DE102012018697B3 - Central gas supply system for generating medical pressurized air, has gas analysis measuring device to measure gas and oil concentrations, and pre-filter to liberate pressurized air generated from liquid portions of oil and water - Google Patents

Central gas supply system for generating medical pressurized air, has gas analysis measuring device to measure gas and oil concentrations, and pre-filter to liberate pressurized air generated from liquid portions of oil and water Download PDF

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Abstract

The system (1) has working units (2-4) to generate medical pressurized air. One of two gas conditioning units (8) is connected with a pressure reduction valve (9) connected to load (10). Gas sampling point (11) is provided between pre-filter (7) and conditioning unit, and connected to a gas analysis measuring device (12) to measure gas and oil concentrations, so that entry of contaminations is recognized if power pipe system and load are protected by gas conditioning unit. The pre-filter is arranged to liberate the pressurized air generated from the liquid portions of oil and water.

Description

Die Erfindung betrifft eine zentrale Gasversorgungsanlage für medizinische Druckluft.The invention relates to a central gas supply system for medical compressed air.

Der Aufbau einer medizinischen Druckluft- oder Vakuumanlage enthält nach einschlägigen Normen drei oder mehr Kompressoren oder Pumpen, die durch ihre Redundanz für die nötige Versorgungssicherheit sorgen.The construction of a medical compressed air or vacuum system contains according to relevant standards three or more compressors or pumps, which provide by their redundancy for the necessary supply security.

Damit die Aggregate möglichst gleich ausgelastet werden und nicht immer nur ein Aggregat läuft, sorgt eine sogenannte Grundlastwechselschaltung dafür, dass in einstellbaren Zeitintervallen immer ein anderes Aggregat die Grundlast übernimmt, da die Aggregate bei einwandfreier Funktion der Anlage immer eine vergleichbar ähnliche Anzahl von Betriebsstunden haben sollen. Als weitere Sicherheitsfunktion sorgt die Steuerung für eine Weiterschaltung auf ein anderes Aggregat dafür, dass automatisch weitere Aggregate zugeschaltet werden, wenn ein Aggregat den Bedarf nicht allein decken kann. Dieses Weiterschalten funktioniert auch, wenn ein Aggregat defekt ist oder nicht mehr seine volle Leistung bringt. Wenn ein Aggregat wegen eines Defektes einen Leistungsabfall hat, werden die anderen Aggregate im Vergleich wesentlich öfter dazu geschaltet, als das defekte Aggregat.So that the units are used as equally as possible and not always run only one unit, a so-called base load switching circuit ensures that in adjustable time intervals always another unit takes over the base load, since the units should always have a comparable similar number of operating hours with proper function of the system , As a further safety feature, the controller ensures that it can be transferred to another unit so that additional units can be automatically switched on if an aggregate can not cover the demand on its own. This switching also works if an aggregate is defective or no longer performs at full capacity. If an aggregate has a loss of performance due to a defect, the other aggregates are compared much more often compared to the defective aggregate.

Die medizinische Druckluft- und Vakuumanlage besitzt ferner Druckbehälter als Puffervolumen und eine Gasaufbereitung zum Entfernen von Wasser, Öl und gasförmigen Verunreinigungen aus der Druckluft gemäß den Grenzwerten aus dem Europäischen Arzneibuch (European Pharmacopoeia). Ferner ist eine Druckmindereinheit zum Reduzieren des Systemdruckes von größer 10 bar auf den Betriebsdruck für Beatmungsgeräte vorhanden, der zwischen 4 bar und 5 bar liegt.The medical compressed air and vacuum system also has pressure vessels as a buffer volume and a gas treatment for the removal of water, oil and gaseous impurities from the compressed air in accordance with the limits of the European Pharmacopoeia (European Pharmacopoeia). Furthermore, a pressure reducing unit is available for reducing the system pressure of greater than 10 bar to the operating pressure for ventilators, which is between 4 bar and 5 bar.

Seit dem Jahr 2000 gilt die medizinische Luft als Arzneimittel und unterliegt dem Europäischen Arzneibuch. Seitdem liegt die Verantwortung für die Qualität der erzeugten Druckluft bei dem Krankenhaus. Als Verfahren zur Messung von Gaskonzentrationen sieht die Pharmacopoeia die Messung mit Gasprüfröhrchen vor. Diese Messung soll regelmäßig ausgeführt werden. Gängige Praxis ist die halbjährliche Messung mit Gasprüfröhrchen für alle im Arzneibuch angegebenen Grenzwerte (CO2: 500 ml/m3, CO: 5 ml/m3, SO2: 1 ml/m3, NO: 2 ml/m3, NO2: 2 ml/m3, O2: 20,4–21,4 Vol%, Öl: 0,1 mg/m3, H2O: 63 ml/m3).Since the year 2000, the medical air is considered a medicine and is subject to the European Pharmacopoeia. Since then, responsibility for the quality of the generated compressed air has been with the hospital. As a method for measuring gas concentrations, the Pharmacopoeia provides for the measurement with gas test tubes. This measurement should be carried out regularly. Common practice is the semi-annual measurement with gas test tubes for all limits given in the pharmacopoeia (CO2: 500 ml / m 3 , CO: 5 ml / m 3 , SO 2: 1 ml / m 3 , NO: 2 ml / m 3 , NO 2: 2 ml / m 3 , O 2: 20.4-21.4% by volume, oil: 0.1 mg / m 3 , H 2 O: 63 ml / m 3 ).

Aus der WO 2010/094750A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung des Gehalts von Öl, Kohlenwasserstoffen und oxidierbaren Gasen bekannt, mit denen auch geringste Konzentrationen in Druckluft gemessen werden können. Der Sensor ist als Photoionisationsdetektor ausgeführt. Das Messprinzip des Photoionisationsdetektors (PID) beruht auf der Ionisation der Gasmoleküle durch UV Strahlung und der Erfassung des entstehenden Ionenstroms. Die Stärke des Ionenstroms ist der Konzentration der ionisierten Moleküle direkt proportional.From the WO 2010 / 094750A1 For example, a device and a method for detecting the content of oil, hydrocarbons and oxidizable gases are known with which even the smallest concentrations in compressed air can be measured. The sensor is designed as a photoionization detector. The measuring principle of the photoionization detector (PID) is based on the ionization of the gas molecules by UV radiation and the detection of the resulting ion current. The strength of the ionic current is directly proportional to the concentration of the ionized molecules.

Bisher wurden die Messungen am Ausgang der Druckluftanlage hinter der Gasaufbereitung durchgeführt. Das hat den Nachteil, dass für den Fall eines Alarms Verunreinigungen bereits in das nachgeschaltete Rohrleitungssystem gelangt sein können. Es gibt dann kaum noch Möglichkeiten für Gegenmaßnahmen.So far, the measurements were carried out at the outlet of the compressed air system behind the gas treatment. This has the disadvantage that, in the event of an alarm, contaminants may have already reached the downstream pipeline system. There are then hardly any options for countermeasures.

Im Fall der Verunreinigung mit Öl oder Wasser entsteht unter Umständen ein großer Schaden für das Rohrleitungssystem, das dann stillgelegt und aufwändig gereinigt werden muss.In the case of contamination with oil or water may cause great damage to the piping system, which must then be shut down and laboriously cleaned.

Aus der DE 27 27 430 C3 ist eine zentrale Gasversorgungsanlage für medizinische Gase bekannt, die dazu dient, medizinische Gase zum Betrieb von Beatmungs- oder Anästhesiegeräten bereitzustellen. Da die hygienischen Forderungen die Keimfreiheit der zugeführten Druckluft verlangen, sind auswechselbare Gasfilter vorgesehen.From the DE 27 27 430 C3 a central gas supply system for medical gases is known, which serves to provide medical gases for the operation of respiratory or anesthetic equipment. Since the hygienic requirements require the sterility of the supplied compressed air, interchangeable gas filters are provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zentrale Gasversorgungsanlage der genannten Art in der Weise zu verbessern, dass Verunreinigungen des Rohrleitungssystems vermieden werden.The invention has for its object to improve a central gas supply system of the type mentioned in such a way that contamination of the piping system can be avoided.

Die Lösung ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The solution results from the features of claim 1.

Die Gasaufbereitung garantiert bis zu einer gewissen Eingangskonzentration von Verunreinigungsgasen, dass die Verunreinigungen soweit ausgefiltert werden, dass die Grenzwerte des Europäischen Arzneibuches am Ausgang der Gasaufbereitung eingehalten werden.The gas treatment guarantees, up to a certain input concentration of pollutant gases, that the impurities are filtered out to the extent that the limits of the European Pharmacopoeia at the exit of the gas treatment are complied with.

In der hier beschriebenen Lösung soll die Konzentration des Öls, Wassers und der Schadgase vor dem Eingang der Gasaufbereitung gemessen werden und zwar strömungsabwärts eines Vorfilters, das den Kompressoren nachgeschaltet ist. Hier kann der Eintrag von Verunreinigungen schon erkannt werden, wenn das Rohrleitungssystem und der Verbraucher noch durch die Gasaufbereitung geschützt sind.In the solution described here, the concentration of the oil, water and the noxious gases before the entrance of the gas treatment is to be measured, downstream of a pre-filter, which is downstream of the compressors. Here, the entry of impurities can already be detected if the piping system and the consumer are still protected by the gas treatment.

Das Vorfilter befreit das von den Kompressoren gelieferte Druckluft von flüssigen Anteilen von Öl und Wasser. Zwischen dem Vorfilter und der Gasaufbereitung befindet sich ein Gasprobenahme-Anschluss, mit dem eine Gasprobe aus dem System entnommen und einem Gasanalysemessgerät zugeführt werden kann. Bei Erreichen einer ersten Grenzwertüberschreitung, sie sich an den Grenzwerten der zu überwachenden Gaskonzentrationen nach dem Europäischen Arzneibuches orientiert, wird ein Voralarm gegeben. Erreicht die Schadstoffkonzentration einen vom Anwender festzulegenden zweiten Grenzwertwert, der nicht mehr von der Gasaufbereitung abgefangen werden kann, beispielsweise weil die Gasaufbereitung erschöpft ist, wird ein Notfallalarm ausgelöst.The pre-filter frees the compressed air supplied by the compressors from liquid portions of oil and water. Between the pre-filter and the gas treatment there is a gas sampling connection with which a gas sample can be taken out of the system and fed to a gas analyzer. Upon reaching a first Exceeding the limit value, which is based on the limit values of the gas concentrations to be monitored according to the European Pharmacopoeia, is given a pre-alarm. If the pollutant concentration reaches a user-defined second threshold, which can no longer be absorbed by the gas treatment, for example because the gas treatment is exhausted, an emergency alarm is triggered.

Bei der halbjährlichen Kalibrierung des Gasanalysemessgerätes wird am Gaseingang des zum Verbraucher führenden Rohrleitungssystems eine zusätzliche Messung mit Gasprüfröhrchen durchgeführt.During the semi-annual calibration of the gas analyzer, an additional measurement with gas test tubes is performed at the gas inlet of the pipe system leading to the consumer.

Die hygienischen an die dem medizinischen Behandlungsgerät zugeführte Druckluft sind erfüllt, weil in das geschlossene Rohrleitungssystem nach der Messung keine weiteren Verschmutzungen eingetragen werden können. Das Rohrleitungssystem ist vor Verunreinigung geschützt, weil mögliche Verschmutzungen rechtzeitig erkannt werden.The hygienic to the medical treatment device supplied compressed air are met, because in the closed piping system after the measurement no further contamination can be registered. The piping system is protected against contamination because possible soiling can be detected in good time.

Die Zeit zwischen Vor- und Notfallalarm kann genutzt werden, um die Ursachen der Verschmutzung zu finden, die Verschmutzungsquelle abzuschalten oder auf eine alternative Gasquelle umzuschalten.The time between pre- and emergency alarms can be used to find the cause of the pollution, turn off the source of pollution or switch to an alternative gas source.

Die Messung der Gaskonzentrationen vor der Gasaufbereitung bietet technische- und Kostenvorteile, weil die zulässigen Gaskonzentrationen am Eingang der Gasaufbereitung höher sein dürfen als am Ausgang und damit die Genauigkeit des Gasanalysemessgerät geringer sein darf.The measurement of gas concentrations before gas treatment offers technical and cost advantages, since the permissible gas concentrations at the inlet of the gas treatment may be higher than at the outlet and thus the accuracy of the gas analyzer may be lower.

Die Gasanalyse bezieht sich auf die Messung von Gaskonzentrationen in der erzeugten Druckluft, zu der auch Schadgaskonzentrationen gehören, sowie auf die Messung von Öl. Für die kontinuierliche Konzentrationsmessung von Gasbestandteilen in der Druckluft eignen sich elektrochemische Sensoren und Infrarot-Sensoren. Zur Ermittlung des Wasser/Feuchteanteils in der Druckluft können kapazitive Spurenfeuchtesensoren verwendet werden. Der Ölgehalt der Druckluft kann mit einem Photoionisationsdetektor (PID), einem Flammenionisationsdetektor (FID) oder auch einem Impaktor bestimmt werden. Bei einem Impaktor wird der Ölgehalt der Druckluft durch Umlenkung des Gasstrahls und Abscheidung der Ölpartikel auf einer transparenten Prallplatte bestimmt.Gas analysis refers to the measurement of gas concentrations in the generated compressed air, which also includes harmful gas concentrations, as well as the measurement of oil. For the continuous concentration measurement of gas components in compressed air, electrochemical sensors and infrared sensors are suitable. To determine the water / moisture content in the compressed air, capacitive trace moisture sensors can be used. The oil content of the compressed air can be determined with a photoionization detector (PID), a flame ionization detector (FID) or an impactor. In an impactor, the oil content of the compressed air is determined by deflecting the gas jet and depositing the oil particles on a transparent baffle plate.

Die einzige Figur zeigt schematisch den Aufbau einer zentralen Gasversorgungsanlage 1 für medizinische Druckluft.The single figure shows schematically the structure of a central gas supply system 1 for medical compressed air.

Ein erster Kompressor 2, ein zweiter Kompressor 3 und ein dritter Kompressor 4 sind an ein Puffervolumen 5 zur Speicherung der erzeugten Druckluft angeschlossen. Die Kompressoren 2, 3, 4 sind mit einer Schaltvorrichtung 6 verbunden, die dazu dient, dass jeder der Kompressoren in zyklischer Reihenfolge nacheinander eingeschaltet wird, damit jeder Kompressor in etwa die gleiche Auslastung und damit die gleiche Anzahl von Betriebsstunden hat. Wenn ein Kompressor nicht genug Leistung bringt, weil beispielsweise eine schadhafte interne Abdichtung vorhanden ist, sorgt die Schaltvorrichtung dafür, dass entweder auf einen anderen Kompressor umgeschaltet wird, oder dass ein anderer Kompressor zugeschaltet wird. Dadurch können sich für bestimmte Kompressoren unterschiedliche Betriebsstunden ergeben.A first compressor 2 , a second compressor 3 and a third compressor 4 are at a buffer volume 5 connected to store the generated compressed air. The compressors 2 . 3 . 4 are with a switching device 6 The purpose of this is to enable each of the compressors to be switched on one after the other in cyclic order so that each compressor has approximately the same load and therefore the same number of operating hours. If a compressor does not deliver enough power, for example due to a faulty internal seal, the switching device will either switch to another compressor or switch on another compressor. This may result in different operating hours for certain compressors.

Dem Puffervolumen sind ein Vorfilter 7, eine Gasaufbereitung 8 und ein Druckreduzierventil 9 nachgeschaltet. Das Druckreduzierventil 9 liefert über ein nicht näher dargestelltes Rohrleitungssystem einen Versorgungsdruck von etwa 5 bar an einen Verbraucher 10. Zwischen dem Vorfilter 7 und der Gasaufbereitung 8 befindet sich ein Gasprobenahme-Anschluss 11 zum Verbinden mit einem Gasanalysemessgerät 12. Ein Alarmgeber 13, der an das Gasanalysemessgerät 12 angeschlossen ist, überwacht die gemessenen Schadgaskonzentrationen und löst bei einer Grenzwertüberschreitung einen Alarm aus. Der Alarmgeber 13 ist zur Einstellung unterschiedlicher Alarmierungsstufen ausgebildet. So wird ein Voralarm ausgelöst, wenn mindestens einer der Grenzwerte nach dem Europäischen Arzneibuch überschritten ist. Eine zweite Alarmstufe, die vom Anwender individuell eingestellt werden kann, richtet sich nach der Aufnahmekapazität der verwendeten Gasaufbereitung 8. Der Alarmgeber 13 berücksichtigt neben der Schadgaskonzentration auch die Höhe des Gasflusses um hieraus die Beladung der Gasaufbereitung 8 mit Schadgasen zu ermitteln.The buffer volume is a pre-filter 7 , a gas treatment 8th and a pressure reducing valve 9 downstream. The pressure reducing valve 9 supplies via a not shown piping system a supply pressure of about 5 bar to a consumer 10 , Between the pre-filter 7 and gas processing 8th there is a gas sampling connection 11 for connection to a gas analyzer 12 , An alarm device 13 that connected to the gas analyzer 12 is connected, monitors the measured harmful gas concentrations and triggers an alarm if the limit value is exceeded. The alarm device 13 is designed to set different alarm levels. Thus, a pre-alarm is triggered if at least one of the limit values according to the European Pharmacopoeia is exceeded. A second alarm level, which can be set individually by the user, depends on the capacity of the gas preparation used 8th , The alarm device 13 In addition to the pollutant gas concentration, the level of the gas flow also takes account of the loading of the gas treatment 8th to determine with harmful gases.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zentrale GasversorgungsanlageCentral gas supply system
22
erster Kompressorfirst compressor
33
zweiter Kompressorsecond compressor
44
dritter Kompressorthird compressor
55
Puffervolumenbuffer volume
66
Schaltvorrichtungswitching device
77
Vorfilterprefilter
88th
Gasaufbereitunggas processing
99
DruckreduzierventilPressure reducing valve
1010
Verbraucherconsumer
1111
Gasprobenahme-AnschlussGas sampling port
1212
GasanalysemessgerätGas analysis instrument
1313
Alarmgeberalarm device

Claims (3)

Zentrale Gasversorgungsanlage für medizinische Druckluft mit mehreren parallel arbeitenden Aggregaten (2, 3, 4) zur Erzeugung von Druckluft, mindestens einer Schaltvorrichtung (6) zum Zu- und Abschalten von Aggregaten (2, 3, 4), einem Puffervolumen (5) zur Speicherung der erzeugten Druckluft, und einer oder zwei parallel geschalteten Gasaufbereitungen (8), wobei dem Puffervolumen (5) stromabwärts ein Vorfilter (7), die eine oder zwei Gasaufbereitungen (8) und ein Druckreduzierungsventil (9) nachgeschaltet sind, wobei ein Gasprobenahme-Anschluss (11) zwischen dem Vorfilter (7) und der Gasaufbereitung (8) vorgesehen ist, wobei der Gasprobenahme-Anschluss (11) mit einem Gasanalysemessgerät (12) verbunden ist, das zur Messung von Gaskonzentrationen sowie Öl eingerichtet ist, so dass der Eintrag von Verunreinigungen schon erkannt wird, wenn Rohrleistungssystem und Verbraucher noch durch die Gasaufbereitung geschützt sind, wobei der Vorfilter (7) eingerichtet ist, die erzeugte Druckluft von flüssigen Anteilen von Öl und Wasser zu befreien, und wobei das Druckreduzierventil (9) zum Anschluss eines Verbrauchers (10) vorgesehen ist.Central gas supply system for medical compressed air with several parallel operating units ( 2 . 3 . 4 ) for generating compressed air, at least one switching device ( 6 ) for switching on and off of aggregates ( 2 . 3 . 4 ), a buffer volume ( 5 ) for storing the generated compressed air, and one or two parallel gas treatments ( 8th ), whereby the buffer volume ( 5 ) downstream of a pre-filter ( 7 ), one or two gas treatments ( 8th ) and a pressure reducing valve ( 9 ), wherein a gas sampling connection ( 11 ) between the prefilter ( 7 ) and gas processing ( 8th ), the gas sampling connection ( 11 ) with a gas analyzer ( 12 ), which is set up to measure gas concentrations and oil, so that the entry of impurities is already detected when the pipe system and consumer are still protected by the gas treatment, the prefilter ( 7 ) is adapted to free the generated compressed air from liquid fractions of oil and water, and wherein the pressure reducing valve ( 9 ) for connecting a consumer ( 10 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Gasanalysemessgerät (12) verbundener Alarmgeber (13) vorgesehen ist, der zur Abgabe eines Voralarms beim Vorliegen einer ersten Grenzwertüberschreitung und eines Notfallalarms beim Vorliegen einer zweiten Grenzwertüberschreitung ausgebildet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that a with the gas analyzer ( 12 ) connected alarm transmitter ( 13 ) is provided, which is designed to deliver a pre-alarm in the presence of a first limit value violation and an emergency alarm in the presence of a second limit value violation. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasanalysemessgerät einen Photoionisationsdetektor (PID), Flammenionisationsdetektor (FID) oder einen Impaktor zur Bestimmung des Ölgehalts der Druckluft enthält.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the gas analyzer includes a Photoionisationsdetektor (PID), flame ionization detector (FID) or an impactor for determining the oil content of the compressed air.
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