DE10014829A1 - Wasserfalle, insbesondere für Atemgasüberwachungsgeräte - Google Patents
Wasserfalle, insbesondere für AtemgasüberwachungsgeräteInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung (10) zum Abscheiden von in einem Gasstrom enthaltener Fechtigkeit, mit einem Filter (20) zum Abscheiden der Feuchtigkeit, einem Behälter (60) zur Aufnahme der abgeschiedenen Feuchtigkeit, und einem schwenkbaren Hebel (30) zum Andrücken des Behälters (60) gegen den Filter (20).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von in ei
nem Gasstrom enthaltener Feuchtigkeit.
Wasserfallen haben allgemein die Aufgabe die in einem Gasstrom enthaltene
Feuchtigkeit abzuscheiden und so die Feuchtigkeit beispielsweise von einem
empfindlichen Messaufnehmer fernzuhalten und/oder ein Eindringen in ein Ge
rät entlang des Gasstroms zu verhindern. Eine typische Anwendung derartiger
Wasserfallen ist in Atemgasüberwachungsgeräten insbesondere im medizini
schen Bereich.
Die bekannten Wasserfallen basieren zumeist auf dem Funktionsprinzip, dass
der Gasfluss eine Membran aus hydrophoben Material passieren muss. Sich in
dem Gasfluss befindende Wasserteile bleiben an der Membran "hängen", und
das sich so sammelnde Wasser wird über eine Saugleitung in einen Behälter
abgesaugt. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise aus DE-A-38 44 456 be
kannt.
US-A-4,579,568 beschreibt eine Wasserfalle, die auf dem Prinzip der Feuchtig
keitsabscheidung durch Massenträgheit ohne Membran basiert. In der WO-A-
90/4425 wird die Verwendung hydrophiler Materialien vorgeschlagen. Das Ver
dampfungsprinzip zur Feuchtigkeitsabscheidung lehrt US-A-5,233,996, und US-
A-4,821,737 schlägt die Nutzung der Oberflächenspannung vor.
Schwierigkeiten im Umgang mit den bekannten Wasserfallen ergeben sich ins
besondere bei der Leerung der abgeschiedenen Flüssigkeit aus dem Behälter.
Diese gestaltet sich vielfach sehr umständlich und ist beispielsweise nur mittels
Einwegspritzen möglich. Bei anderen Anordnungen erfolgt eine Abdichtung des
Behälters durch zwei O-Ringe am Innendurchmesser, wobei durch die entste
henden Reibkräfte die Haltefunktion übernommen wird. Dies erfordert jedoch
eine bestimmte Lösekraft und kann zum plötzlichen Lösen des Behälters führen
und damit zu der Gefahr des Verschüttens des Behälterinhalts.
Weitere Probleme ergeben sich vielfach hinsichtlich der Reinigung der Was
serfallen, die entweder nur eingeschränkt möglich oder nur sehr unkomfortabel
durchführbar ist. Andere Schwierigkeiten resultiere oft daraus, dass die Ab
saugpumpe arbeitet, obgleich die Wasserfalle noch nicht oder nicht mehr funk
tional ist, was zu einer verkürzten Pumpenlebensdauer und erhöhten War
tungskosten führt. Schließlich besteht auch zunehmend das Bedürfnis, die ein
zelnen Teile so häufig wie möglich wiederverwertbar zu gestalten und Weg
werfteile zu vermeiden.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Wasser
falle zur Verfügung zu stellen, die sich insbesondere für den Einsatz im klini
schen Betrieb eignet und den damit verbundenen Schwierigkeiten begegnet.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Vorteilhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen ange
führt.
Bei der erfindungsgemäßen Wasserfalle ist das Dichtprinzip und der Andruck
mechanismus des Behälters bevorzugt durch einen Exzenter oder eine ent
sprechende Kurvenbahn ausgeführt, wodurch der Behälter direkt an den Filter
gedrückt werden kann. Die Dichtung wird dabei vorzugsweise durch Zwischen
lage eines federnden Elementes, wie eines O-Rings, zwischen Behälterkante
und Filter unterstützt. Das federnde Element sorgt dabei insbesondere auch für
ein schonenderes Andrücken von Behälter und Filter. Der erfindungsgemäße
Andruckmechanismus verhindert so ein unbeabsichtigtes Verschütten der an
gesammelten Flüssigkeit beim Entfernen des Behälters und unterstützt kom
fortabel den Anbringungs- und Entfernungsvorgang des Behälters.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die für den Andruckmechanismus
erforderliche Kurvenbahn durch einen Hebelmechanismus bewerkstelligt, wobei
der Hebel in Filternähe schwenkbar gelagert ist, wodurch die dem Filter entge
genstehende Oberfläche des Hebels eine (zum Drehpunkt exzentrische) Kur
venbahn z. B. mit unterschiedlichen Radien beschreibt.
Ein entsprechend geeigneter Behälter weist an der dem Filter gegenüberlie
genden Seite einen entsprechend geformten Flansch auf, wobei der Flansch
zum Anbringen des Behälters an den Filter zwischen den Filter und den Hebel
eingebracht wird. Durch Schwenken des Hebels drückt die dem Flansch gege
nüberliegende Seite des Hebels wie ein exzentrischer Nocken auf die Unter
seite des Flanschs und drückt so den Behälter gegen den Filter.
Durch geeignete Formgebung des Hebels lässt sich zudem eine Behälterfüh
rung erreichen, die während des Einbringens und Entfernens des Behälters
diesen definiert an den Filter heran- bzw. von diesem wegführt. Dies erleichtert
den Ein- bzw. Ausführvorgang und erlaubt ferner eine definierte Position des
Behälters gegenüber dem Filter zu beschreiben.
Durch das Bilden von separierbaren Baugruppen und die Verwendung von
einfachen lösbaren Verbindungen wird eine Einhandbedienung der Wasserfalle
z. B. für einen Schlauch- oder Filterwechsel unterstützt. Der Anwender kann hier
auch Teile der Wasserfalle selbst komplett entfernen, und es wird eine einfache
Reinigbarkeit der Wasserfalle oder von Teilen davon ermöglicht. Durch die
Wahl geeigneter lösbarer Verbindungselemente kann der Anwender selbst,
nach Möglichkeit auch ohne Werkzeug, beschädigte Teile wechseln, was wie
derum Servicekosten spart. Bei herkömmlich bekannten Wasserfallen ist dies
nicht immer möglich, da Teile oft von innen verschraubt sind und nur durch Öff
nen des Gerätes getauscht werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt eine Bündelung von Funktionali
täten, beispielsweise durch Einbeziehen von Gehäuseteilen anderer Geräte
(wie z. B. eines mit der Wasserfalle verbundenen Analysegerätes) und/oder
durch Einbringen von Funktionen (z. B. Drehpunkt der Filterabdeckklappe, Füh
rung des Filters), so dass ein mechanischer Träger der Wasserfallenteile ent
fallen kann. Ebenso können durch die geeignete Bündelung von Funktionalitä
ten entsprechende Befestigungselemente und der sonst notwendige Montage
schritt des Zusammenbaus der Wasserfalle entfallen.
In Kombination mit dem Dichtprinzip des Behälters, das kein Zwischenteil er
fordert (da der Behälter direkt auf den Filter gedrückt und damit abgedichtet
wird), entfallen die bei den herkömmlichen Lösungen aus pneumatischer Sicht
vielfach notwendigen Teile, die für die Verbindung von Behälter zu dem Filter
erforderlich sind, wie z. B. Schlauchnippel, Schläuche und zusätzliche Dichtun
gen.
Der Eingangskonnektor für die Absaugung ist vorzugsweise direkt am Filter
ausgebildet, beispielsweise durch spritzgusstechnische Verfahren. Dadurch
wird auch hier kein Zwischenteil benötigt, was wiederum die Teilezahl reduziert.
Pneumatische Verbindungen und damit potentielle Leckstellen können entfal
len.
Insgesamt erlaubt die erfindungsgemäße Konstruktion der Wasserfalle eine
Reduzierung der Anzahl von Bauelementen und/oder eine Anbringung einzel
ner Wasserfallenteile auch ohne zusätzliche Befestigungselemente. Hierdurch
wird die Produktion vereinfacht, der Serviceaufwand verringert und die Teile-
und Produktionskosten minimiert.
Die erfindungsgemäße Bündelung von Funktionalitäten, die sonst durch eigenständige
Teile realisiert würden, lässt sich insbesondere durch Einbringen der
Wasserfallengeometrie in die entsprechenden Teile (vorzugsweise Kunststoff
teile) erzielen, was bei geeigneter Materialauswahl typischerweise kostenneut
ral für die Herstellung dieser Teile ist.
Eine weitere Bündelung von Funktionalitäten kann sich durch geeignete Ges
taltung der Verschlussklappe für den Filter ergeben. So kann die Verschluss
klappe einen separaten Verschluss aufweisen, der im Falle eines nicht ange
schlossenen Absaugeschlauchs einen entsprechenden Anschlusskonnektor
des Filters abdeckt. Bei gestecktem Absaugeschlauch wird der Verschluss
dann in seiner Position geändert, was sich wiederum für eine automatische Ü
berwachung, ob der Absaugschlauch gesteckt ist oder nicht, nutzen lässt.
Die Verschlussklappe hat vorzugsweise zwei Betriebspositionen, die sich bei
spielsweise durch geeignete Verrasterungen absichern lassen. Durch eine
Raste, Anschlag oder ähnliches, die vorzugsweise manuell entriegelt werden
müssen, soll hierdurch ein unbeabsichtigtes Auswerfen des Filters beim
Schlauchstecken verhindert werden.
In einer ersten Betriebsposition kann die Verschlussklappe bis zu einem be
stimmten Winkel angehoben werden, um den Absaugeschlauch mit dem Filter
zu verbinden Um von dieser ersten Betriebsposition in eine zweite Betriebspo
sition zu gelangen, muss beispielsweise eine mechanische Verrasterung gelöst
werden, und die Verschlussklappe kann nun in einem größerem Winkel geöff
net werden, um beispielsweise das Filterteil einzulegen oder zu entnehmen.
Durch geeignete Formgebung der Verschlussklappe kann (z. B. in dem zweiten
Betriebszustand) eine Herausgabe des Filters durch geeignete Hebelwirkung
unterstützt werden. Entsprechend kann auch ein Einführen des Filters durch
diese Hebelwirkung unterstützt werden. Dies erhöht den Bedienkomfort und die
Betriebssicherheit, da durch geeignete mechanische Führungen eine sichere
Positionierung des Filterteils sichergestellt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Überwachung
von Betriebszuständen der Wasserfalle durch lichtoptische Signale wie z. B. Inf
rarotstrahlen. So kann durch lichtoptische Überwachung beispielsweise der
Füllstand des Behälters überprüft werden, um beispielsweise den überraschen
den Ausfall der Wasserfalle durch einen vollen Behälter während einer Anwen
dung zu verhindern. Die lichtoptische Erkennung des Füllstands erfolgt berüh
rungslos, im Gegensatz zu den Berührungsfühlern bekannter Wasserfallen, bei
denen Elektroden oder Lichtleiter in die Flüssigkeit tauchen.
Durch die lichtoptische Überwachung kann ebenso überprüft werden, ob ein
Absaugschlauch gesteckt ist, so dass beispielsweise die Absaugpumpe nur
dann in Betrieb gesetzt wird, wenn der Absaugschlauch auch tatsächlich ge
steckt ist. Dies verlängert die Lebensdauer der Pumpe, erhöht die erforderli
chen Wartungsintervalle und senkt dadurch die Kosten für den Kunden. Die
lichtoptische Überwachung kann auch eine Funktionsprüfung der Filterver
schlussklappe umfassen. So kann insbesondere überprüft werden, in welcher
Position die Verschlussklappe sich befindet.
Durch geeignete Anordnung der einzelnen Komponenten der Wasserfalle kann
es ausreichend sein, dass auch für die Überwachung mehrerer Funktionalitäten
(wie Füllstand, Absaugschlauch und/oder Verschlussklappe) nur ein optisches
Sendeelement und ein optisches Empfangselement erforderlich ist. Die opti
sche Strahlführung kann durch geeignete Prismen und Blenden so beeinflusst
und umgelenkt werden, dass der optische Strahl nur dann auf den Empfänger
trifft, wenn alle Bedingungen zum Betrieb erfüllt sind. Hierbei handelt es sich im
Prinzip um eine Reihen- oder Serienschaltung von Abfragen, wobei die Rei
henfolge prinzipiell gleichgültig ist, da der Wegfall einer der Betriebsfunktiona
litäten bereits eine mangelnde Betriebsbereitschaft der Wasserfalle indiziert.
Eine derartige Abfragenreihe kann eine oder mehrere der nachstehen Abfragen
(oder auch andere) beinhalten:
- - Ist der Behälter überhaupt vorhanden?
- - Ist der Füllstand im Behälter funktional, also beispielsweise unterhalb eines Maximalwertes?
- - Ist der Behälter durch den Spannhebel verriegelt?
- - Ist der Filter gesteckt?
- - Ist der Absaugschlauch gesteckt?
Nur wenn alle Bedingungen der Abfragenreihe erfüllt sind, ist die Wasserfalle
betriebsbereit.
Bei geeigneter Anordnung der einzelnen Elemente können die Bedingungen als
voneinander abhängig gestaltet werden. Wird beispielsweise der Eingangskon
nektor für den Absaugschlauch im oder am Filter angeordnet, so genügt die
Abfrage, ob der Absaugschlauch gesteckt ist, um damit auch die Anwesenheit
des Filters zu überwachen.
Die den optischen Strahl beeinflussenden Elemente können auch die zu über
wachenden Komponenten selbst sein. Dadurch kann wiederum die Anzahl der
Bauteile reduziert werden. Wird beispielsweise der Behälter aus für den opti
schen Strahl durchlässigem Material gefertigt, kann in dem Behälter ein Prisma
integriert werden (beispielsweise durch geeignete spritzgusstechnische Verfah
ren), das den optischen Strahl in geeigneter Weise beeinflusst.
Für andere Komponenten, wie z. B. den Spannhebel, kann für den optischen
Strahl undurchlässiges Material verwendet werden, so dass dieses eine Blende
für den optischen Strahl darstellt und dieser unterbrochen wird, wenn das Ele
ment sich in einer Stellung befindet, die nicht die Betriebsbereitschaft sicher
stellt.
Die Erfindung wird im Folgenden weiter unter Heranziehung der Zeichnungen
erläutert, wobei sich gleiche Referenzzeichen auf funktional gleiche oder ähnli
che Merkmale beziehen.
Fig. 1A-4F zeigen verschiedenen Ansichten, Details und Varianten
einer ersten Ausführungsform einer Wasserfalle 10 ge
mäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Wasserfalle 10,
und
Fig. 6A-6D zeigen beispielhafte Strahlengang-Varianten zur Überwa
chung der Wasserfalle 10.
Fig. 1A zeigt eine Wasserfalle 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die
Wasserfalle 10 weist einen (in Fig. 1A nur verdeckt sichtbaren) Filter 20, einen
mit diesem verbundenen schwenkbaren Spannhebel 30, eine Klappe 40 mit
einem Verschluss 50 und einem (in Fig. 1A ebenfalls nur verdeckt sichtbaren)
Behälter oder Becher 60 auf.
Die Wasserfalle 10 arbeitet nach dem (in Fig. 2 dargestellten) Prinzip, dass
ein Gasstrom durch den Filter 20 geführt wird und sich in dem Gasfluss befin
dende Wasserteile an einer Membran des Filters 20 "hängenbleibt". Das sich
so sammelnde Wasser wird über eine Saugleitung in den Behälter 60 abge
saugt.
Die Klappe 40 und der Verschluss 50 stellen funktional eine Abdeckung 70 dar,
die den Filter 20 teilweise umgibt und unter anderem gegen ein ungewolltes
Herauslösen aus der Wasserfalle 10 sichert. Eine Filtereinheit 80 stellt eine
weitere funktionale Baugruppe dar und umfasst den Filter 20, den Spannhebel
30, den Behälter 60 und gegebenenfalls eine (oder mehrere) Dichtung 65 (vgl.
Fig. 2 und 4) zwischen dem Behälter 60 und dem Filter 20 auf.
Eine weitere, allerdings in Fig. 1A nicht explizit dargestellte funktionale Bau
gruppe ist eine Überwachungseinheit 90 bestehend aus einem Infrarot-(IR)
Sender, einem IR-Empfänger, entsprechender Ansteuerung(en) und einer
Auswerteeinheit zur Auswertung der lichtoptischen Funktionsüberwachung der
Überwachungseinheit 90. Teile der Überwachungseinheit 90 können in einem
die Wasserfalle 10 (teilweise) umgebenden Gehäuse 100 untergebracht sein,
wie in Fig. 1A angedeutet. Die Überwachungseinheit 90 dient der Füllstands
überwachung für den Behälter 60, der Anwesenheitsüberwachung für einen an
den Filter 20 angebrachten Absaugschlauch 200 (vergleiche Fig. 1C) und der
Anwesenheitsüberwachung des Behälters 60 und des Filters 20.
Eine gute integrale Einheit lässt sich vorzugsweise dadurch erreichen, dass das
Gehäuse 100 bereits mechanische Funktionen der Wasserfalle 10 übernimmt.
Hierdurch lässt sich die Teilezahl reduzieren und die Wasserfalle 10 kann bei
spielsweise integral mit einem weiteren Gerät verbunden werden, so dass das
Gehäuse 100 auch einen Teil eines Gehäuses des weiteren Gerätes darstellt.
In diesem Falle erhält man die zusätzliche für die Wasserfalle 10 benötigte Ge
ometrie durch einfache gestalterische Maßnahmen, die insbesondere bei einer
Ausführung des Gehäuses 100 aus Kunststoff quasi ohne zusätzliche Kosten
durchführbar ist.
Die beiden Baugruppen der Abdeckung 70 und der Filtereinheit 80 lassen sich
von einem Anwender der Wasserfalle 10 zur Wartung und Reinigung aus dem
Gehäuse 100 ganz oder auch nur teilweise entfernen oder ersetzen. Die Über
wachungseinheit 90 hingegen ist vorzugsweise verschleißfrei fest unterge
bracht und nicht für anwenderseitige Eingriffe ausgelegt. Beim Tausch der mechanischen
Teile der Wasserfalle 10, z. B. wegen Beschädigung oder Ver
schleiß, müssen diese Teile somit nicht zwangsläufig mit ersetzt werden.
Die Fig. 1B bis 1D verdeutlichen das Stecken des Absaugschlauches 200
an den Filter 20. Hierfür wird die Klappe 40 zunächst um ca. 30 Grad nach o
ben (vergleiche Fig. 1B) gegenüber der in Fig. 1A gezeigten Grundstellung
angehoben. In dieser Position rastet die Klappe 40 durch Vorsehen geeigneter
mechanischer Verrasterungen ein. Der Verschluss 50 wird beim Hochschieben
der Klappe 40 über einen Formschluss 210 (vgl. beispielhaft in Fig. 1D) mit
genommen und durch eine Feder (z. B. eine angespritze Biegefeder 215) in ei
ne Vorzugslage auf diesen Formschluss 210 gedrückt.
Durch das Aufklappen der Klappe 40 wird ein Konnektor 220 des Filters 20
freigegeben, der als Anschlussstück für den Absaugschlauch 200 dient. Der
Absaugschlauch 200 (in Fig. 1C ist symbolisch nur das Endstück des Ab
saugschlauches 200 dargestellt) kann nun auf den Konnektor 220 gesteckt
werden, wie in Fig. 1C gezeigt.
Beim Schließen der Klappe 40 in Richtung der in Fig. 1A gezeigten Aus
gangsposition bleibt der Verschluss 50 auf dem Absaugschlauch 200 liegen
und kehrt nicht mehr in seine in Fig. 1A dargestellte Ausgangslage zurück. Um
eine mechanische Belastung des Absaugschlauches 200 so gering wie möglich
zu halten, wird vorzugsweise der Absaugschlauch 200 zumindest in dem mit
dem Verschluss 50 in Berührung kommenden Bereich ummantelt oder durch
ein geeignetes Konnektorstück ausgeführt. Der anzuschließende Schlauch 200
besitzt vorzugsweise einen stabilen pneumatischen Konnektor aus Kunststoff,
der in den entsprechenden Konnektor 220 des Filters gesteckt wird. Der Ver
schluss soll auf diesem zu liegen kommen.
Diese gegenüber der in Fig. 1A gezeigten Ausgangslage geänderten Lage
des Verschlusses 50 in Fig. 1C kann durch die Überwachungseinheit 90 ab
gefragt werden.
Die Klappe 40 rastet vorzugsweise definiert in den in den Fig. 1B und 1C
dargestellten Stellungen "auf' und "zu" ein. Dadurch lässt sich der Absaug
schlauch 200 leicht auch mit nur einer Hand anbringen. Diese Stellungen wer
den vorzugsweise durch zumindest einen, an einer Seite der Klappe 40 aus
geführten Schnapphaken 230 und (zumindest) einer entsprechenden Ausfor
mung 240 im Gehäuse 100 gebildet (vgl. auch Fig. 3A).
Fig. 2 stellt das Funktionsprinzip der Wasserfalle 10 in Schnittansicht dar. Über
den Absaugschlauch 200 wird ein Gasstrom (beipielsweise von einem Beat
mungsgerät 250 eines Patienten) in Pfeilrichtung zu der Wasserfalle 10 hinge
führt. Der Absaugschlauch 200 ist an dem Konnektor 220 befestigt, z. B. ge
schraubt oder mittels eines Schnappverschlusses. Der durch den Konnektor
220 in dem Filter 20 eintretende Gasstrom wird durch eine wasserundurchläs
sige Membran 260 in Richtung eines Auslasses 330 geführt, der mit einer (nicht
dargestellten) Pumpe in Verbindung steht, die den Gasstrom führt. Die an der
Membran 260 abgeschiedenen Wasserpartikel sinken aufgrund der Schwer
kraft zum Boden des Filters 20 ab und fallen durch eine Öffnung 270 in den
Behälter 60 ab. Vorzugsweise sorgt ein über einen Anschluss 280 angelegter
leichter Unterdruck dafür, dass das im Filter 20 abgeschiedene Wasser in den
Behälter 60 gelangt. Das zum Auslass 330 heraustretende getrocknete Gas
kann nun beispielsweise zu einer Messzelle geführt werden.
Fig. 3A stellt den Wechsel einer Filtereinheit 80 dar. Zum Wechseln der Filter
einheit 80 aus der in Fig. 1A dargestellten Grundposition wird die Klappe 40
zunächst entsprechend Fig. 1B um etwa 30 Grad nach oben geklappt, wobei
diese durch die (im Ausführungsbeispiel) an beiden Seiten der Klappe 40 an
gebrachten Schnapphaken 230 zunächst in der in Fig. 1B dargestellten Posi
tion einrastet.
Um die Klappe 40 weiter noch oben zu schwenken, werden die Schnapphaken
230 nun beidseitig entriegelt und die Klappe 40 kann somit in einem größeren
Winkel geöffnet werden. Dabei wird die Filtereinheit 80 nach Freigabe einer Nut
300 in dem Filter 20 durch eine Rippe 310 (in der Klappe 40) durch einen Aus
werfer 320 der Klappe 40 ausgeschoben. Gleichzeitig wird eine pneumatische
Verbindung 330 mit einer Dichtung 340 des Filters 20 aus einer Anschlussboh
rung 350 des Gehäuses 100 gezogen. Der Anwender kann dann die Filterein
heit 80 ohne Kraftaufwendung aus einer Geradführung 360 ziehen und bei
spielsweise austauschen.
Zum Einfügen der Filtereinheit 80 (mit oder ohne Behälter 60) wird diese in die
Geradführung 360 eingesteckt und die Klappe 40 geschlossen. Dabei wird der
Filter 20 (bzw. die gesamte Filtereinheit 80) durch die Rippe 310 in ihre End
stellung geschoben und die pneumatische Verbindung 330 mit Dichtung 340 in
die Anschlussbohrung 350 gedrückt.
Die Fig. 3B-3D stellen in Schnittansicht das Zusammenwirken von Nut 300,
Rippe 310 und Auswerfer 320 dar. In Fig. 3A stellen die Nut 300 und die Rip
pe 310 bei geschlossener Klappe 40 den Auszugsschutz dar, um zu verhin
dern, dass der Filter 20 in der ersten Betriebsposition der Klappe 40 unbeab
sichtigt ausgezogen wird. Die Rippe 310 ist in der gesamten ersten Betriebspo
sition in der Nut 300 im Eingriff und gibt sie erst in der zweiten Betriebsposition
frei. Wie angedeutet, kann die Rippe 310 eine geeignete Kurvenform besitzen,
damit trotz Bewegungswinkel in der ersten Betriebsposition immer ein
Formschluß besteht.
Das Ausschieben des Filters 20 erfolgt dann, wie in Fig. 3C dargestellt, beim
weiteren Öffnen der Klappe 40 in der zweiten Betriebsposition durch den Aus
werfer 320. Beim Schliessen der Klappe greift, wie in Fig. 3D dargestellt, die
Rippe 310 in die Nut 300 und schiebt den Filter 20 bei der weiteren Drehbewe
gung der Klappe 40 in seine Endposition. In dieser Endposition ist dann, wenn
der Absaugschlauch 200 steckt, die Wasserfalle 10 betriebsbereit.
Übergabe- und Übernahmepunkte zwischen Auswerfer 320 und Rippe 310
hängen von der Geometrie und Lage der Elemente untereinander ab. Damit
beim Schließen der Klappe ein Einschieben des Filters 20 erfolgen kann, kann
eine Kurvenbahn A vorgesehen werden, damit die Rippe 310 über diese Kur
venbahn den Filter 20 verschieben kann. Gegebenenfalls kann eine zweite
Kurvenbahn B beim Einschieben des Filters 20 dafür sorgen, dass die Klappe
40 genügend weit geöffnet wird. Dies ist jedoch nur eine Frage der Getriebeleh
re und der Konstruktion im Detail.
Durch die Überwachungseinheit 90 kann jeweils die richtige Positionierung des
Filters 20 und des Bechers 60 bzw. deren Vorhandensein abgeprüft werden.
Um nur den Filter 20 aus der Filtereinheit 80 auszutauschen, wird bei entnom
menem Becher 60 (siehe Fig. 4A) der Hebel 30 durch Zusammendrücken sei
ner Schenkel 400A und 400B aus Drehpunkten 410A und 410B ausgehoben.
Der Behälter 60 und der Hebel 30 können wiederverwendet werden.
Um die Klappe 40 einschließlich des Verschlusses 50 zu wechseln, wird zu
nächst der Filter 20 wie oben beschrieben entnommen. Beidseitige Laschen
370 der Klappe 40 werden zusammengedrückt und über an dem Gehäuse 100
angebrachte (bzw. ausgeformte) Bolzen (in den Figuren nicht dargestellt), die in
beiderseitige Drehpunkte 380 der Klappe 40 eingreifen, gehoben. Hierdurch
wird die Klappe 40 frei und kann gereinigt oder ausgetauscht werden.
Zur Montage der Klappe 40 an das Gehäuse 100 wird diese zunächst, wie in
Fig. 3A gezeigt, schräg angesetzt und die Laschen 370 eingedrückt. Die La
schen 370 besitzen Schrägen 390, die die Laschen 380 auslenken und das
Aufschnappen der Drehpunkte 380 auf die entsprechenden Bolzen des Gehäu
ses 100 ermöglichen.
Fig. 4A stellt den Vorgang des Wechsels des Behälters 60 dar. Ausgehend
von der in Fig. 1A dargestellten Grundstellung wird der Spannhebel 30 in der
in Fig. 4A gezeigten Pfeilrichtung geschwenkt. Durch eine vorzugsweise exzentrische
Kurvenbahn 420 wird der Behälter 60 entlastet und die Dichtung 65
frei.
Um den Behälter 60 von der Filtereinheit 80 zu trennen oder in diese einzufüh
ren, kann ein Griffstück 430 vorgesehen werden. Der Behälter 60 kann dann
nach Bedarf beispielsweise geleert oder gereinigt werden.
Zum Einsetzen des Behälters 60 in die Filtereinheit 80 wird ein an der Ober
kante des Behälters 60 ausgeführter Flansch 445 in einen zwischen der exzent
rischen Kurvenbahn 420 und dem Filter 20 gebildeten Spalt 450 eingeführt und
der Spannhebel 30 entgegen der in Fig. 4A dargestellten Pfeilrichtung ge
schwenkt. Durch die exzentrische Kurvenbahn 420 des Spannhebels 30 wird
der Becher 60 belastet und die Dichtung 65 angepresst. Das Vorhandensein
des Behälters 60 und die richtige Stellung des Spannhebels 30 kann mittels der
Überwachungseinheit 90 abgefragt werden.
Es ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf eine exzentrische Kurvenbahn
420 begrenzt ist, sondern dass auch andere Mittel angewandt werden können,
um den Behälter 60 gegen den Filter 20 zu drücken und damit die Dichtung 65
zu komprimieren. Wie in Fig. 2 dargestellt wurde, wird vorzugsweise ein Un
terdruck an den Behälter 60 angelegt, um Wasser unterhalb der Membran 260
in den Behälter 60 zu saugen.
Eine Möglichkeit den Behälter 60 gegen den Filter 20 zu drücken, ist, wie in
Fig. 4A dargestellt, die Umsetzung einer definierten Winkelauslenkung des
Spannhebels 30 in eine linerare Wegauslenkung zwischen Behälter 60 und
Filter 20. Dies entspricht im weitesten Sinn der Funktion einer Nocke, deren
Bahn unterschiedlichst ausfallen kann. In Fig. 4A wurde eine Nocke mit ebe
nen Bahnen und radialen Übergängen gewählt. In Fig. 4A dient diese Kurven
bahn 420 ferner noch als Auflage für den Becherrand des Behälters 60.
Anstelle einer Winkelauslenkung des Spannhebels 30 kann auch eine schiefe
Ebene 460 linear verschoben werden, wie dies in Fig. 4B im Prinzip darge
stellt ist, wobei dies letztendlich einer exzentrischen Kurvenbahn mit unendlich
großem Radius entspricht. Über eine Taste 465 wird die schiefe Ebene 460 in
Pfeilrichtung A verschoben, wodurch ein auf der schiefen Ebene 460 aufliegen
des Gleitstück 470 sich in Pfeilrichtung B bewegt. Das Gleitstück 470 liegt vor
zugsweise an dem Rand des Behälters 60 an und drückt damit den Behälter 60
ebenfalls in Pfeilrichtung B.
Weiter könnte eine Linearbewegung zwischen Behälter 60 und Filter 20 über
einen Gewindemechanismus erreicht werden, wie in Fig. 4C exemplarisch
dargestellt. Durch Drehen in Pfeilrichtung A eines Ringes 480 mit einem Hebel
482 und einem Zapfen 484, der in eine schräge Nut 486 im Behälter 60 ein
greift, wird der Behälter 60 in Pfeilrichtung B bewegt.
Fig. 4D zeigt ferner noch einen Federandruckmechanismus, bei dem eine
vorgespannte Feder 488 einen einseitig gelagerten Hebel 489 gegen den Be
hälterrand des Behälters 60 drückt. Durch Drücken des Hebel 489 in Pfeilrich
tung wird der Behälter 60 entlastet und kann aus der Filtereinheit 80 entnom
men werden.
In der in Fig. 4A dargestellten Spannhelbelvariante können vorzugsweise für
den Spannhebel 30 definierte Endpositionen durch Ausbilden von Anschlägen
490A und 490B an der Filtereinheit 80 vorgesehen werden, wie dies in Fig. 4E
gezeigt ist. Hierdurch lässt sich der Hebel 30 nur um einen bestimmten Winkel
schwenken.
Um Endpositionen des Spannhebels 30 einrasten zu lassen, können Erhebun
gen 492 und Vertiefungen 495 an Hebel 30 und Filter 20 auf der Berührfläche
zwischen beiden Teilen vorgesehen werden, wie dies in Fig. 4F beispielhaft
dargestellt ist.
Aus dem Vorangegangenen ist ersichtlich, dass die Entnahme bzw. das Einführen
des Behälters 60 in die Filtereinheit 80 unabhängig davon ist, ob die Filter
einheit 80 in das Gehäuse 100 (entsprechend Fig. 3) eingebaut ist oder nicht.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wasser
falle 10, die sich von der in den Fig. 1A-4 dargestellten vornehmlich durch
die Gestaltung des Spannhebels 30 und dementsprechend des Behälters 60
unterscheidet. In der in Fig. 5 dargestellten Position wird der Behälter 60 mit
tels der exzentrischen Kurvenbahn 420 gegen die Unterseite des Filters 20 ge
drückt. Zum Entnehmen des Behälters 60 aus der Filtereinheit 80 wird der
Schwenkhebel 30 um etwa 90 Grad in Pfeilrichtung geschwenkt. In dieser Po
sition sind die Schenkel 400 des Spannhebels 30 in etwa parallel zu dem obe
ren Rand des Bechers 60, und der Becher 60 kann nun mit der Unterseite des
Flansches 440 auf den Schenkeln 400 gleiten und wird durch diese geführt.
Im Bereich eines Griffstücks 500 weist der Spannhebel 30 eine Einbringführung
510 auf, die sich als horizontale Projektion des zwischen der Unterseite des
Flansches 440 und den Schenkeln 400 beschriebenen Gleitfläche darstellt. Die
Einbringführung 510 erlaubt, dass bei der Behälterwechselpostion mit in etwa
horizontal ausgerichteten Schenkeln 400 der Behälter 60 durch das Griffstück
500 gleitend entnommen werden kann. Entsprechend wird zum Einsetzen des
Behälters 60 dieser mit der Unterseite des Flansches 440 in die Einbringfüh
rung 510 aufgesetzt und gleitend auf den Schenkeln 400 in die entsprechende
Position zum Anschluss an den Filter 20 gebracht.
Durch entsprechend vorgesehene Stopper kann allgemein die Einführbahn des
Behälters 60 begrenzt und eine Positionierung unterstützt oder definiert wer
den. Zum Anpressen des Behälters 60 an den Filter 20 wird in der Ausfüh
rungsform der Fig. 5 der Spannhebel 30 entgegen der Pfeilrichtung nach unten
geschwenkt.
Der in Fig. 5 dargestellte Behälter 60 weist vorzugsweise ein in seine Außen
wand integriertes Prisma 520 auf. Das Prisma 520 erlaubt eine geeignete
Strahlführung, um die Füllhöhe in dem Behälter 60 durch lichtoptische Verfah
ren zu erkennen. Über den Winkel des Prismas 520 kann die Strahlrichtung
beeinflusst werden. Dies wird weiter unten genauer ausgeführt.
Zur Überwachung der Betriebsbereitschaft der Wasserfalle 10 kann die Über
wachungseinheit 90 verschiedene Komponenten oder Zustände überwachen.
Dies wird vorzugsweise mittels eines IR-Strahls durchgeführt, wobei bei geeig
neter Anordnung der Komponenten nur ein Sendeelement und ein Empfangs
element ausreichend ist. Der Strahl wird dabei durch Prismen und Blenden so
beeinflusst und umgelenkt, dass er nur auf den Empfänger trifft, wenn alle Be
dingungen zum Betrieb erfüllt sind. Sollen unterschiedliche Abfragen unabhän
gig voneinander durchgeführt werden, muss für jede dieser Abfragen bzw. Ab
fragegruppen ein separater Strahlengang jeweils zwischen einem entsprechen
den Sendeelement und einem Empfangselement definiert werden.
Fig. 6A stellt einen beispielhaften Strahlengang mit mehreren Abfragen dar,
wobei dieser nicht wie dargestellt in der Ebene verlaufen muss, sondern eben
falls auch räumlich ausgeprägt sein kann. An einer Grenzfläche 600 zwischen
dem Behälter 60 und der eventuell sich darin befindlichen Flüssigkeit erfolgt ei
ne Füllstandskontrolle, wie dies näher in den Fig. 6B-6D beschrieben wird.
Der Strahl 610 wird (über ein Prisma 520 oder dergleichen) umgelenkt zu einer
Abfrage 620, ob der Filter 20 anwesend ist. Hier lenkt beispielsweise ein Spie
gel den Strahl 610 zu einer Abfrage 630, ob der Absaugschlauch 200 gesteckt
ist. Ist dies der Fall, liegt Verschluss 50 auf dem Konnektor 220 des Schlauchs
200 auf, und die Blende 630 lässt den Strahl 610 zu einem Empfänger 640
durch. Nur wenn alle Bedingungen erfüllt sind und der Strahl 610 den in Fig.
6A gezeigten Verlauf nimmt und bei dem Empfänger 640 eintrifft, soll das Gerät
betriebsbereit sein. Andernfalls kann durch entsprechende Warnsignale
und/oder elektronisches Blockieren die Nichtfunktionalität angezeigt werden.
Die Abfragen 630 und 620 in dem Beispiel nach Fig. 6A sind voneinander ab
hängig, denn wenn kein Filter 20 anwesend ist, kann auch kein Absaugschlauch
200 gesteckt sein. Die Abfrage 620 wird hier also im Wesentlichen
nur zur Umlenkung genutzt. Entsprechend können weitere Abfragen aufgebaut
werden. Z. B. könnte der hier nicht gezeigte Hebel 30 eine geeignete Blende
besitzen, die den Strahl nur passieren lässt, wenn er in der richtigen Endstel
lung steht.
Die Fig. 6B-6D stellen die Strahlbeeinflussung durch den Füllstand und die
sich ergebenden Strahlengänge in drei verschiedene Methoden dar. Fig. 6B
zeigt eine Anordnung mit einem Prisma, Fig. 6C eine Anordnung bei der
schräg eingestrahlt wird, und Fig. 6D eine aussermittige Einstrahlung in
Draufsicht. Der Strahl 610 geht jeweils vom einem Sender 650 aus. Bei einem
Füllstand X unterhalb eines maximalen Pegels Y, wird der Strahl 610 durch den
Unterschied zwischen den Brechungsindizes des Behälters 60 und Luft im We
sentlichen reflekiert und nimmt den Verlauf 660 (entsprechend der Darstellung
in Fig. 6A). Bei einem Flüssigkeitspegel Z oberhalb des maximalen Pegels Y
wird der Strahl 610 aufgrund der Brechungsgesetze derart beeinflusst, dass er
nicht mehr auf den Empfänger 640 trifft, wie dies durch den Strahlengang 670
angedeutet wird.
Claims (28)
1. Eine Vorrichtung (10) zum Abscheiden von in einem Gasstrom enthal
tener Feuchtigkeit, mit:
einem Filter (20) zum Abscheiden der Feuchtigkeit,
einem Behälter (60) zur Aufnahme der abgeschiedenen Feuchtigkeit, und
einem Andrückmittel (30) zum Andrücken des Behälters (60) gegen den Filter (20).
einem Filter (20) zum Abscheiden der Feuchtigkeit,
einem Behälter (60) zur Aufnahme der abgeschiedenen Feuchtigkeit, und
einem Andrückmittel (30) zum Andrücken des Behälters (60) gegen den Filter (20).
2. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Andrückmittel (30) einen schwenkbaren Hebel (30) aufweist, der
vorzugsweise in einem Drehpunkt gelagert und zwischen zwei Endpo
sitionen bewegbar ist.
3. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Bewegung des schwenkbaren Hebels (30) Formelemente,
vorzugsweise Flächen, Nocken und/oder Zapfen, so verschoben wer
den, dass sich der Abstand zwischen Hebeldrehpunkt und Berührfläche
zum Behälter (60) hin verändert.
4. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2-3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (30) im Zusammenwirken mit
dem Behälter (60) eine erste bevorzugte Position, in der der Behälter
(60) durch den Hebel (30) freigegeben wird, und eine zweite bevor
zugte Position, in der der Behälter (60) durch den Hebel (30) festge
setzt wird, aufweist.
5. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass der Behälter (60) an seiner Oberkante ei
nen Flansch (440) aufweist, gegen den das Andrückmittel (30) wirken
kann.
6. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Hebel (30) eine Einbringführung (510) zum Einsetzen des Behälters
(60) aufweist, wobei der Behälter (60) mit der Unterseite des Flansches
(440) in die Einbringführung (510) aufgesetzt und gleitend auf Schen
keln (400) des Hebels (30) in eine entsprechende Position gebracht
werden kann.
7. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass der Hebel (30) zwei Schenkel (400A,
400B), die an Drehpunkten (410A, 410B) schwenkbar gelagert sind,
und ein dazwischenliegendes Griffstück (500) aufweist, wobei der He
bel (30) durch Zusammen- oder Auseinanderdrücken der zwei Schen
kel (400A, 400B) aus den Drehpunkten (410A, 410B) ausgehoben wer
den kann.
8. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehpunkte (410A, 410B) unmittelbar an dem Filter (20) angebracht
sind.
9. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass der Filter (20) und das Andrückmittel (30)
eine funktionale Einheit (80) bilden, die als Gesamtes entnehmbar ist.
10. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, dass der Filter (20) durch eine Klappe (40) ab
deckbar ist.
11. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (20) durch die Klappe (40) verriegelbar ist.
12. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich
net, dass die Klappe (40) schwenkbar und/oder in einer Geradführung
gelagert ist.
13. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die Klappe (40) in einer ersten Position bis zu einer ersten Stellung
schwenkbar ist, um den Filter (20) mit einem Absaugschlauch zu ver
binden.
14. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
die Klappe (40) in einer zweiten Position ausgehend von der ersten
Stellung bis zu einer zweiten Stellung schwenkbar ist, um den Filter
(20) aus der Vorrichtung entnehmen zu können bzw. in die Vorrichtung
einlegen zu können.
15. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich
net, dass die Klappe (40) in der ersten und/oder der zweiten Stellung
einrastbar oder verriegelbar (230, 240) ist.
16. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
die Klappe (40) aus der ersten und/oder der zweiten Stellung nur durch
Freigeben einer Verrasterung oder Verriegelung (230, 240) lösbar ist.
17. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10-
16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (40) an Drehpunkten
(380) schwenkbar gelagert ist, und durch Zusammen- oder Auseinan
derdrücken von an den Drehpunkten (380) anliegenden Schenkeln
(370) der Klappe (40) aus den Drehpunkten ausgehoben werden kann.
18. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10-
17, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (40) eine Verschluss
klappe (50) zum Abdecken eines mit dem Filter (20) verbundenen Kon
nektors (220) solange der Konnektor (220) nicht mit einem Absaug
schlauch (200) verbunden ist.
19. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10-
18, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (40) Mittel (320, 360)
zum Auswurf des Filters (20), wenn die Klappe (40) in einem vorgege
benen Winkelbereich aufgeschwenkt wird, aufweist.
20. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 10-
19, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (40) Mittel (300, 310,
360) zur Positionierung des Filters (20), wenn die Klappe (40) in einem
vorgegebenen Winkelbereich zugeschwenkt wird, aufweist.
21. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, ge
kennzeichnet durch eine Überwachungseinheit (90) zur lichtoptischen
Überwachung von Funktionalitäten zumindest einer der Komponenten
der Vorrichtung (10).
22. Eine Vorrichtung (10) zum Abscheiden von in einem Gasstrom enthal
tener Feuchtigkeit, mit:
einem Filter (20) zum Abscheiden der Feuchtigkeit,
einem Behälter (60) zur Aufnahme der abgeschiedenen Feuchtigkeit, und
einer Überwachungseinheit (90) zur lichtoptischen Überwachung von Funktionalitäten zumindest einer der Komponenten der Vorrichtung (10).
einem Filter (20) zum Abscheiden der Feuchtigkeit,
einem Behälter (60) zur Aufnahme der abgeschiedenen Feuchtigkeit, und
einer Überwachungseinheit (90) zur lichtoptischen Überwachung von Funktionalitäten zumindest einer der Komponenten der Vorrichtung (10).
23. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 21 oder 22, worin die Überwa
chungseinheit (90) Mittel zur lichtoptischen Überwachung:
des Füllstands und/oder der Anwesenheit des Behälters (60), und/oder
der Auslenkung, Position und/oder der Anwesenheit des Hebels (30), und/oder
der Anwesenheit des Filters (20) und/oder ob der Filter (20) mit einem Absaugschlauch (200) verbunden ist, und/oder
der Auslenkung, Position und/oder der Anwesenheit der Klappe (40), soweit auf einen der Ansprüche 10-20 bezogen, aufweist.
des Füllstands und/oder der Anwesenheit des Behälters (60), und/oder
der Auslenkung, Position und/oder der Anwesenheit des Hebels (30), und/oder
der Anwesenheit des Filters (20) und/oder ob der Filter (20) mit einem Absaugschlauch (200) verbunden ist, und/oder
der Auslenkung, Position und/oder der Anwesenheit der Klappe (40), soweit auf einen der Ansprüche 10-20 bezogen, aufweist.
24. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 22 oder 23, worin die Mittel zur
lichtoptischen Überwachung in Reihe angeordnet sind, so dass nur bei
Erfüllung sämtlicher überwachter Funktionalitäten Betriebsbereitschaft
signalisiert wird.
25. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 22-
24, worin die Mittel zur lichtoptischen Überwachung nur einen optischen
Sender und nur einen optischen Empfänger aufweist, zwischen denen
ein optischer Strahl gerichtet ist.
26. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 25, worin der optische Strahl so
gerichtet ist, dass der Strahl zur Erfüllung einer überwachten Funktio
nalität in seiner Ausbreitungsrichtung und/oder Intensität im wesentli
chen nicht geändert wird, und bei wesentlicher Änderung der Ausbrei
tungsrichtung und/oder Intensität die überwachte Funktionalität nicht
erfüllt ist.
27. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 21-
26, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (60) ein Prisma (520)
zur Überwachung des Füllstands aufweist.
28. Ein Atemgasüberwachungsgerät mit einer Vorrichtung (10) nach einem
der vorangegangenen Ansprüche.
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