泵组件和用于将充满蒸汽的腔室抽空的方法

技术领域

本发明涉及由真空泵和腔室制得的组件，其中进气通道在腔室与真空泵之间延伸。 真空泵为液环机。本发明还涉及用于将充满蒸汽的腔室抽空的方法。

背景技术

例如，如在医院中使用的用于为，例如，毛巾、床上用品或器械进行消毒的高压 灭菌器属于在其中将充满蒸汽的腔室抽空的应用。将热蒸汽引入到腔室中以用于消毒 的目的。一旦消毒已经完成，就将蒸汽抽出高压灭菌器的腔室，使得已消毒的物品能 够被移除。正因为如此，不可以将蒸汽简单地输出到环境中。所以，在该过程中，蒸 汽被冷凝使得仅冷凝物残留下来。

借助于进气通道连接到高压灭菌器腔室的真空泵用于将气体抽出。就目前的组件 而言，进气通道具有冷凝蒸汽的热交换器，热量借助于热交换器以确保蒸汽冷凝的体 积从蒸汽中移除。冷凝物通过真空泵抽吸并且在大气压下输出。

在其中将要冷凝的蒸汽引导越过冷却板的热交换器通常作为，例如，在进气通道 中的热交换器。此类热交换器的缺点在于需要大量的水以实现低的冷凝温度。

发明内容

本发明的基本目的是提出一种组件以及借助于该组件能够以更环保的方式将从腔 室中吸收的蒸汽冷凝的方法。从已命名的现有技术出发，该目的由独立权利要求的特 征来实现。有利的实施例存在于从属权利要求中。

根据本发明，液体出口布置在进气通道中以便将从腔室中抽出的气体与液体混合。

本发明已经认识到，通过将液体直接引入进气通道，蒸汽能够非常有效地冷凝。 对比试验已表明可减少大约50％的水消耗，在对比试验中，一次试验为使用水来冷却 常规热交换器，一次试验为根据本发明直接向气体供水。

真空泵经设计将气体从腔室中抽出以便在腔室中生成真空。因此，当真空泵以通 常的方式使用时，要输送的介质为气体。一般地，真空泵在抽吸大量液体而不仅仅是 气体介质时敏感。在这方面，根据本发明的通过添加液体到进气通道以定向方式在气 流中增加液体体积的提议是出乎意料的。然而，本发明已经认识到，使用液环真空泵， 可以运送由冷凝物产生的必需液体容量和另外引入的液体。在这种情况下，通过真空 泵的进口开口和/或出口开口，真空泵输送液体的适用性可得到改善，与仅最优化用于 输送气体的真空泵相比，该真空泵的进口开口和/或出口开口具有扩大的横截面。除此 类改变以外，进气能力保持大致相同，使得真空泵继续能够生成并且维持在腔室中的 期望低压。

特别期望在腔室中的低压，因为当压力低时，在腔室中的物体就能够在消毒后的 短时间内干燥。当压力低时，水分蒸发并且然后可借助于真空泵被抽吸。腔室中的压 力越低，干燥进行得越快。真空泵是为在腔室中生成小于150mbar，优选地小于100 mbar，进一步优选地小于70mbar的真空的目的而设计。通常，小于30mbar的抽空 是不必要的。

为有效地将蒸汽冷凝，当在蒸汽与供应到进气通道的液体之间存在大面积的接触 时是有利的。因此，当以小水滴的形式供应液体时是有利的。因此，液体出口可具有 喷雾开口。然后，液体并不是以集中喷射形式被输出，而是进行分散，使得其与蒸汽 存在密集交互。

液体出口可布置于在腔室与真空泵之间延伸的管线中。液体出口也可并入真空泵。 液体出口可在真空泵的进气区域中，即，例如，在布置在操作腔室前方的抽吸件或进 气空间中展开。液体优选地在气流进入真空泵的操作室之前供应。进气通道包括泵和 腔室之间的区域，当泵正在操作时，在该区域中存在负压。

由冷凝物和供应给进气通道的液体产生出的液体量通过真空泵输送并且在真空泵 的输出侧上再次离开。在这种情况下，不可以排除夹带液体和形成液环的操作液体在 真空泵中混合，并且然后，不同于与气流一起已经进入真空泵的液体量离开真空泵。

可在其中收集由真空泵输送的液体量的分离器可连接到真空泵的输出。分离器可 具有溢出，借此过多的液体输出。一旦液体已经被分离，就可将剩余的气体量输出到 环境中。

为了使液体消耗保持下降，可提供从真空泵的出口侧延伸到液体出口的回流管。 然后，在将蒸汽冷凝的每种情况下，就不必要使用新鲜液体，而是可以使用已经通过 真空泵流动的液体。分离器被认为是输出侧的一部分。因此，回流管可连接到分离器。

另外，真空泵可包括用于供应操作液体的进口。当真空泵正在操作时，操作液体 形成液环。在有利的实施例中，操作液体的进口也连接到回流管，使得操作液体也可 在闭合回路中被引导。

由于蒸汽的冷凝，热量被传输，从而使得液体升温。液体的温度高于最大出口温 度(通常为60℃)是不合需要的，因为液体高于所述温度就不可以再简单地用废水 进行处理。组件可包括新鲜水接头，以用于该目的，使得在需要的情况下可供应处于， 例如，室温的冷却器液体给进气通道和/或真空泵的操作室。相反，更热的液体可借助 于分离器输出，使得位于系统中的液体的温度总体降低。

另外，可使用新鲜水接头，以便当在真空泵的进口侧上的压力低时降低系统中的 液体的温度。如果，例如，操作液体温度为60℃，则在低于大约100mbar的压力下 就存在气穴现象的风险。相反，如果操作液体温度为20℃，例如，50mbar的压力也 是可能无气穴现象的。

新鲜水接头可连接到回流管。单向阀可设置在新鲜水接头与真空泵的出口侧之间 的回流管中。然后，从新鲜水接头流出的液体供应到液体出口和/或操作液体的进口， 而不使用预先混合的液体。相反，如果无液体从新鲜水接头中出来，则单向阀就打开 并且液体可以畅通无阻的方式借助于回流管线从真空泵的出口侧流到液体出口和/或 操作液体的进口。

在有利的实施例中，新鲜水接头具有开关阀，借助于该开关阀，可调节来自新鲜 水接头的液体流入。可提供控制装置，并且开关阀可由所述控制装置的控制。控制装 置可连接到用于在系统中的液体温度的温度传感器。控制装置可经设计使得其在温度 超过预定阈值时打开开关阀。阈值可以为，例如，60℃，因为仅处于低于所述阈值的 温度下的液体能够借助于废水进行容易的处理。

当液体经由回流管在闭合回路中移动时，温度传感器可布置在系统的任意点。因 此，温度可在，例如，真空泵的内部、回流管中、分离器中或在液体回路中的另一部 分中进行测量。测量在真空泵出口处的或在分离器中的温度的优点在于，以大致直接 的方式测量作为废水输出的液体的温度。

控制装置可另外连接到针对进气通道中的压力的压力传感器，并且可经设定使得 其在压力降到预定阈值以下时打开开关阀。阈值可在80mbar与200mbar之间，优选 地在100mbar与150mbar之间。当压力降到阈值以下时，系统中的液体的温度更低 是有利的，因为由此减少了气穴现象的风险。当开关阀打开时，冷的液体流入系统， 使得液体的温度，特别是操作液体的温度下降。

另外，控制装置可经设计使得其在已经从新鲜水接头供应预定的液体量之后再次 关闭开关阀。液体量可经测量，例如，使得在系统中的液体基本上被新鲜液体完全取 代。例如，预定的液体体积可在5L和15L之间。

根据进一步的方面，控制装置可经设计使得其在真空泵不操作时打开开关阀。其 触发器可以为，例如，控制装置接收的控制信号。例如，每当在腔室中的压力高于大 气压力并且蒸汽因此靠其本身在真空泵的方向上流动时，虽然真空泵未启动，但通过 真空泵向进气通道供应液体可以是重要的。

根据本发明的组件的腔室可以为高压灭菌器的腔室。腔室可包括可关闭的开口， 通过该开口，可将要消毒的物体引入到腔室中。在关闭状态下，腔室密封，使得其能 够在超压下放置。在消毒过程期间，在腔室中的压力可以，例如，在2bar和4bar之 间。所有的压力规格均涉及绝对压力。

操作液体和通过液体出口供应的液体为平常的水。来自新鲜水接头的水可处于， 例如，室温，并且因此真空泵启动时系统中的水更凉。如果在系统中的液体为除了水 之外的液体，则新鲜水接头也可为供应相应液体的目的而设计。

另外，本发明涉及用于将充满蒸汽的腔室抽空的方法。在该方法的情况下，操作 借助于进气通道连接到腔室的真空泵，以便将蒸汽抽出腔室。将液体供应到进气通道 中的气流，使得蒸汽冷凝。

液体可从真空泵的出口返回到进气通道。在有利的实施例中，每当在进气通道中 的压力高于预定阈值并且当在真空泵出口处的液体的温度低于预定阈值时，流体就返 回。当在进气通道中的压力降到预定阈值以下时，可向进气通道供应新鲜水。另外， 当在真空泵出口处的液体的温度超过预定阈值时，可向进气通道供应新鲜水。

该方法可使用根据本发明的组件描述的进一步特征来进一步扩展。

附图说明

以下借助于附图的示例性实施例描述本发明，其中：

图1：示出了根据本发明的组件的示意图；以及

图2：示出了消毒循环的示意图。

具体实施方式

图1中，根据本发明的组件包括如尤其在医院中使用的以便对衣物、毛巾、床上 用品还有器械进行消毒的高压灭菌器14。高压灭菌器14包括能够关闭的腔室15使得 腔室15密封。因此，腔室15可放置在超压或真空下。

以毛巾作为实例，借助于图2阐释消毒周期。在图2的图表中，在腔室15中的压 力P随着时间T施加。在初始状下，腔室15为大约1bar的大气压力。翻门(未在图 1中示出)打开，并且将毛巾放置到腔室15中。

腔室被抽空到具有大约在100mbar与120mbar之间的压力直到时刻t1。这将含 有细菌的空气抽出到腔室15之外。随后产生蒸汽流，借助于蒸汽流，腔室15在时刻 t1与t2之间完全充满蒸汽。在这种情况下，在腔室15中的压力就容易上升超过大气 压力。然后，将腔室15再次抽空到在100mbar与120mbar之间。在随后的抽空情况 下，产生两个进一步的蒸汽流。蒸汽流的效果有助于可靠并且完全消除腔室15的原始 含细菌空气的残留物。

在接下来的一直延长到时刻t3的膨胀时期，腔室15再一次充满蒸汽，这次所产 生的压力明显高于大气压力。在时刻t3的绝对压力可以为，例如，3bar。例如，可延 续40min的实际消毒发生在时刻t3与t4之间。由于增加的压力和蒸汽处于大约140℃ 的温度下，所以在毛巾上的细菌和病原体变为无害。

在时刻t4，阀门被打开，使得蒸汽能够逸出腔室15。在大约1min的时间段内， 压力降到大气压力。在进一步的大约一分钟的时间段内，腔室15被抽空到具有大约 50mbar的压力。因此，在时刻t5处的压力明显小于在时刻t1后的压力。

在大约20min的时间段内，保持50mbar的压力。在此期间，在毛巾上的水分完 全蒸发，使得毛巾在时刻t6变得干燥。然后，将腔室15重新回置于大气压力下，因 此，消毒周期在时刻t2结束。毛巾可从腔室15中移除并且准备待进一步的使用。

借助于液环真空泵16生成在腔室15中的消毒周期所需要的负压，液环真空泵16 借助于进气通道17连接到腔室。进气通道17包括在腔室15与液环真空泵16之间延 伸的管线以及布置在操作腔室前方的真空泵16的进口区域。出口阀30布置于在腔室 15和进气通道17之间的过渡区。

喷头18，形成根据本发明的液体出口，布置在真空泵16的进口区域。喷头18借 助于开关阀19连接到新鲜水街头20。当开关阀19打开时，水以细小分散的形式从喷 头18中出现并且分散在进气通道17中。用于真空泵16的操作液体的进口25连接到 相同的给水管线。当真空泵启动时，操作液体形成液环，将涉及外壳的叶轮密封。

当液环真空泵16启动时，自喷头18供应的液体与从腔室15抽吸的介质一起输送 到真空泵16的出口侧21。所输送介质的液体和气体成分在分离器22中彼此分离，并 且气体成分被输出到环境中。过量的水借助于溢流23输出。

回流管24在喷头18的方向上并且在用于操作液体的进口25的方向上从分离器 22延伸。单向阀26布置在回流管24中。当开关阀19打开时，新鲜水在高于分离器 22压力的压力下离开。单向阀26关闭，使得新鲜水仅可在真空泵16的方向上流动并 且不会进入分离器22。如果开关阀19关闭，则单向阀26打开并且来自分离器22的 液体能够在真空泵16的方向上流动。然后，就存在从真空泵16经由分离器22和回流 管24返回真空泵16的闭合回路。

开关阀19连接到控制装置27，使得开关阀19根据控制装置27的控制指令打开 或关闭。控制装置27接收来自压力传感器28和温度传感器29的测量信号。压力传感 器28测量在进气通道17中的压力并且设计为当在进气通道中的压力降到100mbar以 下时输出控制信号。温度传感器29测量从真空泵16离开的介质的温度，并且设计为 当出现的介质温度超过最大允许出口温度(例如，60℃)时输出控制信号。控制装置 27经设计使得其在接收来自传感器28、29中的其中一个的控制信号时打开开关阀19。

在消毒周期开始时，在时刻t1，出口阀30打开并且真空泵16启动。真空泵16 将空气抽出腔室15以外并且将腔室15抽空直到压力大约为120mbar。如果达到大约 120mbar的压力，则出口阀30关闭并且允许蒸汽从高压灭菌器14的喷嘴(未示出) 进入腔室15。在该阶段中的操作液体的温度可在50℃与60℃之间。只要压力保持 高于120mbar，无论操作液体的所述温度怎样，气穴现象都不会在真空泵16中发生。 过量的液体量可仍然以处于所述温度的平常的废水的方式进行处理。

在时刻t2，出口阀30再次打开并且真空泵16开始抽空过程。然后，蒸汽被抽吸 到腔室15以外。在医院中的不可以简单输出到环境中的蒸汽必需冷凝。在根据本发明 的组件中，这由于液体被喷到进气通道17中而发生。蒸汽与液体接触并且被冷却使得 其几乎完全冷凝。因此，根据本发明的组件用作混合冷凝器。

如果真空泵16从时刻t2开始运行，则进气通道17中的压力在短时间内下降到大 气压力以下。由于负压，借助于喷头18进入进气通道17的水被抽吸到分离器22以外。 在喷雾进入的水和蒸汽之间的相互作用基本上在进入真空泵16的工作空间之前发生， 这意味着真空泵主要输送水。引入蒸汽流的所述操作和随后蒸汽冷凝的抽空重复两次。

在所述阶段中，在进气通道17中的压力持续高于100mbar，使得压力传感器28 在其中输出控制信号的压力不会降到水平阈值以下。只要从真空泵16中出现的水的温 度保持低于60℃，温度传感器29就不会输出控制信号。因此，开关阀19保持关闭。 水在从真空泵16经由分离器22和回流管24回到真空泵的闭合回路中流动，过量的水 借助于溢流23被持续移除。过量的水主要由于来自腔室15的蒸汽冷凝造成。

由于蒸汽的冷凝，热量被定期供应给液体使得在系统中的液体温度持续升高。只 要超过60℃的阈值，温度传感器29就输出控制信号并且新鲜水街头20的开关阀19 打开。然后，在，例如，诸如20℃温度下的冷水进入系统，同时加热过的水借助于 溢流23离开系统。控制装置27经编程使得其当在系统中的液体已经基本上完全替换 过一次时再次将开关阀19关闭。如果在系统中的液体体积大约为，例如，10L，则一 旦已经供应所述体积的新鲜水时，开关阀19可再次关闭。一旦水已经替换过时，重新 使用新鲜水开始闭合回路。

在膨胀时间期间和在实际消毒期间，开关阀30保持关闭并且真空泵16不可操作。 一旦消毒完成时，出口阀30在时刻t4打开。加压蒸汽离开腔室15使得在腔室15内 部的压力在大约1min内降到大气压力。在稍高于大气压力的情况下，启动真空泵16， 使得快速引入抽真空。

即使在真空泵发动之前，在进气通道17中的蒸汽就要冷凝。因此，只要输出阀 30在时刻t4打开，控制装置27经由线路31接收控制信号。由于来自控制装置27的 指令，开关阀19打开使得新鲜水在喷头18的方向上流动。公共供水的压力一般为4 bar，高于在腔室15中的压力。因此，平常的水压足以将水喷入进气通道17。如果在 个别情况下水压不够，可通过合适的装置增压。

只要超压在腔室15中占上风，即使当真空泵16未启动时，喷雾进入的水与冷凝 物一起也能加压通过真空泵16。因此，超压根据它自身建立。

当真空泵在刚高于大气压力时启动，开关阀19初始关闭。系统基本上完全充满新 鲜水，使得在真空泵16出口处超过60℃的极限值之前，水可以在闭合回路中被引导 一段时间。如果到所述阀门的水已经被重复加热，则温度传感器29就输出控制信号进 而加热过的水被新鲜水替换。

如果腔室15被抽空直到100mbar，则压力传感器28输出控制信号。开关阀19 打开，系统充满新鲜水。这用于避免气穴现象，如果在水温大约为60℃的情况下， 压力小于100mbar，该气穴现象将发生。可允许空气借助于阀门32进入真空泵16， 以便进一步减少气穴现象的风险。

使用系统现在充满的新鲜水产生进一步的抽空直到最终压力为50mbar。在其中维 持所述低压的干燥阶段，在每种情况下，新鲜水以确保在系统中的水保持大约室温的 量供应。

通过仅在需要蒸汽凝结或需要泵的操作时以定向方式供应新鲜水，可节约与常规 过程相比大量的水。