DE10021581B4 - Volumensteuerung für Gebläsefiltergeräte - Google Patents

Abstract

Gebläsefiltergerät mit einer Luftvolumensteuerung, das ein Gebläse mit Lüfterrad (3), ein dem Lüfterrad (3) vorgeschaltetes Filter (7) und einen Gebläsefiltergeräteausgang umfasst, wobei zur Regelung des Luftvolumenstroms eine aufgrund eines zwischen zwei Messpunkten (1, 2) gemessenen Differenzdruckes betriebene Steuereinheit (5) an das Gebläse angeschlossen und der Gebläsefiltergeräteausgang über einen Atemschlauch (8) mit einer Atemschutzhaube (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Messpunkte (1, 2) in dem Luftstrom in Strömungsrichtung hinter dem Lüfterrad (3) und vor der Atemschutzhaube (4) in einem technisch maximal möglichen Abstand angeordnet sind und an die mit den Messpunkten (1, 2) verbundene Steuereinheit (5) eine Signaleinrichtung (6) gekoppelt ist, die bei einer Abweichung von einem vorgegebenen Differenzdruckwert und/oder einer vorgegebenen Gebläseleistung aktiviert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Volumensteuerung für Gebläsefiltergeräte, die insbesondere geeignet ist für einen Haubenanschluss zur Beatmung.
• Gebläsefiltergeräte nach dem bekannten Stand der Technik weisen das Problem auf, dass die Durchflussmenge der Luft, die der Haube zugeführt wird, in Abhängigkeit vom Grad der Verstopfung des Filters variiert. Wenn der Filter neu und sauber ist, durchtritt den Filter mehr Luft als nach den Standards in einem gegebenen Einzelfall benötigt. Ähnliche Probleme treten auf, wenn unterschiedliche Filter verwendet werden sollen.
• Die daraus entstehenden Nachteile bedingen einen überhöhten Verbrauch von Strom und einen überhöhten Luftdurchsatz. Darüber hinaus besteht beim Zusetzen der Filter das Problem, dass es nicht bekannt ist, wann der Durchfluss der der Haube zugeführten Luft unter die benötigte Durchflussmenge abfällt.
• Ein weiteres Problem besteht darin, dass der Luftvolumenstrom durch die Art des Atemanschlusses beeinflusst wird.
• Um hier Abhilfe zu schaffen, wurden verschiedene Arten der Volumensteuerung konzipiert.
• Mit der EP 0 35 29 38 A2 wird vorgeschlagen, den Differenzdruck zwischen einem Messpunkt vor und einem Messpunkt hinter dem Lüfterrad des Gebläses zu messen und dieses Signal zur Steuerung der Lüfterdrehzahl zu nutzen.
• Die EP 0 62 10 56 A1 sieht vor, den Staudruck am Ausgang des Gebläsefiltergerätes zu messen. Der Staudruck wird durch den Strömungswiderstand der Haube erzeugt und kann ebenso als ein Maß für den Luftvolumenstrom dienen. Darüber hinaus ist hier in einem Nebenkanal ein weiterer Sensor in Form eines Thermistors vorhanden, der vorgegebene Grenzwerte des Luftvolumenstroms überwachen soll und beim Unterschreiten ein Alarmsignal auslöst.
• Aus der FI 80606 ist eine Anordnung bekannt, die den Lüftermotor als Detektor benutzt, so dass die elektrische Steuerungsschaltung den von dem Lüftermotor benötigten Strom und die effektive Spannung an seinen Polen misst. Die Anordnung verwendet die Eigenschaft des Zentrifugallüfters derart, dass die Durchflussmenge der Luft, die je Zeiteinheit durch den Lüfter fließt, proportional zu dem Drehmoment des Rotors und darüber hinaus die Druckdifferenz proportional zur Umdrehungsgeschwindigkeit ist. Diese Lösung wird durch die DE 195 06 360 A1 dahingehend weiterentwickelt, dass die Leistung des Lüfters auf Basis des Stromes und der Rotationsgeschwindigkeit des Lüfters reguliert wird.
• Weitere Verfahren zur Volumensteuerung werden beispielsweise in der WO 98/0649 A1 und in der US 5950621 A beschrieben. Die WO 98/06449 A1 offenbart ein Gebläsegerät, bei dem mittels eines Pneumotachographen ein durch eine Leckage verursachter Druckabfall bestimmt wird, indem der Maskendruck als Funktion des Druckes berechnet werden. In der US 5950621 A wird ein Gebläsefiltergerät beschrieben, welches einen Filter mit nachgeschaltetem Gebläse sowie mehrere Druckmesseinheiten umfasst, wobei über ein Luftzuführsystem ein Verbraucher anschließbar ist. Die Druckmesseinheiten sind dabei vor und hinter dem Lüfter sowie hinter einem Ventil in der Gesichtsmaske angeordnet. Auch bei diesen Verfahren ist die Druckmessung nur dann ein Maß für den Volumenstrom, wenn die Strömungswiderstände der verwendeten Komponenten, wie beispielsweise der Ventile und Filter, bekannt sind.
• Trotz dieser umfänglichen Entwicklungen ist es bisher nicht gelungen, den Luftvolumenstrom unabhängig von den verwendeten Filtern und Hauben innerhalb von Grenzbereichen konstant zu halten. Die Staudruckmessung hinter dem Lüfter bzw. die Unterdruckmessung hinter dem Filter können nur als Maß für den Volumenstrom verwendet werden, wenn die Strömungswiderstände der Haube bzw. der Filter bekannt sind. Für die praktische Anwendung bedeutet dies, dass die Strömungswiderstände der Filter und Hauben bereits in der Produktion in engen Grenzen konstant gehalten werden müssen, damit diese Methoden funktionieren.
• Aufgabe der Erfindung ist es, unabhängig von den verwendeten Filtern und Hauben innerhalb von Grenzbereichen den Volumenstrom konstant zu halten. Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Der Grundgedanke der Erfindung besteht mit anderen Worten darin, dass ein Gebläsefiltergerät mit einer Luftvolumensteuerung ausgebildet ist, das ein Gebläse mit Lüfterrad, ein dem Lüfterrad vorgeschaltetes Filter und einen Gebläsefiltergeräteausgang umfasst, wobei zur Regelung des Luftvolumenstroms eine aufgrund eines zwischen zwei Messpunkten gemessenen Differenzdruckes betriebene Steuereinheit an das Gebläse angeschlossen und der Gebläsefiltergerätausgang über einen Atemschlauch mit einer Atemschutzhaube verbunden ist, wobei mindestens zwei Messpunkte in dem Luftstrom in Strömungsrichtung hinter dem Lüfterrad und vor der Atemschutzhaube in einem technisch maximal möglichen Abstand angeordnet sind und an die mit den Messpunkten verbundene Steuereinheit eine Signaleinrichtung gekoppelt ist, die bei einer Abweichung von einem vorgegebenen Differenzdruckwert und/oder einer vorgegebenen Gebläseleistung aktiviert wird.
• In einer Ausführungsform sind die Messpunkte hinter dem Lüfterrad und vor dem Gebläsefiltergerätausgang angeordnet.
• In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen können die Messpunkte hinter dem Lüfterrad und am Anschluß der Atemschutzhaube angeordnet sein. Des weiteren können die Messpunkte im Atemschlauch angeordnet sein.
• In einer Reihe von Versuchen konnte festgestellt werden, dass bei diesen Messpunktanordnungen die Druckdifferenz abhängig ist vom Luftvolumenstrom, jedoch weitestgehend unabhängig vom Strömungswiderstand des oder der Filter und des Atemanschlusses.
• Die Druckmesssensoren sowie die Steuerungstechnik mit Energieversorger lassen sich bei der Ausführungsform mit den Messpunkten hinter dem Lüfterrad und vor dem Gebläsefiltergerätausgang optimal mit dem Gebläsefiltergerät in einer kompakten Einheit zusammenfassen.
• Die Druckdifferenz wird in der Steuereinheit mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen. Liegt die Druckdifferenz ausserhalb vorgegebener Grenzwerte, wird durch eine Änderung der Lüfterleistung versucht, den Luftvolumenstrom auf das gewollte Maß (z.B. 125 l/min bis 140 l/min) einzupegeln. Gelingt dies nicht, wird eine Signaleinrichtung aktiviert, die den Benutzer warnt. Dies kann über eine Messeinrichtung erfolgen, die mit dem Lüfter derart gekoppelt ist, dass beim Über- und Unterschreiten von Grenzwerten der Lüfterleistung die Signaleinrichtung aktiviert wird, oder die Signaleinrichtung ist mit der Steuereinheit derart gekoppelt, dass diese aktiviert wird, wenn ein vorgegebener Differenzdruck über- oder unterschritten wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Volumensteuerung für Gebläsefiltergeräte besteht aus den Messpunkten 1, 2, die sich im Luftstrom innerhalb des Gebläsefiltergerätes hinter dem Lüfterrad 3 und vor dem Gebläsefiltergeräteausgang zum Atemschlauch 8 befinden. An den Messpunkten 1, 2 sind Drucksensoren angeordnet, deren Druckdifferenz durch eine Steuereinheit 5 ermittelt und in ein Steuersignal für die Lüfterleistung umgewandelt wird. Ist auf diese Weise ein Einpegeln des Luftvolumenstroms auf ein gewolltes Maß nicht möglich, wird eine Signaleinrichtung 6 aktiviert.
• Bei dieser Messpunktanordnung ist die Druckdifferenz abhängig vom Luftvolumenstrom, jedoch weitestgehend unabhängig vom Strömungswiderstand des oder der Filter 7 und des Atemanschlusses für die Atemschutzhaube 4. Dies ermöglicht es, den Volumenstrom unabhängig von den verwendeten Filtern 7 und den Atemanschlüssen für Atemschutzhauben 4 innerhalb von Grenzbereichen konstant zu halten.

1

Messpunkt

2

Messpunkt

3

Lüfterrad

4

Atemschutzhaube

5

Steuereinheit

6

Signaleinrichtung

7

Filter

8

Atemschlauch

Claims (4)

1. Gebläsefiltergerät mit einer Luftvolumensteuerung, das ein Gebläse mit Lüfterrad (3), ein dem Lüfterrad (3) vorgeschaltetes Filter (7) und einen Gebläsefiltergeräteausgang umfasst, wobei zur Regelung des Luftvolumenstroms eine aufgrund eines zwischen zwei Messpunkten (1, 2) gemessenen Differenzdruckes betriebene Steuereinheit (5) an das Gebläse angeschlossen und der Gebläsefiltergeräteausgang über einen Atemschlauch (8) mit einer Atemschutzhaube (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Messpunkte (1, 2) in dem Luftstrom in Strömungsrichtung hinter dem Lüfterrad (3) und vor der Atemschutzhaube (4) in einem technisch maximal möglichen Abstand angeordnet sind und an die mit den Messpunkten (1, 2) verbundene Steuereinheit (5) eine Signaleinrichtung (6) gekoppelt ist, die bei einer Abweichung von einem vorgegebenen Differenzdruckwert und/oder einer vorgegebenen Gebläseleistung aktiviert wird.
2. Gebläsefiltergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte (1, 2) hinter dem Lüfterrad (3) und vor dem Gebläsefiltergerätausgang angeordnet sind.
3. Gebläsefiltergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte (1, 2) hinter dem Lüfterrad (3) und am Anschluß der Atemschutzhaube (4) angeordnet sind.
4. Gebläsefiltergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messpunkte (1, 2) im Atemschlauch (8) angeordnet sind.