DE2556467C2

DE2556467C2 - Verfahren und Vorrichtung zur ständigen thermischen Sterilisation von Dichtungen

Info

Publication number: DE2556467C2
Application number: DE2556467A
Authority: DE
Inventors: Walter 7860 Schopfheim Geng; Wolfgang 7860 Schopfheim Müller; Hans 7863 Zell Schupper; Erich Dipl.-Ing. Dr. Todtenhaupt
Original assignee: EKATO Industrieanlagen Verwaltungsgesellschaft mbH u. Co, 7860 Schopfheim
Current assignee: Ekato Industrieanlagen Verwaltungsgesellschaft Mbh
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1975-12-15
Publication date: 1987-03-26
Also published as: DE2556467A1; NL7609991A; DK540376A; US4094638A; FR2335599B1; CH611799A5; SE431058B; FR2335599A1; DK148407B; SE7609594L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ständigen thermischen Sterilisation von Dichtungen an rotierenden und/oder hin- und hergehenden Wellen, insbesondere zur Vermeidung von Eintritt und/oder Austritt von Mikroorganismen bei Anlagen zur Durchführung von biologischen Prozessen, wobei die Wellendichtung von einem Dampfkondensat durchströmt wird.
Aus der US-PS 17 95 932 ist es bekannt, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art steriles Wasser oder Dampf zum Sterilisieren der Wellendichtung zu verwenden. Diese ist hierbei von einer Kammer umgeben, durch welche Dampf hindurchgeleitet wird. Nachdem der Dampf diese Kammer durchströmt hat, wird er über eine Auslaßleitung abgeführt.
Aus der US-PS 34 28 413 ist es bekannt, die Dichtungen einer Rührwelle mittels Dampf zu sterilisieren. Mittels eines Drucksteuerventils wird in dem zur Sterilisierung verwendeten Dampf ein Konstantdruck aufrechterhalten. Nach dem Sterilisieren der Dichtungen strömt der Dampf bzw. das entstandene Kondensat über eine Überlaufleitung ab.
Bei keinem der beiden bekannten Verfahren wird das Sterilisierungsmittel in einem geschlossenen Kreislauf geführt, weshalb eine relativ hohe Dampfmenge für die Sterilisierung erforderlich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die mit geringeren Dampfmengen als bisher auskommen.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß wenigstens ein Teil des die Dichtung durchströmenden Dampfkondensats in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird, wobei das Dampfkondensat nach dem Durchströmen der Dichtung mit frischem Dampf, insbesondere Sattdampf, gemischt, das Gemisch kondensiert und das so erhaltene Dampfkondensat bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur zu der Dichtung zurückgeführt wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt.
Die Vorrichtung 10 besteht aus einer Dampfstrahlpumpe 12, der an ihrem Einlaß 14 über eine Leitung 16 Frischdampf, insbesondere Sattdampf zugeführt wird. Die Dampfstrahlpumpe 12 hat einen weiteren Einlaß 18, der über eine Leitung 20 mit dem Auslaß 22 einer Dichtungskammer 24 verbunden ist, die in einem Gehäuse 26 ausgebildet ist, in welchem eine Welle 28 in nicht näher dargestellter Weise geführt und gelagert ist. In der Dichtungskammer sind Dichtungen 30 angeordnet, die die Welle nach innen und außen abdichten und die einer thermischen Dauersterilisation unterworfen werden sollen. Zur Sterilisation ist eine Temperatur von etwa 125°C bis 130°C erforderlich. Der Frischdampf hat hierzu einen Druck von etwa +3 bar. In die Leitung 16 ist vor dem Einlaß 14 der Dampfstrahlpumpe 12 ein nicht dargestelltes Rückschlagventil eingeschaltet, wodurch bei einem etwaigen Dampfausfall ein Rücksaugen der Kondensatfüllung in das sich bildende Vakuum der Dampfzuleitung vermieden wird.
Der Auslaß 32 der Dampfstrahlpumpe 12 ist über eine Leitung 34 mit dem Einlaß 36 eines Mischbehälters 38 verbunden. Dieser hat einen Einfüllstutzen 60 und ein Niveaustandsglas 66 und er kann mit einem Temperaturanzeigegerät 62 und einem Manometer 64 ausgerüstet sein.
Der Mischbehälter 38 hat zwei Ausgänge, von denen der Ausgang 40 über eine Leitung 42 mit einem thermisch gesteuerten Auslaßventil 44 verbunden ist, das seinerseits an einen Kondensatablauf 46 angeschlossen ist. Der andere Ausgang 48 des Mischbehälters 38 ist über eine Leitung 50 an den Einlaß 52 der Dichtungskammer 24 angeschlossen. Der Ausgang 40 ist in einer Höhe angebracht, die etwa 50% des Füllvolumens des Mischbehälters 38 entspricht und das Niveaustandsglas 66 hat in der Höhe des Ausganges 40 eine Markierung. Das thermisch gesteuerte Auslaßventil 44 kann sowohl ein sogenannter thermischer Kondensatableiter, wie auch ein - mit oder ohne Fremdenergie - betriebenes Ventil sein, das durch die Temperatur im Mischbehälter 38 gesteuert wird.
In der Leitung 42 ist zwischen dem Auslaß 40 des Mischbehälters 38 und dem Auslaßventil 44 ein Sperrventil 54, das mit einem Regulierkegel versehen ist, angeordnet, ferner ist in der Leitung 50 zwischen dem Auslaß 48 des Mischbehälters 38 und dem Einlaß 52 der Dichtkammer 24 ein Wärmetauscher 56 angeordnet, durch den eine Leitung 58 verläuft, durch die eine Kühlflüssigkeit, z. B. Kühlwasser, hindurchgeleitet werden kann.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:
Zunächst wird die Dichtung 30 auf die Sterilisationstemperatur aufgeheizt, wobei diese Aufheizung zur Vermeidung von Wärmespannungen und Wasserschlägen nicht plötzlich, sondern während eines Zeitraums von etwa 10 Minuten erfolgen sollte. Dies kann z. B. durch manuelle oder auch automatische Betätigung des Sperrventils 54 erfolgen, das langsam geöffnet wird. In der Regel steht bei dieser Aufheizung der Dichtung 30 die Welle 28 still.
Die Anlage wird hierzu über den Füllstutzen 60 des Mischbehälters 38 mit destilliertem Wasser oder Kondensat bis zu der Markierung am Niveaustandsglas 66 gefüllt, wobei das Sperrventil zunächst geschlossen ist. Danach wird der Einlaß 14 der Dampfstrahlpumpe 12geöffnet und der letzteren über die Leitung 16 Dampf zugeführt. Gleichzeitig oder unmittelbar darauf wird das Sperrventil 54 langsam geöffnet. Es fließt dann Dampfkondensat durch das sich öffnende Sperrventil 54 und über die Leitung 50 und den Einlaß 52 in die Dichtungskammer 24 zu den Dichtungen 30 und von dort aus über den Auslaß 22 und die Leitung 20 zurück zur Dampfstrahlpumpe 12. Das thermisch gesteuerte Auslaßventil 44 schließt beim Erreichen einer vorgegebenen Temperatur, d. h. dann, wenn das Kondensat die vorgegebene Sterilisationstemperatur erreicht hat. Es kann hierzu ein nicht näher dargestellter Wärmefühler, z. B. ein Thermoelement, im oder im Bereich des Mischbehälters 38 vorgesehen werden, das mit dem Auslaßventil 44 gekoppelt ist.
Das die Dichtungskammer 24 durchströmende Kondensat sterilisiert dabei die Dichtungspackungen und führt deren im Betrieb entstehende Reibungswärme ab, soweit diese nicht durch Konvektion an die Umgebungsluft abgeführt wird.
In die Leitung 50 kann aber ein Wärmetauscher 56 eingebaut sein, durch den mit Hilfe von Kühlwasser die Temperatur des zur Dichtungskammer 24 strömenden Kondensats ohne Druckminderung herabgesetzt werden kann, damit das Kondensat in der Lage ist, die Reibungswärme der Dichtungspackungen ohne Verdampfung sicher und zuverlässig von den letzteren abzuführen. Der Wärmetauscher 56 kann über ein an oder bei den Dichtungen 30 angeordnetes Thermoelement gesteuert werden.
Der Wärmetauscher ermöglicht eine Anpassung an unterschiedliche Ausführungsformen und an die jeweiligen betrieblichen und örtlichen Bedingungen, so daß die Kondensattemperatur in der Dichtungskammer 24 bzw. an den Dichtungen 30 ständig niedriger als die Verdampfungstemperatur des Kondensates gehalten werden kann.
Fällt die Temperatur des Kondensates im Mischbehälter 38 wieder unter den vorgegebenen Wert, d. h. unter die Sterilisationstemperatur, so öffnet das Auslaßventil erneut und läßt solange Kondensat abströmen, bis die vorgegebene Temperatur im Mischbehälter 38 wieder erreicht ist.
Beispielsweise werden bei einem Durchmesser der Welle 28 von 125 mm und 100 Upm etwa 200 bis 300 Liter Kondensat je Stunde umgewälzt.
Es wird somit das zur Sterilisierung der Dichtungen 30 benutzte Kondensat im Kreislauf geführt, wobei es durch den Frischdampf auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt, auf dieser Temperatur gehalten und durch die Strömungsenergie des Dampfes umgewälzt wird.
Sollte es erwünscht sein, die Umwälzung durch den strömenden Dampf zu steigern oder zu unterstützen, so kann in der Dichtungskammer 30 eine entsprechende Pumpe, die durch die Welle 28 angetrieben wird, vorgesehen werden. Die Erfindung ermöglicht es, die Kondensattemperaturen, die für die Abtötung von Mikroorganismen jeweils erforderlich sind, einzustellen.

Claims

1. Verfahren zur ständigen thermischen Sterilisation von Dichtungen an rotierenden und/oder hin- und hergehenden Wellen, insbesondere zur Vermeidung von Eintritt und/oder Austritt von Mikroorganismen bei Anlagen zur Durchführung von biologischen Prozessen, wobei die Wellendichtung von einem Dampfkondensat durchströmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des die Dichtung durchströmenden Dampfkondensats in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird, wobei das Dampfkondensat nach dem Durchströmen der Dichtung mit frischem Dampf, insbesondere Sattdampf, gemischt, das Gemisch kondensiert und das so erhaltene Dampfkondensat bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur zu der Dichtung zurückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Dampfkondensats vor dem Eintritt in die Wellendichtung herabgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfkondensat durch die Strömungsenergie des frischen Dampfes umgewälzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Welle und auf dieser angeordneten Wellendichtungen, die in einer von dem Kondensat durchflossenen, mit Einlaß und Auslaß versehenen Dichtungskammer angeordnet sind, sowie mit einer Dampfzufuhrleitung und einem Kondensatablauf, gekennzeichnet durch eine Dampfstrahlpumpe (12), deren einer Einlaß (14) an die Dampfzufuhrleitung (16) und deren anderer Einlaß (18) an den Auslaß (22) der Dichtungskammer (24) angeschlossen ist, ferner durch einen Mischbehälter (38), dessen Einlaß (36) mit dem Auslaß (32) der Dampfstrahlpumpe (12) verbunden ist, während sein einer Auslaß (48) mit dem Einlaß (52) der Dichtungskammer (24) und sein anderer Auslaß (40) mit einem temperaturgesteuerten Auslaßventil (44) im Kondensatablauf (42, 46) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auslaß (48) des Mischbehälters (38) und dem Einlaß (52) der Dichtungskammer (24) ein Wärmetauscher (56) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtungskammer (24) ein von der Welle (28) angetriebenes Pumpelement angeordnet ist.