DE3625468A1 - Sterilisationsgeraet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dampfsterilisationsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch die Schaffung von Ärztehäusern mit vielen medizinischen Behandlungsmethoden, so wie sie bisher nur in Krankenhäusern durchgeführt worden sind, ergibt sich die Notwendigkeit, bestimmte Gegenstände zu sterilisieren, die bisher nur in großen Krankenhaus-Sterilisationsgeräten mit unbegrenzter Dampfzufuhr sterilisiert wurden. Bei diesen Gegenständen handelt es sich vor allem um chirurgische Geräte sowie verpackte Artikel, welche im Hinblick auf die Erzielung der gewünschten Sterilität eine zuverlässige Dampfdurchdringung erfordern. Die bisher bekannten Sterilisationsgeräte, bei welchen der erforderliche Dampf innerhalb der Sterilisationskammer selbst erzeugt wird, sind jedoch für derartige Sterilisationsvorgänge nicht geeignet.

Im Vergleich zu konventionellen Krankenhäusern stellen Ärztehäuser mit ambulatorischer Behandlung kleine Einheiten dar, so daß die erforderlichen Sterilisationsgeräte relativ klein und kostengünstig sein müssen, wobei gleichzeitig der Wunsch besteht, daß eine Konservation des Dampfes vorhanden ist. Es besteht demzufolge ein Bedarf nach relativ kompakten, kostengünstigen Dampfsterilisationsgeräten, mit welchen chirurgische Geräte sterilisiert werden können, während zur gleichen Zeit die betreffenden Geräte nicht von einer äußeren aufwendigen Dampfquelle abhängig sind. Ein entsprechendes Dampfsterilisationsgerät wurde dabei in den "Proceedings, Association for the Advancement of Medical Instrumentation", 17. jährliches Treffen, in San Francisco, 9. bis 12. Mai 1982 unter der Bezeichnung "Sterilization Equipment in Support of the Army in the Fiel", von J. Young beschrieben.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Dampfsterilisationsgerät der zuletzt genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine geschlossene Schleife des verwendeten Dampfes zustande kommt, wobei das Gerät selbst in sich vollkommen autark arbeitet.

Erfindungsgemäß wird dies durch Vorsehen der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale erreicht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich anhand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Dampfsterilisationsgerät handelt es sich um ein autark arbeitendes Sterilisationsgerät mit einem dazugehörigen Dampfgenerator.

Das Sterilisationsgerät umfaßt dabei Komponenten, um einen Vorvakuum-Sterilisationszyklus mit einer Verweilphase durchzuführen. Die Pumpfunktionen des Sterilisationsgerätes werden mit Hilfe einer einzigen Pumpe erreicht. Gewisse Funktionen besitzen dabei eine Priorität und sind dabei synchronisiert, um auf diese Weise ein dynamisches Wasserkesselfüllsystem zu ergeben. Das innerhalb des Sterilisationsgerätes gebildete Kondensat wird innerhalb vorhandener geschlossener Schleifen konserviert. Durch Verwendung des Systemkomponenten wird ein einziger Wasserbehälter aufgefüllt. Innerhalb der Rohrleitungen des Sterilisationsgerätes sind dabei Venturi-Rohre vorgesehen, mit welchen bestimmte Vorteile erreicht werden.

Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die begefügte Zeichnung bezug genommen ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Dampfsterilisationsgerätes gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in Fig. 1 darstellten Komponenten, welche während der Anlaufphase verwendet werden, um die innerhalb der Sterilisationskammer vorhandene Luft zu entfernen,

Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Betriebsablaufs der Komponenten von Fig. 2,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Systems zur Erzielung der Priorität der Pumpfunktionen des in Fig. 1 dargestellten Sterilisationsgerätes,

Fig. 5 eine graphische Darstellung des Sterilisationszyklus bei dem Sterilisationsgerät von Fig. 1,

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Komponenten des Kondensatrezirkulationssystems von Fig. 1 für die Heizelemente der Sterilisationskammer,

Fig. 7 eine schematische Darstellung jener Komponenten von Fig. 1, welche zur Zusammenfassung der Strömungsmittel innerhalb des Rezirkulations/Kühlkreises auftreten,

Fig. 8 eine schematische Darstellung des Wasserbehälters, so wie er bei dem Sterilisationsgerät von Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 9 eine schematische Darstellung jener Komponenten von Fig. 1, welche zur Wiederauffüllung des Wasserbehälters bei dem Sterilisationsgerät von Fig. 1 verwendet werden und

Fig. 10 eine schematische Darstellung jener Komponenten von Fig. 1, welche zur Verbesserung der Dampfqualität bei dem Sterilisationsgerät von Fig. 1 verwendet werden.

Fig. 1 zeigt schematisch die einzelnen Komponenten des Dampfsterilisationsgerätes gemäß der Erfindung. Dieses Sterilisationsgerät umfaßt dabei einen mit einer geschlossenen Schleife versehenen Dampferzeuger, welcher im wesentlichen aus einem Wasserkessel 10 besteht, in welchem die Dampferzeugung durchgeführt wird. Das innerhalb des Wasserkessels 10 vorhandene Wasser wird dabei mit Hilfe von an eine elektrische Stromquelle angeschlossenen Heizelementen 12 erwärmt und in Dampf umgewandelt. Bei der Umwandlung des Wassers in Dampf innerhalb des Wasserkessels 10 wird dabei der Dampfdruck erhöht. Der innerhalb des Wasserkessels 10 erzeugte Dampf strömt dabei über ein Sperrventil 14 in eine Rohrleitung 16. Der Wasserkessel 10 ist mit einem Druckmesser 18 verbunden, mit welchem der Dampfdruck innerhalb des Wasserkessels 10 überwacht werden kann. Sobald der Dampfdruck einen vorgegebenen Wert erreicht, wird ein entsprechender Druckschalter 20 betätigt, wodurch die Stromzufuhr zu dem Heizelement 12 unterbrochen wird. Wenn dann in der Folge aufgrund von Konvektion und Strahlung die Temperatur innerhalb des Wasserkessels 10 erneut absinkt, bedingt dies eine entsprechende Reduzierung des Dampfdruckes. Sobald dann ein vorgegebener unterer Druckwert erreicht wird, wird der Druckschalter 20 erneut geschlossen, so daß mit Hilfe des Heizelementes 12 erneut innerhalb des Wasserkessels 10 Dampf erzeugt wird. Zusätzlich ist an dem Wasserkessel 10 ein federbeaufschlagtes Sicherheitsventil 22 vorgesehen, welches im Fall einer Störung des Druckschalters 20 das Auftreten eines Überdruckes verhindert.

Innerhalb der Rohrleitung 16 ist ein T-förmiges Venturirohr 24 vorgesehen, welches die Möglichkeit schafft, daß der Dampf sowohl nach oben in Richtung des Pfeiles zu einem Magnetventil 32 und andererseits über eine Rohrleitung 26 und ein Zuführrohr 28 in eine Kammer 34 strömt. Diese mit einer Türe 37 versehene Kammer 34 ist mit Heizschlangen 30 versehen, von welchen in Fig. 1 nur zwei dargestellt sind, tatsächlich jedoch vier vorhanden sind. Diese Heizschlangen 30 erwärmen die Wandungen der Kammer 34, um auf diese Weise durch Strahlung verursachte Wärmeverluste zu kompensieren. Der durch die Heizschlangen 30 strömende Dampf strömt dabei aus der Rohrleitung 26 durch das Zuführrohr 28 zu.

Falls es gewünscht ist, Dampf unmittelbar in die Kammer 34 einzulassen, wird das Magnetventil 32 geöffnet, so daß Dampf durch die Rohrleitung 35 hindurchströmt. Innerhalb der Kammer 34 ist dabei ein Abschirmblech 36 vorgesehen, um zu verhindern, daß der Dampf direkt auf die zu sterilisierenden Artikel aufprallt. Beim Einströmen des Dampfes innerhalb der Kammer 34 wird die vorhandene Luft über ein Sieb 38 nach abwärts und nach auswärts geleitet, wobei die Luft an einem Thermistor 40 vorbeistreicht, der die jeweilige Temperatur des vorbeiströmenden Mediums mißt.

Die Kammer 34 ist mit einem Drucksicherheitsventil 42 versehen, durch welches der Dampf im Fall eines erheblichen Überdruckes abströmen kann. Der innerhalb der Kammer 34 vorhandene Dampfdruck wird dabei nicht direkt in Abhängigkeit des Druckes sondern der Temperatur gesteuert. Fernerhin ist ein Schalter 44 vorgesehen, welcher auf einen Druck von etwa 70 g/cm² (1 psi) zum Ansprechen gelangt. Mit Hilfe dieses Schalters wird ein ausreichend niedriger Druck innerhalb der Kammer 34 angezeigt, bei welchem die Türe 37 problemlos geöffnet werden kann. Fernerhin ist ein Vakuumschalter 46 vorgesehen, mit welchem gewisse Stromkreise aktiviert werden, sobald das innerhalb der Kammer 34 vorhandene Vakuum einen bestimmten Wert erreicht. Ein Druckfühler 48 erlaubt fernerhin die Überwachung des innerhalb der Kammer 34 herrschenden Druckes.

Die von der Kammer 34 über das Sieb 38 abgegebenen Medien gelangen an ein Dreiwegablaufventil 50. Ein Strömungspfad durch dieses Ventil 50 ergibt sich über eine Rohrleitung 52 in Richtung eines Schlauches 54, welcher an einem Ablauf angeschlossen werden kann. Dieser Strömungsweg kann dabei zur Reinigung der Kammer 34 verwendet werden. Ein weiterer Strömungspfad durch das Ventil 50 ergibt sich über eine Rohrleitung 56, welche Teil der geschlossenen Schleife des Systems ist.

In bezug auf die Rohrleitung 56 ist fernerhin ein paralleler Strömungspfad vorgesehen. Der eine Pfad ergibt sich dabei über ein Magnetventil 58, während der andere Pfad über einen Kondensatsammler 60 erfolgt. Bei geschlossenem Magnetventil 58 wird innerhalb der Kammer 34 Dampf zurückgehalten, so daß derselbe nur über ein Kondensatsammler 60 abströmen kann. Der Kondensatsammler 60 wird mit Hilfe eines Thermostaten unabhängig von dem Magnetventil 58 betätigt, dessen Öffnung erfolgt, sobald entweder Kondensat oder Luft vorhanden sind, wobei beide bei einer niedrigeren Temperatur als der Dampf auftreten. Nach der Abgabe von Luft und/oder Kondensat wird der Kondensatsammler 60 erneut in seine geschlossene Position gebracht. Wenn hingegen das Magnetventil 58 aktiviert ist, ergibt sich ein unmittelbarer Strömungspfad, so daß die vorhandenen Medien aus der Kammer 34 abströmen können. Diese Medien gelangen über ein Rückschlagventil 62 an die Ansaugöffnung 66 einer Wasserstrahlpumpe 64. Wenn demzufolge Dampf durch das Rückschlagventil 62 strömt, wird durch die Wasserstrahlpumpe 64 Wasser abgegeben, so daß der Dampf unmittelbar innerhalb der Wasserstrahlpumpe 64 kondensiert wird. Diese unmittelbare Kondensation des Dampfes hat dabei die Tendenz, daß das jeweilige Sterilisationsgerät geräuschloser betrieben werden kann.

Die durch die Wasserstrahlpumpe 64 sich ergebende Wasserströmung von dem Einlaß 68 in Richtung einer Abgaberohrleitung 74 wird mit Hilfe einer Wasserpumpe 70 erreicht, welche von einem Elektromotor 72 angetrieben wird. Das von der Wasserstrahlpumpe 64 abgegebene Wasser enthält in der Regel sehr geringe Mengen von Dampf. Das durch die Rohrleitung 74 strömende Wasser gelangt dann in den Ansaugteil eines Y-förmig ausgebildeten Venturirohren 76. Das durch den geraden Teil des Venturirohres 76 strömende Wasser wird durch Aktivierung eines Magnetventils 78 und durch die Pumpwirkung des durch die Wasserpumpe 70 in die Rohrleitung 80 strömenden Wassers hervorgerufen. Sobald durch die Rohrleitung 80 eine gewisse Wasserströmung zustande kommt, wird innerhalb des Venturirohres 76 ein geringfügiger Unterdruck erzeugt, wodurch verhindert wird, daß innerhalb der Rohrleitung 74 einschließlich der Wasserstrahlpumpe 64 eine rückwärtsgerichtete Wasserströmung zurück in die Kammer 34 zustande kommt. Das durch die Rohrleitung 74 strömende Wasser vermischt sich dabei mit vorhandenem Wasser durch die Rohrleitung 80.

Das wahlweise durch die Rohrleitung 74 oder Rohrleitung 80 strömende Wasser wird dann durch eine Rohrleitung 84 nach oben in Richtung eines Wasserbehälters 82 geleitet. Im Normalbetrieb strömt das Wasser von der Rohrleitung 84 in einen Wärmeaustauscher 86, in welchem das Wasser mit Hilfe einer durch ein Gebläse 90 erzeugten Luftströmung gekühlt wird. Parallel mit dem Wärmetauscher 86 ist ein Abgabeventil 88 vorgesehen, welches beim Auftreten einer Druckspitze öffnet, um auf diese Weise den Wärmetauscher 86 zu schützen.

Das durch den Wärmetauscher 86 gelangende Wasser wird über Rohrleitungen 92 und 94 einem Wasserbehälter 82 zugeleitet. Die Rohrleitung 94 gibt dabei das Wasser in den Aufnahmeabschnitt 98 des Wasserbehälters 82 unterhalb des Wasserspiegels ab, so daß evtl. vorhandene Restmengen von Dampf kondensiert werden. Der Aufnahmeabschnitt 98 des Wasserbehälters 82 ist durch ein entsprechendes Gitter 96 von einem Absetzabschnitt 100 getrennt. Die Rohrleitung 94 umfaßt wenigstens eine Durchlaßöffnung 104, welche bei abgeschalteter Wasserpumpe 70 eine Rückströmung des Wassers aus dem Wasserbehälter 82 in Richtung der Kammer 34 verhindert. Ein dritter Abschnitt des Wasserbehälters 82 ist ein Ansaugabschnitt 102.

Die von dem Wasserbehälter 82 abgegebene Luft wird über einen Ablaß 108 abgeleitet. Der Luftablaß wird dabei noch verbessert, indem eine geringfügige Wasserströmung aus dem Absetzabschnitt 100 über ein Sperrblech 106 in den Ansaugabschnitt 102 aufrechterhalten wird. Innerhalb des Ansaugabschnittes 102 ist ein Schwimmerschalter 110 vorgesehen, mit welchem festgestellt werden kann, daß der Wasserbehälter 82 entweder voll oder leer ist. Durch den Ansaugabschnitt 102 erstreckt sich ein Rohr 112 bis in den Absetzabschnitt 100 hinein. Dieses Rohr 112 besitzt dabei innerhalb seines vertikalen Abschnittes eingebohrte Bohrungen 113. Der Zweck dieses Rohres 112 ist dabei der, daß alle Abschnitte des Wasserbehälters 82 über ein Schließventil 114 sowie Rohrleitungen 116 und 118 und den Schlauch 54 entwässert werden können.

Das der Wasserpumpe 70 zugeleitete Wasser wird über eine Rohrleitung 122 aus dem Wasserbehälter 82 abgezogen, wobei die Wasserabgabe oberhalb des Bodens des Ansaugabschnittes 102 erfolgt. An der jeweiligen Rohrleitung 122 sind ein Verschlußventil 124 und ein Temperatursensor 126 vorgesehen. Das von dem Ansaugabschnitt 102 abgezogene Wasser wird dem jeweiligen Einlaß 128 der Wasserpumpe 70 zugeführt. Innerhalb der Wasserpumpe 70 ist ein Ausgleichsventil 130 vorgesehen, mit welchem die Pumpendichtungen im Fall einer Störung geschützt werden. Parallel zu der Wasserpumpe 70 ist ein weiteres Ausgleichsventil 132 vorgesehen, mit welchem im Fall einer Störung eine Überhitzung verhindert werden kann.

Das von der Wasserpumpe 70 abgegebene Wasser wird über einen Auslaß 134 abgegeben. wobei eine der folgenden drei Einheiten gespeist werden: (a) Ein Magnetventil 136 der Wasserstrahlpumpe, (b) das Magnetventil 78 des Wärmetauschers, (c) ein Magnetventil 138 zur Speisung des Wasserkessels. Nach Durchlauf durch das Magnetventil 138 fließt das Wasser über ein Rückschlagventil 140 die Rohrleitung 146, ein Dreiwegventil 142 und eine Rohrleitung 148 in den Wasserkessel 10.

Die einzelnen Heizschlangen 30 werden unterhalb der Kammer 34 an einem gemeinsamen Sammelpunkt 152 zusammengefaßt. Das von den Heizschlangen 30 gesammelte Kondensat fließt dann über eine Rohrleitung 154, ein Rückschlagventil 156 und eine Rohrleitung 150 zu dem Dreiwegventil 142, von wo aus das Kondensat über eine Rohrleitung 148 in den Heizkessel 10 fließt.

Innerhalb des Wasserkessels 10 ist ein Schwimmerventil 158 vorgesehen, welcher feststellt sobald der Wasserkessel 10 voll ist, so daß auf diese Weise ein Schutz gegenüber Überfüllung vorhanden ist. Mit Hilfe dieses Schalters 158 wird dann ebenfalls festgestellt, ob der Wasserkessel 10 nicht voll ist, um auf diese Weise einen Nachfüllvorgang auszulösen. Mit Hilfe des betreffenden Schalters 158 wird schließlich noch ein niedriger Wasserspiegel festgestellt, um auf diese Weise eine Überhitzung des Heizelementes 12 zu vermeiden, sobald das betreffende Heizelement 12 seinen unmittelbaren Kontakt mit dem Wasser verliert.

In die Kammer 34 kann ebenfalls Luft über ein Luftfilter 160, ein Magnetventil 162, ein Rückschlagventil 164 entlang der Ansaugöffnung 166 über die Rohrleitung 35 eingelassen werden. Am Ende des Sterilisationszyklus wird dabei Luft in die Kammer 34 eingelassen, um auf diese Weise einen Druckausgleich mit der Außenatmosphäre zu schaffen, so daß die Türe 37 geöffnet werden kann.

Die Funktionsweise des beschriebenen Dampfsterilisationsgerätes soll im folgenden anhand der einzelnen Betriebsphasen erläutert werden.

1) Anlaufphase
Falls das betreffende Dampfsterilisationsgerät während eines längeren Zeitraumes nicht benützt worden ist, erscheint es wünschenswert, die Wände der Sterilisationskammer auf eine erhöhte Temperatur zu bringen, bevor der erste Sterilisationszyklus durchgeführt wird. Falls dieses Verfahren nicht durchgeführt wird, kondensiert nämlich der in die Sterilisationskammer eingelassene Dampf bei Berührung mit der kalten Kammerdecke, wobei sich Kondensationstropfen bilden, die auf das Kondensationsgut herunterfallen, wobei dieser Zustand als "wet packs" bezeichnet wird.

Wärme kann dabei den Wandungen der Sterilisationskammer in bekannter Weise dadurch zugeführt werden, indem um die Wandungen der betreffenden Kammer eine Ummantelung vorgesehen ist, durch welche Dampf hindurchgeleitet wird. Es besteht jedoch ebenfalls die Möglichkeit, die im Inneren der Kammer angeordneten Heizschlangen 30 zu erhitzen, wobei diese Art und Weise der Erwärmung mit Hilfe der Heizschlangen 30 in Fig. 2 dargestellt ist.

Unabhängig, ob die Erwärmung mit Hilfe der Ummantelung oder der Heizschlangen erfolgt, erweist es sich als wichtig, daß zuerst die im Inneren vorhandene Luft eliminiert wird, da ansonsten keine Erwärmung beim Einlassen des Dampfes zustandekommt. Eine Möglichkeit der Entfernung der Luft besteht darin, Luft durch eine thermostatische Dampffalle hindurchzuleiten. Anhand von Fig. 2 wird jedoch ein Verfahren beschrieben, bei welchem keine derartige thermostatische Dampffalle vorgesehen ist. Das betreffende Verfahren kann dabei jedoch gleichfalls bei einer Sterilisationskammer verwendet werden, die mit einer Ummantelung versehen ist.

Bei Energiezufuhr zu dem Wasserkessel 10, der wie dargestellt innerhalb des Dampfsterilisationsgerätes angeordnet ist oder aus extern angeordnet sein kann, wird Dampf erzeugt, der über das Sperrventil 14 und die Rohrleitung 16 an das T-förmige Venturirohr 24 gelangt, von wo aus der Dampf entlang zweier Strömungspfade weiterströmt: Ein erster Strömungspfad ergibt sich über die Rohrleitung 26, das Verteilerrohr 28 und durch die Heizschlangen 30, in welchen eine Kompression evtl. vorhandener Luft zustande kommt. Der zweite Strömungspfad ergibt sich durch das Venturirohr 24 in Richtung des Magnetventils 32, wo allerdings eine Weiterströmung verhindert wird, da das Magnetventil 32 geschlossen ist. Der Wasserkessel 10 erzeugt weiterhin Dampf bis ein Dampfdruck von etwa 70 psi (5 kg/cm²) erreicht ist. Die in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Steuereinheit signalisiert das Öffnen des Magnetventils 32, so daß über die Rohrleitung 35 und um das Abschirmblech 36 herum Dampf in die Kammer 34 gelangt. Nach einem vorgegebenen Zeitintervall von beispielsweise 1 Minute wird das Magnetventil 32 erneut geschlossen, so daß der Wasserkessel 10 erneut seinen vollen Dampfdruck erreicht, worauf das Magnetventil 32 für ein entsprechendes Zeitintervall erneut geordnet wird. Jedesmal wenn das Magnetventil 32 geöffnet ist, erzeugt der durch das Venturirohr 24 strömende Dampf innerhalb der Rohrleitung 26 einen Unterdruck, aufgrund welchem Dampf und Luft aus den Heizschlangen 30 herausgezogen werden, die mit dem Hauptdampf in die Kammer 34 strömen. Nach einer entsprechenden Anzahl von Impulsen, beispielsweise sieben oder acht Impulsen, ist im wesentlichen die gesamte Luft aus den Heizschlangen 30 entfernt. Die auf diese Weise entfernte Luft strömt dabei in die Kammer 34 und wird von derselben erneut abgegeben.

Die in diesem Zusammenhang sich ergebende Arbeitsfolge ist in dem Funktionsdiagramm von Fig. 3 dargestellt.

2) Verfahrensablauf zur Durchführung der Pumpfunktionen.
Bei bekannten Dampfsterilisationsgeräten mit integriertem Wasserkessel erfolgt das Fördern der verschiedenen Medien mit Hilfe getrennter Pumpen, welche enstprechend den Druck- und Strömungsbedingungen entsprechend ausgelegt werden. Eine derartige Auslegung des Systems bedingt jedoch zwangsläufig erhöhte Kosten, relativ hohes Gewicht und große Abmessungen des jeweiligen Gerätes.

Entsprechend Fig. 4 ist das erfindungsgemäße Sterilisationsgerät mit einem Mikrorechner 170 versehen, von welchem aus der in dem Folgenden zu beschreibende Sterilisationszyklus gesteuert wird. Die Verwendung eines Mikrorechners 170 ermöglicht dabei den Einsatz einer einzigen Pumpe, mit welcher die verschiedenen Pumpfunktionen durchgeführt werden.

Die vorgesehene einzige Pumpe 70 ist dabei ausgangsmäßig mit den folgenden Leitungsästen verbunden: (a) Dem Wasserkesselspeisekreis über das Speisemagnetventil 138, (b) den Evakuationskreis für die Kammer 34 über das Magnetventil 136 und (c) den Rezirkulations- unf Kühlkreis über das Magnetventil 78 des Wärmetauschers 86. Durch geeignete Programmierung des Mikrorechners 170 können die oben erwähnten Kreise erregt und gesperrt werden, indem die entsprechenden Magnetventile geöffnet bzw. geschlossen werden. Ein derartiges Pumpsystem mit einer einzigen mehrfach wirksamen Pumpe bewirkt eine erhebliche Reduzierung der Kosten, des Gewichtes und der Größe des Sterilisationsgerätes.

Die drei Pumpfunktionen sind in der oben angegebenen Reihenfolge mit Prioritäten versehen. Die Speisung des Wasserkessels 10 erhält dabei die oberste Priorität, weil der betreffende Wasserkessel 10 zu den verschiedensten Zeitpunkten während eines einzelnen Sterilisationszyklus erneut aufgefüllt werden muß. Der Wasserkessel 10 ist dabei im Hinblick auf geringe Kosten, kleine Abmessungen und geringes Gewicht relativ klein ausgelegt, so daß er während eines kompletten Sterilisationszykluses erneut aufgefüllt werden muß. Dadurch läßt sich erreichen, daß der Wasserkessel 10 durch Ableitung, Konvektion und Strahlung geringere Energieverluste aufweist. Die nächste Priorität erhält der Evakuationskreis, während die geringste Priorität dem Rezirkulations- und Kühlkreis zugeordnet ist.

Der Mikrorechner 170 ist wie dargestellt mit verschiedenen Sensoren verbunden, mit welchen der Wasserspiegel des Wasserkessels 10, die Öffnung der Türe 37 der Kammer 34 und dgl. erfaßt werden können. In Abhängigkeit der verschiedenen Eingangssignale werden die Prioritätsfunktionen durchgeführt. Die drei Pumpfunktionen können fernerhin während eines Sterilisationszyklus in der folgenden beschriebenen Art und Weise synchronisiert werden.

3) Prevakuum-Sterilisationszyklus
Entsprechend Fig. 5 kann bei dem erfindungsgemäßen Sterilisationsgerät der Sterilisationszyklus in bekannter Weise durchgeführt werden. Dieser Zyklus unterscheidet sich von einem bekannten Sterilisationszyklus mit einem Vorvakuumschritt dahingehend, daß bei den bekannten Zyklen kein ernsthafter Versuch gemacht wird, eine Konservierung des Dampfes zu erreichen. Demzufolge sind Prevakuums-Sterilisationszyklen mit kleinen Dampfgeneratoren schwierig durchzuführen.

Der jeweilige Zyklus wird durch Betätigung eines Zyklusdruckknopfes ausgelöst. Dabei wird ein 12-Sekunden- Zeitgeber aktiviert, während gleichzeitig durch Betätigung des Magnetventils 58 der Abfluß geöffnet wird. Dabei wird fernerhin die Pumpe 70 in Betrieb gesetzt und das Speisemagnetventil 138 geöffnet. Gleichzeitig wird durch Öffnung des Magnetventils 32 Dampf in die Kammer 34 eingelassen. Während des 12-Sekunden-Intervalls wird durch das Einströmen von Dampf vorhandene Luft aus der Kammer 34 herausgedrückt. Am Ende des 12-Sekunden-Intervalls wird ein Evakuationsschritt durchgeführt, indem das Magnetventil 32 geschlossen wird, worauf die Wasserstrahlpumpe 64 Dampf und verbleibende Luft aus der Kammer 34 abzieht. Diese Evakuation wird so lang durchgeführt, bis aufgrund eines Unterdrucks von 25 Zoll Quecksilbersäule (625 mm hg) eine Aktivierung des Schalters 46 erfolgt. Falls dieser Schalter 46 nicht innerhalb eines Zeitintervalls von 10 Minuten aktiviert wird, erfolgt eine entsprechende Signalisation an die Bedienungsperson, wodurch angedeutet wird, daß irgendeine Fehlfunktion stattgefunden hat.

Nach Aktivierung des Schalters 46 erfolgt eine Ladungsphase, indem das Magnetventil 32 geöffnet wird, so daß Dampf in die Kammer 34 einströmt. Gleichzeitig wird das Magnetventil 58 geschlossen und die Wasserstrahlpumpe 64 entregt. Die Ladungsphase wird so lange durchgeführt, bis innerhalb der Kammer 34 eine Temperatur von 250°F (121°C) erreicht ist. Der Zyklus wird dann mit einer 3-Minuten-Verbleibphase weitergeführt, während welcher die Temperatur innerhalb der Kammer 34 zwischen den Temperaturwerten von 250 und 252°F (121 und 122°C) gehalten wird.

Diese Verbleibperiode unterstützt die gewünschte Behandlung des Sterilisationsgutes, so daß die Erzeugung eines hohen Vakuums nicht erforderlich ist. Am Ende des 3-Minuten-Intervalls erfolgt eine Abgabe und Evakuationsphase. Dabei wird das Magnetventil 32 geschlossen, das Magnetventil 58 geöffnet und die Wasserstrahlpumpe 64 erregt. Auch in diesem Fall ist ein 10-Minuten-Intervall vorgesehen, um den jeweiligen Unterdruck von 25 Zoll Quecksilber (625 mm hg) zu erreichen. Sobald der Schalter 46 aktiviert ist, erfolgt eine weitere Ladungsphase. Dabei wird das Magnetventil 32 geöffnet, während das Magnetventil 58 geschlossen und die Wasserstrahlpumpe 64 entregt wird. Sobald innerhalb der Kammer 34 ein Temperaturwert von 270°F (143°C) erreicht ist, wird eine Sterilisationsphase durchgeführt, bei welcher die Temperatur zwischen den Werten von 270 und 272°F (143 und 144°C) gehalten wird. Das Zeitintervall der Sterilisationsphase beträgt dabei 4 Minuten. Falls innerhalb dieses Zeitraums die Temperatur auf einen Temperaturwert von 270°F (143°C) abfällt, so wie dies durch einen Druckabfall innerhalb der Kammer 34 festgestellt wird, erfolgt eine Öffnung des Magnetventils 32, um auf diese Weise mehr Dampf in die Kammer 34 einzulassen. Das Magnetventil 32 bleibt dabei so lange geöffnet, bis innerhalb der Kammer eine Temperatur von 272°F (144°C) erreicht ist.

Am Ende der Sterilisationsphase erfolgt erneut eine Abgabe und Evakuationsphase. Dabei wird das Magnetventil 32 geschlossen, das Magnetventil 58 geöffnet und die Wasserstrahlpumpe 64 erregt. Sobald der innerhalb der Kammer 34 herrschende Druck einen Wert von 1 psi (70 g/cm²) erreicht, wird der Schalter 44 aktiviert und ein entsprechender Trocknungszeitgeber aktiviert, der für ein vorgegebenes Zeitintervall eingestellt ist. Die Evakuation wird so lange durchgeführt, bis eine Aktivierung des Schalters 46 erfolgt, wodurch das Vorhandensein eines Druckes von 25 Zoll Quecksilbersäule (625 mm hg) angezeigt ist. Am Ende dieses Zeitintervalls wird das normalerweise geschlossene Magnetventil 162 geöffnet, so daß auf diese Weise Luft in die Kammer 34 einströmen kann. 10 Sekunden später wird das betreffende Magnetventil 162 erneut geschlossen, worauf eine Anzeigelampe zum Aufleuchten gebracht wird, wodurch der Bedienungsperson angezeigt wird, daß die Türe 37 der kammer 34 nunmehr geöffnet werden kann.

Anhand von Fig. 5 ist erkennbar, daß die Pumpe 70 und das Gebläse 90 während des ganzen Zyklus konstant angetrieben werden. Das Heizelement 12 hingegen wird jedoch je nach Bedarf an- und ausgeschaltet, um innerhalb des Wasserkessels 10 einen Druck von 70 psi (5 kg/cm²) aufrechtzuerhalten.

Ein weiteres Merkmal des betreffenden Zyklus ist der dynamische Auffüllvorgang für den Wasserkessel 10. Während des Zykluses ergeben sich Zeitpunkte, bei welchen der Wasserspiegel unterhalb des gewünschten Wertes ist, so wie dies durch den Schwimmerschalter 158 angezeigt ist. Sobald diese Situation auftritt, wird das Magnetventil 148 geöffnet, sobald das Heizelement 12 abgeschaltet wird. Die Speisung des Wasserkessels 10 tritt dabei innerhalb der folgenden Perioden auf: (a) Innerhalb der Evakuationsphase erhält die Speisung des Wasserkessels 10 kurzzeitig Priorität über die Auswurffunktion, (b) während der Anhaltephase erhält die Wasserkesselspeisefunktion kurzzeitig Priorität über die Rezirkulations- und Kühlfunktion bei aktiviertem Magnetventil 78, (c) während der Sterilisationsphase erhält die Wasserkesselspeisefunktion kurzzeitig Priorität über die Rezirkulations- und Kühlfunktion, (d) während der Trocknungsphase erhält die Wasserkesselspeisefunktion kurzzeitig Priorität über die Evakuationsfunktion und (e) während der Lufteinlaßphase erhält die Wasserkesselspeisefunktion kurzzeitig Priorität über die Rezirkulations- und Kühlfunktion. Die in diesem Zusammenhang verwendete Synchronisation kann dabei ebenfalls während des Schwerkraftsterilisationszyklus verwendet werden.

4) Kondensat-Rezirkulation
Bei Sterilisationsgeräten erweist es sich als wichtig, die Wandungen der Sterilisationskammer auf einer erhöhten Temperatur zu halten. Dies kann durch eine Ummantelung der Kammerwandungen und Durchströmung derselben mit Dampf erreicht werden. Die Temperatur der Kammerwandungen kann jedoch ebenfalls mit Hilfe von Heizschlangen erreicht werden, durch welche Dampf hindurchgeleitet wird. Diese Anordnung ist dabei in den Zeichnungen dargestellt.

Unabhängig von dem jeweiligen Heizverfahren wird das sich bildende Kondensat während des Wärmeaustauschvorgangs über eine Dampffalle einem äußeren Abfluß zugeführt. Bei dem erfindungsgemäßen Sterilisationsgerät mit geschlossener Dampfschleife bedingt jedoch eine Abgabe des innerhalb der Heizschlangen gebildeten Kondensats an einen äußeren Abfluß einen Wasserverlust innerhalb des Systems, wodurch eine Verringerung der Wassermenge des dem Wasserkessel zugeführten System zustande kommt.

Fig. 6 zeigt die auf dem Schwerkraftprinzip arbeitende Kondensat-Rezirkulationsanordnung, mit welcher erreicht werden kann, daß innerhalb der Heizschlangen 30 gebildetes Kondensat in Form von heißem Wasser dem Wasserkessel 10 zugeleitet wird. Der in dem Wasserkessel 10 gebildete Dampf gelangt über das Sperrventil 14, die Rohrleitungen 16 und 26 an den Verteiler 28. Von dort wird der Dampf auf die einzelnen Heizschlangen 30 verteilt, welche von dem Verteiler 28 aus nach abwärts führen. Innerhalb der Heizschlangen 30 gebildetes Kondensat fließt demzufolge unter Schwerkraftwirkung an den Sammelpunkt 152 und von dort über die Rohrleitung 154, das Rückschlagventil 156, das Sperrventil 142 und die Rohrleitung 150 zurück in den Wasserkessel 10. In der Figur sind dabei gewisse Bereiche dieses Pfades sich nach oben hin erstreckend dargestellt, was jedoch rein darstellungsmäßig bedingt ist. Der von dem Verteiler ausgehende Kondensatpfad führt von den Heizschlangen 30 kontinuierlich bis zu dem Wasserkessel 10 nach abwärts.

In ähnlicher Weise strömt innerhalb des Dampfzuführpfades bis zum Verteiler gebildetes Kondensat unter Schwerkraftswirkung durch die Rohrleitungen 26 und 16, sowie das Sperrventil 14 zurück in den Wasserkessel 10. Die Verwendung einer Kondensatrückführung unter Schwerkraftwirkung eliminiert die Notwendigkeit des Vorsehens einer teuren Kondensatpumpe und eines entsprechenden Reservoirs, so wie dies bei bekannten Sterilisationsgeräten der Fall ist.

5) Zusammenführung der Medien des Evakuationskreises der Sterilisationskammer mit dem Wasser innerhalb des Rezirkulations- und Kühlkreises
Bei einem Sterilisationsgerät mit geschlossener Scheife muß die Hitze des innerhalb der Kammer 34 befindlichen Dampfes jedesmal absorbiert werden, wenn die Kammer evakuiert wird. Als Wärmeabsorptionsmedium wird dabei Wasser verwendet, welches durch die Wasserstrahlpumpe 64 strömt, um auf diese Weise den Unterdruck für die Evakuation der Kammer 34 zu erzeugen. Durch Zusammenführung des Dampfkondensats mit dem strömenden Wasser wird die Temperatur des Wassers angehoben, wobei diese Wärme mit Hilfe des Wärmetauschers 86 absorbiert werden muß, um ein evtl. Kochen des Wassers und damit Verlust desselben innerhalb des Systems durch Verdampfung zu vermeiden.

Fig. 7 zeigt das Sterilisationsgerät mit geschlossener Schleife, bei welchem eine einzige Pumpe 70 vorgesehen ist, mit welcher folgende Funktionen durchgeführt werden: (a) Durch Aktivierung des Magnetventils 138 wird die Speisung des Wasserkessels 10 erreicht, (b) durch Aktivierung des Magnetventils 136 wird die Evakuierung der Kammer 34 erreicht und (c) durch Aktivierung des Magnetventils 78 wird der Wärmetauscher 86 in Betrieb gesetzt. Im Gegensatz zu bekannten Sterilisationsgeräten mit einer Anzahl von getrennten Wärmetauschern wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein einziger Wärmetauscher 86 großer Kapazität eingesetzt. Dabei wird das der Wasserstrahlpumpe 64 zugeführte Medium insbesondere in Form von Dampf mit dem relativ kühlen Wasser des Wasserbehälters 82 gemischt und durch die Wasserstrahlpumpe 64 geleitet, wobei die Strömung des Wassers aus dem Wassertank 82 mit Hilfe der Pumpe 70 erreicht wird, und das Wasser durch das Magnetventil 78 über die Rohrleitungen 80 und 84 dem Wärmetauscher 86 zugeleitet ist. Ein gewisser Vorteil dieser Anordnung ergibt sich aufgrund des Y- förmig ausgelegten Venturirohres 76, welches innerhalb der Rohrleitung 74 aufgrund des durch die Rohrleitung 80 strömenden Wassers einen Unterdruck erzeugt. Dieser Unterdruck verbessert die Wirksamkeit der Wasserstrahlpumpe 64, weil auf diese Weise jeglicher Unterdruck innerhalb der Rohrleitung 74 bis zum Ausgang der Wasserstrahlpumpe 64 eliminiert wird. Falls das Magnetventil 136 geschlossen ist, erzeugt das Y-förmige Venturirohr 76 trotzdem innerhalb der Rohrleitung 74 einen Unterdruck. Bei Abwesenheit dieses Venturirohres 76 würde ein aufgrund des Strömungswiderstandes des Wärmetauschers 86 sich ergebender Überdruck über die Rohrleitung 74 und die Wasserstrahlpumpe 64 bis an das Rückschlagventil 62 gelangen. Dieser Rückstaudruck ist jedoch relativ klein und ausreichend, um einen sicheren Sitz des Rückschlagventils 62 zu erreichen, so daß auf diese Weise durch das Rückschlagventil 62 eine Strömung zustande käme. Falls die Sterilisationskammer 34 nicht unter Druck wäre, ergäbe sich demzufolge eine Strömung bis in die Kammer 34. Da die Temperatur des zugeführten Wassers durch die heiße Sterilisationskammer 34 angehoben wird, könnte dadurch eine Verletzung der Bedienungsperson zustande kommen, falls die Türe 37 geöffnet wird. Falls ebenfalls Sterilisationsgut innerhalb der Kammer 34 belassen wird, wird dasselbe durch Wasser befeuchtet.

Unter Normalbedingungen ist innerhalb der zu dem Wärmetauscher 86 führenden Leitung 84 kein hoher Druck vorhanden. Die Abwesenheit eines hohen Druckes ermöglicht, daß innerhalb des Wärmetauschers 86 relativ dünne, flache Lamellen mit hoher Wirksamkeit verwendet werden.

6) Anordnung des Wasserbehälters
Gemäß Fig. 8 ist das beschriebene Dampfsterilisationsgerät mit einem Wasserbehälter 82 versehen, welcher aus drei Abschnitten besteht: Einem Aufnahmeabschnitt 98, einem Absetzabschnitt 100 und einem Ansaugabschnitt 102. Die Auslegung des Wasserbehälters 82 ermöglicht eine wirksame Abtrennung der in dem Wasser mitgeführten Teilchen und eine im wesentlichen feuchtigkeitsfreie Abgabe von Luft an die Außenatmosphäre.

Das über die Rohrleitung 94 in den Wasserbehälter 82 einströmende Wasser wird unterhalb des Wasserspiegels in den Aufnahmeabschnitt 98 eingeleitet. Vorhandene Luft und/oder Dampfbläschen bewirken dabei eine erhebliche Turbulenz innerhalb des Aufnahmeabschnittes 98, wobei jedoch diese Turbulenz durch das zwischen dem Aufnahmeabschnitt 98 und dem Absetzabschnitt 100 vorhandenen Gitters zurückgehalten wird. Das innerhalb des Absetzabschnittes 100 vorhandene Wasser ist demzufolge relativ ruhig. Die Rohrleitung 94 enthält fernerhin eine Anzahl von Durchlaßöffnungen 104, um eine Siphonwirkung innerhalb der Rohrleitung 94 zu verhindern.

Die bis an die Oberfläche des Wassers des Aufnahmeabschnittes 98 aufsteigende Luft wird über einen Luftablass 108 abgegeben, welcher aus einer Anzahl von nicht dargestellten Umlenkblechen aufgebaut ist. Die Abgabe erfolgt dabei an die Außenatmosphäre. Die Umlenkbleche verhindern, daß mit der abgegebenen Luft Wassertröpfchen mitgeführt werden, so daß über den Luftablaß 108 der sich ergebende Wasserverlust klein gehalten wird.

Das Gitter 96 verhindert den Durchgang größerer Festkörperteilchen in den Absetzabschnitt 100 des Wasserbehälters 82. Die Beruhigung des Wassers innerhalb dieses Abschnittes 100 ermöglicht ein Absetzen von Festkörperteilchen, welche durch das Gitter 96 mitgeführt werden. Das innerhalb des Absetzabschnittes 100 befindliche Wasser strömt über eine dünne Sperrwand 106 hinweg in den Ansaugabschnitt 102. Diese Strömung unterstützt die Freigabe von mitgeführten Luftteilchen, welche auf diese Weise durch den Ablaß 108 an die Außenatmosphäre abgegeben werden. Das mit Hilfe der Pumpe 70 aus dem Ansaugabschnitt 102 abgezogene Wasser wird über die Rohrleitung 122 abgezogen, deren Einlaß über dem Boden des Ansaugabschnittes 102 erstreckt, wodurch die Möglichkeit des Ansaugens von Festkörperteilchen durch die Rohrleitung 122 kleingehalten wird. Der innerhalb des Ansaugabschnittes 102 angeordnete Schwimmerschalter 110 dient der Erfassung des jeweiligen Wasserspiegels.

Innerhalb des Ansaugabschnittes 102 ist eine Rohrleitung 112 vorgesehen, um das Entleeren der drei Abschnitte des Wasserbehälters 82 über das Ablaufventil zu erleichtern. Ein Ende dieser Rohrleitung 112 ist dabei in Verbindung mit dem Absetzabschnitt 100 und damit dem Aufnahmeabschnitt 98. In dem vertikalen Abschnitt der Rohrleitung 112 ist eine Anzahl von Bohrungen 113 vorgesehen, um ein Einströmen des Wassers aus dem Ansaugabschnitt 102 zu ermöglichen. Die Anordnung von Bohrungen 113 erlaubt dabei, daß während des Entleerungsvorgangs abgesetzte Festkörperteilchen nur im geringen Maße in die Rohrleitung 112 gelangen können.

Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Maßnahmen im Bereich des Wasserbehälters 82 besteht darin, daß konventionelle Filter nicht vorgesehen werden müssen, welche die Tendents haben, die vorhandene Strömung zu stören und/oder einen Rückstaudruck zu erzeugen, wodurch die Wirksamkeit der Wasserstrahlpumpe negativ beeinflußt wird.

7) Wiederauffüllen des Wasserbehälters
Bei dem erfindungsgemäßen Dampfsterilisationsgerät muß von Zeit zu Zeit das Wasser innerhalb des Wasserbehälters 82 aufgefüllt werden, damit das System seine volle Wirksamkeit erhält. Das Auffüllen des Wasserbehälters 82 kann dabei je nach der bestimmten Konfiguration des Gerätes für die Bedienungsperson ein Problem darstellen. Falls das Sterilisationsgerät auf einem Tisch aufgebaut ist, kann der Wasserbehälter aus dem unmittelbaren Einflußbereich der Bedienungsperson angeordnet sein, so daß der Auffüllvorgang blind durchgeführt werden muß, was zu einer Wasserbenetzung von feuchtigkeitsempfindlichen Komponenten des Sterilisationsgerätes führen kann. Falls jedoch das Sterilisationsgerät an einer Wandung starr befestigt ist, kann der Wasserbehälter unter Umständen von der Forderseite des Sterilisationsgerätes vollkommen unzugänglich sein.

Gemäß Fig. 9 ist oberhalb der Teil des Systems bildenden Sterilisationskammer 34 der Wasserbehälter 82 vorgesehen. Das Auffüllen des Wasserbehälters 82 kann dabei unter Einsatz der vorhandenen Bauteile des Systems in der folgenden Weise durchgeführt werden: Die Bedienungsperson öffnet die Türe 37 der Kammer 34, welche für die Bedienungsperson permanent zugänglich ist. Eine den Auffüllvorgang auslösende Steuerung wird daraufhin betätigt, worauf durch das Sieb 38 am Boden der Kammer 34 Wasser eingeschüttet wird. Zur gleichen Zeit wird das Magnetventil 136 aktiviert und die Pumpe 70 in Betrieb gesetzt. Das Wasser strömt dabei von dem Wasserbehälter 82 über die Rohrleitung 122, das Sperrventil 124, den Temperaturschalter 126 und die Rohrleitung 138 zum Einlaß der Pumpe 70, von wo aus das Wasser über die Rohrleitung 134, das Magnetventil 136 und die Rohrleitung 68 dem Einlaß der Wasserstrahlpumpe 64 zugeleitet wird. Beim Durchströmen der Wasserstrahlpumpe 64 wird an der Ansaugöffnung 66 ein Unterdruck erzeugt, aufgrund welchem das durch das Sieb 38 eingeschüttete Wasser an dem Thermistor 40 vorbei durch das Ventil 50, die Rohrleitung 56, das Magnetventil 58 und das Rückschlagventil 62 der Wasserstrahlpumpe 64 zugeführt wird. Die beiden Strömungen werden dann über die Rohrleitungen 74 und 84 in den Wasserbehälter 82 geleitet. Sobald der Schwimmerschalter 110 die Füllung des Wasserbehälters 82 anzeigt, wird die Pumpe 70 abgeschaltet und der Bedienungsperson angezeigt, daß kein weiteres Wasser in das Sieb 38 eingegossen werden soll.

Nach Beendigung des Füllzyklus wird die Möglichkeit des Wachsens von Pilzen und Algen innerhalb des Wasserbehälters 82 dadurch verhindert, indem nach dem Schließen der Türe 37 durch das Rezirkulationssystem Dampf in die Kammer 34 und den Wasserbehälter 82 eingeleitet wird, um auf diese Weise die Temperatur des Wassers auf wenigstens 150°F (65°C) anzuheben und auf dieser Temperatur während eines vorgegebenen Zeitintervalls zu halten.

8) Verbesserung der Dampfqualität
Entsprechen Fig. 10 ist innerhalb der den Wasserkessel 10 mit der Kammer 34 verbindenen Rohrleitung 16, welche mit dem Magnetventil 32 versehen ist, zusätzlich ein Venturirohr 24 vorgesehen. Dieses Venturirohr 24 dient der Verbesserung der Qualität des der Kammer 34 zugeleiteten Dampfes. Entsprechend bekannten Prinzipien werden nämlich innerhalb des Dampfes mitgeführte Wassertröpfchen durch dieses Venturirohr 24 in Dampf umgewandelt.

Das Venturirohr 24 ist dabei derart ausgelegt, daß innerhalb desselben eine Dampfströmung zustande kommt, welche gleich oder kleiner als die effektive Dampferzeugungskapazität des Wasserkessels 10 ist. Bei einem Wasserkessel mit einer effektiven Kapazität von 6400 Watt (21 900 Btu/Std) werden pro Stunde 18 1/2 Pfund (9 kg) Dampf erzeugt, die durch das Venturirohr 24 hindurchgeleitet werden.

Da die Kapazität des Wasserkessels 10 nicht überschritten wird, ergibt sich kein Abfall des Druckes innerhalb des Wasserkessels 10. Der innerhalb der Sterilisationskammer 34 herrschende Druck variiert jedoch zwischen 0 und 25 psia. Die Enthalpiebalance kann dabei verwendet werden, um die Minimalqualität des Dampfes von 97% bei maximal Kammerdruck auf eine minimale Wasserkessel/Abgabedampf-Qualität bei einem beliebigen Druck umzuwandeln. Die Dampfqualität ist dabei das Verhältnis zwischen Dampfgewicht und Dampfgewicht + mitgeführten Wasserteilchen multipliziert mit 100. In dem Folgenden soll folgendes Beispiels gebracht werden:

Enthalpy 45 psia + 97% Dampfqualität = Enthalpie 114,7 psia + X% Dampfqualität

243,36 Btu/lb + 0,97 (928,6 Btu/lb) = 308,8 Btu/lb + X/100 (880,0 Btu/lb)
daraus ergibt sich
1144,1 Btu/lb = 308,8 Btu/lb + 8,8 X Btu/lb
woraus wieder berechnet werden kann, daß
X = 94,97% Dampfqualität erreicht ist.

Dasselbe Verfahren kann ebenfalls zur Ableitung der vorliegenden Tabelle I herangezogen werden:

Tabelle I

Während überhitzter Dampf zur Anhebung der Temperatur des Sterilisationsgutes sehr nützlich ist, ist derselbe zur Durchführung einer wirksamen Sterilisation nicht geeignet, da in diesem Fall eine Kondensation stattfindet, während die Wärmeenergie (Enthalpie) dem Sterilisationsgut übertragen wird. Die Dampfqualität wird dabei gemessen und der Druck des Wasserkessels so gewählt, daß die gewünschte Dampfqualität innerhalb der Kammer 34 zustande kommt. Falls ein zu hoher Druck gewählt wird, kann zu viel überhitzter Dampf erzeugt werden, so daß auf diese Weise eine Sterilisation nur schwierig zu erreichen ist.

Abhängig von der verwendeten Sterilisationstemperatur innerhalb des Sterilisationsgerätes sind verschiedene Mengen von überhitztem Dampf zulässig. Die folgende Tabelle II führt Sterilisationstemperaturen und entsprechende Drücke auf:

Tabelle II

Eine ausreichende Menge von gesättigtem Dampf sollte der Kammer 34 in der Anlaufphase vor Erreichung der Sterilisationstemperatur zugeführt werden. Bei einem Sterilisationszyklus von 230°F (110°C) sollte der Dampf seine Überhitzung verlieren, bevor innerhalb der Kammer 34 ein Druck von 20,8 psia erreicht ist. Sobald ein bestimmter Druck des Wasserkessels 10 gewählt worden ist, kann die Größe des Venturirohres 24 festgelegt werden. Messungen der Dampfqualität können dann durchgeführt werden, um eine Überprüfung der Größe des jeweiligen Venturirohres 24 durchzuführen.

Das beschriebene Dampfsterilisationsgerät ist gegenüber konventionellen Geräten dahingehend überlegen, daß es praktisch augenblicklich Dampf hoher Qualität erzeugt. Unter Einsatz eines Dampfabscheiders wird in der Anlaufphase jeweils ein nasser Schlag (slug) erzeugt, während auf der anderen Seite ein derartiger Abscheider nicht sehr gut für kurze Perioden (make-ups) geeignet ist, welche während der Sterilisationsphase des Sterilisationszyklus auftreten.

Das betreffende System beschränkt ebenfalls die Strömungsmenge in die Kammer 34, so daß ein Dampfdruckregulator nicht erforderlich ist. Ein derartiger Regulator verhindert einen Überdruck innerhalb der Sterilisationskammer 34, indem die Strömungsmenge bei der Annäherung an den gewünschten Regelungswert beschränkt wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird fernerhin die Qualität des aus dem Wasserkessel abgegebenen Dampfes dadurch verbessert, indem die Feuchtigkeitsmitnahme aufgrund großer Veränderungen des Abgabedruckes des Wasserkessels verringert wird. Das Venturirohr 24 hält den Abgabedruck auf einem konstanten Wert, so daß nur geringe Mengen von Feuchtigkeit mitgeführt werden.

Claims (5)

1. Dampfsterilisationsgerät mit einer druck- und vakuumabdichtenden Sterilisationskammer, einem außerhalb der Sterilisationskammer angeordneten Dampfgenerator, einer der Evakuierung der Sterilisationskammer dienenden Einrichtung, einem Wasserbehälter, einem in Verbindung mit dem Wasserbehälter stehenden Wärmetauscher sowie einer Wasser aus dem Wasserbehälter unter Druck dem Dampfgenerator zuführenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfgenerator (10), der Wasserbehälter (82), der Wärmetauscher (86) und die Sterilisationskammer (34) in einer geschlossenen Schleife angeordnet sind.

2. Sterilisationsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Wandungen der Sterilisationskammer (34) eine Einrichtung (30) vorgesehen ist, mit welcher eine Wärmezufuhr durchführbar ist, und daß der Dampfgenerator (10) und die Wärmetransfereinrichtung (30) innerhalb einer geschlossenen Schleife angeordnet sind.

3. Sterilisationsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserzufuhr und die Wasserabgabe mit Hilfe einer einzigen Wasserpumpe (70) erfolgt, und daß entsprechende Magnetventile (78, 136, 138) vorgesehen sind, über welche Wasser unter Druck wahlweise dem Dampfgenerator (10) und/oder der Evakuationseinrichtung (64) zuführbar ist.

4. Sterilisationsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe mit einem Kreis zur Zufuhr zu dem Dampfgenerator (10), einem Kreis zur Evakuierung der Sterilisationskammer (34) und einem Kreis zur Rezirkulation und Kühlung des innerhalb des Evakuationskreises sich bildenden Kondensats versehen ist, wobei eine einzige Wasserpumpe (70) vorgesehen ist, mit welcher unter Druck stehendes Wasser einem oder mehreren dieser Kreise zuführbar ist, und wobei eine Steuereinheit (170) vorgesehen ist, mit welcher eine Prioritätsreihenfolge der Zufuhr von Wasser in den betreffenden Kreisen festlegbar ist.

5. Dampfsterilisationsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die im Bereich der Sterilisationskammer (34) vorgesehene Wärmetransfereinrichtung (30) für einen Gravitationsabfluß des sich bildenden Kondensats ausgelegt ist, wobei der Dampfgenerator (10) einen Wasserspiegel besitzt, welcher unterhalb der Wärmetransfereinrichtung (30) zu liegen gelangt, und wobei Rohrleitungen (154, 150, 148) vorgesehen sind, über welche eine Verbindung der Wärmetransfereinrichtung (30) mit dem Dampfgenerator (10) erfolgt.