CN103512777B - 用于气体传感器的采样的气动部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于气体传感器的采样的气动部件，其用于减少压力波动，其包括用于通导气体的至少一个限制部和用于通导气体的至少一个大流动腔(3)，其应可简单地且便宜地来制造且要求较小的装配花费。该目的由此来实现，即至少一个限制部(2)和至少一个大流动腔(3)至少部分地具有共同的构件(17)。

Description

用于气体传感器的采样的气动部件
技术领域
本发明涉及一种气动部件、一种用于气体分析的装置和一种用于制造气动部件的方法。
背景技术
气体传感器例如被使用在呼吸和麻醉仪中用于监控输送给患者或从患者呼出的呼吸气体浓度。由此在呼吸仪中来测量O2和CO2浓度而在麻醉仪中附加地还测量N2O和麻醉剂浓度。对此，利用传感器系统在呼吸或麻醉仪的Y形件处提取呼吸气体作为样品气体并且由在传感器系统处的传感器来评估。传感器系统在此具有泵、例如膜片泵，其从呼吸或麻醉仪的Y形件抽吸呼吸气体作为样品气体。由于膜片泵的工作方式，在此引起脉动的压力波动。这样的脉动的压力波动干扰传感器的测量结果的质量质或者负面地影响其，从而利用以气动式低通滤波器(Tiefpassfilter)的形式的气动部件来减小在传感器处的压力波动。
气动式低通(Tiefpass)在此具有大量串联的限制部(Restriktion)和大流动腔(Großströmungsraum)。限制部具有非常小的流动腔、例如作为在带有非常小的通道的限制管中的流动腔，而大流动腔是用于带有大体积的呼吸气体的流动腔。限制部在此可由限制管形成或者还由蓝宝石多孔砖(Saphirlochstein)形成。在此，限制部和大流动腔由分离的构件来形成或限制，也就是说，在限制部中和在大流动腔中的流动腔由不同的构件来限制。这些分离的构件以复杂的方式与软管相互连接。对此，限制部和大流动腔具有作为套管(Tuelle)的气动接头，用于气动连接的软管插在其上。
发明内容
因此，本发明的目的在于说明一种所提及的类型的气动部件，其可简单地且便宜地来制造且要求较小的装配花费。
该目的利用本发明的气动部件来实现。根据本发明的用于气体传感器的采样的气动部件包括：用于通导气体的至少一个限制部；用于通导气体的至少一个大流动腔，其中，所述至少一个限制部和所述至少一个大流动腔气动地相互串联；至少两个气动接头；其特征在于，至少一个限制部和至少一个大流动腔至少部分地由共同的构件形成。
以带有集成的气动式低通的构件的形式的气动部件包括用于通导(Durchleiten)气体的至少一个限制部、用于通导气体的至少一个大流动腔，其中，该至少一个限制部和该至少一个大流动腔气动地相互串联，其中，至少一个限制部和至少一个大流动腔至少部分地由构件的共同的基体形成。以有利的方式，构件的共同的基体也可被用于多个限制部和大流动腔。由于使用仅仅一个基体用于部分地限制该至少一个限制部和该至少一个大流动腔，避免了不密封性的风险。
该至少一个限制部和该至少一个大流动腔由至少一个封闭盖(Verschlussdeckel)来限制。构造为配合销(Passstifte)的填充体(Fuellkoerper)是封闭盖的组成部分并且被插入在基体处的相应的套筒(Buchse)中。通过填充体和套筒以及沿着填充体或套筒伸延的槽的共同作用来形成限制部。由槽的尺寸得到限制部的自由的流动横截面。
该至少一个限制部和该至少一个大流动腔与至少一个气动通道相互连接。在此，气动通道也可以是大流动腔的部分或者也可以是限制部的部分。
基体利用至少一个封闭盖、优选地利用两个封闭盖来气密地封闭，并且/或者该至少一个大流动腔的体积大于该至少一个限制部的体积、尤其至少是其10至100倍。
在基体处构造有带有槽的至少一个凹部(Aussparung)、尤其套筒并且在该至少一个凹部中各布置有填充体、尤其配合销而在槽内不布置有填充体，使得限制部由槽形成。带有凹部的基体、槽和填充体可特别简单地利用注塑由塑料来制造或者由此制成。由于在构件处的凹部和填充体的简单的几何结构，因此在用于制造构件和填充体的注塑工具处不需要复杂的滑动元件(Schieberelement)。适宜地，在此该至少一个凹部的几何结构与填充体互补地来构造，使得在填充体布置在凹部内时凹部基本上完全填满。作为自由的流动横截面保留有槽，其可特别简单地被构造为带有非常小的流动横截面面积的流动腔。
该至少一个填充体尤其一件式地与封闭盖相连接而该至少一个限制部由该至少一个填充体来限制。在制造封闭盖时，由此可特别简单地在注塑封闭盖时借助于由热塑性塑料的注塑将该至少一个填充体与封闭盖相连接。
该至少一个大流动腔各由在基体处的凹口来限制，并且至少一个限制部、尤其两个限制部通到大流动腔中并且/或者该至少一个气动接头通到该至少一个大流动腔中和/或到该至少一个限制部中。
气动部件利用在该专利申请中所说明的方法来制造。
根据本发明的用于气体分析的装置包括用于分析气体样品的至少一个传感器、用于将气体样品输送至该至少一个传感器的泵、用于在该至少一个传感器处减小由泵所产生的压力波动的至少一个气动部件、优选地至少一个阀、优选地至少一个过滤器、尤其烧结物过滤器(Sinterfilter)，其中，气动部件包含在该专利申请中所说明的气动式低通。
根据本发明的用于制造气动部件的方法包括步骤：提供带有各带有槽的至少一个凹部、尤其套筒的基体，提供至少一个填充体、尤其配合销，将该至少一个填充体引入带有槽的该至少一个凹部中，从而利用该至少一个填充体在槽之外来充填该至少一个凹部而在槽处形成有用于通导气体的限制部。
在一补充的变体中，利用尤其由塑料、优选地热塑性塑料的注塑来提供基体和/或该至少一个填充体。基体和该至少一个填充体可特别简单地利用注塑以注塑工具、尤其在没有滑动元件的情况下来制造。由此可降低用于制造的成本并且该构件在装配中和在运行中特别可靠。
在一补充的变体中，提供带有用于至少一个大流动腔的至少一个凹口和/或带有至少一个气动接头的基体。
提供至少一个封闭盖、优选地两个封闭盖并且将该至少一个封闭盖材料配合、形状配合和/或力配合地固定在基体处，尤其利用粘接或焊接、例如激光焊接，使得基体优选地气密地被封闭盖封闭。
适宜地，提供带有至少一个气动接头的至少一个封闭盖并且/或者提供带有至少一个填充体的至少一个封闭盖并且/或者利用尤其由塑料、优选地热塑性塑料的注塑来提供该至少一个封闭盖。
几何上与该至少一个填充体互补地来提供该至少一个凹部并且/或者在基体处布置有过滤器、尤其烧结物过滤器，尤其将过滤器、尤其烧结物过滤器引入且储存到该至少一个凹部和/或该至少一个大流动腔中，用于由该构件所导引的气体的过滤。
附图说明
根据本发明的装置的实施例在附图中示出并且在下面来详细阐述。其中：
图1显示了带有气动式低通、传感器和阀的传感器系统的流动图，
图2显示了构件的第一分解图，
图3显示了根据图2的构件的第二分解图，
图4显示了根据图2的构件的横截面，
图5显示了限制部的横截面，
图6显示了限制部的第一备选实施方案，以及
图7显示了限制部的第二备选实施方案。
附图标记清单
1 气动式低通
2 限制部
3 大流动腔
4 气动通道
5 气动接头
6 套管
7 软管
8 过滤器
9 烧结物过滤器
10 阀
11 第一传感器
12 第二传感器
13 压差传感器
14 金属管
15 泵
16 膜片泵
17 构件
18 基体
19 第一封闭盖
20 第二封闭盖
21 凹部
22 套筒
23 槽
24 填充体
25 配合销
26 固定接管
27 主气体
28 零位气体(Nullgas)
29 副气体(Nebengas)
30 在封闭盖处的板
31 密封元件。
具体实施方式
为了呼吸气体的气体分析，在未示出的呼吸或麻醉仪的Y形件处利用构造为膜片泵16的泵15来抽吸呼吸气体作为主气体27，图1。
作为传感器，在此第一传感器11被用作红外光学的测量仪而第二传感器12被用作用于分析呼吸气体的氧气传感器。由膜片泵16所抽吸的呼吸气体在此在膜片泵16处的气动通道4处具有压力波动。压力波动由于膜片泵16的技术构造而引起。这样的压力波动在第一和第二传感器11、12处导致测量错误或者对传感器11、12的测量结果的负面影响，从而利用气动式低通1来减小在两个传感器11、12处出现的压力波动。气动式低通1具有大量限制部2和大流动腔3。与非常细的流动通道相比，限制部2具有较小的流动体积和较小的流动横截面面积而大流动腔3具有非常大的流动体积和较大的流动横截面面积。利用两个阀10可控制是作为来自呼吸或麻醉仪的呼吸气体的主气体27还是用于标定这两个传感器11、12的零位气体28可被输送给传感器11、12。此外还可控制是否经由气动式低通1来附加地或者单独地导引副气体29。烧结物过滤器9作为过滤器8用于过滤由膜片泵16经由构件17所抽吸的气体。在膜片泵16后面存在由两个大流动腔3(其通过限制部2相互连接)构成的串联。由此形成的气动式低通滤波用作用于膜片泵16的消声器。
在图2至4中示出构件17。构件17包括基体18、第一封闭盖19和第二封闭盖20。基体18和这两个封闭盖19、20借助于注塑由热塑性的塑料制成。这两个封闭盖19、20在此具有板30，在其处相应同样由热塑性的塑料一件式地构造有配合销25作为填充体24以及套管6作为气动接头5。此外，第一封闭盖19具有用于机械固定构件17的由热塑性的塑料构成的两个固定接管26。
基体18构造有三个大的凹口，其相应部分地限制大流动腔3且是气动式低通1的组成部分。此外，在基体18处存在多个构造为套筒22的凹部21。凹部21作为套筒22、例如总共6个套筒22在此在横截面中大致圆形地来构造(图5)并且在此相应具有作为纵向槽的槽23。
除了槽23之外，套筒22的几何形状在此与在这两个封闭盖19、20处的配合销25的几何形状互补地来构造。为了限制部2在基体18处的构造，配合销25应引入在基体18处的相应的套筒22中，直到这两个封闭盖19、20的板30处于基体18上。由此，作为在带有槽23的套筒22中的流动腔仅还保留槽23，从而由此以简单的方式形成限制部2。限制部2因此不仅由基体18而且由配合销25相应在第一或第二封闭盖19、20处来限制。由此能够以简单的方式在气动式低通1处建立限制部2。在将这两个封闭盖19、20安放到基体18上之后，气密地借助于激光焊接将这两个封闭盖19、20、也就是说板30与基体18焊接。
因此以该简单的方式可形成限制部2。仅在压差传感器13处的限制部2由金属管14形成，图4。对此，在将两个封闭盖19、20施加到凹部21中之前将金属管14引入相应的凹部21中或者在制造基体18时直接一起喷注。金属管14具有用于呼吸气体的相应的较小的流动通道，从而由此还在金属管14处形成限制部2。过滤器8在图4中示出并且布置在基体18的套筒22中。在将配合销25引入套筒22中之前，首先引入过滤器8或者在制造基体18时直接一起喷注。
大流动腔3由在基体18处的凹口形成。为了导入和导出呼吸气体并且因此为了引导呼吸气体通过大流动腔3，限制部2通到相应的大流动腔3中。套筒22和配合销25的长度在此构造成使得它们还在封闭盖19、20的板30之前结束并且由此从在槽23处的限制部2流出的呼吸气体可流入大流动腔3中。大流动腔3因此由基体18和相应封闭盖19、20、也就是说板30来限制。与此不同，呼吸气体还可通过作为套管6的气动接头5被输送给大流动腔3和/或从其导出。为了限制部2和大流动腔3的气动连接，限制部2和/或大流动腔3通到气动接头5中。由此可利用在图2至4中所示的构件17来实现呼吸气体的在图1中所示的流动图。
阀10和传感器11、12在图2至4中未示出。阀10和压差传感器13(其同样未在图2至4中示出)在此利用电气线路(Leiterbahn)机械地固定在电路板处并且利用电流来运行，电流通过在电路板上的线路来导引(未示出)。为了阀10和压差传感器13的气动连接，它们气动地利用套管6借助于气动的密封元件31与第一封闭盖19相连接。
传感器11、12和膜片泵16利用软管7气动地连结在第二封闭盖20的套管6处。传感器11、12和膜片泵16的供电通过单独的电线不带电路板地实现。由此，在构件17处阀10以及压差传感器13布置在第一封闭盖19的区域中而传感器11、12以及膜片泵16在第二封闭盖20的区域中。阀10、传感器11、12、13和膜片泵16布置在构件17之外。
总体上观察，显著的优点与根据本发明的气动构件17相联系。在制造气动构件17时不必再以复杂的方式将各个部件气动地和机械地相互连接，以便能够使大量限制部2和大流动腔3气动地串联。仅利用简单且便宜地借助于注塑待由热塑性的塑料制造的基体18以及同样借助于注塑所制造的封闭盖19、20，能够以简单的方式在构件17处制造大量限制部2和大流动腔3。由此，在制造和装配构件17时可显著降低成本。由于这两个封闭盖19、20与基体18的简单的且便宜的气密连接，构件17在运行中特别简单且可靠地工作，因为不密封性的风险非常小。
在限制部2的在图7中所说明的第二实施形式中，槽23具有三角形的横截面轮廓。

Claims (28)

1.一种用于气体传感器的采样的气动部件，其包括
- 用于通导气体的至少一个限制部(2)，
- 用于通导气体的至少一个大流动腔(3)，其中，所述至少一个限制部(2)和所述至少一个大流动腔(3)气动地相互串联，
- 至少两个气动接头(5)，
其特征在于，
至少一个限制部(2)和至少一个大流动腔(3)至少部分地由共同的构件(17)形成，
其中，所述构件(17)包括基体(18)和至少一个封闭盖(19, 20)，它们形成所述至少一个限制部(2)和所述至少一个大流动腔(3)，其中，在所述构件(17)处构造有带有槽(23)的至少一个凹部(21)，并且在所述至少一个凹部(21)中各布置有填充体(24)而在所述槽(23)内不布置有填充体(24)，使得所述限制部(2)由所述槽(23)形成。
2.根据权利要求1所述的气动部件，其特征在于，所述构件(17)构造成单件式。
3.根据权利要求1所述的气动部件，其特征在于，所述基体(18)利用至少一个封闭盖(19, 20)被气密地封闭，并且所述至少一个大流动腔(3)的体积大于所述至少一个限制部(2)的体积。
4.根据权利要求1所述的气动部件，其特征在于，所述填充体(24)构造在所述封闭盖(19, 20)处，并且所述至少一个限制部(2)由所述填充体(24)来限制。
5.根据权利要求1所述的气动部件，其特征在于，所述至少一个大流动腔(3)各由在所述构件(17)处的凹口来限制，并且至少一个限制部(2)通到所述大流动腔(3)中而所述气动接头(5)通到所述至少一个大流动腔(3)中并且/或者到所述至少一个限制部(2)中。
6.根据权利要求5所述的气动部件，其特征在于，所述至少一个大流动腔(3)由封闭盖(19, 20)来限制。
7.根据权利要求2所述的气动部件，其特征在于，所述构件(17)构造为塑料压注件。
8.根据权利要求3所述的气动部件，其特征在于，所述基体(18)利用两个封闭盖(19,20)气密地来封闭。
9.根据权利要求3所述的气动部件，其特征在于，所述至少一个大流动腔(3)的体积是所述至少一个限制部(2)的体积的10至100倍。
10.根据权利要求1所述的气动部件，其特征在于，所述凹部(21)是套筒(22)。
11.根据权利要求1所述的气动部件，其特征在于，所述填充体(24)是配合销(25)。
12.根据权利要求4所述的气动部件，其特征在于，所述填充体(24)单件式地构造在所述封闭盖(19, 20)处。
13.根据权利要求5所述的气动部件，其特征在于，两个限制部(2)通到所述大流动腔(3)中。
14.一种用于气体分析的装置，其包括
- 用于分析气体样品的至少一个传感器(11, 12)，
- 用于将所述气体样品输送至所述至少一个传感器(11, 12)的泵(15, 16)，
- 用于在所述至少一个传感器(11, 12)处减小由所述泵(15, 16)所产生的压力波动的气动部件，
其特征在于，
所述气动部件根据上述权利要求1至13中任一项所述的气动部件来构造。
15.一种用于制造根据上述权利要求1至7和9至13中任一项所述的气动部件的方法，其带有步骤：
- 提供基体(18)，其带有各带有槽(23)的至少一个凹部(21)，
- 提供至少一个填充体(24)，
- 将所述至少一个填充体(24)引入带有所述槽(23)的所述至少一个凹部(21)中，从而利用所述至少一个填充体(24)在所述槽(23)之外来充填所述至少一个凹部(21)，并且在所述槽(23)处形成用于通导气体的限制部(2)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，利用由塑料的注塑来提供所述基体(18)和所述至少一个填充体(24)。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，提供带有用于至少一个大流动腔(3)的至少一个凹口和带有至少一个气动接头(5)的所述基体(18)。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，提供至少一个封闭盖(19, 20)，并且将所述至少一个封闭盖(19, 20)材料配合、形状配合和/或力配合地固定在所述基体(18)处，使得所述基体(18)气密地被所述封闭盖(19, 20)封闭。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，提供带有至少一个气动接头(5)的所述至少一个封闭盖(19, 20)，并且提供带有所述至少一个填充体(24)的所述至少一个封闭盖(19, 20)，并且利用由塑料的注塑来提供所述至少一个封闭盖(19, 20)。
20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，几何上与所述至少一个填充体(24)互补地来提供所述至少一个凹部(21)，并且在所述基体(18)处布置有过滤器(8)用于所通导的气体的过滤。
21.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述凹部(21)是套筒(22)。
22.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述填充体(24)是配合销(25)。
23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，利用由热塑性塑料的注塑来提供所述基体(18)和所述至少一个填充体(24)。
24.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，提供两个封闭盖(19, 20)。
25.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，将所述至少一个封闭盖(19, 20)利用粘接或焊接固定在所述基体(18)处。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，将所述至少一个封闭盖(19, 20)利用激光焊接固定在所述基体(18)处。
27.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，利用由热塑性塑料的注塑来提供所述至少一个封闭盖(19, 20)。
28.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述过滤器(8)是烧结物过滤器(9)。
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