DE3447317A1 - Sterilisation system working with regenerative energy, especially solar energy - Google Patents
Sterilisation system working with regenerative energy, especially solar energyInfo
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Abstract
Description
DORNIER SYSTEM GMBH
7990 FriedrichshafenDORNIER SYSTEM GMBH
7990 Friedrichshafen
Reg. S 504Reg. S 504
Mit regenerativer Energie, insbesondere Solarenergie arbeitende Anlage zum SterilisierenSystem for sterilization that works with regenerative energy, especially solar energy
Die vorliegende Erfindung betrifft mit regenerativer Energie, insbesondere Solarenergie arbeitende Anlagen zum Sterilisieren für medizinische Zwecke, beispielsweise Sterilisieren von medizinischem Gerät, wie Operationsbestecke oder dergleichen bzw. Gewebematerial, wie Verbandszeug, Tücher, Bandagen oder dergleichen.The present invention relates to plants working with regenerative energy, in particular solar energy Sterilizing for medical purposes, for example sterilizing medical equipment such as surgical instruments or the like or tissue material such as bandages, Towels, bandages or the like.
Einsatzgebiete für Anlagen der genannten Art sind entlegene Stationen zur medizinischen Versorgung, insbesondere Krankenstationen oder Krankenhäuser in tropischen oder subtropischen Gebieten mit ausreichender Sonneneinstrahlung. Derartige Anlagen müssen auf die örtlichen Sonneneinstrahlbedingungen ausgelegt werden, wobei davon ausgegangen wird, dass der grösste Teil der täglichen Sonneneinstrahlung in einem Zeitraum von ca. 4 bis 5 Stunden auftritt.Areas of application for systems of the type mentioned are remote stations for medical care, in particular Hospital wards or hospitals in tropical or subtropical areas with sufficient solar radiation. Such systems must be designed for the local solar radiation conditions, whereby it is assumed that that most of the daily solar radiation occurs in a period of approx. 4 to 5 hours.
Außerhalb dieses Zeitraumes muß mit einer verminderten Sonneneinstrahlung gerechnet werden, unter der die Anlage zur Erzeugung der erforderlichen Heizenergie eine grössere Zeitspanne als bei voller Sonneneinstrahlung benötigt. Für die Überbrückung eines Zeitraumes innerhalb dem keine oder nur ungenügende Solareinstrahlung vorhanden ist, kann eine zusätzliche Heizeinrichtung vorgesehen werden. Als Kraftstoff für diese Heizeinrichtung kommen alle üblichen flüssigen oder gasförmigen Brennstoffe in Frage. Fehlende Solareinstrahlung, z.B. durch Bewölkung oder Nebel, kann ebenfalls zur Beeinträchtigung der Heizenergieerzeugung führen und eine Verlängerung des Sterilisierungsvorganges bewirken.Outside this period must be reduced with a Solar radiation can be expected under which the system for generating the required heating energy has a greater Length of time than required with full sun exposure. For bridging a period within which none or there is insufficient solar radiation, an additional heating device can be provided. as Fuel for this heating device are all conventional liquid or gaseous fuels. A lack of solar radiation, e.g. due to cloudiness or fog, can also impair the generation of heating energy lead and cause an extension of the sterilization process.
Aufgrund des sich ändernden Energieangebotes des Energieerzeugers und der daraus resultierenden Rückwirkungen auf den Sterilisationsvorgang, kann mit vertretbarem Aufwand bei derartigen Anlagen nicht mit Sicherheit festgestellt werden, wann und ob der eingeleitete Sterilisationsvorgang für eine Sterilisationscharge abgeschlossen ist.Due to the changing energy supply of the energy producer and the resulting repercussions on the sterilization process cannot be determined with certainty with reasonable effort in such systems when and whether the initiated sterilization process for a sterilization batch has been completed.
Der Sterilisationsvorgang setzt bekannter Weise ein einmaliges Erhitzen des zu sterilisierenden Gutes auf Temperaturen, zumindest über 100 C voraus, wobei im allgemeinen drei Phasen, und zwar Steigen, Halten und Fallen der Erhitzung, durchlaufen werden. Die Haltezeit ergibt sich dabei aus der Sterilitätsberechnung und hat entscheidenden Einfluß auf die ausreichende Sterilisation.As is known, the sterilization process involves heating the items to be sterilized once to temperatures at least over 100 C ahead, with generally three phases, namely rise, hold and fall of the heating, be run through. The holding time results from the sterility calculation and has a decisive influence on adequate sterilization.
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Su niedrige Temperatur oder zu geringe Sterilisierzeiten führen zur üntersterilisation mit den sich daraus ergebenden Gefahren der medizinischen Versorgung.Su low temperature or too short sterilization times lead to under-sterilization with the resulting Health care hazards.
Obersterilisation muß ebenfalls, insbesondere bei solarbeheizten Anlagen vermieden werden, um einerseits eine Überdimensionierung des Solargenerators auszuschliessen und möglicherweise überschüssige Energie auch zu anderen Zwecken als allein zum Sterilisieren, z.B. zur Erzeugung destillierten Wassers, benutzen zu können.Top sterilization must also be avoided, especially in solar-heated systems, on the one hand Rule out oversizing of the solar generator and possibly excess energy to others Purposes other than being able to be used for sterilization alone, e.g. to produce distilled water.
Aufgabe der Erfindung ist eine in Aufbau und Wirkungsweise einfache Einrichtung zur sicheren Überwachung oder Steuerung des Sterxlisierungsprozesses.The object of the invention is a device for safe monitoring or control which is simple in structure and mode of operation the sterilization process.
Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Überwachung und bzw. oder Steuerung des Sterili-According to the invention, the problem posed is achieved by that for monitoring and / or control of the sterile
^Lm Sterilisator ^ Lm sterilizer ,,
sierungsprozesses/unabhängig vom schwankenden Energieangebot für die Heizeinrichtung unter Konstanthaltung des Systemdruckes bzw. der Temperatur mittels einer Regeleinrichtung die Sterilisierungskammer des Sterilisators zum Kondensieren des aus der Kammer austretenden Dampfes an einen Wärmetauscher angeschlossen und dass eine dem Wärmetauscher nachgeordnete, die erzeugte Kondensatmenge messende Vorrichtung vorgesehen ist.process / independent of the fluctuating energy supply for the heating device while keeping the system pressure or temperature constant by means of a control device the sterilization chamber of the sterilizer to condense the steam emerging from the chamber a heat exchanger connected and that a downstream of the heat exchanger that measures the amount of condensate generated Device is provided.
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erfindungsgemäß ausgeführte Anlage erlaubt auf einfache und funktionssichere Weise unabhängig vom schwankenden Energieangebot des Energieerzeugers die Überwachung bzw. Steuerung des Sterilisierungsprozesses anhand der anfallenden Menge des Kondensats aus dem Wasserdampf der Sterilisierungskammer. Die erfindungsgemässe Ausbildung erlaubt die Einstellung eines zeit- und energieoptimalen Ablaufes des Sterilisierungsprozesses.According to the invention designed system allows in a simple and functionally reliable manner regardless of the fluctuating Energy supply of the energy producer the monitoring or control of the sterilization process based on the accruing Amount of condensate from the steam in the sterilization chamber. The training according to the invention allows the setting of a time and energy-optimized sequence of the sterilization process.
Ausserdem ist vorgesehen, dass der in die Dampfaustrittsleitung zwischen dem Sterilisator und die Kondensatmeßeinrichtung eingesetzte Wärmetauscher als Verdampfer-Wärmetauscher ausgebildet ist, dessen Verdampfungsraum über ein weiteres Wärmetauscherglied an einen Destillaterzeuger anschliesst. It is also provided that the in the steam outlet line Heat exchangers used between the sterilizer and the condensate measuring device as evaporator heat exchangers is formed, the evaporation chamber connects to a distillate generator via a further heat exchanger element.
Diese Ausbildung der Anlage ergibt eine maximale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wärmeenergie, sowohl durch Wärmerückgewinnung als auch durch Verwendung von überschüssiger Wärmeenergie für andere Zwecke, als die der Sterilisation z.B. zur Destillaterzeugung.This design of the system results in maximum utilization of the available thermal energy, both by Heat recovery as well as by using excess heat energy for purposes other than the Sterilization e.g. for distillate production.
In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Anlage dargestellt und in der nachfolgendenIn the drawing is an embodiment of the inventive Appendix shown and in the following
7- .-:"7- .-: " ■·■■■■ · ■■■
^eispielsbeschreibung näher, erläutert.^ example description in more detail, explained.
Die Zeichnung zeigt den Aufbau der Anlage in schematisierter Darstellung.The drawing shows the structure of the system in a more schematic way Depiction.
Die Anlage enthält einen Sterilisator ST allgemein üblicher Bauart, der zur Erzeugung der erforderlichen Wärmeenergie mittels eines Solarkollektors SK betrieben wird. Der Sterilisator ST wird gebildet durch den Sterilisationsbehälter 2 mit seiner Sterilisierungskammer 3 und einem Aussenbehälter 5 mit einer Dampfkammer 6, wobei der Kammerabschnitt 61 wassergefüllt ist.The system contains a sterilizer ST of the general type, which is operated to generate the required thermal energy by means of a solar collector SK. The sterilizer ST is formed by the sterilization container 2 with its sterilization chamber 3 and an outer container 5 with a steam chamber 6, the chamber section 6 1 being filled with water.
Im wassergefüllten Kammerabschnitt 6' befindet sich der Wärmetauscher WT1, der über eine Zuführungsleitung 7 an den Solarkollektor SK angeschlossen ist. Eine Rücklaufleitung 8 verbindet den Kammerabschnitt 6' des Sterilisators ST mit -dem Solarkollektor SK.In the water-filled chamber section 6 'there is the Heat exchanger WT1, which is connected to the solar collector SK via a supply line 7. A return line 8 connects the chamber section 6 'of the sterilizer ST -the solar collector SK.
Der Wärmetauscher WT1 ist als offener Wärmetauscher zur Abgabe von Restwärme in der Form von Dampfblasen in die Dampfkammer 6 des Aussenbehälters 5 ausgebildet. Die Dampfkammer 6 des Aussenbehälters 5 ist unter Zwischenschaltung eines Regelventils V1 über eine Leitung 10 an die Sterilisationskammer 3 angeschlossen.The heat exchanger WT1 is an open heat exchanger for releasing residual heat in the form of vapor bubbles into the Steam chamber 6 of the outer container 5 is formed. The steam chamber 6 of the outer container 5 is interposed a control valve V1 is connected to the sterilization chamber 3 via a line 10.
Ferner ist die Sterilisationskammer 3 über eine Austrittsleitung 12 an einen Wärmetauscher WT2 angeschlossen, wobei in die Leitung 12 zwischen der Sterilisierungskammer 3 und dem Wärmetauscher WT2 ein Regelventil V5 eingesetzt ist. Es ist ferner eine Überbrückungsleitung 12' mit einemFurthermore, the sterilization chamber 3 is connected to a heat exchanger WT2 via an outlet line 12, wherein a control valve V5 is inserted into the line 12 between the sterilization chamber 3 and the heat exchanger WT2. There is also a bypass line 12 'with a
Schaltventil V2 vorgesehen, welche die Leitung 12 mit dem Ventil V5 überbrückt.Switching valve V2 is provided, which connects the line 12 with the Valve V5 bridged.
Dem Wärmetauscher WT2 ist ein weiterer Wärmetauscher WT3 zum Auskondensieren von Restdampfanteilen aus dem Wärmetauscher WT2 nachgeordnet. Der Wärmetauscher WT3 mündet mit seiner offenen Seite in einem Kondenst-Meßbehälter MB, der eine Meßskala MS aufweist.The heat exchanger WT2 is a further heat exchanger WT3 for condensing out residual steam from the heat exchanger WT2 downstream. The open side of the heat exchanger WT3 ends in a condensation measuring container MB, which has a measuring scale MS.
Der Wärmetauscher WT2 ist Teil eines Verdampfers Ve und taucht in den mit Flüssigkeit gefüllten Abschnitt der Verdampferkammer 16 des Verdampfers Ve ein. Der freie Raum der Verdampferkammer 16 schliesst über eine Leitung 22 an einen Wärmetauscher WT4 eines Destilatbehälters D an. Dabei taucht der Wärmetauscher WR4 in die destillatgefüllte Kammer 23 ein. Die Destillatkammer 23 steht über eine Verbindungsleitung 25" mit einer Leitung 25 in Verbindung. Die Leitung 25 schliesst einerseits an die Rücklaufleitung 8 des Solarkollektors SK und andererseits über eine Verbindungsleitung 25'" an den Kammerabschnitt 6? des Sterilisators ST an. Der dampfführende Abschnitt der Kammer 23 ist an einen Wärmetauscher WT6 angeschlossen, der offen ausgeführt ist. Die offene Seite des Wärmetauschers WT6 mündet in einen Filter F2. Der Filter F2 sorgt dafür, dass das Destillat im Destillatbehälter D stets keimfrei bleibt.The heat exchanger WT2 is part of an evaporator Ve and is immersed in the liquid-filled section of the evaporator chamber 16 of the evaporator Ve. The free space of the evaporator chamber 16 connects to a heat exchanger WT4 of a distillation container D via a line 22. The heat exchanger WR4 is immersed in the distillate-filled chamber 23. The distillate chamber 23 is connected to a line 25 via a connecting line 25 ". The line 25 connects on the one hand to the return line 8 of the solar collector SK and on the other hand via a connecting line 25 '" to the chamber section 6 ? of the ST sterilizer. The steam-carrying section of the chamber 23 is connected to a heat exchanger WT6, which is designed to be open. The open side of the heat exchanger WT6 opens into a filter F2. The filter F2 ensures that the distillate in the distillate container D always remains free of germs.
i-.i-il· -.-. AvJ^-I-V-IiEiKi.!·*λ ^=i-.i-il · -.-. AvJ ^ -I-V-IiEiKi.! · * Λ ^ =
jjDer- Verdampfer Ve enthält einen weiteren Wärmetauscher WT5, der über eine Zulaufleitung 18 über ein Schaltventil V3 (Dreiwegeventil), sowie über eine Leitung 19 und ein Schaltventil V4 (Dreiwegeventil) an die Rücklaufleitung 8 des Heizkreislaufes für den Sterilisator ST anschliesst. Schliesslich ist mit F1 eine weitere Filtereinrichtung bezeichnet, die über eine Leitung 15 an einen Sammelbehälter B vorgereinigtes Wasser liefert. Der Behälter B ist über eine weitere Leitung 15' und ein Regelventil R1 an den wasserführenden Abschnitt der Kammer 16 des Verdampfers Ve angeschlossen.jjThe evaporator Ve contains a further heat exchanger WT5, which is via an inlet line 18 via a switching valve V3 (three-way valve) and via a line 19 and a switching valve V4 (three-way valve) to the return line 8 of the heating circuit for the ST sterilizer. Finally, a further filter device is designated with F1, which supplies pre-purified water via a line 15 to a collecting tank B. Container B is over another line 15 'and a control valve R1 to the water-carrying section of the chamber 16 of the evaporator Ve connected.
Mit He ist noch eine zusätzliche Heizeinrichtung und mit BR deren Brenner bezeichnet. Die Einrichtung ist als Hilfsheizeinrichtung gedacht, die bei fehlender oder ungenügender Sonneneinstrahlung die Beheizung der Sterilisierungs- > anlage übernimmt.He is an additional heating device and BR denotes its burner. The device is as an auxiliary heater thought that the heating of the sterilization> plant takes over.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:The function of the device described is as follows:
Der Solarkollektor SK erzeugt Dampf in dem für eine Sterilisierung notwendigen Temperaturbereich, der über die Vorlaufleitung 7 dem Wärmetauscher WT1 zugeführt wird. Da der Wärmetauscher WT1 in offener Bauweise ausgeführt ist, gibt der austretende Dampf einerseits seine Wärme an das Wasser im Behälterabschnitt 6' und die Restwärme in Form von Dampfblasen an den Behälterabschnitt 6 des Aussenbehälters des .> The solar collector SK generates steam in the temperature range necessary for sterilization, which is fed to the heat exchanger WT1 via the flow line 7. Since the heat exchanger WT1 has an open design, the escaping steam gives its heat to the water in the container section 6 'and the residual heat in the form of steam bubbles to the container section 6 of the outer container of the .>
Sterilisators ST ab.ST sterilizer.
Hat der Druck im Aussenbehälter 6 des Sterilisators ST eine genügende Höhe erreicht, so wird über die Leitung 10 mittels des Regelventils V1 der Kammerabschnitt 6 des Aussenbehälters mit der Sterilisierungskammer 3 verbunden, so dass der Dampf auf das in der Kammer 3 enthaltene, zu sterilisierende Gut geleitet wird. Der in der Sterilisierungskammer 3 enthaltene Dampf tritt über die Leitung 12 aus und kondensiert im Wärmetauscher WT2. Das Schaltventil V2 ist während des Sterilisationsvorganges geschlossen und der Systemdruck wird über das Regelventil V5 in der Leitung 12 geregelt. Das Kondensat wird weiter über einen Wärmetauscher WT3 geleitet, der etwaige Restdampfanteile auskondensiert und die Flüssigkeit abkühlt. Das Kondensat wird von da aus in den Meßbehälter MB geleitet, wobei die gesammelte Menge des Kondensats an der Meßskala MS meßbar ist. Dc die Sterilisation durch die druckgesteuerten Ventile V1 und V5 bei konstantem Druck erfolgt, stellt die Menge des aufgefangenen Kondensats im Meßbehälter MB ein Maß für den Ablauf des Sterilisationsprozesses, unabhängig vom schwankenden Energieangebot des Solarkollektors SK, dar. An der Menge des gesammelten Kondensats kann mit Sicherheit festgestellt werden, ob der Sterilisationsprozeß abgeschlossen, das heisst das eingebrachte Gut sterilisiert ist.Has the pressure in the outer container 6 of the sterilizer ST reaches a sufficient height, the chamber section 6 of the outer container is reached via the line 10 by means of the control valve V1 connected to the sterilization chamber 3, so that the steam on that contained in the chamber 3, too sterilizing material is directed. The steam contained in the sterilization chamber 3 passes through the line 12 and condenses in the heat exchanger WT2. The switching valve V2 is closed during the sterilization process and the system pressure is regulated via the control valve V5 in line 12. The condensate is passed through a heat exchanger WT3 passed, which condenses out any residual steam and the liquid cools. The condensate is passed from there into the measuring tank MB, with the collected The amount of condensate can be measured on the measuring scale MS. Dc the sterilization through the pressure controlled valves V1 and V5 takes place at constant pressure, the amount of condensate collected in the measuring container MB is a measure of the The course of the sterilization process, regardless of the fluctuating energy supply of the solar collector SK The amount of collected condensate can be determined with certainty whether the sterilization process has been completed, that means that the goods brought in have been sterilized.
Sie mittels des Wärmetauschers WT2 bei der Kondensation aus dem Wasserdampf der Kammer 3 entnommene Wärmeenergie, wird nutzbar gemacht, zur Erzeugung destillierten Wassers. Dazu wird das im Wärmetauscher WT2 befindliche Wasser verdampft und über die Leitung 22 dem Wärmetauscher WT4 im Behälter D zugeführt. Der über die Leitung 22 zugeführte Dampf kondensiert über WT4 in der Kammer 23 und gibt dabei seine Wärme an die Destillatvorlage in der Kammer 23 ab. Damit steht beim Befüllen des Sterilisators ST mittels der Handpumpe P und über die Leitung 25 bereits vorgewärmtes destilliertes Wasser zur Verfügung.The heat energy extracted from the water vapor in chamber 3 during condensation by means of the heat exchanger WT2, is made usable for the production of distilled water. For this purpose, the water in the heat exchanger WT2 is evaporated and fed to the heat exchanger WT4 in container D via line 22. The supplied via line 22 Steam condenses via WT4 in chamber 23 and in the process gives off its heat to the distillate receiver in chamber 23. When the sterilizer ST is filled by means of the hand pump P and via the line 25, there is already preheated material distilled water available.
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FriedrichshafenDORNIER SYSTEM GMBH
Friedrichshafen
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