DE3447317C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mit Solarenergie arbei­ tende Sterilisatoren zum Sterilisieren für medizinische Zwecke mittels Wasserdampf, mit einer Sterilisationskammer und mit einer Regeleinrichtung zur Konstanthaltung des Systemdrucks bzw. der Temperatur unabhängig vom schwankenden Solarenergieangebot für die Heizeinrichtung.The present invention relates to working with solar energy sterilizers for medical purposes Purposes using steam, with a sterilization chamber and with a control device to keep the System pressure or temperature regardless of fluctuating Solar energy supply for the heating device.

Einsatzgebiete für Anlagen der genannten Art sind entlegene Stationen zur medizinischen Versorgung, insbesondere Krankenstationen oder Krankenhäuser in tropischen oder subtropischen Gebieten mit ausreichender Sonneneinstrahlung. Derartige Anlagen müssen auf die örtlichen Sonneneinstrahl­ bedingungen ausgelegt werden, wobei davon ausgegangen wird, daß der größte Teil der täglichen Sonneneinstrahlung in einem Zeitraum von ca. 4 bis 5 Stunden auftritt. Areas of application for systems of the type mentioned are remote Medical care stations, in particular Hospitals or hospitals in tropical or subtropical areas with sufficient sun exposure. Such systems must be exposed to the local sun conditions are interpreted, assuming that most of the daily sunshine comes in occurs for a period of about 4 to 5 hours.  

Außerhalb dieses Zeitraumes muß mit einer verminderten Sonneneinstrahlung gerechnet werden, unter der die Anlage zur Erzeugung der erforderlichen Heizenergie eine größere Zeitspanne als bei voller Sonneneinstrahlung benötigt. Für die Überbrückung eines Zeitraumes innerhalb dem keine oder nur ungenügende Solareinstrahlung vorhanden ist, kann eine zusätzliche Heizeinrichtung vorgesehen werden. Als Kraftstoff für diese Heizeinrichtung kommen alle üblichen flüssigen oder gasförmigen Brennstoffe in Frage. Fehlende Solareinstrahlung, z. B. durch Bewölkung oder Nebel, kann ebenfalls zur Beeinträchtigung der Heizenergieerzeugung führen und eine Verlängerung des Sterilisierungsvorganges bewirken.Outside of this period must be reduced Sun exposure can be expected under which the facility a larger one to generate the required heating energy Time span than needed in full sun exposure. For bridging a period within which none or there is insufficient solar radiation, can an additional heating device can be provided. As Fuel for this heater comes with all the usual ones liquid or gaseous fuels in question. Missing solar radiation, e.g. B. due to cloudiness or fog, can also affect the generation of heating energy lead and an extension of the sterilization process cause.

Aufgrund des sich ändernden Energieangebotes des Energie­ erzeugers und der daraus resultierenden Rückwirkungen auf den Sterilisationsvorgang, kann mit vertretbarem Aufwand bei derartigen Anlagen nicht mit Sicherheit festgestellt werden, wann und ob der eingeleitete Sterilisationsvorgang für eine Sterilisationscharge abgeschlossen ist.Due to the changing energy supply of energy producer and the resulting repercussions the sterilization process can be done with reasonable effort not determined with certainty in such systems when and if the sterilization process started for a sterilization batch is complete.

Der Sterilisationsvorgang setzt bekannterweise ein ein­ maliges Erhitzen des zu sterilisierenden Gutes auf Tempera­ turen, zumindest über 100°C voraus, wobei im allgemeinen drei Phasen, und zwar Steigen, Halten und Fallen der Er­ hitzung, durchlaufen werden. Die Haltezeit ergibt sich dabei aus der Sterilitätsberechnung und hat entscheidenden Einfluß auf die ausreichende Sterilisation.As is known, the sterilization process begins heating the material to be sterilized to tempera doors, at least over 100 ° C ahead, in general three phases, namely rising, holding and falling the Er  heating, going through. The holding time arises from the sterility calculation and has a decisive influence for adequate sterilization.

Zu niedrige Temperatur oder zu geringe Sterilisierzeiten führen zu Untersterilisation mit den sich daraus ergebenden Gefahren der medizinischen Versorgung.Temperature too low or sterilization times too short lead to under-sterilization with the resulting Dangers of medical care.

Übersterilisation muß ebenfalls, insbesondere bei solar­ beheizten Anlagen vermieden werden, um einerseits eine Überdimensionierung des Solargenerators auszuschließen und möglicherweise überschüssige Energie auch zu anderen Zwecken als allein zum Sterilisieren, z. B. zur Erzeugung destillierten Wassers, benutzen zu können.Over-sterilization must also, especially with solar heated systems to avoid one hand To rule out overdimensioning of the solar generator and possibly excess energy to others Purposes as sterilizing alone, e.g. B. for generation distilled water.

Aufgabe der Erfindung ist eine in Aufbau und Wirkungsweise einfache Einrichtung zur sicheren Überwachung oder Steuerung des Sterilisierungsprozesses.The object of the invention is a structure and mode of operation simple setup for safe monitoring or control the sterilization process.

Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Sterilisationskammer des Sterilisators zum Konden­ sieren des aus der Sterilisationskammer austretenden Wasser­ dampfes an Wärmetauscher angeschlossen, und eine den Wärme­ tauscher nachgeordnete, die erzeugte Kondensatmenge messende Vorrichtung vorgesehen sind. According to the invention, the object is achieved in that that the sterilization chamber of the sterilizer to condense sieren of the water emerging from the sterilization chamber steam connected to the heat exchanger, and the heat exchanger downstream, measuring the amount of condensate generated Device are provided.  

Eine erfindungsgemäß ausgeführte Anlage erlaubt auf ein­ fache und funktionssichere Weise unabhängig vom schwanken­ den Energieangebot des Energieerzeugers die Überwachung bzw. Steuerung des Sterilisierungsprozesses anhand der an­ fallenden Menge des Kondensats aus dem Wasserdampf der Sterilisierungskammer. Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt ferner die Einstellung eines zeit- und energie­ optimalen Ablaufes des Sterilisierungsprozesses.A system designed according to the invention allows one simple and reliable manner regardless of fluctuations monitoring the energy supply of the energy producer or control of the sterilization process based on the falling amount of condensate from the water vapor Sterilization chamber. The training according to the invention also allows setting a time and energy optimal course of the sterilization process.

Außerdem ist vorgesehen, daß der Wärmetauscher als Ver­ dampferwärmetauscher ausgebildet ist, dessen Verdampfer­ raum über einen weiteren Wärmetauscher an einen Destillat­ behälter anschließt.It is also provided that the heat exchanger as Ver Steam heat exchanger is formed, the evaporator room via a further heat exchanger to a distillate container connects.

Diese Ausbildung der Anlage ergibt eine maximale Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Wärmeenergie, sowohl durch Wärmerückgewinnung als auch durch Verwendung von über­ schüssiger Wärmeenergie für andere Zwecke, als die der Sterilisation z. B. zur Destillaterzeugung.This design of the system results in maximum utilization the available thermal energy, both through Heat recovery as well as by using over heat energy for purposes other than that of Sterilization e.g. B. for distillate production.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Anlage dargestellt und in der nachfolgenden Beispielsbeschreibung näher erläutert.In the drawing is an embodiment of the Invention shown in the appropriate system and in the following  Example description explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt den Aufbau der Anlage in schematisier­ ter Darstellung.The drawing shows the structure of the system in schematic ter representation.

Die Anlage enthält einen Sterilisator ST allgemein üblicher Bauart, der zur Erzeugung der erforderlichen Wärmeenergie mittels eines Solarkollektors SK betrieben wird.The system contains a sterilizer ST of a generally customary design, which is operated by means of a solar collector SK in order to generate the required thermal energy.

Der Sterilisator ST wird gebildet durch den Sterilisations­ behälter 2 mit seiner Sterilisierungskammer 3 und einem Außenbehälter 5 mit einer Dampfkammer 6, wobei der Kammer­ abschnitt 6′ wassergefüllt ist.The sterilizer ST is formed by the sterilization container 2 with its sterilization chamber 3 and an outer container 5 with a steam chamber 6 , the chamber section 6 'being filled with water.

Im wassergefüllten Kammerabschnitt 6′ befindet sich der Wärmetauscher WT 1, der über eine Zuführungsleitung 7 an den Solarkollektor SK angeschlossen ist. Eine Rücklaufleitung 8 verbindet den Kammerabschnitt 6′ des Sterilisators ST mit dem Solarkollektor SK.In the water-filled chamber section 6 ' is the heat exchanger WT 1 , which is connected via a feed line 7 to the solar collector SK . A return line 8 connects the chamber section 6 'of the sterilizer ST with the solar collector SK .

Der Wärmetauscher WT 1 ist als offener Wärmetauscher zur Abgabe von Restwärme in der Form von Dampfblasen in die Dampfkammer 6 des Außenbehälters 5 ausgebildet.The heat exchanger WT 1 is designed as an open heat exchanger for releasing residual heat in the form of steam bubbles into the steam chamber 6 of the outer container 5 .

Die Dampfkammer 6 des Außenbehälters 5 ist unter Zwischen­ schaltung eines Regelventils V 1 über eine Leitung 10 an die Sterilisationskammer 3 angeschlossen.The steam chamber 6 of the outer container 5 is connected with the interposition of a control valve V 1 via a line 10 to the sterilization chamber 3 .

Ferner ist die Sterilisationskammer 3 über eine Austritts­ leitung 12 an einen Wärmetauscher WT 2 angeschlossen, wobei in die Leitung 12 zwischen der Sterilisierungskammer 3 und dem Wärmetauscher WT 2 ein Regelventil V 5 eingesetzt ist. Es ist ferner eine Überbrückungsleitung 12′ mit einem Schaltventil V 2 vorgesehen, welche die Leitung 12 mit dem Ventil V 5 überbrückt.Further, the sterilization chamber 3 is connected via an outlet conduit 12 connected to a heat exchanger WT 2, wherein in the line 12 to the heat exchanger WT 2 a control valve V 5 is inserted between the sterilization chamber and 3. It is also a bypass line 12 'with a switching valve V 2 is provided which bridges the line 12 to the valve V. 5

Dem Wärmetauscher WT 2 ist ein weiterer Wärmetauscher WT 3 zum Auskondensieren von Restdampfanteilen aus dem Wärme­ tauscher WT 2 nachgeordnet. Der Wärmetauscher WT 3 mündet mit seiner offenen Seite in einem Kondensat-Meßbehälter MB, der eine Meßskala MS aufweist.The heat exchanger WT 2 is followed by a further heat exchanger WT 3 for condensing out residual steam from the heat exchanger WT 2 . The heat exchanger WT 3 opens with its open side in a condensate measuring container MB , which has a measuring scale MS .

Der Wärmetauscher WT 2 ist Teil eines Verdampfers Ve und taucht in den mit Flüssigkeit gefüllten Abschnitt der Ver­ dampferkammer 16 des Verdampfers Ve ein. Der freie Raum der Verdampferkammer 16 schließt über eine Leitung 22 an einen Wärmetauscher WT 4 eines Destillatbehälters D an. Dabei taucht der Wärmetauscher WT 4 in die destillatgefüllte Kammer 23 ein. Die Destillatkammer 23 steht über eine Verbindungs­ leitung 25′′ mit einer Leitung 25 in Verbindung. Die Leitung 25 schließt einerseits an die Rücklaufleitung 8 des Solar­ kollektors SK und andererseits über eine Verbindungsleitung 25′′′ an den Kammerabschnitt 6′ des Sterilisators ST an. Der dampfführende Abschnitt der Kammer 23 ist an einen Wärme­ tauscher WT 6 angeschlossen, der offen ausgeführt ist. Die offene Seite des Wärmetauschers WT 6 mündet in einen Filter F 2. Der Filter F 2 sorgt dafür, daß das Destillat im Destil­ latbehälter D stets keimfrei bleibt. The heat exchanger WT 2 is part of an evaporator Ve and is immersed in the liquid-filled section of the evaporator chamber 16 of the evaporator Ve . The free space of the evaporator chamber 16 connects via a line 22 to a heat exchanger WT 4 of a distillate container D. The heat exchanger WT 4 is immersed in the distillate-filled chamber 23 . The distillate chamber 23 is connected via a connecting line 25 '' with a line 25 . The line 25 connects on the one hand to the return line 8 of the solar collector SK and on the other hand via a connecting line 25 ''' to the chamber section 6' of the sterilizer ST . The steam-carrying section of the chamber 23 is connected to a heat exchanger WT 6 , which is open. The open side of the heat exchanger WT 6 opens into a filter F 2 . The filter F 2 ensures that the distillate in the distillate lat container D always remains sterile.

Der Verdampfer Ve enthält einen weiteren Wärmetauscher WT 5, der über eine Zulaufleitung 18 über ein Schaltventil V 3 (Dreiwegeventil), sowie über eine Leitung 19 und ein Schaltventil V 4 (Dreiwegeventil) an die Rücklaufleitung 8 des Heizkreislaufes für den Sterilisator ST anschließt. Schließlich ist mit F 1 eine weitere Filtereinrichtung be­ zeichnet, die über eine Leitung 15 an einen Sammelbehälter B vorgereinigtes Wasser liefert. Der Behälter B ist über eine weitere Leitung 15′ und ein Regelventil R 1 an den wasserführenden Abschnitt der Kammer 16 des Verdampfers Ve angeschlossen.The evaporator Ve contains a further heat exchanger WT 5 , which connects to the return line 8 of the heating circuit for the sterilizer ST via an inlet line 18 via a switching valve V 3 (three-way valve), and via a line 19 and a switching valve V 4 (three-way valve). Finally, F 1 is another filter device that supplies pre-cleaned water to a collection container B via a line 15 . The container B is connected via a further line 15 ' and a control valve R 1 to the water-carrying section of the chamber 16 of the evaporator Ve .

Mit He ist noch eine zusätzliche Heizeinrichtung und mit BR deren Brenner bezeichnet. Die Einrichtung ist als Hilfs­ heizeinrichtung gedacht, die bei fehlender oder ungenügen­ der Sonneneinstrahlung die Beheizung der Sterilisierungs­ anlage übernimmt. He is an additional heating device and BR its burner. The device is intended as an auxiliary heating device that takes over the heating of the sterilization system in the absence or insufficient solar radiation.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt:The operation of the device described is like follows:

Der Solarkollektor SK erzeugt Dampf in dem für eine Steri­ lisierung notwendigen Temperaturbereich, der über die Vor­ laufleitung 7 dem Wärmetauscher WT 1 zugeführt wird. Da der Wärmetauscher WT 1 in offener Bauweise ausgeführt ist, gibt der austretende Dampf einerseits seine Wärme an das Wasser im Behälterabschnitt 6′ und die Restwärme in Form von Dampf­ blasen an den Behälterabschnitt 6 des Außenbehälters des Sterilisators ST ab.The solar collector SK generates steam in the temperature range required for sterilization, which is fed via the feed line 7 to the heat exchanger WT 1 . Since the heat exchanger WT 1 is designed in an open design, the escaping steam gives off its heat to the water in the container section 6 ' and the residual heat in the form of steam blow to the container section 6 of the outer container of the sterilizer ST .

Hat der Druck im Außenbehälter 6 des Sterilisators ST eine genügende Höhe erreicht, so wird über die Leitung 10 mittels des Regelventils V 1 der Kammerabschnitt 6 des Au­ ßenbehälters mit der Sterilisierungskammer 3 verbunden, so daß der Dampf auf das in der Kammer 3 enthaltene, zu sterilisierende Gut geleitet wird. Der in der Sterilisie­ rungskammer 3 enthaltene Dampf tritt über die Leitung 12 aus und kondensiert im Wärmetauscher WT 2. Das Schaltventil V 2 ist während des Sterilisationsvorganges geschlossen und der Systemdruck wird über das Regelventil V 5 in der Leitung 12 geregelt. Das Kondensat wird weiter über einen Wärme­ tauscher WT 3 geleitet, der etwaige Restdampfanteile aus­ kondensiert und die Flüssigkeit abkühlt. Das Kondensat wird von da aus in den Meßbehälter MB geleitet, wobei die gesam­ melte Menge des Kondensats an der Meßskala MS meßbar ist. Da die Sterilisation durch die druckgesteuerten Ventile V 1 und V 5 bei konstantem Druck erfolgt, stellt die Menge des auf­ gefangenen Kondensats im Meßbehälter MB ein Maß für den Ablauf des Sterilisationsprozesses, unabhängig vom schwan­ kenden Energieangebot des Solarkollektors SK, dar. An der Menge des gesammelten Kondensats kann mit Sicherheit fest­ gestellt werden, ob der Sterilisationsprozeß abgeschlossen, das heißt das eingebrachte Gut sterilisiert ist. If the pressure in the outer container 6 of the sterilizer ST has reached a sufficient level, then the chamber section 6 of the outer container is connected to the sterilizing chamber 3 via the line 10 by means of the control valve V 1 , so that the steam contained in the chamber 3 increases sterilizing material is directed. The steam contained in the sterilization chamber 3 exits via line 12 and condenses in the heat exchanger WT 2nd The switching valve V 2 is closed during the sterilization process and the system pressure is regulated via the control valve V 5 in line 12 . The condensate is passed through a heat exchanger WT 3 , which condenses any residual steam and cools the liquid. From there, the condensate is fed into the measuring container MB , the total amount of condensate being measurable on the measuring scale MS . Since the sterilization by the pressure-controlled valves V 1 and V 5 takes place at constant pressure, the amount of condensate trapped in the measuring container MB is a measure of the course of the sterilization process, regardless of the fluctuating energy supply of the solar collector SK Collected condensate can be determined with certainty whether the sterilization process has been completed, that is, the introduced goods have been sterilized.

Die mittels des Wärmetauschers WT 2 bei der Kondensation aus dem Wasserdampf der Kammer 3 entnommene Wärmeenergie, wird nutzbar gemacht, zur Erzeugung destillierten Wassers. Dazu wird das im Wärmetauscher WT 2 befindliche Wasser ver­ dampft und über die Leitung 22 dem Wärmetauscher WT 4 im Behälter D zugeführt. Der über die Leitung 22 zugeführte Dampf kondensiert über WT 4 in der Kammer 23 und gibt dabei seine Wärme an die Destillatvorlage in der Kammer 23 ab. Damit steht beim Befüllen des Sterilisators ST mittels der Handpumpe P und über die Leitung 25 bereits vorgewärmtes destilliertes Wasser zur Verfügung.The thermal energy taken from the water vapor in the chamber 3 by the heat exchanger WT 2 during the condensation is made usable for the production of distilled water. For this purpose, the water in the heat exchanger WT 2 is evaporated and fed via line 22 to the heat exchanger WT 4 in the container D. The steam supplied via line 22 condenses via WT 4 in chamber 23 and releases its heat to the distillate receiver in chamber 23 . Thus, when the sterilizer ST is filled by means of the hand pump P and via line 25 , preheated distilled water is available.

Claims (4)

1. Mit Solarenergie arbeitender Sterilisator (ST) zum Sterilisieren für medizinische Zwecke mittels Wasser­ dampf, mit einer Sterilisationskammer (3) und mit einer Regeleinrichtung (V 1; V 5) zur Konstanthaltung des Systemdrucks bzw. der Temperatur unabhängig vom schwankenden Solarenergieangebot für die Heizeinrich­ tung (SK), dadurch gekennzeich­ net, daß die Sterilisationskammer (3) des Sterili­ sators (ST) zum Kondensieren des aus der Sterilisations­ kammer (3) austretenden Wasserdampfes an Wärmetauscher (WT 2; WT 3) angeschlossen, und eine den Wärmetauschern (WT 2; WT 3) nachgeordnete die erzeugte Kondensatmenge messende Vorrichtung (MB) vorgesehen sind.1. Working with solar energy sterilizer (ST) for sterilizing for medical purposes using steam, with a sterilization chamber ( 3 ) and with a control device (V 1 ; V 5 ) to keep the system pressure and temperature constant regardless of the fluctuating solar energy supply for the heating device tion (SK) , characterized in that the sterilization chamber ( 3 ) of the sterilizer ( ST) for condensing the water vapor emerging from the sterilization chamber ( 3 ) connected to heat exchangers (WT 2 ; WT 3 ), and one of the heat exchangers (WT 2 ; WT 3 ) downstream device (MB) measuring the amount of condensate generated are provided. 2. Sterilisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (WT 2) als Verdampferwärmetauscher (Ve) ausgebildet ist, dessen Verdampferraum (16) über einen weiteren Wärmeaustauscher (WT 4) an einen Destillat­ behälter (D) anschließt.2. Sterilizer according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (WT 2 ) is designed as an evaporator heat exchanger ( Ve) , the evaporator chamber ( 16 ) via a further heat exchanger (WT 4 ) to a distillate container (D) . 3. Sterilisator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Befüllen des Sterilisators (ST) der Destil­ latbehälter (D) mittels einer Zuleitung (25) über einen Druckregler (V 8) an die der Heizeinrichtung (SK) zuge­ ordnete Verdampferkammer (6; 6′) des Sterilisators (ST) angeschlossen ist.3. Sterilizer according to claim 1 and 2, characterized in that for filling the sterilizer (ST) the Destil lat containers (D) by means of a supply line ( 25 ) via a pressure regulator (V 8 ) to the heater (SK) assigned to the evaporator chamber ( 6; 6 ' ) of the sterilizer (ST) is connected. 4. Sterilisator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verdampferwärmetauscher (Ve) außer dem Wärmetauscher (WT 2) einen weiteren Wärmetauscher (WT 5) zur Übertragung der Wärmeenergie der Heizeinrichtung (SK) auf den Destillaterzeuger (D; Ve; WT 6) aufweist.4. Sterilizer according to claim 1 to 3, characterized in that the evaporator heat exchanger (Ve) in addition to the heat exchanger (WT 2 ) a further heat exchanger (WT 5 ) for transferring the thermal energy of the heating device (SK) to the distillate generator (D; Ve; WT 6 ).