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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von
in einem Gasstrom enthaltener Feuchtigkeit.
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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 Gerät entlang
des Gasstroms zu verhindern. Eine typische Anwendung derartiger
Wasserfallen ist in Atemgasüberwachungsgeräten insbesondere
im medizinischen Bereich.
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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-3844456
bekannt.
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US-A-4,579,568
beschreibt eine Wasserfalle, die auf dem Prinzip der Feuchtigkeitsabscheidung durch
Massenträgheit
ohne Membran basiert. In der WO-A-90/4425 wird die Verwendung hydrophiler
Materialien vorgeschlagen. Das Verdampfungsprinzip zur Feuchtigkeitsabscheidung
lehrt US-A-5,233,996, und US-A-4,821,737
schlägt
die Nutzung der Oberflächenspannung
vor.
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Schwierigkeiten
im Umgang mit den bekannten Wasserfallen ergeben sich insbesondere
bei der Leerung der abgeschiedenen Flüssigkeit aus dem Behälter.
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Diese
gestaltet sich vielfach sehr umständlich und ist beispielsweise
nur mittels Einwegspritzen möglich.
Bei anderen aus der
DE
692 30 992 T2 bekannten Anordnungen erfolgt eine Abdichtung
des Behälters
durch zwei O-Ringe am gestuften Innendurchmesser, wobei durch die
entstehenden 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.
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Weitere
Probleme ergeben sich vielfach hinsichtlich der Reinigung der Wasserfallen,
die entweder nur eingeschränkt
möglich
oder nur sehr unkomfortabel durchführbar ist. Andere Schwierigkeiten
resultieren oft daraus, dass die Absaugpumpe arbeitet, obgleich
die Wasserfalle noch nicht oder nicht mehr funktional ist, was zu
einer verkürzten
Pumpenlebensdauer und erhöhten
Wartungskosten führt. Schließlich besteht
auch zunehmend das Bedürfnis, die
einzelnen Teile so häufig
wie möglich
wiederverwertbar zu gestalten und Wegwerfteile zu vermeiden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Wasserfalle zur Verfügung zu
stellen, die sich insbesondere für
den Einsatz im klinischen Betrieb eignet und den damit verbundenen Schwierigkeiten
begegnet.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, weitere Merkmale der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
angeführt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Wasserfalle
ist der Behälter
zur Aufnahme der über
den Filter ausgeschiedenen Flüssigkeit
durch Andrückmittel
direkt dicht an den Filter gedrückt
gehalten, welcher als ein Exzenter oder Kurvenbahnen aufweisender,
aus einer Offen- in die Betriebslage beweglicher Spannhebel ausgebildet
ist. Die Dichtung wird dabei durch Zwischenlage eines federnden
Elements, wie eines O-Rings, zwischen Behälterkante und Filter unterstützt, Das
federnde Element sorgt dabei auch für ein schonenderes Andrücken von
Behälter
und Filter. Das erfindungsgemäße Andrückmittel
verhindert so ein unbeabsichtigtes Verschütten der angesammelten Flüssigkeit
beim Entfernen des Behälters
und unterstützt
komfortabel den Anbringungs- und Entfernungsvorgang des Behälters.
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Die
Andrückmittel
für den
Behälter
sind als ein an Drehpunkten schwenkbar gelagerter Spannhebel mit
einem dazwischen liegenden Griffstück ausgebildet, dessen Lagerstellen
als Formelemente ausgebildete Flächen,
Nocken und/oder Zapfen zugeordnet sind, die bei der Bewegung des
Spannhebels in die den Behältern
in seiner Betriebslage haltende Stellung derart verschiebbar sind,
dass sich der Abstand zwischen Drehpunkt und Berührungsfläche zum Behälter hin verändert zwecks
Festsetzung des Behälters
in Filternähe
schwenkbar gelagert. Die dem Filter entgegenstehenden Oberflächen der Spannhebel
beschreiben eine zu den Drehpunkten exzentrische Kurvenbahn mit
unterschiedlichen Radien.
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Der
Behälter
weist an der dem Filter gegenüberliegenden
Seite einen entsprechend geformten Flansch auf, wobei der Flansch
zum Anbringen des Behälters
an den Filter zwischen den Filter und den Spannhebel eingebracht
wird. Durch Schwenken des Spannhebels drückt die dem Flansch gegenüberliegende
Seite des Spannhebels wie ein exzentrischer Nocken auf die auf die
Unterseite des Flanschs und drückt
so den Behälter
gegen den Filter. Durch geeignete Formgebung des Spannhebels lässt sich
zudem eine Behälterführung 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.
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Die
voneinander einfach zu separierenden Baugruppen unterstützt eine
Einhandbedienung der Wasserfalle, z. B. für einen Schlauch- oder Filterwechsel.
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 wiederum Servicekosten spart. Bei herkömmlich bekannten
Wasserfallen ist dies nicht immer möglich, da Teile oft von innen verschraubt
sind und nur durch Öffnen
des Gerätes getauscht
werden können.
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Da
hier der Behälter
direkt auf den Filter gedrückt
und damit abgedichtet wird, entfallen die bei den herkömmlichen
Wasserfallen aus pneumatischer Sicht vielfach notwendigen Teile,
die für
die Verbindung von Behälter
zu dem Filter erforderlich sind, wie z.. B. Schlauchnippel, Schläuche und
zusätzliche Dichtungen.
Der Eingangskonnektor für
die Absaugung ist 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 entfallen.
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Durch
geeignete Gestaltung der Verschlusskappe für den Filter ergeben sich weitere
Vorteile. So weist die Verschlusskappe einen separaten Verschluss
auf, der im Falle eines nicht angeschlossenen Absaugschlauches einen
entsprechenden Anschlusskonnektor des Filters abdeckt. Bei gestecktem
Absaugschlauch wird der Verschluss dann in seiner Position geändert, was
sich wiederum für
eine automatische Überwachung,
ob der Absaugschlauch gesteckt ist oder nicht, nutzen lässt.
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Die
Verschlusskappe hat zwei durch geeignete Verrastungen abgesicherte
Betriebspositionen. Durch eine Raste, Anschlag oder Ähnliches,
die manuell entriegelt werden müssen,
kann hierdurch ein unbeabsichtigtes Auswerfen des Filters beim Schlauchstecken
verhindert werden.
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In
der ersten Betriebsposition wird die Verschlusskappe bis zu einem
bestimmten Winkel angehoben, um den Absaugschlauch mit dem Filter
zu verbinden. Um von dieser ersten Betriebsposition in die zweite
Betriebsposition zu gelangen, muss die mechanische Verrastung gelöst werden
und die Verschlusskappe kann nun in einem größeren Winkel geöffnet werden,
um beispielsweise das Filterteil einzulegen oder zu entnehmen.
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Durch
geeignete Formgebung der Verschlusskappe ist in der zweiten Betriebsposition
die Herausgabe des Filters durch geeignete Hebelwirkung unterstützt. Entsprechend
ist auch das Einführen
des Filters durch diese Hebelwirkung unterstützt. Dies erhöht den Bedienkomfort
und die Betriebssicherheit, da durch die mechanischen Führungen
eine sichere Positionierung des Filterteils sichergestellt ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Überwachung von Betriebszuständen der
Wasserfalle durch lichtoptische Signale wie z. B. Infrarotstrahlen.
So wird durch lichtoptische Überwachung
der Füllstand
des Behälters überprüft, um beispielsweise den überraschenden
Ausfall der Wasserfalle durch einen vollen Behälter während einer Anwendung zu verhindern.
Die lichtoptische Erkennung des Füllstandes erfolgt berührungslos,
im Gegensatz zu den Berührungsfühlern bekannter
Wasserfallen, bei denen Elektroden oder Lichtleiter in die Flüssigkeit
tauchen.
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Durch
die lichtoptische Überwachung
wird ebenso überprüft, ob ein
Absaugschlauch gesteckt ist, so dass beispielsweise die Absaugpumpe
nur dann in Betrieb gesetzt wird, wenn der Absaugschlauch auch tatsächlich gesteckt
ist. Dies verlängert
die Lebensdauer der Pumpe, erhöht
die erforderlichen Wartungsintervalle und senkt dadurch die Kosten
für den
Kunden. Die lichtoptische Überwachung umfasst
auch eine Funktionsprüfung
der Filterverschlusskappe, durch die überprüft werden kann, in welcher
Position die Verschlusskappe sich befindet.
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Hierbei
handelt es sich um eine Reihen- oder Serienschaltung von Abfragen,
wobei die Reihenfolge prinzipiell gleichgültig ist, da der Wegfall einer
der Betriebsfunktionalitäten
bereits eine mangelnde Betriebsbereitschaft der Wasserfalle indiziert.
Eine derartige Abfragenreihe kann eine oder mehrere der nachstehenden
Abfragen 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?
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Nur
wenn alle Bedingungen der Abfragenreihe erfüllt sind, ist die Wasserfalle
betriebsbereit.
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Bei
geeigneter Anordnung der einzelnen Elemente können die Bedingungen als voneinander
abhängig
gestaltet werden. Wird beispielsweise der Eingangskonnektor 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 überwachenden
Komponenten selbst sein. Dadurch kann wiederum die Anzahl der Bauteile
reduziert werden. ist beispielsweise der Behälter aus für den optischen Strahl durchlässigem Material gefertigt,
kann in dem Behälter
ein spritzgusstechnisch erzeugtes Prisma integriert werden, das
den optischen Strahl in geeigneter Weise beeinflusst.
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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 Element sich in einer Stellung
befindet, die nicht die Betriebsbereitschaft sicherstellt.
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Die
Erfindung wird im Folgenden weiter unter Heranziehung der Zeichnungen
erläutert,
wobei sich gleiche Referenzzeichen auf funktional gleiche oder ähnliche
Merkmale beziehen.
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1A-4F zeigen
verschiedenen Ansichten, Details und Varianten einer ersten Ausführungsform
einer Wasserfalle 10 gemäß der vorliegenden Erfindung,
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5 zeigt
eine zweite Ausführungsform
einer Wasserfalle 10, und
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6A-6D zeigen
beispielhafte Strahlengang-Varianten zur Überwachung der Wasserfalle 10.
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DETAILLIERTERE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A zeigt
eine Wasserfalle 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Wasserfalle 10 weist einen (in 1A nur
verdeckt sichtbaren) Filter 20, einen mit diesem verbundenen
schwenkbaren Spannhebel 30, eine Klappe 40 mit
einem Verschluss 50 und einem (in 1A ebenfalls
nur verdeckt sichtbaren) Behälter
oder Becher 60 auf.
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Die
Wasserfalle 10 arbeitet nach dem (in 2 dargestellten)
Prinzip, dass ein Gasstrom durch den Filter 20 geführt wird
und sich in dem Gasfluss befindende Wasserteile an einer Membran
des Filters 20 "hängenbleibt". Das sich so sammelnde Wasser
wird über
eine Saugleitung in den Behälter 60 abgesaugt.
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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. 2 und 4) zwischen dem Behälter 60 und dem Filter 20 auf.
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Eine
weitere, allerdings in 1A nicht explizit dargestellte
funktionale Baugruppe ist eine Überwachungseinheit 90 bestehend
aus einem Infrarot-(IR) Sender, einem IR-Empfänger, entsprechender Ansteuerungen)
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 1A angedeutet. Die Überwachungseinheit 90 dient
der Füllstandsüberwachung für den Behälter 60,
der Anwesenheitsüberwachung für einen
an den Filter 20 angebrachten Absaugschlauch 200 (vergleiche 1C)
und der Anwesenheitsüberwachung
des Behälters 60 und
des Filters 20.
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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
beispielsweise 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
Geometrie durch einfache gestalterische Maßnahmen, die insbesondere bei
einer Ausführung des
Gehäuses 100 aus
Kunststoff quasi ohne zusätzliche
Kosten durchführbar
ist.
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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 Überwachungseinheit 90 hingegen
ist vorzugsweise verschleißfrei fest
untergebracht und nicht für
anwenderseitige Eingriffe ausgelegt. Beim Tausch der me chanischen
Teile der Wasserfalle 10, z.B. wegen Beschädigung oder
Verschleiß,
müssen
diese Teile somit nicht zwangsläufig
mit ersetzt werden.
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Die 1B bis 1D verdeutlichen
das Stecken des Absaugschlauches 200 an den Filter 20. Hierfür wird die
Klappe 40 zunächst
um ca. 30 Grad nach oben (vergleiche 1B) gegenüber der
in 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 1D) mitgenommen und durch eine
Feder (z.B. eine angespritze Biegefeder 215) in eine Vorzugslage
auf diesen Formschluss 210 gedrückt.
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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 1C ist
symbolisch nur das Endstück
des Absaugschlauches 200 dargestellt) kann nun auf den
Konnektor 220 gesteckt werden, wie in 1C gezeigt.
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Beim
Schließen
der Klappe 40 in Richtung der in 1A gezeigten
Ausgangsposition bleibt der Verschluss 50 auf dem Absaugschlauch 200 liegen und
kehrt nicht mehr in seine in 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 Verschluss soll auf diesem zu liegen
kommen.
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Diese
gegenüber
der in 1A gezeigten Ausgangslage geänderten
Lage des Verschlusses 50 in 1C kann
durch die Überwachungseinheit 90 abgefragt
werden.
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Die
Klappe 40 rastet vorzugsweise definiert in den in den 1B und 1C dargestellten
Stellungen "auf' und "zu" ein. Dadurch lässt sich
der Absaugschlauch 200 leicht auch mit nur einer Hand anbringen.
Diese Stellungen werden vorzugsweise durch zumindest einen, an einer
Seite der Klappe 40 ausgeführten Schnapphaken 230 und
(zumindest) einer entsprechenden Ausformung 240 im Gehäuse 100 gebildet
(vgl. auch 3A).
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2 stellt
das Funktionsprinzip der Wasserfalle 10 in Schnittansicht
dar. Über
den Absaugschlauch 200 wird ein Gasstrom (beipielsweise
von einem Beatmungsgerät 250 eines
Patienten) in Pfeilrichtung zu der Wasserfalle 10 hingeführt. Der
Absaugschlauch 200 ist an dem Konnektor 220 befestigt,
z.B. geschraubt oder mittels eines Schnappverschlusses. Der durch
den Konnektor 220 in dem Filter 20 eintretende
Gasstrom wird durch eine wasserundurchlässige 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 Schwerkraft 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.
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3A stellt
den Wechsel einer Filtereinheit 80 dar. Zum Wechseln der
Filtereinheit 80 aus der in 1A dargestellten
Grundposition wird die Klappe 40 zunächst entsprechend 1B um
etwa 30 Grad nach oben geklappt, wobei diese durch die (im Ausführungsbeispiel)
an beiden Seiten der Klappe 40 angebrachten Schnapphaken 230 zunächst in
der in 1B dargestellten Position einrastet.
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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 Auswerfer 320 der Klappe 40 ausgeschoben.
Gleichzeitig wird eine pneumatische Verbindung 330 mit
einer Dichtung 340 des Filters 20 aus einer Anschlussbohrung 350 des
Gehäuses 100 gezogen.
Der Anwender kann dann die Filtereinheit 80 ohne Kraftaufwendung
aus einer Geradführung 360 ziehen
und beispielsweise austauschen.
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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 Endstellung geschoben und die pneumatische Verbindung 330
mit Dichtung 340 in die Anschlussbohrung 350 gedrückt.
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Die 3B-3D stellen
in Schnittansicht das Zusammenwirken von Nut 300, Rippe 310 und Auswerfer 320 dar.
In 3A stellen die Nut 300 und die Rippe 310 bei
geschlossener Klappe 40 den Auszugsschutz dar, um zu verhindern,
dass der Filter 20 in der ersten Betriebsposition der Klappe 40 unbeabsichtigt
ausgezogen wird. Die Rippe 310 ist in der gesamten ersten
Betriebsposition 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.
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Das
Ausschieben des Filters 20 erfolgt dann, wie in 3C dargestellt,
beim weiteren Öffnen
der Klappe 40 in der zweiten Betriebsposition durch den Auswerfer 320.
Beim Schliessen der Klappe greift, wie in 3D dargestellt,
die Rippe 310 in die Nut 300 und schiebt den Filter 20 bei
der weiteren Drehbewegung der Klappe 40 in seine Endposition.
In dieser Endposition ist dann, wenn der Absaugschlauch 200 steckt,
die Wasserfalle 10 betriebsbereit.
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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 Kurvenbahn
den Filter 20 verschieben kann. Gegebenenfalls kann eine
zweite Kurvenbahn B beim Einschieben des Filters 20 dafür sorgen,
das die Klappe 40 genügend
weit geöffnet
wird. Dies ist jedoch nur eine Frage der Getriebelehre und der Konstruktion
im Detail.
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Durch
die Überwachungseinheit 90 kann
jeweils die richtige Positionierung des Filters 20 und des
Bechers 60 bzw. deren Vorhandensein abgeprüft werden.
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Um
nur den Filter 20 aus der Filtereinheit 80 auszutauschen,
wird bei entnommenem Becher 60 (siehe 4A)
der Spannhebel 30 durch Zusammendrücken seiner Schenkel 400A +
B aus Drehpunkten 410A + B ausgehoben. Der Behälter 60 und der
Hebel 30 können
wiederverwendet werden.
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Um
die Klappe 40 einschließlich des Verschlusses 50 zu
wechseln, wird zunächst
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.
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Zur
Montage der Klappe 40 an das Gehäuse 100 wird diese
zunächst,
wie in 3A gezeigt, schräg angesetzt
und die Laschen 370 eingedrückt. Die Laschen 370 besitzen
Schrägen 390,
die die Laschen 380 auslenken und das Aufschnappen der Drehpunkte 380 auf
die entsprechenden Bolzen des Gehäuses 100 ermöglichen.
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4A stellt
den Vorgang des Wechsels des Behälters 60 dar.
Ausgehend von der in 1A dargestellten Grundstellung
wird der Spannhebel 30 in der in 2A gezeigten
Pfeilrichtung geschwenkt. Durch eine vorzugsweise ex zentrische Kurvenbahn 420 wird
der Behälter 60 entlastet
und die Dichtung 65 frei.
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Um
den Behälter 60 von
der Filtereinheit 80 zu trennen oder in diese einzuführen, kann
ein Griffstück 430 vorgesehen
werden. Der Behälter 60 kann dann
nach Bedarf beispielsweise geleert oder gereinigt werden.
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Zum
Einsetzen des Behälters 60 in
die Filtereinheit 80 wird ein an der Oberkante des Behälters 60 ausgeführter Flansch 445 in
einen zwischen der exzentrischen Kurvenbahn 420 und dem
Filter 20 gebildeten Spalt 450 eingeführt und
der Spannhebel 30 entgegen der in 4A dargestellten
Pfeilrichtung geschwenkt. 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.
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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 2 dargestellt
wurde, wird vorzugsweise ein Unterdruck an den Behälter 60 angelegt,
um Wasser unterhalb der Membran 260 in den Behälter 60 zu
saugen.
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Eine
Möglichkeit
den Behälter 60 gegen
den Filter 20 zu drücken,
ist, wie in 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 4A wurde eine
Nocke mit ebenen Bahnen und radialen Übergängen gewählt. In 4A dient
diese Kurvenbahn 420 ferner noch als Auflage für den Becherrand
des Behälters 60.
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Anstelle
einer Winkelauslenkung des Spannhebels 30 kann auch eine
schiefe Ebene 460 linear verschoben werden, wie dies in 4B im
Prinzip dargestellt 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 aufliegendes
Gleitstück 470 sich
in Pfeilrichtung B bewegt. Das Gleitstück 470 liegt vorzugsweise
an dem Rand des Behälters 60 an und
drückt
damit den Behälter 60 ebenfalls
in Pfeilrichtung B.
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Weiter
könnte
eine Linearbewegung zwischen Behälter 60 und
Filter 20 über
einen Gewindemechanismus erreicht werden, wie in 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 eingreift,
wird der Behälter 60 in
Pfeilrichtung B bewegt.
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4D zeigt
ferner noch einen Federandruckmechanismus, bei dem eine vorgespannte
Feder 488 einen einseitig gelagerten Hebel 489 gegen den
Behälterrand
des Behälters 60 drückt. Durch Drücken des
Hebel 489 in Pfeilrichtung wird der Behälter 60 entlastet
und kann aus der Filtereinheit 80 entnommen werden.
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In
der in 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 4E gezeigt
ist. Hierdurch lässt
sich der Hebel 30 nur um einen bestimmten Winkel schwenken.
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Um
Endpositionen des Spannhebels 30 einrasten zu lassen, können Erhebungen 492 und
Vertiefungen 495 an Hebel 30 und Filter 20 auf
der Berührfläche zwischen
beiden Teilen vorgesehen werden, wie dies in 4F beispielhaft
dargestellt ist.
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Aus
dem Vorangegangenen ist ersichtlich, dass die Entnahme bzw. das
Einfüh ren
des Behälters 60 in
die Filtereinheit 80 unabhängig davon ist, ob die Filtereinheit 80 in
das Gehäuse 100 (entsprechend 3) eingebaut ist oder nicht.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Wasserfalle 10,
die sich von der in den 1A-4 dargestellten
vornehmlich durch die Gestaltung des Spannhebels 30 und
dementsprechend des Behälters 60 unterscheidet.
In der in 5 dargestellten Position wird
der Behälter 60 mittels
der exzentrischen Kurvenbahn 420 gegen die Unterseite des
Filters 20 gedrückt.
Zum Entnehmen des Behälters 60 aus
der Filtereinheit 80 wird der Schwenkhebel 30 um etwa 90
Grad in Pfeilrichtung geschwenkt. In dieser Position sind die Schenkel 400 des
Spannhebels 30 in etwa parallel zu dem oberen 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.
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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 Einbringführung 510 aufgesetzt
und gleitend auf den Schenkeln 400 in die entsprechende
Position zum Anschluss an den Filter 20 gebracht.
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Durch
entsprechend vorgesehene Stopper kann allgemein die Einführbahn des
Behälters 60 begrenzt
und eine Positionierung unterstützt
oder definiert werden. Zum Anpressen des Behälters 60 an den Filter 20 wird
in der Ausführungsform
der 5 der Spannhebel 30 entgegen der Pfeilrichtung
nach unten geschwenkt.
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Der
in 5 dargestellte Behälter 60 weist vorzugsweise
ein in seine Außenwand
integriertes Prisma 520 auf. Das Prisma 520 erlaubt
eine geeignete Strahlführung,
um die Füllhöhe in dem
Behälter 60 durch
lichtoptische Verfahren zu erkennen. Über den Winkel des Prismas 520 kann
die Strahlrichtung beeinflusst werden. Dies wird weiter unten genauer ausgeführt.
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Zur Überwachung
der Betriebsbereitschaft der Wasserfalle 10 kann die Überwachungseinheit 90 verschiedene
Komponenten oder Zustände überwachen.
Dies wird vorzugsweise mittels eines IR-Strahls durchgeführt, wobei
bei geeigneter Anordnung der Komponenten nur ein Sendeelement und ein
Empfangselement ausreichend ist. Der Strahl wird dabei durch Prismen
und Blenden so beeinflusst und umgelenkt, dass er nur auf den Empfänger trifft, wenn
alle Bedingungen zum Betrieb erfüllt
sind. Sollen unterschiedliche Abfragen unabhängig voneinander durchgeführt werden,
muss für
jede dieser Abfragen bzw. Abfragegruppen ein separater Strahlengang
jeweils zwischen einem entsprechenden Sendeelement und einem Empfangselement
definiert werden.
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6A stellt
einen beispielhaften Strahlengang mit mehreren Abfragen dar, wobei
dieser nicht wie dargestellt in der Ebene verlaufen muss, sondern ebenfalls
auch räumlich
ausgeprägt
sein kann. An einer Grenzfläche 600 zwischen
dem Behälter 60 und der
eventuell sich darin befindlichen Flüssigkeit erfolgt eine Füllstandskontrolle,
wie dies näher
in den 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 Spiegel 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 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.
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Die
Abfragen 630 und 620 in dem Beispiel nach 6A sind
voneinander abhängig,
denn wenn kein Filter 20 anwesend ist, kann auch kein Absaug schlauch 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
Endstellung steht.
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Die 6B-6D stellen
die Strahlbeeinflussung durch den Füllstand und die sich ergebenden
Strahlengänge
in drei verschiedene Methoden dar. 6B zeigt
eine Anordnung mit einem Prisma, 6C eine
Anordnung bei der schräg
eingestrahlt wird, und 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 Wesentlichen reflekiert und nimmt den Verlauf 660 (entsprechend
der Darstellung in 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.