DE4121344A1 - Hermetisch verschliessbare kammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hermetisch verschließbare Kammer, insbesondere zur Erzeugung einer vorgebbare Drücke, Tempera­ turen und/oder Konsistenzen aufweisenden Atmosphäre, mit einem innerhalb der Kammer drehbar angeordneten Drehteil und einem außerhalb der Kammer angeordneten Antrieb für das Drehteil.

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 Steri­ lisatoren verwendet. Insbesondere bei Sterilisatoren, die nach dem Dampf-Luftgemisch-Verfahren arbeiten, müssen die Sterili­ sierkammern höchsten Anforderungen genügen. Beispielsweise die­ nen sie in der pharmazeutischen Industrie zum Sterilisieren von Lösungen, Medikamenten, Instrumenten, Wäsche, Einweg- und Pla­ stikartikeln, etc. In der Forschung dienen die Sterilisatoren und somit die dort verwendeten Sterilisierkammern zum Sterili­ sieren von Flüssigkeiten und Nährböden. In der Nahrungsmittel­ industrie werden Nahrungsmittel sterilisiert. Botanische Insti­ tute und Saatzuchtbetriebe sterilisieren Erde, Samen, etc. So­ gar die Papier-, Textil-, Kunststoff-, Kosmetik- und Bauindu­ strie benötigen Sterilisatoren mit Kammern der in Rede stehen­ den Art.

Mit zunehmendem Gefahrenpotential der zu sterilisierenden Ge­ genstände bzw. Substanzen wird es immer wichtiger, die Sterili­ sierkammer auch tatsächlich hermetisch abzuschließen. Dies gilt vor allem für den Türbereich. Des weiteren ist es in Sterili­ sierkammern, die nach dem Dampf-Luftgemisch-Verfahren (DLGV) arbeiten, erforderlich, zur Zirkulation des unter Druck stehen­ den Dampfes innerhalb der Sterilisierkammer ein Gebläse oder dergleichen vorzusehen. Ganz allgemein ist also innerhalb der Kammer ein Drehteil angeordnet und außerhalb der Kammer befin­ det sich der Antrieb für das Drehteil. Im Falle einer Sterili­ sierkammer bedeutet dies, daß außerhalb der Sterilisierkammer ein Elektromotor vorgesehen ist, der über eine Wellendurchfüh­ rung 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 verschleißbe­ dingten Undichtigkeiten einerseits kontaminierte Luft aus der Sterilisierkammer austreten kann, andererseits keimbeladene Fremdluft in die Sterilisierkammer eindringen kann und dabei die Sterilisierung zunichte macht.

Bislang war es aufgrund der ständig verschleißenden Wellendich­ tungen erforderlich, diese Dichtungen ständig zu überwachen und gegebenenfalls auszutauschen. Dazu mußte die Wellendurchführung insgesamt ausgetauscht werden, was einerseits sehr zeitaufwen­ dig, andererseits äußerst kostenaufwendig ist. Zur Vermeidung eines Schadfalles, d. h. zur Vermeidung austretender kontami­ nierter Luft und zur Vermeidung eindringender keimbehafteter Luft, müssen aufwendige Prüf- und Überwachungseinrichtungen zum Überwachen der Dichtigkeit der Wellendurchführung vorgesehen werden.

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 Ab­ zugshauben bekannt, wie sie in chemischen Labors verwendet wer­ den. Auch hier sind zur Manipulation von Gegenständen bzw. zum Anrühren von chemischen Substanzen Drehbewegungen in die Ab­ zugshaube bzw. Kammer hinein zu übertragen, wobei die Kammer hermetisch verschließbar ist. Auf beispielhafte Nennung weite­ rer Anwendungsbeispiele kann hier verzichtet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die hermetisch verschließbare Kammer der eingangs genannten Art so aus­ zugestalten und weiterzubilden, daß mit einfachen technischen Mitteln Drehbewegungen unter Vermeidung von Verschleißteilen in die Kammer übertragbar sind, wobei die Kammer quasi wartungs­ frei sein soll.

Die erfindungsgemäße Kammer löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach besteht die eingangs genannte Kammer zumindest im Bereich des Drehteils aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff. Das Drehteil ist kon­ taktlos über eine dauermagnetische Kupplung mit dem Antrieb des Drehteils wirkverbunden.

Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß das Problem der wartungsintensiven Wellendurchführung durch die Wandung der hermetisch verschließbaren Kammer nicht durch konstruktiv auf­ wendige Wellendichtungen, sondern vielmehr durch eine gänzlich andere Kraftübertragung-bzw. Bewegungsübertragung gelöst werden kann. Erfindungsgemäßerweise wird das Drehteil nämlich kontakt­ los angetrieben, wobei als Kupplung eine dauermagnetische Kupp­ lung verwendet wird. Damit die dauermagnetische Kupplung auch langfristig störungsfrei arbeitet, ist die Kammer zumindest im Bereich des Drehteils aus einem nicht magnetisierbaren Werk­ stoff hergestellt. Folglich wird die Wirkung der zu verwenden­ den Dauermagneten durch die Wandung der Kammer nicht oder nur unwesentlich beeinflußt.

Hinsichtlich der Ausgestaltung der dauermagnetischen Kupplung ist es von besonderem Vorteil, wenn einerseits dem Drehteil in­ nerhalb der Kammer, andererseits dem Antrieb außerhalb der Kam­ mer ein Magnetring zugeordnet ist. Die beiden Magnetringe müß­ ten dann hinsichtlich ihrer Polarität weitgehend identisch aus­ geführt sein. Grundsätzlich kommen dabei unterschiedliche Kupp­ lungsarten in Frage. Beispielsweise könnte es sich konkret um eine Stirndrehkupplung, eine Zentraldrehkupplung, eine Hyste­ resekupplung oder eine Wirbelstromkupplung handeln. Der exakte Kupplungstyp bzw. der exakte Typ des Magnetrings läßt sich je­ denfalls entsprechend den aufzubringenden Momenten und entspre­ chend der maximal zulässigen Baugröße auswählen.

Des weiteren könnte der dem Drehteil zugeordnete Magnetring in­ tegraler Bestandteil des Drehteils sein. So könnte beispiels­ weise das Drehteil sintertechnologisch hergestellt sein und an seinem Antriebsende eine Scheibe bzw. einen Ring aus magneti­ siertem Material enthalten.

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.

Der Antrieb des Drehteils ist vorzugsweise als elektrischer Mo­ tor ausgeführt. Damit dieser Motor beim Anfahren kein Entkup­ peln der Magnetringe hervorruft, ist eine elektronische Rege­ lung des Motors vorgesehen, wodurch ein langsames bzw. allmäh­ liches Anfahren möglich ist. Bei einmal beschleunigtem Drehteil ist die Gefahr der Entkupplung weitgehend eliminiert. Der elek­ trische Motor könnte sowohl als Gleichstrommotor als auch als Drehstrommotor ausgeführt sein. Ebenso wäre es denkbar, den An­ trieb als Schrittmotor auszuführen, wodurch eine definierte Drehposition ansteuerbar wäre.

Insbesondere dann, wenn innerhalb der Kammer eine Drehbewegung des Drehteils zwingend erforderlich ist, wenn beispielsweise der Erfolg eines Sterilisationsprozesses von einer ordnungsge­ mäßen Zirkulation abhängt, ist es von besonderem Vorteil, wenn zur Überwachung der Drehbewegung des Drehteils mindestens ein Sensor vorgesehen ist. Dieser Sensor arbeitet in besonders vor­ teilhafter Weise kontaktlos und kann beispielsweise auf die 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 kapazi­ tiv arbeiten. Entsprechend des Materials des Drehteils lassen sich die voranstehend genannten Verfahren sinnvoll auswählen.

Hinsichtlich einer Anwendung der erfindungsgemäßen Kammer ist die besonders vorteilhafte Verwendung bei der Sterilisation hervorzuheben. Somit könnte es sich bei der Kammer um eine Ste­ rilisierkammer handeln, die in einem Sterilisator, insbesondere zur Anwendung des Dampf-Luftgemisch-Verfahrens, verwendet wird. Das Drehteil wäre dann ein Lüfterrad zum Erhalt einer Dampfzir­ kulation innerhalb der Sterilisierkammer. Sämtliche zuvor erör­ terten Merkmale könnten bei der hier eingesetzten Sterilisier­ kammer realisiert sein.

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 weiterbil­ den.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Er­ läuterung 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 zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung, geschnitten, ein Aus­ führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kammer, wo­ bei es sich hier um einen Sterilisator handelt, der in seiner Sterilisierkammer ein Lüfterrad zur Luft­ zirkulation aufweist und

Fig. 2 in schematischer Darstellung, geschnitten, ein wei­ teres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kammer, wobei es sich hier ebenfalls um einen Steri­ lisator handelt, der in seiner Sterilisierkammer ein Behältnis mit einem Magnetrührer aufweist.

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.

Erfindungsgemäß besteht die Kammer 1 aus einem nicht magneti­ sierbaren Werkstoff, beispielsweise aus V4A. Das Drehteil 2 ist kontaktlos über eine dauermagnetische Kupplung 4 mit dem An­ trieb wirkverbunden.

Fig. 1 zeigt des weiteren, daß einerseits dem Drehteil 2 inner­ halb 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. Ange­ sichts der Darstellung in Fig. 1 ist durchaus vorstellbar, daß der dem Drehteil 2 zugeordnete Magnetring 6 integraler Bestand­ teil des Drehteils 2 ist. Des weiteren sind die Magnetringe 5, 6 mehrpolig ausgeführt, was jedoch den Figuren nicht zu entnehmen ist.

Der Antrieb 3 des Drehteils 2 ist als elektrischer Motor ausge­ führt und weist eine elektronische Regelung zum langsamen An­ fahren des Antriebs 3 auf. Bei dem elektrischen Motor kann es sich sowohl um einen Gleichstrommotor als auch um einen Dreh­ strommotor handeln.

Sensoren zur Überwachung der Drehbewegung des Drehteils 2 sind in vorteilhafter Weise zwar vorgesehen, in den Figuren jedoch nicht dargestellt.

Fig. 2 zeigt wie Fig. 1 eine als Sterilisierkammer ausgeführte erfindungsgemäße Kammer 1. Bei dem anzutreibenden Drehteil 2 handelt es sich hier um einen Magnetrührer, 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 Magnetrüh­ rers angeordnet ist. Dieses Antriebsteil 7 weist den dem Dreh­ teil zugeordneten Magneten bzw. Magnetring 6 auf, wobei das An­ triebsteil 7 selbst als Magnetring ausgeführt sein kann.

Abschließend sei hervorgehoben, daß der Kern der vorliegenden Erfindung - Übertragung einer Drehbewegung in eine hermetisch verschließbare Kammer ohne Verwendung von verschleißenden Wel­ lendurchführungen - auch bei anderen Vorrichtungen als Sterili­ satoren realisiert werden kann. Die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Lehre, schränken diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele ein.

Claims (12)

1. Hermetisch verschließbare Kammer (1), insbesondere zur Er­ zeugung einer vorgebbare Drücke, Temperaturen und/oder Konsi­ stenzen aufweisenden Atmosphäre, mit einem innerhalb der Kammer (1) drehbar angeordneten Drehteil (2) und einem außerhalb der Kammer (1) angeordneten Antrieb (3) für das Drehteil (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (1) zumindest im Bereich des Drehteils (2) aus einem nicht magneti­ sierbaren Werkstoff besteht und daß das Drehteil (2) kontaktlos über eine dauermagnetische Kupplung (4) mit dem Antrieb (3) wirkverbunden ist.

2. Kammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer­ seits dem Drehteil (2) innerhalb der Kammer (1), andererseits dem Antrieb (3) außerhalb der Kammer (1) ein Magnetring (5, 6) zugeordnet ist, daß die Magnetringe (5, 6) zumindest hinsicht­ lich ihrer Polarität weitgehend identisch ausgeführt sind.

3. Kammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Drehteil (2) zugeordnete Magnetring (6) integraler Bestand­ teil des Drehteils (2) ist.

4. Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magnetringe (5, 6) mehrpolig ausgeführt sind.

5. Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Antrieb (3) als elektrischer Motor ausgeführt ist und daß eine elektronische Regelung des Motors ein langsa­ mes Anfahren des Motors ermöglicht.

6. Kammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Gleichstrommotor ausgeführt ist.

7. Kammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Drehstrommotor ausgeführt ist.

8. Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein Sensor zur kontaktlosen Überwa­ chung der Drehbewegung des Drehteils (2) vorgesehen ist.

9. Kammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor nach dem Wirbelstromprinzip arbeitet.

10. Kammer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor induktiv oder kapazitiv arbeitet.

11. Sterilisator, insbesondere zur Anwendung des Dampf-Luftge­ misch-Verfahrens, mit einer hermetisch verschließbaren Sterili­ sierkammer, wobei als Drehteil (2) ein Lüfterrad zum Erhalt ei­ ner Dampfzirkulation innerhalb der Kammer (1) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterili­ sierkammer als Kammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt ist.

12. Sterilisator, insbesondere zur Anwendung des Dampf-Luft­ gemisch-Verfahrens, mit einer hermetisch verschließbaren Steri­ lisierkammer, wobei als Drehteil (2) ein Magnetrührer zum Rüh­ ren einer in einem in der Sterilisierkammer stehenden Behältnis befindlichen Flüssigkeit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sterili­ sierkammer als Kammer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt ist.