AT379078B - Vorrichtung zur erzeugung kalter luft fuer die medizinische tiefkuehlbehandlung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung kalter Luft für die medizinische Tiefkühlbehandlung mit einem Kompressor zum Verdichten der Luft, einem an den Kompressor angeschlossenen Trockner für die Entfernung der Feuchtigkeit aus der komprimierten Luft, einer getrennt einschaltbaren Heizeinrichtung zum Erwärmen der trockenen Luft, einem an den Trockner anschliessenden Wärmetauscher und einem wärmeisolierten Reservoir für tiefgekühltes, verflüssigtes Gas, das dem Wärmetauscher zugeführt wird und anschliessend in die Atmosphäre entströmt, wobei die trockene Luft im Wärmetauscher gekühlt wird und über eine wärmeisolierte Leitung einem medizinischen Behandlungsraum zugeführt werden kann. 



   In letzter Zeit wurde zur medizinischen Heilbehandlung von Rheumatismus, Lumbago, Schulterschmerzen   u. dgl.   ein medizinisches Behandlungsverfahren entwickelt, bei welchem die erkrankten Körperteile des Patienten einer niedrigen Temperatur, bzw. tiefgekühltem Gas ausgesetzt und gekühlt werden, oder bei dem der gesamte Körper in einer kühlen Atmosphäre abgekühlt wird, um temporär den Schmerz der erkrankten Körperteile zu erleichtern und anschliessend dem Patienten aufzutragen, positive physische Übungen durchzuführen. 



   Diese Behandlungsmethode zeigt weiterhin anerkannte ausgezeichnete Behandlungserfolge und brachte ausgezeichnete Heilungen solcher Erkrankungen. Es wurde weitverbreitet angenommen, dass, je tiefer die Temperatur des verwendeten Gases sei, desto besser der Heilbehandlungseffekt sein 
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 mechanischer Kühler erhalten werden und daher wird ein tiefgekühltes, verflüssigtes Gas wie flüs- siger Sauerstoff oder flüssiger Stickstoff, welcher industriell herstellbar ist, verwendet. Es ist jedoch klar, dass flüssiger Sauerstoff und flüssiger Stickstoff nicht direkt für die medizinische
Behandlung in einem Raum verwendet werden sollen und die Patienten nicht der Atmosphäre eines solchen tiefgekühlten Gases ausgesetzt werden sollen und daher wird für eine derartige medizini- sche Behandlung ein tiefgekühltes Gas einer Luftmischung verlangt. 



   Flüssiger Stickstoff und flüssiger Sauerstoff können gemischt werden, um ein tiefgefkühltes Gas für eine Luftmischung zu erhalten, jedoch treten beim Mischen dieser Flüssigkeiten dieselben Probleme durch das sauerstoffreiche Gas auf, wie bei verflüssigter Luft. Weiters ist es notwendig, einige schwierige technische Probleme beim Mischen der beiden Komponenten im Gaszustand zu überwinden, um tiefgekühltes Gas zu erhalten, weil kein Fehler bei der Verwendung des Gases bei der medizinischen Behandlung auftreten darf und weil die medizinisch/technische Vorrichtung zur Bereitung kühler Luft im allgemeinen von Personen bedient wird, die mit der Tiefkühl-Technik nur wenig vertraut sind.

   Aus dem Vorangegangenen geht hervor, dass es für die medizinische Behandlung weniger gefährlich ist, tiefgekühlte Luft zu verwenden, welche durch Abkühlung der Luft aus der Atmosphäre mittels Verwendung von flüssigem Stickstoff und Sauerstoff erhalten wurde. Auch dabei ist eine Vielzahl von Problemen zu lösen, wobei das grösste die Entfernung von Feuchtigkeit und Kohlendioxydgas aus der Luft ist. 



   Es ist ja bekannt, dass die Atmosphäre Bestandteile, wie Feuchtigkeit und Kohlendioxyd enthält, welche bei niedrigen Temperaturen erstarren. Insbesondere wenn Feuchtigkeit nicht vor dem Kühlen der Luft entfernt wird, friert das Wasser und verstopft die Leitungen u. dgl., wodurch die gesamte Vorrichtung ausfällt. Daher ist es wesentlich, die Feuchtigkeit vor dem Abkühlen der Luft auszuschalten. 



   Zu diesem Zweck wird bei herkömmlichen Geräten ein Trockner, der ein Trocknungsmittel enthält, verwendet und es wird eine Wärmebehandlung des Apparates zur Herstellung des tiefgekühlten Gases und des Trockners durchgeführt. Daher verlangt der bekannte Stand der Technik zusätzliche Leitungen und eine Wärmequelle für die Wärmebehandlung. Der Trockner eines solchen beispielsweise aus der DE-OS 2922616 bekannten Apparates ist von der Zweizylinder-Umschalttype, bei welcher, wenn einer der Absorber sich in der Trocknungsphase befindet, der andere in der Regenerierungsphase ist. In der Regenerierungsphase wird ein Gas für die Regeneration von einem zusätzlichen Heizer erhitzt und dann zum andern Trockner geliefert, welcher nach der Wärmebehandlung einer Wärmeabgabebehandlung unterzogen werden muss.

   Diese Behandlungen erfordern lange Zeitspannen für das Wechseln der Absorber und die Regenerationsbehandlung des Trockners bleibt unzureichend, wenn eine medizinische Behandlung während der Regeneration des Trockners unterbrochen 

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 oder beendet wird, was sehr oft der Fall ist. Dies würde zur Folge haben, dass angelieferte Luft, welche ein Übermass an Feuchtigkeit enthält, gekühlt wird, mit dem Ergebnis, dass ein Unfall in der Art passiert, dass das System mit gefrorener Feuchtigkeit   od. dgl.   verstopft ist, wenn der Appa- rat, der den unzureichend regenerierten Trockner aufweist, verwendet werden soll. Um einen der- artigen Betriebsunfall zu vermeiden, wird im allgemeinen eine übermässige Wärmereaktion durch- geführt, welche sehr viel Zeit und sehr viel Wärmeenergie benötigt.

   Die Regenerationsbehandlung bringt auch über eine lange Zeitspanne Geräusche mit sich, die an Orten, an denen eine medizini- sche Behandlung stattfindet, nicht gewünscht werden. Normalerweise wird, nachdem die medizini- schen Behandlungen untertags durchgeführt werden, die Regeneration in der Nacht durchgeführt und die Geräusche des Luftkompressors und die, die mit dem Auslassen des Gases zusammenhängen, wirken schmerzhaft auf erkrankte Personen. Das Vorhandensein einer zusätzlichen Wärmequelle er- höht die Fehleranfälligkeit des Systems. 



   Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Apparat zur Bereitung kühler Luft zu schaffen, der weniger Zeit und Wärmemengen für seine Regeneration erfordert. 



   Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Apparat zur Bereitung kühler Luft zu schaf- fen, bei dem das Auftreten von Betriebsunfällen, hervorgerufen durch Verunreinigungen, wie Feuch- tigkeit und Kohlendioxyd in der Luft, wesentlich herabgesetzt ist. 



   Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Bereitung kühler Luft zu schaffen, welche nicht während der Regeneration der Vorrichtung Geräusche über eine lange Zeit- spanne verursacht. 



   Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Bereitung kühler Luft zu schaffen, bei welcher es nicht notwendig ist, eine Wärmequelle für den Trockner zu haben, wo- durch nicht nur Energie, die für die Regeneration des Trockners notwendig wäre, gespart wird, sondern auch die Sicherheit des Apparates erhöht wird. 



   Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass im Wärmetauscher die komprimierte trockene Luft im Gegenstrom zu flüssigem Stickstoff aus dem Reservoir geführt ist, dass in der Luftauslassleitung des Wärmetauschers ein Temperaturmesser angeordnet ist, der ein Auslassventil in der Stickstoffausgangsleitung des Wärmetauschers entsprechend der Temperatur der vom Wärmetauscher gekühlten Luft steuert, und dass die Heizeinrichtung zwischen dem Trockner und dem Wärmetauscher angeordnet ist. 



   Die Zeichnung zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispieles der Erfindung. 



   Unter Bezugnahme auf die Figur der Zeichnung wird Luft von einem Kompressor-l-auf ungefähr 5 bar verdichtet und mit einer Normdurchflussmenge von 30   m3/h   über eine Leitung --2-einem   Nachkühler --3-- zugeführt,   in dem die Kompressionswärme der Luft abgeführt wird. Danach wird die Luft über eine Leitung --4-- in einen Trockner --5-- eingelassen. Der Trockner --5-beinhaltet ein Paar Absorber --6a, 6b-- von welchen die Einlässe über Umschaltventile --7a, 7b-mit der Leitung --4-- und die Auslässe über Umschaltventile --9a, 9b-- mit einer   Leitung --13--   verbunden sind. Weiters sind die Einlässe der Absorber --6a, 6b-- über Wechselventile --8a, 8b-mit einer   Ausflussleitung --12-- verbunden,   und die Auslässe der Absorber --6a, 6b-- sind über eine Gaspassage --11-- verbunden.

   Die Gaspassage --11-- weist ein eingesetztes Auslöseventil auf. Die Absorber --6a und 6b-- werden alternierend geschaltet. Wenn angenommen wird, dass der Absorber --6a-- sich nun in der Trocknungsphase befindet und der gegenüberliegende Absorber --6b-- der Regenerationsbehandlung unterworfen wird, dann sind die   Ventile --7a,   8b und   9a-- geöffnet   und die Ventile --7b, 8a und   9b-- geschlossen.   So fliesst die komprimierte Luft, welche über die Leitung --4-- in den Trockner eingelassen wird, durch das Ventil --7a-- und in den Absorber --6a--, damit die in ihre enthaltene Feuchtigkeit entfernt wird.

   Dann fliessen 25   m3/h   (Normdurchflussmenge) getrockneter, verdichteter Luft durch das   Ventil --9a-- zur   Leitung --13-- und der Rest von 5   m3/h   fliesst in den   Regenerationsgasdurchlass --11--,   wo er durch ein Reduzierventil --10-- im wesentlichen auf Atmosphärendruck dekomprimiert wird und in den   Absorber --6b-- fliesst,   welcher nun der Regenerationsbehandlung unterworfen ist. Die dekomprimierte trockene Luft trägt die Feuchtigkeit, welche während der Trocknungsphase vom Trocknungsmittel im Trocknungszylinder --6b-- absorbiert wurde, durch ein Ventil --8b-- und eine Auslasspassage   --12-- in die   Atmosphäre.

   Die Absorber --6a und 6b-- werden alle vier Minuten umgeschaltet und wiederholen alternierend die oben genannten Trocknungs- und Regenerationsphasen. 

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   Die dekomprimierte trockene Luft von 25   m3/h   (Taupunkt bei   ungefähr -70oC)   fliesst durch das Wechselventil --9a-- in die Leitung --13-- und wird durch ein Reduzierventil --14-- auf einen Druck von ungefähr 2 bis 3 bar dekomprimiert, wonach sie in einen Heizer --15-- eingebla- sen wird. Der Heizer --15-- dient dazu, die trockene Luft beispielsweise elektrisch zu erwärmen, wenn die Vorrichtung abgeschaltet wurde, aber wenn tiefgekühlte Luft von der Vorrichtung zuge- führt wird, ist er nicht aktiviert und die komprimierte Luft, die in den Heizer --15-- eingelassen wurde, geht ohne Effekt hindurch und fliesst durch eine Leitung --16-- in einen Wärmetauscher   - -17--,   welcher beispielsweise ein Plattentauscher ist und einen Luftdurchlass und einen Stick- stoffdurchlass aufweist.

   Wenn die trockene Luft durch den Luftdurchlass hindurchfliesst, tauscht sie Wärme mit flüssigem Stickstoff, der im Gegenfluss durch den   Stickstoffdurchlass   fliesst und wird dabei gekühlt. Der flüssige Stickstoff wird in einem wärmeisolierten Kessel --18-- gelagert und fliesst, nachdem ein   Ventil --19-- geöffnet   wurde, durch eine isolierte Leitung --20-- in den Wärmetauscher --17--, wo er durch den Stickstoffdurchlass fliesst. Der flüssige Stickstoff verdampft dadurch, dass er die komprimierte Luft im Gegenflussverfahren abkühlt und wird dann über eine Leitung --21-- und ein   Einstellventil --22-- in   die Atmosphäre abgegeben.

   Die komprimierte Luft wird durch diesen Wärmetausch auf   ungefähr -1500C abgekühlt,   wobei Kohlendioxydgas, welches nicht im Trockner --5-- entfernt wurde, im Luftdurchlass friert und dadurch aus der kryogenen Luft entfernt wird. 



   Die so gekühlte Luft wird über eine Leitung --23-- ausgelassen und passiert einen Filter   - -24--,   wo das noch vorhandene Kohlendioxydgas gefiltert wird und wird dann über ein Ventil   --25-- in den   Behandlungsraum eingelassen. Für die Kontrolle der tiefgekühlten Luft auf eine vorbestimmte Temperatur, wird ihre Temperatur beim Auslass des   Wärmetauschers --17-- durch   einen Detektor --26-- ermittelt, der ein Signal an das Einstellventil --22--, um das Öffnungsmass des Ventils --22-- einzustellen, abgibt.

   Ein Bezugszeichen --27-- zeigt eine Auslassleitung für die tiefgekühlte Luft, die mit der Leitung --23-- beim Auslass des Ventils --24-- verbunden ist, um Luft durch Öffnen eines elektromagnetischen   Ventils --28-- in   die Atmosphäre abzugeben, wenn die Temperatur der Luft unterhalb der vorbestimmten Temperatur beim Anlassen der Anlage ist. Das Ventil --28-- ist so ausgeführt, dass es öffnet, wenn sich das   Ventil --25-- schliesst,   um den Verbrauch von kühler Luft während der medizinischen Behandlung zu unterbrechen. Ausser der Leitung --23-- ist an der Einlassseite des   Ventils --24-- eine Ablassleitung --29-- zum   Ablassen erwärmten Gases durch ein   Auslassventil --30-- angeordnet.   



   Die Vorrichtung zur Bereitung kühler Luft nach der Erfindung, bereitet kühle Luft in der oben beschriebenen Art. Nachdem die medizinische Behandlung abgeschlossen wurde, werden Wärmebehandlungen der Vorrichtungen, insbesondere des   Wärmetauschers --17-- durchgeführt.   Die Zufuhr von flüssigem Stickstoff wird durch Schliessen des Ventils --19-- abgebrochen und die trockene 
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 anteile von Feuchtigkeit u. dgl., welche von der Luft entfernt wurden und sich während der Bereitung kühler Luft im Luftdurchlass des   Wärmetauschers --17-- verdichteten,   und trägt diese durch Öffnen des Ventils --28-- über Leitungen --23 und 27-- in die Atmosphäre. 



   In der Trocknungseinheit der Erfindung werden die beiden Trocknungszylinder ungefähr alle vier Minuten, in denen die Regeneration des Trockners durchgeführt ist, umgeschaltet und die Regenerationsbehandlung benutzt wirkungsvoll die Druckunterschiede zwischen der angelieferten Luft und der Atmosphäre, wodurch zusätzliche Wärmequellen überflüssig sind. Daher kann die Wärmebehandlung nur auf den   Wärmetauscher --17-- ausgerichtet   sein und dadurch beachtliche Mengen an Wärme und Zeit erspart werden. Diese Eigenschaften bringen Vorteile bei einer Vorrichtung, die in der medizinischen Behandlung verwendet wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Vorrichtung zur Erzeugung kalter Luft für die medizinische Tiefkühlbehandlung mit einem Kompressor zum Verdichten der Luft, einem an den Kompressor angeschlossenen Trockner für die Entfernung der Feuchtigkeit aus der komprimierten Luft, einer getrennt einschaltbaren Heizeinrichtung zum Erwärmen der trockenen Luft, einem an den Trockner anschliessenden Wärmetauscher und einem wärmeisolierten Reservoir für tiefgekühltes verflüssigtes Gas, das dem Wärmetauscher zugeführt wird und anschliessend in die Atmosphäre einströmt, wobei die trockene Luft im Wärmetauscher gekühlt wird und über eine wärmeisolierte Leitung einem medizinischen Behandlungsraum zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Wärmetauscher (17) die komprimierte trockene Luft im Gegenstrom zu flüssigem Stickstoff aus dem Reservoir (18) geführt ist,

   dass in der Luftauslassleitung des Wärmetauschers ein Temperaturmesser angeordnet ist, der ein Auslassventil in der Stickstoffausgangsleitung des Wärmetauschers entsprechend der Temperatur der vom Wärmetauscher (17) gekühlten Luft steuert, und dass die Heizeinrichtung (15) zwischen dem Trockner (5) und dem Wärmetauscher (17) angeordnet ist.