AT398639B

AT398639B - Verfahren und vorrichtung zur messung des anteiles von nicht kondensierbaren gasen in dämpfen

Info

Publication number: AT398639B
Application number: AT0108787A
Authority: AT
Original assignee: Muenchner Medizin Mechanik
Priority date: 1986-10-28
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1995-01-25
Also published as: ATA108787A; DE3636716C2; DE3636716A1; CH675484A5

Description

AT 398 639 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Anteiles von nicht kondensierbaren Gasen in Dämpfen, insbesondere in Sattdampf bei Verfahren, bei welchen dieser Dampf verwendet wird, wie insbesondere bei Sterilisationsverfahren, mit einer während des Verfahrensablaufes kontinuierlichen oder absatzweisen Abzweig eines vorzugsweisen geringen Volumenstromes des Dampf-Gas-gemisches, einer 5 Kondensation des Dampfes, wobei sich eine Trennung von Gas und Kondensat ergibt, und einer Verhältnisbestimmung von Kondensat- und Gasanteilen entlang einer Meßstrecke.

Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Messung des Anteiles von nicht kondensierbaren Gasen in Dämpfen, insbesondere in Sattdampf, bei Vorrichtungen, in welchen dieser Dampf verwendet wird, wie insbesondere bei Sterilisationsvorrichtungen, mit einer Meßanordnung, die eine Einrichtung zur Entnah-10 me eines Dampf-Gas-Gemisches, eine sich an die Entnahmeeinrichtung anschließende Kondensiereinrichtung, und eine mit der Kondensiereinrichtung in Verbindung stehende Meßstrecke mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung des Kondensat-Gasanteil-Verhältnisses aufweist.

Zu Dampf verwendenden Verfahren gehört beispielsweise im Bereich der medizinischen Technik die Dampfsterilisation, mit der Sterilisiergut, wie insbesondere Instrumente, Geräte und Textilien, keimfrei 75 gemacht wird. Hierbei tritt das Problem auf, daß sich insbesondere im Zentrum des Stapels des zu sterilisierenden porösen Gutes eine Gasblase bilden kann, wenn der Dampf nicht kondensierbare Gase enthält. Dies ist jedoch bei der Sterilisation äußerst nachteilig, da eine zufriedenstellende behandlung des Sterilisiergutes auf Sterilität die ungestörte Einwirkung von Sattdampf voraussetzt, weswegen beim Auftreten einer Gasblase mit Unsterilität gerechnet werden muß. 20 Der Gasanteil im verwendeten Sattdampf kann auf verschiedene Ursachen zurückgeführt werden. So ist es möglich, daß bei den heute gebräuchlichen Vakuum-Sterilisierverfahren die Behandlungskammer Undichtigkeiten aufweist, so daß Fremdgas, wie Luft in die Behandlungskammer und damit in den Sterilisierdampf eindringen kann.

Ferner ist es möglich, daß der für den Betrieb des Sterilisators bereitgestellte Dampf bereits nicht 25 kondensierbare Gase enthält, die z.B. aus der Dampferzeugung mitgeschleppt werden.

Um Undichtigkeiten der Behandlungskammer festzustellen, kann gemäß DIN 58 946, Teil 6, Abschnitt 4 ein sogenannter Vakuumtest durchgeführt werden, der üblicherweise lediglich einmal täglich vor dem Betrieb des Sterilisators und dessen Anwärmung durchgeführt wird. Hierbei wird über eine Prüfzeit von 10 Minuten festgestellt, ob das anfänglich hergestellte Vakuum, das unter 133 mbar liegen muß, um nicht mehr 30 als 1,5 mbar je Minute abfällt. Abgesehen davon, daß durch die lediglich einmal je Tag erfolgende Vakuummessung während des Betriebes auftretende Undichtigkeiten nach der Messung nicht festgestellt werden können, beinhaltet dieses Verfahren den großen Nachteil, daß die Messung bei kalter Behandlungskammer durchgeführt wird, so daß sich selbst bei mehrfach durchgeführten Vakuumtestmessungen dadurch Fehler ergeben können, daß sich die in der Behandlungskammer befindliche Restluft aufgrund der 35 höherliegenden Betriebstemperatur erwärmt und es somit durch den resultierenden Druckanstieg zur Anzeige von nicht vorliegenden Fehlern kommt.

Zur Feststellung eines eventuellen Gasanteiles im verwendeten Dampf wird gemäß DIN 58 946, Teil 6, Abschnitt 4.3 auch der sogenannte Bowie & Dick-Test durchgeführt, bei welchem in einen Stapel von porösem Testgut, wie Wäsche ein Papierbogen mit Streifen eines Behandlungsindikators eingelegt wird. 40 Nach der Sterilisation wird dieser Behandlungsindikatorbogen auf einen gleichmäßigen bzw. ungleichmäßigen Farbumschlag der Indikatorstreifen hin untersucht, wobei ein ungleichmäßiger Farbumschlag auf das Vorhandensein von nicht kondensierbaren Gasen hindeutet, da bei zuvor ausgeführtem Vakuumtest mit einem Luftfreiheit zeigenden Ergebnis eine Undichtigkeit der Behandiungskammer selbst ausgeschlossen werden kann. Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß es aufgrund seines notwendigen 45 Aufwandes an Zeit und Material häufig lediglich einmal pro Tag vor Inbetriebnahme des Sterilisators ausgeführt wird, so daß im Laufe des Tages möglicherweise auftretende Gasanteile im verwendeten Dampf nicht ermittelt werden.

Aus der DE-AS 28 46 826 ist ein Verfahren zur Messung des Anteils von nicht kondensierbaren Gasen und Dämpfen bekannt, bei dem ein zu analysierendes Dampf-Gas-Gemisch in einer Betriebskammer so entnommen wird, in einer Kondensationseinrichtung kondensiert wird und einer Meßeinrichtung zugeführt wird, in der nach gleichzeitigem Schließen zweier Magnetventile das Analysegas eingeschlossen wird. Nach einer Wartezeit kann das sich einstellende Gasvolumen des Analysegemisches mit einem Meßrohr ermittelt werden.

Aus der DE-OS 29 02 985 ist schließlich ein Verfahren zur Messung des Anteiles von nicht kondensier-55 baren Gasen in Sattdampf bekannt, bei weichem nach der Vorvakuumphase, in welcher das poröse Gut in der Behandlungskammer durch die aufeinanderfolgende Zugabe von Dampf und Evakuierung mittels einer Vakuumpumpe möglichst iuftfrei gemacht wird, der Endwert des sich ergebenden Druckes in der Behandlungskammer nach Entfernung des zur Evakuierung mitgenutzten Dampfes bestimmt wird. Dieser vorbe- 2

AT 398 639 B stimmte Druckendwert soll dann ein Maß für die verlangte Luftverdünnung sein.

Dieses Verfahren weist jedoch den Nachteil auf, daß der nach der Vorvakuumphase ermittelte Druk-kendwert einen Wert darstellt, der den Partialdruck der Restluft und des immer noch vorhandenen Restdampfgehaltes wiedergibt, was zu erheblichen Ungenauigkeiten führt, da darüber hinaus das poröse Sterilisiergut Feuchtigkeit in teils unterschiedlichen Mengen enthält, die in der Behandlungskammer nachverdampfen, was die Druckangabe stark beeinflußt. Ferner wird der Druckendwert bestimmungsgemäß nach der abgeschlossenen Vorvakuumphase innerhalb des gesamten Sterilisierablaufes bestimmt, so daß es nicht möglich ist, eventuell vorhandene Gasanteile im Behandlungsdampf festzustellen. Dieses bekannte Verfahren ermöglicht eine Überprüfung während der Sterilisationszeit, d.h. dem eigentlichen Sterilisiervorgang nicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung der genannten Art so weiterzubilden, daß eventuelle Gasanteile schnell und präzise ermittelt werden können.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Meßstrecke ein Kapillarrohr verwendet wird, in welchem gasgefüllte und kondensatgefüllte Rograbschnitte gebildet werden, deren Längenverhältnis ermittelt wird und als Meßwert verwendet wird. Auf vorteilhafte Weise kann die Entnahme des Dampf-Gasgemisches und auch dessen Meßauswertung kontinuierlich oder stufenweise bzw. absatzweise durchgeführt werden. Unregelmäßigkeiten in der Dampferzeugung können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung schnell ermittelt und deren Ursachen beseitigt werden. Der sich am Ausgang des Kapillarrohres bildende Wechsel zwischen den gasgefüllten und kondensatgefüllten Rohrabschnitten wird als Verhältniswert erfaßt und ergibt den Meßwert, anhand dessen das Verfahren, bei welchem der Dampf verwendet wird, auf das Vorhandensein der geforderten Bedingungen überwacht werden kann.

Im einzelnen kann zur Messung des Verhältnisses zwischen den Längen der wassergefüllten Abschnitte und/oder der gasgefüllten Abschnitte des Kapillarrohres, die sich durch das Rohr, ähnlich den Gliedern einer laufenden Kette bewegen, eine Lichtschranke verwendet werden, die im Bereich des Kapillarrohres vor dessen Ende eine elektrische Zeitmeßeinrichtung so steuert, daß bei Eintritt eines Wasserabschnittes bzw. eines Gasabschnittes in die Schranke die Zeitmeßeinrichtung gestartet und beim Austritt gestoppt wird. Durch die Wiederholung dieses Vorganges bei jedem Eintritt eines Wasser- bzw. Gasabschnittes kann aus der Summe der gemessenen Zeiten im Verhältnis zu der gesamten Meßzeit der Gas- bzw. Kondensat-anteii ermittelt werden.

Alternativ zu dieser Meßmethode ist es auch möglich, die erfindungsgemäß verwendete Meßeinrichtung als elektrischen Kondensator auszubilden, dessen Dielektrikum von dem Kapillarrohr gebildet wird. Hierbei stellt dann die sich ändernde Kapazität des Kondensators aufgrund der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten von Kondensat und Gas ein Maß für den Gasanteil im Kondensat dar.

Als weitere alternative Meßeinrichtung bzw. Meßmethode kann ein Widerstandsgeber verwendet werden, der zwei im Kapillarrohr an geeigneter Stelle angeordnete Elektroden aufweist. Aus dem sich ändernden Widerstand zwischen diesen Elektroden kann hierbei ermittelt werden, ob Kondensat oder Gas an der Meßstelle vorhanden ist, woraus wiederum auf den Gasanteil im Dampf geschlossen werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einzelner Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematisch stark vereinfachte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehenen Meßeinrichtung, und

Fig. 3 eine der den Fig. 1 und 2 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehene Meßeinrichtung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist eine Meßanordnung 2 auf, die folgende Einrichtungen umfaßt:

Eine Entnahmeeinrichtung 3, die im in Fig. 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel einen Rohrabschnitt 4 und ein Absperrorgan 5, vorzugsweise in Form eines Ventils, aufweist, die in geeigneter Art und Weise beispielsweise an eine nicht näher dargestellte Behandlungskammer eines Sterilisators angeschlossen sein kann. Über diese Entnahmeeinrichtung 3 kann ein Dampf-Luft-Gemisch der Behandlungskammer entnommen werden und einer Kondensiereinrichtung 6 zugeführt werden. Diese Kondensiereinrichtung 6 weist eine Kühlschlange 7 auf, die von Kühlmittel 8 umspült ist, das über einen Kühlmitteleintritt 9 in einen Behälter 10 eingeführt und über einen Kühlmittelaustritt 11 wieder aus diesem abgeleitet wird. Vorzugsweise wird als Kühlmittel Wasser verwendet. 3

Claims

AT 398 639 B An die Kondensiereinrichtung 6 schließt sich eine Meßstrecke 12 an, die mit der Kühlschlange 7 in Strömungsverbindung steht. Schließlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 nach einer Beruhigungsstrecke eine Meßeinrichtung 13 auf, die an der Meßstrecke 12 angeordnet ist und zur Erfassung der gewünschten Meßwerte dient. Bei der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Meßstrecke 12 als Rohr 12 mit geringem Durchmesser (nachfolgend als Kapillarrohr bezeichnet), aus Glas oder durchscheinendem Kunststoff z.B. Teflon (PTFE) ausgebildet, in welchem sich nach der Kondensierung des Dampfes in der Kondensiereinrichtung 6 Kondensatabschnitte 15 und Gasabschnitte 16 bilden, die, ähnlich einer laufenden Kette, aufeinanderfolgend durch das Kapillarrohr 14 hindurchlaufen, dessen Innenoberfäche sehr glatt ist. Die der Meßstrecke 12 zugeordnete Meßeinrichtung 13 ist im in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Lichtschranke ausgebildet, die ein Sendeteil 17 mit einer Blende 17' und ein diesen gegenüber auf der anderen Seite des Kapillarrohres 14 angeordnetes Empfängerteil 18 aufweist. Das Empfängerteil 18 ist über eine Verbindungsleitung 19 mit einer Zeitmeßeinrichtung 20 verbunden, die eine Laufzeitmessung der sich bewegenden Kondensat- und/oder Gasanteile im Kapillarrohr 14 vomimmt. Nach Durchgang der jeweiligen Gas- und Kondensatabschntte durch die Meßeinrichtung 13 werden diese über einen Kondensat-Gasaustritt 21 abgeleitet. Gemäß Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Meßeinrichtung 13' dargestellt, die anstelle der Meßeinrichtung 13 bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 verwendet werden kann. Bei der Meßeinrichtung 13' handelt es sich um einen elektrischen Kondensator 22, der zwei gegenüberliegend angeordnete Kondensatorplatten 23 und 24 aufweist. Im Zwischenraum zwischen den Kondensatorplatten 23 und 24 ist als Dielektrikum ein Abschnitt 25 des in Fig. 1 dargestellten Kapillarrohres 14 angeordnet. Das Kapillarrohr 14 schließt sich, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, mit einem Ende 26 an die Kondensiereinrichtung 6 an und ist an seinem anderen Ende, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, mit dem Auslaß 21 versehen. Bei dieser Ausführungsform wird der gewünschte Meßwert dadurch erhalten, daß die Kapazitätsänderung erfaßt wird, die sich durch die unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten der durch den Abschnitt 25 des Kapillarrohres hindurchlaufenden Kondensat- bzw. Gasanteile ergibt. In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Meßeinrichtung 13" dargestellt, die ebenfalls bei der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 anstelle der Meßeinrichtung 13 verwendet werden kann. Diese Meßeinrichtung 13" ist als Widerstandsgeber 27 ausgebildet, der zwei im Kapillarrohr 14 angeordnete Elektroden 28 und 29 aufweist. Die Elektroden 28 und 29 sind über Leitungen 30 bzw. 31 mit einem Spannungsumsetzer 32 verbunden, der in Wirkung mit einer Zeitmeßeinrichtung 33 steht. Bei dieser Ausführungsform ergibt sich der gewünschte Meßwert zur Bestimmung des Gasanteiles im Dampf aus dem sich än-dernden elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden 28 und 29 je nachdem, ob Kondensat oder Gas an der durch die Elektroden 28 und 29 gebildeten Meßstelle vorhanden ist. Aus der Erfassung der Häufigkeit des Auftretens von somit bestimmbaren Gas- bzw. Kondensatanteilen kann letztendlich auf den Gasanteil im Dampf geschlossen werden. Mit den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es auf besonders vorteilhafte Art und Weise möglich, kontinuierlich oder in absatzweisem Einsatz den Gas-, insbesondere Luftanteil, wie er beispielsweise bei Sterilisierverfahren im Sterilisationsdampf auftritt, während des gesamten Verfahrensabiaufes zu überwachen. Hierbei ergeben sich weitere Vorteile dadurch, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung einfach und funktionssicher aufgebaut ist und ohne großen Aufwand an vorhandene Sterilisatoren angeschlossen werden kann. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß die Messung vom zu sterilisierenden Gut unbeeinflußt vorgenommen werden kann, was die Genauigkeit und damit die Sicherheit erheblich erhöht. Darüber hinaus können auch während des Sterilisationsbetriebes Undichtigkeiten im System festgestellt werden. Obwohl die erfindungsgemäße Vorrichtung voranstehend am Beispiel eines Sterilisationsverfahrens beschrieben worden ist, kann sie auch bei allen anderen Fällen verwendet werden, bei denen es auf eine Dampfqualitätskontrolle ankommt, bei welcher untersucht wird, ob der verwendete Dampf frei von Fremdgasen ist. Patentansprüche 1. Verfahren zur Messung des Anteiles von nicht kondensierbaren Gasen in Dämpfen, insbesondere in Sattdampf, bei Verfahren, bei welchen dieser Dampf verwendet wird, wie insbesondere bei Sterilisationsverfahren, mit einer während des Verfahrensablaufes kontinuierlichen oder absatzweisen Abzweig eines vorzugsweisen geringen Volumenstromes des Dampf-Gas-Gemisches, 4 AT 398 639 B einer Kondensation des Dampfes, wobei sich eine Trennung von Gas und Kondensat ergibt, und einer Verhäitnisbestimmung von Kondensat- und Gasanteilen entlang einer Meßstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßstrecke ein Kapillarrohr verwendet wird, in welchem gasgefüllte und kondensatgefüllte Rohrabschnitte gebildet werden, deren Längenverhältnis ermittelt und als Meßwert verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Längenverhältnis der Kondensat- und Gasanteile mit Hilfe einer Lichtschranke durch Laufzeitmessung der sich bewegenden Kondensat-und/oder Gasanteile bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Meßstrecke bildende Kapillarrohr als Dielektrikum eines Kondensators verwendet wird und daß die Kapazität bzw. Kapazitätsänderung als Maß für den Gasanteil verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Kondensat und/oder Gasanteilen mit Hilfe eines Widerstandsgebers ermittelt wird.
5. Vorrichtung zur Messung des Anteiles von nicht kondensierbaren Gasen in Dämpfen, insbesondere in Sattdampf, bei Vorrichtungen, in welchen dieser Dampf verwendet wird, wie insbesondere bei Sterilisationsvorrichtungen, mit einer Meßanordnung, die eine Einrichtung zur Entnahme eines Dampf-Gas-Gemisches, eine sich an die Entnahmeeinrichtung anschließende Kondensiereinrichtung, und eine mit der Kondensiereinrichtung in Verbindung stehende Meßstrecke mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung des Kondensat-Gasanteil-Verhältnisses aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke (12) als Kapillarrohr (14) oder Spalt ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (13) eine Lichtschranke bestehend aus Sendeteil (17) und Empfangsteil (18) und eine damit in Wirkverbindung stehende Zeitmeßeinrichtung (20) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (13") einen Widerstandsgeber (27) und eine damit in Wirkverbindung stehende Zeitmeßeinrichtung (33) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (13') als Kondensator (22) ausgebildet ist, dessen Dielektrikum das Kapillarrohr (14) oder der Spalt bildet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Meßeinrichtung (13, 13', 13") eine Beruhigungsstrecke vorgeschaltet ist, deren Länge größer ist als diejenige der Meßstrecke (12) selbst.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Kapillarrohres (14) in Abhängigkeit von der durchgeleiteten Kondensatmenge derart gewählt ist, daß die Flüssigkeitsanteile über den gesamten Querschnitt des Kapillarrohres (14) Wandberührung haben.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Kapillarrohres (14) weniger als 2 mm beträgt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Kapillarrohres (14) 1,1 mm beträgt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Kapillarrohres eine glatte Oberfläche aufweist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 5