DE9107961U1 - Hermetically sealed chamber - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine hermetisch verschließbare Kammer, insbesondere zur Erzeugung einer vorgebbare Drücke, Temperaturen und/oder Konsistenzen aufweisenden Atmosphäre, mit einem innerhalb der Kammer drehbar angeordneten Drehteil und einem außerhalb der Kammer angeordneten Antrieb für das Drehteil.The invention relates to a hermetically sealable chamber, in particular for generating an atmosphere having predeterminable pressures, temperatures and/or consistencies, with a rotating part arranged rotatably within the chamber and a drive for the rotating part arranged outside the chamber.
Kammern der in Rede stehenden Art sind in der Praxis aus den unterschiedlichsten Bereichen bekannt. Beispielsweise werden Kammern der in Rede stehenden Art im Rahmen sogenannter Sterilisatoren verwendet. Insbesondere bei Sterilisatoren, die nach dem Dampf-Luftgemisch-Verfahren arbeiten müssen die Sterilisierkammern höchsten Anforderungen genügen. Beispielsweise dienen sie in der pharmazeutischen Industrie zum Sterilisieren von Lösungen, Medikamenten, Instrumenten, Wäsche, Einweg- und Plastikartikeln, etc. In der Forschung dienen die Sterilisatoren und somit die dort verwendeten Sterilisierkammern zum Sterilisieren von Flüssigkeiten und Nährböden. In der Nahrungsmittelindustrie werden Nahrungsmittel sterilisiert. Botanische Institute und Saatzuchtbetriebe sterilisieren Erde, Samen, etc. Sogar die Papier-, Textil-, Kunststoff-/ Kosmetik- und Bauindustrie benötigen Sterilisatoren mit Kammern der in Rede stehenden Art.Chambers of the type in question are known in practice from a wide variety of areas. For example, chambers of the type in question are used in so-called sterilizers. In particular, in the case of sterilizers that work according to the steam-air mixture process, the sterilization chambers must meet the highest requirements. For example, in the pharmaceutical industry they are used to sterilize solutions, medicines, instruments, laundry, disposable and plastic items, etc. In research, the sterilizers and thus the sterilization chambers used there are used to sterilize liquids and culture media. In the food industry, food is sterilized. Botanical institutes and seed breeding companies sterilize soil, seeds, etc. Even the paper, textile, plastics/cosmetics and construction industries require sterilizers with chambers of the type in question.
Mit zunehmendem Gefahrenpotential der zu sterilisierenden Gegenstände bzw. Substanzen wird es immer wichtiger, die Sterilisierkammer auch tatsächlich hermetisch abzuschließen. Dies gilt vor allem für den Türbereich. Desweiteren ist es in Sterilisierkammern, die nach dem Dampf-Luftgemisch-Verfahren (DLGV) arbeiten, erforderlich, zur Zirkulation des unter Druck stehenden Dampfes innerhalb der Sterilisierkammer ein Gebläse oder dergleichen vorzusehen. Ganz allgemein ist also innerhalb der Kammer ein Drehteil angeordnet und außerhalb der Kammer befindet sich der Antrieb für das Drehteil. Im Falle einer Sterilisierkammer bedeutet dies, daß außerhalb der SterilisierkammerAs the risk potential of the objects or substances to be sterilized increases, it becomes increasingly important to actually seal the sterilization chamber hermetically. This applies in particular to the door area. Furthermore, in sterilization chambers that work according to the steam-air mixture process (DLGV), it is necessary to provide a blower or similar to circulate the pressurized steam within the sterilization chamber. In general, a rotating part is arranged inside the chamber and the drive for the rotating part is located outside the chamber. In the case of a sterilization chamber, this means that outside the sterilization chamber
ein Elektromotor vorgesehen ist, der über eine Wellendurchführung mit einem innerhalb der Sterilisierkammer angeordneten Lüfterrad wirkverbunden ist und somit das Lüfterrad antreibt. Folglich stellt die Wellenabdichtung zwischen Welle und Wandung der Kammer ein besonderes Problem dar, zumal bei verschleißbedingten Undichtigkeiten einerseits kontaminierte Luft aus der Sterilisierkammer austreten kann, andererseits keimbeladene Fremdluft in die Sterilisierkammer eindringen kann und dabei die Sterilisierung zunichte macht.an electric motor is provided which is operatively connected via a shaft feedthrough to a fan wheel arranged inside the sterilization chamber and thus drives the fan wheel. Consequently, the shaft seal between the shaft and the wall of the chamber presents a particular problem, especially since in the event of wear-related leaks, contaminated air can escape from the sterilization chamber on the one hand, and germ-laden external air can penetrate into the sterilization chamber on the other, thereby destroying the sterilization.
Bislang war es aufgrund der ständig verschleißenden Wellendichtungen erforderlich, diese Dichtungen ständig zu überwachen und gegebenenfalls auszutauschen. Dazu mußte die Wellendurchführung insgesamt ausgetauscht werden, was einerseits sehr zeitaufwendig, andererseits äußerst kostenaufwendig ist. Zur Vermeidung eines Schadfalles, d.h. zur Vermeidung austretender kontaminierter Luft und zur Vermeidung eindringender keimbehafteter Luft, müssen aufwendige Prüf- und Überwachungseinrichtungen zum Überwachen der Dichtigkeit der Wellendurchführung vorgesehen werden.Until now, due to the constantly wearing shaft seals, it was necessary to constantly monitor these seals and replace them if necessary. To do this, the shaft bushing had to be replaced in its entirety, which is very time-consuming on the one hand and extremely expensive on the other. To avoid damage, i.e. to prevent contaminated air from escaping and to prevent germ-laden air from entering, complex testing and monitoring devices must be provided to monitor the tightness of the shaft bushing.
Die voranstehend am Beispiel der Sterilisierkammer erörterte Problematik tritt stets überall dort auf, wo eine Drehbewegung in hermetisch verschließbare Kammern hinein übertragen wird. Diese Problematik ist beispielsweise auch bei sogenannten Abzugshauben bekannt, wie sie in chemischen Labors verwendet werden. Auch hier sind zur Manipulation von Gegenständen bzw. zum Anrühren von chemischen Substanzen Drehbewegungen in die Abzugshaube bzw. Kammer hinein zu übertragen, wobei die Kammer hermetisch verschließbar ist. Auf beispielhafte Nennung weiterer Anwendungsbeispxele kann hier verzichtet werden.The problem discussed above using the example of the sterilization chamber always occurs wherever a rotary movement is transferred into hermetically sealed chambers. This problem is also known, for example, with so-called fume hoods, such as those used in chemical laboratories. Here too, rotary movements must be transferred into the fume hood or chamber in order to manipulate objects or to mix chemical substances, whereby the chamber is hermetically sealed. There is no need to give any other examples of use here.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die hermetisch verschließbare Kammer der eingangs genannten Art so aus-The invention is based on the task of designing the hermetically sealable chamber of the type mentioned at the beginning in such a way that
zugestalten und weiterzubilden, daß mit einfachen technischen Mitteln Drehbewegungen unter Vermeidung von Verschleißteilen in die Kammer übertragbar sind, wobei die Kammer quasi wartungsfrei sein soll.to design and develop it further so that rotary movements can be transferred into the chamber using simple technical means, avoiding wearing parts, whereby the chamber should be virtually maintenance-free.
Die erfindungsgemäße Kammer löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Schutzanspruches 1. Danach besteht die eingangs genannte Kammer zumindest im Bereich des Drehteils aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff. Das Drehteil ist kontaktlos über eine dauermagnetische Kupplung mit dem Antrieb des Drehteils wirkverbunden.The chamber according to the invention solves the above problem through the features of claim 1. According to this, the chamber mentioned at the beginning consists at least in the area of the rotating part of a non-magnetizable material. The rotating part is operatively connected without contact to the drive of the rotating part via a permanent magnetic coupling.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß das Problem der wartungsintensiven Wellendurchführung durch die Wandung der hermetisch verschließbaren Kammer nicht durch konstruktiv aufwendige Wellendichtungen, sondern vielmehr durch eine gänzlich andere Kraftübertragung bzw. Bewegungsübertragung gelöst werden kann. Erfindungsgemäßerweise wird das Drehteil nämlich kontaktlos angetrieben, wobei als Kupplung eine dauermagnetische Kupplung verwendet wird. Damit die dauermagnetische Kupplung auch langfristig störungsfrei arbeitet, ist die Kammer zumindest im Bereich des Drehteils aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff hergestellt. Folglich wird die Wirkung der zu verwendenden Dauermagneten durch die Wandung der Kammer nicht oder nur unwesentlich beeinflußt.According to the invention, it was first recognized that the problem of the maintenance-intensive shaft passage through the wall of the hermetically sealable chamber cannot be solved by structurally complex shaft seals, but rather by a completely different power transmission or motion transmission. According to the invention, the rotating part is driven without contact, with a permanent magnetic coupling being used as the coupling. To ensure that the permanent magnetic coupling also works without problems in the long term, the chamber is made of a non-magnetizable material, at least in the area of the rotating part. Consequently, the effect of the permanent magnets to be used is not or only insignificantly influenced by the wall of the chamber.
Hinsichtlich der Ausgestaltung der dauermagnetischen Kupplung ist es von besonderem Vorteil, wenn einerseits dem Drehteil innerhalb der Kammer, andererseits dem Antrieb außerhalb der Kammer ein Magnetring zugeordnet ist. Die beiden Magnetringe müßten dann hinsichtlich ihrer Polarität weitgehend identisch ausgeführt sein. Grundsätzlich kommen dabei unterschiedliche Kupplungsarten in Frage. Beispielsweise könnte es sich konkret um eine Stirndrehkupplung, eine Zentraldrehkupplung, eine Hyste-With regard to the design of the permanent magnetic coupling, it is particularly advantageous if a magnetic ring is assigned to the rotating part inside the chamber and to the drive outside the chamber. The two magnetic rings would then have to be largely identical in terms of their polarity. In principle, different types of coupling are possible. For example, it could be a face rotary coupling, a central rotary coupling, a hysteresis coupling or a
resekupplung oder eine Wirbelstromkupplung handeln. Der exakte Kupplungstyp bzw. der exakte Typ des Magnetrings läßt sich jedenfalls entsprechend den aufzubringenden Momenten und entsprechend der maximal zulässigen Baugröße auswählen.rese clutch or an eddy current clutch. The exact type of clutch or the exact type of magnetic ring can be selected in accordance with the torques to be applied and the maximum permissible size.
Desweiteren könnte der dem Drehteil zugeordnete Magnetring integraler Bestandteil des Drehteils sein. So könnte beispielsweise das Drehteil sintertechnologisch hergestellt sein und an seinem Antriebsende eine Scheibe bzw. einen Ring aus magnetisiertem Material enthalten.Furthermore, the magnetic ring associated with the rotating part could be an integral component of the rotating part. For example, the rotating part could be manufactured using sintering technology and contain a disk or ring made of magnetized material at its drive end.
Die Magnetringe sind in weiter vorteilhafter Weise mehrpolig ausgeführt. Dabei bewirkt die Mehrpoligkeit, daß ein Abrutschen der Magnetringe, d.h. ein Entkuppeln der Magnetringe weitgehend verhindert ist.The magnetic rings are also advantageously designed to be multi-pole. The multi-pole design means that slipping of the magnetic rings, i.e. uncoupling of the magnetic rings, is largely prevented.
Der Antrieb des Drehteils ist vorzugsweise als elektrischer Motor ausgeführt. Damit dieser Motor beim Anfahren kein Entkuppeln der Magnetringe hervorruft, ist eine elektronische Regelung des Motors vorgesehen, wodurch ein langsames bzw. allmähliches Anfahren möglich ist. Bei einmal beschleunigtem Drehteil ist die Gefahr der Entkupplung weitgehend eliminiert. Der elektrische Motor könnte sowohl als Gleichstrommotor als auch als Drehstrommotor ausgeführt sein. Ebenso wäre es denkbar, den Antrieb als Schrittmotor auszuführen, wodurch eine definierte Drehposition ansteuerbar wäre.The drive of the rotating part is preferably designed as an electric motor. To ensure that this motor does not cause the magnetic rings to become uncoupled when starting up, the motor is electronically controlled, which enables slow or gradual starting. Once the rotating part has accelerated, the risk of uncoupling is largely eliminated. The electric motor could be designed as either a direct current motor or a three-phase motor. It would also be conceivable to design the drive as a stepper motor, which would enable a defined rotational position to be controlled.
Insbesondere dann, wenn innerhalb der Kammer eine Drehbewegung des Drehteils zwingend erforderlich ist, wenn beispielsweise der Erfolg eines Sterilisationsprozesses von einer ordnungsgemäßen Zirkulation abhängt, ist es von besonderem Vorteil, wenn zur Überwachung der Drehbewegung des Drehteils mindestens ein Sensor vorgesehen ist. Dieser Sensor arbeitet in besonders vorteilhafter Weise kontaktlos und kann beispielsweise auf dieIn particular, if a rotary movement of the rotating part is absolutely necessary within the chamber, for example if the success of a sterilization process depends on proper circulation, it is particularly advantageous if at least one sensor is provided to monitor the rotary movement of the rotating part. This sensor works in a particularly advantageous way without contact and can, for example, be connected to the
Schaufeln eines Lüfterrades ausgerichtet sein. Ein periodisches Detektieren des Vorhandenseins einer Lüfterschaufel würde somit eine konstante Drehung des Drehteils indizieren. Der Sensor selbst kann nach dem Wirbelstromprinzip, induktiv oder kapazitiv arbeiten. Entsprechend des Materials des Drehteils lassen sich die voranstehend genannten Verfahren sinnvoll auswählen.Blades of a fan wheel. Periodic detection of the presence of a fan blade would therefore indicate a constant rotation of the rotating part. The sensor itself can work according to the eddy current principle, inductively or capacitively. The above-mentioned methods can be selected appropriately depending on the material of the rotating part.
Hinsichtlich einer Anwendung der erfindungsgemäßen Kammer ist die besonders vorteilhafte Verwendung bei der Sterilisation hervorzuheben. Somit könnte es sich bei der Kammer um eine Sterilisierkammer handeln, die in einem Sterilisator, insbesondere zur Anwendung des Dampf-Luftgemisch-Verfahrens, verwendet wird. Das Drehteil wäre dann ein Lüfterrad zum Erhalt einer Dampfzirkulation innerhalb der Sterilisierkammer. Sämtliche zuvor erörterten Merkmale könnten bei der hier eingesetzten Sterilisierkammer realisiert sein.With regard to an application of the chamber according to the invention, the particularly advantageous use in sterilization should be emphasized. The chamber could therefore be a sterilization chamber that is used in a sterilizer, in particular for applying the steam-air mixture process. The rotating part would then be a fan wheel to maintain steam circulation within the sterilization chamber. All of the previously discussed features could be implemented in the sterilization chamber used here.
Ebenso könnte das Drehteil ein Magnetrührer zum Rühren einer in einem in der Sterilisierkammer stehenden Behältnis befindlichen Flüssigkeit sein. Auch hier ließe sich die Sterilisierkammer nach den zuvor erörterten Merkmalen ausgestalten und weiterbilden .The rotating part could also be a magnetic stirrer for stirring a liquid in a container in the sterilization chamber. Here too, the sterilization chamber could be designed and developed according to the features discussed above.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Schutzanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigtThere are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, reference is made on the one hand to the claims subordinate to claim 1 and on the other hand to the following explanation of an embodiment of the invention based on the drawing. In connection with the explanation of the preferred embodiment of the invention based on the drawing, generally preferred embodiments and further developments of the teaching are also explained. The drawing shows
Fig. 1 in schematischer Darstellung, geschnitten, ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kammer, wobei es sich hier um einen Sterilisator handelt, der in seiner Sterilisierkammer ein Lüfterrad zur Luftzirkulation aufweist undFig. 1 in a schematic representation, sectioned, an embodiment of a chamber according to the invention, which is a sterilizer which has a fan wheel for air circulation in its sterilization chamber and
Fig. 2 in schematischer Darstellung, geschnitten, ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kammer, wobei es sich hier ebenfalls um einen Sterilisator handelt, der in seiner Sterilisierkammer ein Behältnis mit einem Magnetrührer aufweist.Fig. 2 in a schematic representation, in section, another embodiment of a chamber according to the invention, which is also a sterilizer which has a container with a magnetic stirrer in its sterilization chamber.
Fig. 1 zeigt eine hermetisch verschließbare Kammer 1, die im vorliegenden Falle als Sterilisierkammer eines Sterilisators ausgeführt ist. Innerhalb dieser Kammer 1 werden nach dem Dampf-Luftgemisch-Verfahren Atmosphären mit vorgebbaren Drücken, Temperaturen und Konsistenzen erzeugt. Innerhalb der Kammer 1 ist ein Drehteil 2 vorgesehen, wobei das Drehteil 2 als Lüfterrad ausgeführt ist. Außerhalb der Kammer 1 ist ein Antrieb 3 für das Drehteil 2 vorgesehen.Fig. 1 shows a hermetically sealable chamber 1, which in this case is designed as a sterilization chamber of a sterilizer. Within this chamber 1, atmospheres with predeterminable pressures, temperatures and consistencies are generated using the steam-air mixture process. A rotating part 2 is provided within the chamber 1, whereby the rotating part 2 is designed as a fan wheel. A drive 3 for the rotating part 2 is provided outside the chamber 1.
Erfindungsgemäß besteht die Kammer 1 aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff, beispielsweise aus V4A. Das Drehteil 2 ist kontaktlos über eine dauermagnetische Kupplung 4 mit dem Antrieb wirkverbunden.According to the invention, the chamber 1 consists of a non-magnetizable material, for example V4A. The rotating part 2 is operatively connected to the drive in a contactless manner via a permanent magnetic coupling 4.
Fig. 1 zeigt desweiteren, daß einerseits dem Drehteil 2 innerhalb der Kammer 1, andererseits dem Antrieb 3 außerhalb der Kammer 1 ein Magnetring 5, 6 zugeordnet ist. Die Magnetringe 5, 6 sind hinsichtlich ihrer Polarität identisch ausgeführt. Angesichts der Darstellung in Fig. 1 ist durchaus vorstellbar, daßFig. 1 also shows that a magnetic ring 5, 6 is assigned to the rotating part 2 inside the chamber 1, and to the drive 3 outside the chamber 1. The magnetic rings 5, 6 are identical in terms of their polarity. In view of the illustration in Fig. 1, it is quite conceivable that
der dem Drehteil 2 zugeordnete Magnetring 6 integraler Bestandteil des Drehteils 2 ist. Desweiteren sind die Magnetringe 5, 6 mehrpolig ausgeführt, was jedoch den Figuren nicht zu entnehmenthe magnetic ring 6 assigned to the rotating part 2 is an integral part of the rotating part 2. Furthermore, the magnetic rings 5, 6 are multi-pole, which cannot be seen from the figures.
Der Antrieb 3 des Drehteils 2 ist als elektrischer Motor ausgeführt und weist eine elektronische Regelung zum langsamen Anfahren des Antriebs 3 auf. Bei dem elektrischen Motor kann es sich sowohl um einen Gleichstrommotor als auch um einen Drehstrommotor handeln.The drive 3 of the rotating part 2 is designed as an electric motor and has an electronic control for slowly starting the drive 3. The electric motor can be either a direct current motor or a three-phase motor.
Sensoren zur Überwachung der Drehbewegung des Drehteils 2 sind in vorteilhafter Weise zwar vorgesehen, in den Figuren jedoch nicht dargestellt.Sensors for monitoring the rotational movement of the rotating part 2 are advantageously provided, but are not shown in the figures.
Fig. 2 zeigt wie Fig. 1 eine als Sterilisierkammer ausgeführte erfindungsgemäße Kammer 1. Bei dem anzutreibenden Drehteil 2 handelt es sich hier um einen Magnetführer, der wiederum aus einem Antriebsteil 7 und einem Rührelement 8 besteht. Dieser Magnetrührer dient zum Rühren einer Flüssigkeit, die sich in einem Behältnis 9 befindet. Vorzugsweise steht das Behältnis 9 auf einem Tisch 10, unter dem das Antriebsteil 7 des Magnetrührers angeordnet ist. Dieses Antriebsteil 7 weist den dem Drehteil zugeordneten Magneten bzw. Magnetring 6 auf, wobei das Antriebsteil 7 selbst als Magnetring ausgeführt sein kann. Fig. 2, like Fig. 1, shows a chamber 1 according to the invention designed as a sterilization chamber. The rotating part 2 to be driven is a magnetic guide, which in turn consists of a drive part 7 and a stirring element 8. This magnetic stirrer is used to stir a liquid that is located in a container 9. The container 9 is preferably on a table 10, under which the drive part 7 of the magnetic stirrer is arranged. This drive part 7 has the magnet or magnetic ring 6 assigned to the rotating part, whereby the drive part 7 itself can be designed as a magnetic ring.
Abschließend sei hervorgehoben, daß der Kern der vorliegenden Erfindung - Übertragung einer Drehbewegung in eine hermetisch verschließbare Kammer ohne Verwendung von verschleißenden Wellendurchführungen - auch bei anderen Vorrichtungen als Sterilisatoren realisiert werden kann. Die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Lehre, schränken diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele ein.Finally, it should be emphasized that the core of the present invention - transmission of a rotary movement into a hermetically sealable chamber without the use of wearing shaft bushings - can also be implemented in devices other than sterilizers. The above-discussed embodiments serve only to better understand the teaching of the invention, but do not restrict it to the embodiments.
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