischen ca. 6,35 und 7,62 um aufgerauht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche (40) durch Sandstrahlen aufgerauht wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Bereich (42) der inneren Oberfläche (40) frei von Unregelmäßigkeiten ausgebildet wird.

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Dipl.-lng. Horst Rose Dipl.-Ing. Peter Koset

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