DK148407B - Fremgangsmaade og apparat til konstant termisk sterilisation af taetninger - Google Patents

Description

148407

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et apparat til konstant termisk sterilisation af tætninger ved roterende og/eller frem- og tilbagegående aksler, navnlig til forhindring af indtræden eller udtræden af mikroorganismer ved anlæg til gennemførelse af biologiske processer, hvorhos akseltætningen gennemstrømmes af et dampkondensat.

Der kendes apparater, der arbejder med mættet damp, og ved hvilke samtlige elementer fra dampindstrømningsåbningen over akseltætningen og til det endelige kondensatafløb er koblede efter hinanden. Disse apparater kræver en meget stor dampmængde, og desuden kan der, da det forekommende kondensat ved anbringelse af elementerne efter hinanden kun gennemstrømmer akseltætningen én gang, kun o-verføres en til den lille temperaturforskel mellem indstrømning og 2 148407 udstrømning svarende lille varmemængde, hvilket medfører, at en større dampmængde, skal omdannes til kondensat før akseltætningen.

Formålet med opfindelsen er derfor at tilvejebringe en fremgangsmåde og et apparat, hvormed der under eliminering af de nævnte ulemper kan arbejdes mere Økonomisk og med mindre tab. Endvidere skal indstrømning af ikke-kondenseret damp i tætningsrummet forhindres, og kondensattemperaturen i akseltætningen skal holdes på en indstillelig højde, der ligger under kondensatets fordampningstemperatur.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at i det mindste en del af det gennem tætningen strømmende kondensat recirkuleres i et lukket kredsløb.

Herved opnås en reduktion af den påkrævede dampmængde og af tabene.

Fortrinsvis blandes kondensatet,efter at være strømmet gennem tætningen,med friskdamp, fortrinsvis mættet damp, hvorpå blandingen kondenseres og ved opnåelse af en fastsat temperatur føres tilbage til tætningen.

Ved blandingen af kondensatet med friskdamp opvarmes kondensatet og bringes op på en temperatur, der er tilstrækkelig til sterilisation, d.v.s. sikker tilintetgørelse af mikroorganismer.

Dampkondensatet ledes hensigtsmæssigt ud før opnåelsen af den fastsatte temperatur, hvorved det forhindres, at kondensat med for lav temperatur føres til akseltætningerne.

Kondensatets temperatur kan om nødvendigt, før kondensatet indtræder i akseltætningen, nedsættes uden trykreduktion, f.eks. ved hjælp af en varmeveksler, således at tætningernes friktionsvarme kan bortledes uden fordampning af kondensatvand.

Det gennem tætningen strømmende kondensat kan hensigtsmæssigt cirkuleres ved hjælp af strømningsenergien i den tilførte friskdamp, hvormed det blandes.

Herved opnås, at friskdampen dels opvarmer kondensatet til sterilisationstemperatur,og dels overtager en transportfunktion, idet dens strømningsenergi udnyttes til recirkulering af kondensatet, således at der hertil ikke kræves særlige pumper.

Om nødvendigt kan der dog i det kammer, i hvilket tætningerne er anbragte, anbringes en ekstra pumpe, som drives af akslen.

Et egnet apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen omfatter en dampstrålepumpe, hvis ene indstrømningsåbning er sluttet til en damptilførselsledning, og hvis anden indstrømningsåbning er sluttet til tætningskammerets udgangsåbning, en blande-beholder, hvis indstrømningsåbning er forbundet med dampstrålepumpens 3 148407 udgangsåbning, medens dets ene udstrømningsåbning er forbundet med tætningskammerets indgangsåbning og dets anden udstrømningsåbning er forbundet med en temperaturstyret udstrømningsventil.

Apparatet indeholder således to strømningsveje, af hvilke den ene fører gennem apparatet over de efter hinanden anbragte elementer, nemlig dampstrålepumpen, blandebeholderen og udstrømningsventilen, og en anden strømningsvej i lukket kredsløb gennem dampstrålepumpen, blandebeholderen, tætninger henholdsvis tætningskammeret og derfra atter tilbage til dampstrålepumpen.

Mellem blandebeholderens udstrømningsåbning og udstrømningsventilen er der hensigtsmæssigt anbragt en spærreventil, der kan have en reguleringskegle, således at der ved langsom åbning af denne spærreventil under opvarmningen af akseltætningen fra rumtemperatur til sterilisationstemperatur kan opnås en skånende opvarmning af tætningsdelene til forhindring af for store termiske spændinger.

Fortrinsvis er der mellem blandebeholderens udstrømningsåbning og tætningskammerets indgang anbragt en varmeveksler for at nedsætte kondensatvandets temperatur så meget, at friktionsvarmen ved tætningerne uden fordampning af kondensatvand kan optages af dette og bortledes.

Endelig kan der om nødvendigt i tætningskammeret være anbragt et af akslen drevet pumpeelement for at understøtte den ved hjælp af dampstrålepumpen tilvejebragte cirkulation.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere under henvisning til tegningen, der skematisk anskueliggør en udførelsesform for et anlæg ifølge opfindelsen.

Apparatet 10 består af en dampstrålepumpe 12, som over sin indstrømningsåbning 14 og en ledning 16 tilføres friskdamp, fortrinsvis mættet damp. Dampstrålepumpen 12 har yderligere en indstrømningsåbning 18, der over en ledning 20 er forbundet med udgangsåbningen 22 af et tætningskammer 24, der er udformet i et hus 26, i hvilket en aksel 28 på ikke nærmere vist måde er lejret. I tætningskammeret er anbragt tætninger 30, der tætter akslen indad og udad, og som skal underkastes en konstant termisk sterilisation. Til sterilisationen kræves en temperatur på ca. 125-130°C (i mange tilfælde 135°C). Hertil har friskdampen et egnet tryk på ca. +3 bar. I ledningen 16 er hensigtsmæssigt foran dampstrålepumpen 12's indstrømningsåbning 14 indskudt en ikke vist kontraventil, således at det ved svigtende damptilførsel undgås, at kondensatfyldningen suges tilbage i det dannede vakuum i damptilførselsledningen.

4 148407

Dampstrålepumpen 12’s udstrømningsåbning 32 er over en ledning 34 forbundet med en blandebeholder 38's indgangsåbning 36.

Blandebeholderen er hensigtsmæssigt forsynet med ikke viste indbyggede elementer til blanding af dampen med kondensatet og til forhindring af vandstød. Blandebeholderen er desuden forsynet med en påfyldningsstuds 60 og et væskestandsglas 66 og kan desuden være forsynet med et temperaturaflæsningsinstrument 62 og et manometer 64.

Blandebeholderen 38 har to udgangsåbninger, af hvilke den ene udgangsåbning 40 over en ledning 42 er forbundet med en termisk styret udstrømningsventil 44, der igen er sluttet til et kondensat-. afløb 46. Blandebeholderen 38's anden udgangsåbning 48 er over en ledning 50 sluttet til tætningskammeret 24's indgangsåbning 52. Udgangsåbningen 40 er anbragt i en højde, der tilnærmelsesvis svarer til 50% af blandebeholderen 381 s fyldningsvolumen, og væskestandglasset 66 har en markering i højde med udgangsåbningen 40. Den termisk styrede udstrømningsventil 44 kan både være en såkaldt termisk kon-densatbortleder og en med eller uden energi udefra dreven ventil, der styres af temperaturen i blandebeholderen 38.

I ledningen 42 er mellem blandebeholderen 38's udgangsåbning 40 og udstrømningsventilen 44 anbragt en spærreventil 54, der hensigtsmæssigt er forsynet med en reguleringskegle, og endvidere er der fortrinsvis i ledningen 50 mellem blandebeholderen 38's udgangsåbning 48 og tætningskammeret 24's indgangsåbning 52 anbragt en varmeveksler 56, gennem hvilken der forløber en ledning 58, som en kølevæske, f.eks. kølevand, kan ledes igennem. På eller nær ved tætningen 30 kan være anbragt en temperaturføler, f.eks. et termoelement (ikke vist), der kan anvendes til styring af varmeveksleren 56's funktion.

Apparatet ifølge opfindelsen arbejder på følgende måde: Først opvarmes tætningen 30 til sterilisationstemperaturen, idet denne opvarmning, for at undgå varmespændinger og vandstød, ikke bør ske pludseligt, men over et tidsrum på ca. 10 minutter. Dette kan f.eks. gennemføres ved manuel eller automatisk betjening af spærreventilen 54, idet denne åbnes langsomt eller med forsinkelse. Sædvanligvis står.akslen 28 stille under denne opvarmning af tætningen 30.

Hertil fyldes anlægget over blandebeholderen 38's påfyldningsstuds 60 med destilleret vand eller kondensat op til markeringen på væskestandsglasset 66, medens spærreventilen endnu er lukket.

Derpå åbnes dampstrålepumpen 12's indstrømningsåbning 14,således at dampstrålepumpen tilføres damp over ledningen 16. Samtidig eller u- 5 U8407 middelbart derefter åbnes spærreventilen 54, som allerede nævnt, langsomt. Der strømmer derefter dampkondensat gennem spærreventilen 54 og ledningen 50 samt indgangsåbningen 52 ind i tætningskammeret 24 og hen til tætningerne 30 og derfra over udgangsåbningen 22 og ledningen 20 tilbage til dampstrålepumpen 12. Den termisk styrede udstrømningsventil 44 lukker ved opnåelsen af en fastsat temperatur, d.v.s. når kondensatet har opnået den fastsatte sterilisationstempe-ratur. Hertil kan der i eller ved blandingsbeholderen 38 være anbragt en ikke nærmere vist varmeføler, f.eks. et termoelement, som på egnet måde er koblet med udstrømningsventilen 44.

Det kondensat, der strømmer gennem tætningskammeret 24, steriliserer ved gennemstrømningen tætningspakningerne og bortleder den del af disses under driften opstående friktionsvarme, som ikke bortledes af den omgivende luft ved konvektion.

Ved nogle udførelsesformer er tætningerne 30's varmeafgivelse til den omgivende luft tilstrækkelig stor til at forhindre en temperaturforøgelse og dermed en mulig fordampning af kondensatet.

Hensigtsmæssigt er der imidlertid i ledningen 50 indskudt en varmeveksler 56, med hvilken der ved hjælp af kølevand kan fås en nedsættelse af temperaturen af det til tætningskammeret 24 strømmende kondensat uden nedsættelse af trykket, således at kondensatet er i stand til uden fordampning at bortlede friktionsvarme fra tætningspakningerne. Som allerede nævnt, kan varmeveksleren 56 herunder styres ved hjælp af et på eller ved tætningerne 30 anbragt termoelement.

I stedet for en med kølevand arbejdende varmeveksler kan der også anvendes en luftkonvektionskøler, f.eks. med indstillelig eller forskydelig isoleringskappe. Der vil derfor under alle omstændigheder kunne foretages en hensigtsmæssig tilpasning af varmeveksleren efter forskellige udførelsesformer og forekommende driftsforhold og lokale betingelser, således at kondensattemperaturen i tætningskammeret 24 henholdsvis ved tætningerne 30 konstant kan holdes lavere end kondensatets fordampningstemperatur.

Dersom temperaturen af kondensatet i blandebeholderen 38 atter synker til under den fastsatte værdi, d.v.s. til under sterilisationstemperaturen, åbnes udstrømningsventilen påny og lader kondensat strømme bort, indtil den fastsatte temperatur i blandebeholderen 38 atter er opnået.

F.eks. cirkuleres ved en diameter af akslen 28 på 125 mm og en omdrejningshastighed på 100 o/min. ca. 200-300 liter kondensat pr. time.

6 148407

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen cirkuleres således det til sterilisation af tætningerne 30 anvendte kondensat i et kredsløb, hvorunder det ved hjælp af fristdampen opvarmes til den nødvendige temperatur og holdes på denne temperatur og cirkuleres ved hjælp af dampens strømningsenergi.

Dersom det ønskes at øge eller understøtte cirkulationen ved hjælp af den strømmende damp, kan der i tætningskammeret 30 anbringes en egnet pumpe, der drives af akslen 28. Ved hjælp af opfindelsen fås således en våd sterilisation af akseltætningerne ved akslens indførings- og udføringssted i det i øvrigt lukkede anlæg, samt endvidere mulighed for indstilling af kondensattemperaturen til den temperatur, der i det pågældende tilfælde er nødvendig til tilintetgørelse af mikroorganismer.

Ved hjælp af varmeveksleren kan kondensatets temperatur indstilles til en sådan værdi, som er tilstrækkelig til uden fordampning at optage tætningernes friktionsvarme, hvorved eventuel beskadigelse af tætningerne undgås. Endelig kan det ved hjælp af varmeveksleren forhindres, at eventuel ved udstrømning fra blandebeholderen 38 endnu ikke kondenseret restdamp strømmer ind i tætningskammeret, idet denne damp kondenseres i varmeveksleren.

Opfindelsen muliggør således uden ekstra pumpe en opvarmning af kondensatvandet samt transport af flere gange den ved hjælp af dampen dannede kondensatmængde gennem akseltætningerne, hvorved en varmeudveksling ved små temperaturforskelle mellem indstrømning og udstrømning muliggøres med det mindst mulige energiforbrug.

Claims (9)

1. Fremgangsmåde til konstant termisk sterilisation af tætninger ved roterende og/eller frem- og tilbagegående aksler, navnlig til forhindring af indtræden eller udtræden af mikroorganismer ved anlæg til gennemførelse af biologiske processer, hvorhos akseltætningen gennemstrømmes af et dampkondensat, kendetegnet ved, at i det mindste en del af det gennem tætningen strømmende kondensat cirkuleres i et lukket kredsløb.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at kondensatet, efter at være strømmet gennem tætningen, blandes med friskdamp, fortrinsvis mættet damp, at blandingen kondenseres og ved opnåelse af en fastsat temperatur føres tilbage til tætningen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kondensatet ledes ud før opnåelsen af den fastsatte temperatur.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kondensatets temperatur reduceres,før det indtræder i akseltætningen.

5. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, kendetegnet ved, at det gennem tætningen strømmende kondensat opvarmes ved hjælp af dampen og cirkuleres ved hjælp af strømningsenergi.

6. Apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, og hvor akseltætningen er anbragt i et af kondensatet gennemstrømmet tætningskammer, kendetegnet ved en dampstrålepumpe (12), hvis ene indstrømningsåbning (14) er sluttet til en damptilførselsledning (16), og hvis anden indstrømningsåbning (18) er sluttet til tætningskammerets (24) udgangsåbning (22), samt ved en blandebeholder (38), hvis indgangsåbning (36) er forbundet med dampstrålepumpens (12) udstrømningsåbning (32), medens blandebeholderens ene udgangsåbning (48) er forbundet med tætningskammerets (24) indgangsåbning (52), og dens anden udgangsåbning (40) er forbundet med en temperaturstyret udstrømningsventil (44).

7. Apparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at der mellem blandebeholderens (38) udgangsåbning (40) og udstrømningsventilen (44) er anbragt en spærreventil (54).

7 148407 Patentkrav .

8. Apparat ifølge krav 6 eller 7, kendetegnet ved, at der mellem blandebeholderens (38) udgangsåbning (48) og tætningskammerets (24) indgangsåbning (52) er anbragt en varmeveksler (56).

9. Apparat ifølge krav 6, 7 eller 8, kendetegnet