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Die
Erfindung betrifft einen Autoklaven zum Sterilisieren von medizinischen
und insbesondere zahnmedizinischen Apparaten und Instrumenten. Ein solcher
Autoklav ist beispielsweise aus der
EP 0 992 247 A1 bekannt.
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Das
Design solcher Autoklaven sollte ziemlich kompakt sein, und deren
Verbrauch an gründlich gereinigtem
und daher teurem Wasser, das für
die Erzeugung von Dampf erforderlich ist, sollte so gering wie möglich sein,
und das Design sollte eine hohe Durchsatzrate ermöglichen
und insbesondere lange Heizperioden vermeiden. Da Verlässlichkeit
und mechanische Robustheit solcher Vorrichtungen unabdingbare Vorraussetzungen
sind, ist es ein fortwährendes
Ziel, die einzelnen Komponententeile solcher Autoklaven diesbezüglich zu
verbessern und zu versuchen, immer weniger Raum zu verwenden, um eine
größere und
bequemer zugängliche
Autoklavenkammer in geeigneter Weise bereitzustellen, in der die
Instrumente und Apparate, die zu sterilisieren sind, angeordnet
werden, was in der gleichen Leistung resultiert, ohne dass weiterer
zusätzlicher
Raum benötigt
wird.
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Während des
Betriebs solcher Autoklaven wird der Druck und die Temperatur in
der Kammer erhöht,
gehalten, abgesenkt und wieder angehoben in unterschiedlichen Zyklen
gemäß den unterschiedlichen
Regulierungen, um alle Keime in verläßlicher Weise zu zerstören und
jegliche Verunreinigungen oder Keime, die in der Vorrichtung aufgrund
der Zirkulation von Dampf und Kondensat vorhanden sind, zu entfernen,
was die unvermeidbare Folge des zyklischen Erwärmens und Abkühlens ist,
und um diese aus der Autoklavenkammer zu eliminieren.
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DE-A-19930546 offenbart
eine Sterilisationsvorrichtung umfassend eine Autoklavenkammer,
einen Dampfgenerator, der mit der Autoklavenkammer verbunden ist,
und eine Kondensatleitung, die die Autoklavenkammer mit einem Kondensator
verbindet. Eine weitere Leitung verbindet den Kondensator mit einer
Vakuumpumpe, die Vakuumpumpe mit dem oberen Teil eines Sammelgefäßes und
das Sammelgefäß mit einem
Haupttank. Ferner sind Mittel bereitgestellt zum Führen des
Kondensats aus dem Kondensator in einen Ausfällungsbehälter. Der Ausfällungsbehälter ist
an seinem unteren Teil mit einem Mittel versehen, welches in der
Gegenwart eines geeigneten Druckunterschiedes eine Umleitung der
Vakuumpumpe erlaubt und Kondensat direkt aus dem Ausfällungsbehälter in
den Sammelbehälter
abgibt. Eine endgültige
Kondensation des Dampfes findet in einem Kondensator statt, der üblicherweise
luftgekühlt
ist, um die Vorrichtung von Wasser unabhängig zu machen. Eine Vakuumpumpe
zum Entleeren der Autoklavenkammer und zum Transportieren des Kondensats
zu einem Zwischentank ist bereitgestellt – betrachtet von der Dampfseite – hinter
dem Kondensator und einem Schallabsorber.
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In
diesem Falle soll die Vakuumpumpe in der Lage sein, die gesamten
Inhalte der Kammer, einschließend
sowohl Wasser als auch Dampf, zum Tank zu treiben. Die magnetischen
Ventile, die verwendet werden, sind teuer und bedürfen zusätzlich zu
dem Raum einer Wartung, was, wie oben umrissen ist, ein Nachteil
ist.
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Das
Ziel der Erfindung besteht darin, eine vereinfachte und kostengünstige Lösung bereitzustellen,
die weniger Raum erfordert. Gemäß der Erfindung
werden diese Aufgaben durch den in Anspruch 1 definierten Gegenstand
erreicht. Kommend vom Kondensator wird das Kondensat (Wasser-Dampf-Mischung)
in einen Ausfällungsbehälter geführt, eine
Verbindungsleitung erstreckt sich vom oberen Bereich des Ausfüllungsbehälters, bevorzugt von
seinem höchsten
Punkt, zur Vakuumpumpe, der Ausfällungsbehälter ist
in seinem unteren Bereich, bevorzugt an seinem untersten Punkt,
mit einem Einwegeventil versehen, welches federbelastet sein kann,
welches in der Gegenwart eines geeigneten Druckunterschiedes eine
Abgabe von Fluid aus dem Ausfällungsbehälter in
einen Sammelbehälter
erlaubt, eine Druckleitung, die von der Vakuumpumpe kommt, endet
im oberen Bereich des Sammelbehälters,
und die Leitung führt
in den Haupttank des Autoklaven von dem unteren Bereich des Sammelbehälters.
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Auf
diese Weise sammelt sich das Kondensat im Ausfällungsbehälter, wenn der Kondensator und
die Vakuumpumpe betrieben werden, das Einwegeventil durch das in
diesem Behälter
beaufschlagte Vakuum geschlossen gehalten wird, und durch Verbinden
des Auslasses der Vakuumpumpe an den Sammelbehälter; wenn der Kondensationszyklus
beendet ist, wird der Druck in dem Ausfällungsbehälter und dem Sammelbehälter ins
Gleichgewicht gebracht durch Abschalten der Vakuumpumpe, so dass
aufgrund des Gewichts der abgetrennten Flüssigkeit, das auf diese drückt, die
Flüssigkeit
aus dem Ausfällungsbehälter in
den Sammelbehälter
läuft; wenn
der Kondensationszyklus erneut gestartet wird, wird die in dem Sammelbehälter enthaltene
Flüssigkeit
durch die Verbindungsleitung zum Haupttank durch Verbinden des Auslasses
der Vakuumpumpe mit dem Sammelbehälter geführt, während gleichzeitig, in den
meisten Fällen
etwas verzögert,
Kondensat erneut in den Ausfällungsbehälter durch
die von dem Kondensator kommende Leitung geführt wird.
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Auf
diese Weise werden die bislang verwendeten, teuren elektromagnetischen
Ventile überflüssig, auf
die verschiedenen Verbindungsleitungen kann vollständig verzichtet
werden; bevorzugt weisen der Trennbehälter und der Sammelbehälter ein identisches
Design und die Form eines Topfes auf und sind in einer etwas versetzten
Anordnung auf einer Montageplatte montiert, so dass das Einwegeventil,
das die zwei Behälter
miteinander verbindet, direkt in der Montageplatte positioniert
werden kann. Die anderen Leitungen können in geeigneter Weise in
der Montageplatte oder im Bodenbereich des Sammelbehälters montiert
werden, was dem oberen Bereich des Ausfällungsbehälters entspricht, wenn er umgekehrt
montiert ist.
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Die
Erfindung wird nun im größeren Detail mittels
der Zeichnung offenbart.
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1 zeigt
eine Sterilisationsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
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2 zeigt
eine schematische Ansicht des Schnitts einer Sterilisationsvorrichtung
gemäß der Erfindung,
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3 bis 6 zeigen
die Sterilisationsvorrichtung und die Sammelbehälter, die gemäß der Erfindung
in unterschiedlichen Betriebsstufen angeordnet sind.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht der Sterilisationsvorrichtung, die aus
dem Stand der Technik bekannt ist, auf den die Erfindung angewendet
werden kann. Sie weist die folgenden Merkmale auf:
Das Prozeßwasser,
entnommen aus einem Tank 1 durch einen Filter 2,
wird durch eine Pumpe 3 in einen Dampfgenerator 5 injiziert.
Der Dampfgenerator 5 ist mit einem exzentrisch positionierten
Heizelement 4 und einem Temperatursensor 6 ausgerüstet.
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Ein
Sicherheitsventil 7 ist mit dem Dampfgenerator verbunden.
Eine Röhre 9 verbindet
die Dampfkuppe 8 des Generators 5 an ein Dreiwegeventil 10 und,
abhängig
von seiner Position, an die Autoklavenkammer 13 oder den
Kondensationsakkumulator 11.
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Wenn
das Dreiwegeventil 10 geschaltet wird, erreicht der Dampf
die Kammer 13, und der Druck in der Kammer nimmt zu. Wenn
die Kammer 13 entleert wird, strömt der Dampf durch ein Einwegeventil 14, eine
Verzweigung 15, durch eine Röhre 34 und ein Entleerungsventil 16 zu
einem Kondensator 19 und wird durch die Vakuumpumpe 20 in
einen Abfalltank 31 gepumpt.
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Während der
Druckpulse und des Sterilisationsverfahren wird das Entleerungsventil 16 geschlossen
gehalten und die Kammer mit dem Kondensationssammler 11 durch
die Abzweigung 15 an eine Röhre 35 an ein anderes
Dreiwegeventil 17 verbunden, dessen Position in diesen
Phasen von der Position des oben erwähnten Dreiwegeventils 10 abhängig ist.
Der Kondensationssammler 11 ist direkt mit der Kammer verbunden,
jedoch ist seine Temperatur geringer. Dieser „kalte Punkt" erzeugt ein physikalisches
Phänomen,
das einem kleinen Vakuum ähnlich
ist, was das Kondensat aus der Kammer 13 heraussaugt. Von
hier wird es in regelmäßigen Intervallen
in den Dampfgenerator 5 abgegeben, um wieder erwärmt zu werden.
Dieses Verfahren spart Wasser, Energie und Zeit.
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Ein
Lufteinlassventil 18 ist mit der Leitung 34 stromabwärts des
Ventils 15, jedoch stromaufwärts des Kondensators 19 verbunden.
Durch dieses Ventil 18 und seine Leitung 36 kann
eine genau vorbestimmte Luftmenge zum Kondensator-gebundenen Dampf
zugefügt
werden.
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Selbstverständlich werden
diese so genannten „Vakuumverluste" daher in Bezug auf
die Flussgeschwindigkeit der Membranpumpe 20 in einer Weise
bestimmt, um leicht die vorgegebenen optimalen Werte in allen Vakuumphasen
zu erreichen.
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In
der Zwischenzeit ist es während
der Vakuumphasen möglich,
den Dampfgenerator 5 zu erwärmen, um Dampf für den nächsten Druckpuls „anzusammeln". Sobald der Druck
in der Kammer 13 auf den vorgegebenen Wert gefallen ist,
wird das Entleerungsventil 16 geschlossen und beide Dreiwegeventile 10 und 17 so
geschaltet, dass der im Dampfgenerator 5 vorbereitete Dampf
in die Kammer 13 injiziert wird, und die Kondensation,
die in der Kammer 13 gebildet worden ist, wird extrahiert
und durch den Kondensationssammler 11 zum Dampfgenerator 5 zurückgeführt, bis
die vorgegebenen Druck- und Temperaturwerte wiederum in der Kammer 13 erreicht
werden.
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Sobald
diese Stufe erreicht ist, kann ein neuer Vakuum/Druck-Puls beginnen,
und so weiter.
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Mit
den aufeinander folgenden Vakuum- und Druckphasen ist es möglich, einen
Restluftprozentanteil von weniger als 0,1% zu erreichen. In einer
bevorzugten Ausführungsform,
um die Dauer des Luftpulsverfahrens und des Gesamtzykluses zu reduzieren
und zu optimieren, ist eine Auszeit für die ersten drei Vakuumpulse
(z. B.: 3 min) fixiert worden. Wenn die Vakuumpulse während dieser
Auszeit nicht den vorgegebenen Wert (z. B.: –0,80 bar) erreichen, wird der
maximale Negativdruck registriert und der Zyklus fährt fort.
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Am
Ende der drei Pulse berechnet der Mikroprozessor das theoretische
komplementäre
Vakuum und definiert den Wert des vierten zusätzlichen Pulses mit den registrierten
Werten, so dass der theoretische Restluftprozentanteil erreicht
werden kann.
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Sogar
nach dem Ausstoß der
Luft durch das Fraktioniervakuum, während des Aufbaus der Druck- und
Sterilisationsphasen, muss das Kondensat regelmäßig aus der Kammer 13 entleert
werden. Um dies zu erreichen, werden beide Dreiwegeventile 10 und 17 in
eine Position geschaltet, die, wie zuvor erklärt, die Kammer 13 vollständig vom
Dampfgenerator 5 trennt und das Kondensat zum Kondensationssammler 11 führt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, darf gemäß der Erfindung das Kondensat
nicht gerade in einen Abfallwassertank 31 wie im Stand
der Technik geführt
werden, sondern nun ist es möglich,
mit einer deutlich reduzierten Leistung der Vakuumpumpe 20,
das Kondensat in einen kombinierten Tank 38 zu führen, aus dem
es wieder verfügbar
ist.
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Dies
wird durch das folgenden Design erreicht: Eine Kondensatleitung 39 führt vom
Kondensator 19 zum oberen Bereich eines Ausfällungsbehälters 40.
Eine Vakuumleitung 41 führt
vom Kopf des Ausfällungsbehälters 40 zur
Saugleitung der Vakuumpumpe 20. Eine Druckleitung 42 führt vom
Auslass der Vakuumpumpe zum oberen Bereich eines Sammelbehälters 43,
und eine Transferleitung 44 führt vom Bodenbereich des Sammelbehälters zum kombinierten
Tank 38.
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Zwischen
dem Ausfällungsbehälter 40 und dem
Sammelbehälter 43 gibt
es eine Verbindung, in der ein Einwegeventil 45 bereitgestellt
ist, das es ermöglicht,
dass Fluid lediglich in die Richtung aus dem Ausfällungsbehälter 40 zum
Sammelbehälter 43 gelangt.
In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform weisen der Ausfällungsbehälter 40 und
der Sammelbehälter 43 ein
identisches Design auf, und jeder weist die Form eines Topfes auf.
Wenn die offene Seite der zwei Behälter jeweils auf einer von
beiden Seiten einer Montageplatte 46 montiert ist, ist
der Trennbehälter 40 auf
ihrer oberen Seite und der Sammelbehälter 43 auf ihrer
unteren Seite montiert. Somit wird die Verbindung zwischen den zwei
Behältern ein
Bohrloch in der Montagplatte 46, in der ebenfalls das Steuerventil
oder die Verschlußklappe 45 positioniert
ist. Die Behälter 40, 43 können beide
auf der Montageplatte aufgeschraubt sein oder mit dieser durch einen
Flansch und Montageschrauben mit einer Zwischendichtung verbunden
sein.
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Die
Armaturen zum Befestigen der Kondensatleitung 39 und der
Druckleitung 42 sind in geeigneter Weise in der Montagplatte
vorgesehen, so dass die Behälter 40, 43 lediglich
einen Montagepunkt, jeweils beide am Boden (oder an der Oberseite,
wenn sie umgekehrt montiert sind) benötigen.
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3 bis 6 zeigen
die Flusssequenz des Kondensats im Verlaufe eines Betriebszyklusses des
Autoklaven. 3 zeigt die Ausfällungs-
und Sammeleinheit gemäß der Erfindung
im leeren Zustand, die Kondensatleitung 39 erstreckt sich
in den oberen Bereich des Ausfällungsbehälters 40,
wobei sich die Vakuumleitung 41 von der Oberfläche des Behälters erstreckt.
Der Ausfällungsbehälter 40 ist auf
der Montageplatte 46 montiert, wo die Fixierung für die Kondensatleitung 39 positioniert
ist. Ferner ist die Verbindung zwischen den zwei Behältern 40, 43 – mit einer
schematischen Ansicht eines Steuerventils 45, das in die
Zeichnung eingesetzt ist – in
der Montageplatte 46 positioniert. Etwas versetzt von dem
Ausfällungsbehälter 40 ist
der Sammelbehälter 43 positioniert,
wobei eine Transferleitung 44 zum Tank 38 von
seinem untersten Punkt führt.
Die Leitung 44 erstreckt sich bevorzugt bis zum oberen
Bereich des Sammelbehälters 43,
weist jedoch ebenfalls eines Öffnung 47 auf,
durch die die Flüssigkeit an
seinem unteren Ende abgegeben werden kann.
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Beim Öffnen des
Ventils 16 (1 und 2) kann
der Zutritt von Dampf und Kondensat zum Kondensator 19 ermöglicht werden,
und die Vakuumpumpe 20 wird in Betrieb genommen, das Kondensat
(Wasser-Dampf-Mischung) gelangt in den Ausfällungsbehälter 40, wo die Flüssigkeitskomponenten
sich am Boden sammeln und langsam beginnen, den Behälter 40 zu
füllen,
während
die gasförmigen
Komponenten durch die Vakuumleitung 41 zur Vakuumpumpe 20 abgezogen
werden. Gleichzeitig wird Druck auf den Auslass der Vakuumpumpe 20 durch
die Druckleitung 42 auf den Sammelbehälter 43 ausgeübt, der,
wie schematisch gezeigt ist, das Klappenventil 45 in seine
geschlossene Position drängt,
obwohl die in dem Ausfällungsbehälter 40 gesammelte
Flüssigkeit
auf dieses drückt.
Das durch die Druckleitung 42 fließende Gas verläßt den Sammelbehälter 43 durch
die Transferleitung 44 und wird im oberen Bereich des Tanks 38 abgegeben
(2).
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3 zeigt
die Situation, die auftritt, wenn die Autoklavenkammer 13 vollständig geleert
worden ist (1) und das Ventil 16 (2)
geschlossen ist und die Vakuumpumpe 20 außer Betrieb
ist: in diesem Zustand wird der Druck zwischen dem (Saug)einlaß 41 und
dem (Druck)auslass 42 der Vakuumpumpe 20 in Gleichgewicht
gebracht, was in einem Druckausgleich zwischen dem Trennbehälter 40 und
dem Sammelbehälter 42 resultiert,
und das Gewicht des Wassers, das auf das Klappenventil 45 drückt, treibt
das Ventil in die offene Position, so dass das Wasser aus dem Trennbehälter 40 in
den Sammelbehälter 43 fließt und ebenfalls
in die Transferleitung 44 schließen kann, soweit die Transferleitung
einen U-förmigen Sack
bildet.
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4 zeigt
die Situation, in welcher die Flüssigkeit
aus dem Sammelbehälter 43 in
den Tank 38 zu führen
ist (2). Dies kann entweder in einem getrennten Zyklusschritt
oder zu Beginn des nächsten
Kondensationsschritts durchgeführt
werden: das Ventil 16 wird belüftet (oder die Kondensatleitung 39 nach
dem Ventil 16, wenn ein Trennschritt vorgesehen ist), dann
wird die Vakuumpumpe 20 in Betrieb genommen, so dass sich
wiederum ein niedriger Druck im Trennbehälter 40 bildet, während sich
ein hoher Druck im Sammelbehälter 43 bildet.
Dies resultiert im Verschluss des Klappenventils 45 und
im Führen
dieser Flüssigkeit
durch die Transferleitung 44 in den Tank 38 aufgrund
des auf die Flüssigkeit
im Sammelbehälter 43 ausgeübten Drucks;
wenn die gesamte Flüssigkeit überführt worden
ist, fließt
Gas alleine durch den Sammelbehälter 43 und
die Transferleitung 44.
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Durch
diese erfindungsgemäßen Merkmale darf
das Kondensat nicht nur gepumpt werden, wie im Stand der Technik,
mit einer kleinen und kompakten Vakuumpumpe 20 in einen
Tank am untersten Punkt der Vorrichtung, von wo es manuell oder
mit einer separaten Pumpe in den Vorratstank 1 an der höchsten Stelle
der Vorrichtung geführt
werden muss, sondern es ist möglich
geworden, diesen Transport des Kondensats automatisch durchzuführen, und
mit einem Aufwand, der verglichen mit dem erzielten Ergebnis äußerst gering
ist.
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Die
Erfindung kann in unterschiedlichen Variationen auftreten, z. B.
können
die zwei Behälter aus
einem im wesentlichen zylindrischen Design mit einem Zwischenboden
sein, in dem ein Klappenventil positioniert ist, wobei jedoch die
Kondensatleitung 39 und die Druckleitung 42 an
der Oberfläche
des Mantels enden. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, die
zwei Behälter
getrennt auszulegen, das heißt nicht
in einer gemeinsamen Tragevorrichtung, jedoch ist dies aufgrund
der erhöhten
Erfordernisse für
die Armaturen, die Haltevorrichtungen und den Raum nicht bevorzugt
und wird lediglich in speziellen Anwendungsfällen geeignet sein. Selbstverständlich ist es
möglich,
die Vakuumpumpe 20 in einer geeigneten Art und Weise abhängig von
ihrem Design ebenfalls auf der Montagplatte 46 zu befestigen
und mit Leitungen 41 und/oder 42 oder Verwendungsleitungen
für ein
besonders einfaches Design auszugeben.
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Alle
Materialien, die im Stand der Technik für Kondensatoren und Behälter in
Autoklaven verwendet werden, können
hier verwendet werden, insbesondere spezieller Stahl (austenithischer
Edelstahl) oder verschiedene Kunststoffmaterialien, die zunehmend
in medizinischen Vorrichtungen verwendet werden.