DE10058720A1 - Flow sensor comprises a measuring unit located in an essentially tubular housing which at least at one end face is integrally joined to a sealing element - Google Patents
Flow sensor comprises a measuring unit located in an essentially tubular housing which at least at one end face is integrally joined to a sealing elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Strömungssensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a flow sensor according to the preamble of Claim 1.
Strömungssensoren, wie beispielsweise Hitzedrahtanemometer, finden Anwendung in vielfältigen Gebieten zur Messung des Volumenstroms von Flüssigkeiten und Gasen. Beispielsweise werden in Beatmungsgeräten und Anästhesiegeräten Atemvolumenströme mittels eines Strömungssensors gemessen. Dabei kann es zu Leckagen kommen, die in der Folge das Eindringen von Schmutzpartikeln ermöglichen oder zu Verlust von Atemgasen und Anästhesiegasen führen. Entweichende Anästhesiegase können zu einer Gesundheitsgefährdung des Bedienpersonals führen.Find flow sensors such as hot wire anemometers Application in various areas for measuring the volume flow of Liquids and gases. For example, in ventilators and Anesthetic equipment respiratory volume flows using a flow sensor measured. This can lead to leaks, which subsequently result in penetration of dirt particles or loss of breathing gases and Lead anesthetic gases. Escaping anesthetic gases can lead to a Lead health hazards to the operating personnel.
Diese Leckagen treten oftmals an den Verbindungsstellen zwischen Strömungs sensor und den Anschlussleitungen des Beatmungsgeräts oder Anästhesiegeräts auf.These leaks often occur at the junctures between flow sensor and the connection lines of the ventilator or anesthesia device on.
Durch die Verwendung allseits bekannter O-Ringe zum Abdichten der Verbindungsstellen zwischen Strömungssensor und Anschlussleitungen lassen sich die Leckagen verhindern.By using well-known O-rings to seal the Leave connection points between flow sensor and connection lines prevent the leakage.
Die Verwendung von O-Ringen zum Abdichten der Verbindungsstellen birgt jedoch einige Nachteile. Die O-Ringe weisen nach einiger Zeit zunächst nicht feststellbare Materialermüdungserscheinungen oder sonstige Beschädigungen auf. Insbesondere der Kontakt mit vorbeiströmenden Anästhesiegasen kann zum Aufquellen der O-Ringe führen. Infolge davon gleiten sie aus ihrer vorgesehenen Position oder stülpen sich auf, wodurch sie ihre Aufgabe des Abdichtens der Verbindungsstelle nicht mehr übernehmen können.The use of O-rings to seal the connection points hides however some disadvantages. The O-rings do not initially show after some time detectable signs of material fatigue or other damage on. In particular, contact with anesthetic gases flowing past can lead to Swell the O-rings. As a result, they slide out of their intended Position or put on yourself, doing its job of sealing the Can no longer take over the connection point.
Darüber hinaus existieren zwischen dem O-Ring und dem Strömungssensor Zwischenräume, die von einer Desinfektion oder Sterilisation abgeschottet sind oder in denen sich Reinigungsmittelrückstände bei der Desinfektion oder Sterilisation ansammeln können.In addition, there is between the O-ring and the flow sensor Gaps that are sealed off from disinfection or sterilization or in which cleaning agent residues are found during disinfection or Can accumulate sterilization.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strömungssensor anzugeben, der an seinen Verbindungsstellen zu den Anschlussleitungen eines zugehörigen Geräts ein zuverlässiges Abdichten gewährleistet.The object of the invention is to provide a flow sensor on its Connection points to the connection lines of an associated device ensures reliable sealing.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, the object is achieved by the features of patent claim 1 solved. Advantageous designs are the subject of the dependent claims.
Der erfindungsgemäße Strömungssensor besteht aus einem im Wesentlichen rohrförmigen Gehäuse und einer in dem rohrförmigen Gehäuse befindlichen Messstelle und zeichnet sich dadurch aus, dass das rohrförmige Gehäuse an mindestens einer der beiden begrenzenden Kanten einstückig mit einem Dichtelement verbunden ist. Rohrförmiges Gehäuse und Dichtelement bilden somit eine untrennbare Einheit.The flow sensor according to the invention essentially consists of a tubular housing and one located in the tubular housing Measuring point and is characterized by the fact that the tubular housing at least one of the two bounding edges integrally with one Sealing element is connected. Form a tubular housing and sealing element thus an inseparable unit.
Wird der Strömungssensor von den Anschlussleitungen des Beatmungsgeräts oder Anästhesiegeräts entfernt, beispielsweise im Rahmen einer Desinfektion oder Sterilisation oder im Rahmen einer technischen Inspektion, so wird das fest mit dem Strömungssensor verbundene Dichtelement automatisch mitentnommen und unterliegt einer regelmäßigen Sichtkontrolle. Die Wirksamkeit der Abdichtung ist somit leicht überprüfbar.The flow sensor from the ventilator leads or anesthesia machine removed, for example as part of a disinfection or sterilization or as part of a technical inspection, so it becomes fixed sealing element connected to the flow sensor is automatically removed and is subject to regular visual inspection. The effectiveness of the waterproofing is therefore easy to check.
In der Regel haben die in Anästhesiegeräten verwendeten Strömungssensoren eine begrenzte Lebensdauer. Bei ihrem Austausch erfolgt dann auch zwingend der Austausch des daran angebrachten Dichtelements.As a rule, the flow sensors used in anesthesia machines have a limited lifespan. When they are exchanged, they are mandatory the exchange of the sealing element attached to it.
Durch die einstückige Ausführung des Strömungssensors mit einem Dichtelement können darüber hinaus zu berücksichtigende Maßtoleranzen leichter eingehalten werden, da sich Toleranzen in der Bemessung von Strömungssensor und Dichtelement nicht aufaddieren, denn die äußere Abmessung des Strömungssensors einschließlich des Dichtelements kann als formgebendes Maß hergestellt werden.Due to the one-piece design of the flow sensor with a sealing element dimensional tolerances to be taken into account can also be more easily adhered to because there are tolerances in the dimensioning of the flow sensor and Do not add up the sealing element, because the outer dimension of the Flow sensor including the sealing element can be used as a shaping measure getting produced.
Fehler in der Bemessung von Strömungssensor und Dichtelement können zu Verspannungen des Strömungssensors oder der Anschlussleitungen führen.Errors in the dimensioning of the flow sensor and sealing element can lead to Lead tension of the flow sensor or the connecting lines.
Die einstückige Verbindung zwischen ringförmigem Dichtelement und Kante des rohrförmigen Gehäuses kann vorzugsweise durch einen Materialschluss, einen Formschluss, einen Kraftschluss oder eine Kombination der genannten Verbindungsarten von Dichtelement und Kante des rohrförmigen Gehäuses erfolgen.The one-piece connection between the annular sealing element and the edge of the tubular housing can preferably by a material closure, a Form locking, a frictional connection or a combination of the above Connection types of sealing element and edge of the tubular housing respectively.
Der Materialschluss kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass das Dichtelement auf die Kante geklebt wird oder aufvulkanisiert wird. Vorteil bei einem Materialschluss ist, dass keine unerwünschten Zwischenräume zwischen Dichtelement und Strömungssensor entstehen.The material closure can be realized, for example, in that the Sealing element is glued to the edge or vulcanized. Advantage at A material closure is that there are no undesirable gaps between Sealing element and flow sensor are created.
Der Formschluss kann beispielsweise in einer Verzahnung von der der Kante zugewandten Oberfläche des Dichtelements mit der dem Dichtelement zu gewandten Oberfläche der Kante bestehen.The form fit can for example be in a toothing from that of the edge facing surface of the sealing element with that of the sealing element facing surface of the edge.
Ein Kraftschluss lässt sich beispielsweise dadurch erzielen, dass man die Profile der einander zugewandten Oberflächen von Dichtelement und Kante so wählt, dass das Dichtelement an der Kante festgeklemmt ist.A frictional connection can be achieved, for example, by using the profiles the facing surfaces of the sealing element and edge so selected that the sealing element is clamped on the edge.
Das Dichtelement sollte aus einem Material gefertigt sein, das eine relativ gute chemische Oberflächenbeständigkeit gegenüber Anästhesiegasen gewährleistet. Geeignete Materialien sind Fluor-Kautschuk (FPM),, Äthylen-Propylen-Dien- Kautschuk (EPDM), Silikon-Kautschuk (SI), Nitril-Kautschuk (NBR), Polyurethanelastomere (PUE), thermoplastisches Polyurethan (TPU), Zwei- Komponenten-Silikon (LSR). Aber auch andere elastische Materialien sind denkbar. The sealing element should be made of a material that is relatively good chemical surface resistance to anesthetic gases guaranteed. Suitable materials are fluorine rubber (FPM), ethylene propylene diene Rubber (EPDM), silicone rubber (SI), nitrile rubber (NBR), Polyurethane elastomers (PUE), thermoplastic polyurethane (TPU), two- Component silicone (LSR). But there are other elastic materials too conceivable.
Der Strömungssensor selbst ist aus einem sterilisierfähigen, thermoplastischen Kunststoff gefertigt, beispielsweise Polysulfon (PSU), Polycarbonat (PC), Polypropylentypen (PP), Polyamide mit 30% Glasfaser (PA 6-30% GF oder PA 12-30% GF).The flow sensor itself is made of a sterilizable, thermoplastic Plastic, for example polysulfone (PSU), polycarbonate (PC), Polypropylene types (PP), polyamides with 30% glass fiber (PA 6-30% GF or PA 12-30% GF).
Weiterhin weist das Dichtelement in einer bevorzugten Ausführung einen trapezförmigen Querschnitt mit parallelen Begrenzungsflächen senkrecht zur Mittellängsachse des Strömungssensors auf, wobei der Querschnitt so ausgebildet ist, dass die Innenfläche des Dichtelements an den Kanten des Strömungssensors stufenlos in die Innenfläche des rohrförmigen Gehäuses übergeht. Auf diese Weise werden Turbulenzen, die sich von den Kanten des Strömungssensors bis zur Messstelle im Inneren des Strömungssensors fortpflanzen können, weitgehend vermieden.In a preferred embodiment, the sealing element also has a trapezoidal cross section with parallel boundary surfaces perpendicular to Central longitudinal axis of the flow sensor, the cross section so is formed that the inner surface of the sealing element at the edges of the Flow sensor continuously in the inner surface of the tubular housing transforms. In this way, turbulence arising from the edges of the Flow sensor to the measuring point inside the flow sensor can reproduce largely avoided.
Eine Vermeidung von Turbulenzen im Gasstrom, der durch den Strömungssensor geführt wird, bedeutet in Folge eine verbesserte Messgenauigkeit des Strömungssensors.Avoiding turbulence in the gas flow caused by the flow sensor is consequently improved measurement accuracy of the Flow sensor.
Ein laminarer Gasstrom wird sich gleichmäßiger in dem rohrförmigen Gehäuse des Strömungssensors verteilen und eine gleichmäßigere Geschwindigkeits verteilung in dem rohrförmigen Gehäuse des Strömungssensors aufweisen. Die Werte für die Geschwindigkeit werden bei gleichbleibender Beaufschlagung mit einem Gasvolumenstrom geringer ausfallen, da die Geschwindigkeit der einzelnen Gasteilchen nicht zusätzlich durch Turbulenzbildung erhöht wird.A laminar gas flow will become more uniform in the tubular housing of the flow sensor and distribute a more uniform speed Have distribution in the tubular housing of the flow sensor. The Values for the speed are given with the same load a gas volume flow will be lower because the speed of the individual Gas particles are not additionally increased by the formation of turbulence.
Dieser Effekt, dass sich die Geschwindigkeit bei Auftreten von Turbulenzen im Gasstrom erhöht und ungleichmäßig verteilt, nimmt mit zunehmender Beauf schlagung durch einen Gasvolumenstrom zu.This effect that the speed changes when turbulence occurs Gas flow increased and distributed unevenly, increased with increasing Beauf impact by a gas volume flow.
Bei geringen Turbulenzen fallen die vom Strömungssensor gemessenen Werte für die Geschwindigkeit des Gasstroms ebenfalls gering aus, so dass in Folge davon ein größerer Meßbereich für die Geschwindigkeit abgedeckt werden kann.In the event of low turbulence, the values measured by the flow sensor fall for the velocity of the gas flow is also low, so that as a result a larger measuring range for the speed can be covered.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß derzeitigem Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel gemäß Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.An embodiment according to the current state of the art and a Embodiment according to the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Strömungssensors in einer Halterung gemäß Stand der Technik im Längsschnitt parallel zur Richtung des zu messenden Gasstroms, Fig. 1 is a schematic representation of a flow sensor in a holder according to the prior art in a longitudinal section parallel to the direction of the measured gas flow,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Strömungssensors in einer Halterung im Längsschnitt parallel zur Richtung des zu messenden Gasstroms. Fig. 2 is a schematic representation of a flow sensor according to the invention in a holder in longitudinal section parallel to the direction of the gas flow to be measured.
In der Fig. 1 ist ein Strömungssensor 8 in einer Halterung 4 gemäß derzeitigem Stand der Technik im Längsschnitt parallel zur Richtung des zu messenden Gasstroms 7 dargestellt. Die Halterung 4 führt auf einer der beiden offenen Seiten der Halterung 4 zu einer Anschlussleitung eines Beatmungsgeräts oder Anästhesiegeräts, in der Fig. 1 nicht dargestellt. Der Strömungssensor 8 weist ein rohrförmiges Gehäuse 2 auf, das von zwei ringförmigen Kanten 6 begrenzt wird. Das Innere des Gehäuses 2 bildet einen Strömungskanal für den Gasstrom 7. Der Strömungskanal verjüngt sich von seinen beiden, von den ringförmigen Kanten 6 begrenzten Enden zur Mitte hin. In der Mitte des Strömungskanals ist der für den Gasstrom 7 zur Verfügung stehende Querschnitt minimal. In der Mitte des Strömungskanals befindet sich eine Messstelle 1, beispielsweise ein Hitzedrahtanemometer. Mit einem Hitzedrahtanemometer lassen sich Betrag und Richtung der Geschwindigkeit des Volumenstroms in Abhängigkeit von der am Hitzedraht aufzuwendenden und gemessenen Heizleistung messen. Das rohrförmige Gehäuse 2 wird an beiden Seiten von außen von der Halterung 4 umschlossen. Die Halterung 4 ist ebenfalls rohrförmig ausgebildet und weist eine in radialer Richtung entlang der Innenwand der Halterung 4 umlaufende Stufe 9 auf. Die Stufe 9 bildet einen Anschlag für die Kanten 6 des Gehäuses 2 des Strömungssensors 8, so dass die Halterung 4 nur bis zum Anschlag über das Gehäuse 2 geschoben werden kann. Zwischen einer der beiden ringförmigen Kanten 6 des Gehäuses 2 und einer der beiden umlaufenden Stufen 9 der Halterung 4 befindet sich jeweils ein eingelegter O-Ring 3.In FIG. 1, a flow sensor 8 is shown in a holder 4 according to the present state of the art in a longitudinal section parallel to the direction of the measured gas flow 7. The holder 4 leads on one of the two open sides of the holder 4 to a connection line of a respirator or anesthesia device, not shown in FIG. 1. The flow sensor 8 has a tubular housing 2 which is delimited by two annular edges 6 . The interior of the housing 2 forms a flow channel for the gas stream 7 . The flow channel tapers from its two ends bounded by the annular edges 6 towards the center. In the middle of the flow channel, the cross section available for the gas flow 7 is minimal. In the middle of the flow channel there is a measuring point 1 , for example a hot wire anemometer. The amount and direction of the speed of the volume flow can be measured with a hot wire anemometer as a function of the measured and measured heating power on the hot wire. The tubular housing 2 is enclosed on both sides by the holder 4 from the outside. The holder 4 is also tubular and has a step 9 running in the radial direction along the inner wall of the holder 4 . The stage 9 forms a stop for the edges 6 of the housing 2 of the flow sensor 8 , so that the holder 4 can only be pushed over the housing 2 up to the stop. An inserted O-ring 3 is located between one of the two annular edges 6 of the housing 2 and one of the two circumferential steps 9 of the holder 4 .
Die Fig. 2 stellt einen erfindungsgemäßen Strömungssensor 8 in einer Hal terung 4 im Längsschnitt parallel zur Richtung des zu messenden Gasstroms 7 dar. Der in der Fig. 2 dargestellte Strömungssensor unterscheidet sich von dem Strömungssensor nach der Fig. 1 dadurch, dass sich zwischen einer der beiden ringförmigen Kanten 6 des Gehäuses 2 und einer der beiden umlaufenden Stufen 9 der Halterung jeweils ein ringförmiges Dichtelement 5 befindet, das einstückig mit der Kante 6 des Gehäuses 2 verbunden ist. Die Innenfläche des Dichtelementes 5 geht an der Kante 6 stufenlos in die Innenfläche des rohrförmigen Gehäuses 2 über. Ebenso geht die Innenfläche des Dichtelements 5 an der Stufe 9 stufenlos in die Innenfläche der Halterung 4 über. FIG. 2 shows a flow sensor 8 according to the invention in a holder 4 in longitudinal section parallel to the direction of the gas stream 7 to be measured. The flow sensor shown in FIG. 2 differs from the flow sensor according to FIG. 1 in that there is a difference between of the two annular edges 6 of the housing 2 and one of the two circumferential steps 9 of the holder there is an annular sealing element 5 , which is integrally connected to the edge 6 of the housing 2 . The inner surface of the sealing element 5 merges continuously at the edge 6 into the inner surface of the tubular housing 2 . Likewise, the inner surface of the sealing element 5 at step 9 merges continuously into the inner surface of the holder 4 .
Gleiche Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet.The same components are identified by the same reference numerals as in FIG. 1.
Claims (13)
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| DE102009044044A1 (en) * | 2009-09-17 | 2011-05-26 | Weiss Klimatechnik Gmbh | Method for examining or monitoring air flow in work space, such as pure area, particularly area of operations, involves arranging flow probe in, on and or within portion of work center |
| DE102010037345A1 (en) | 2010-09-06 | 2012-03-08 | Weiss Klimatechnik Gmbh | Method for checking and/or monitoring of air quality in operating room, involves arranging measuring sensor in region of operating table, for measuring quality of flow air in region of operating table |
| EP2636964A1 (en) | 2012-03-06 | 2013-09-11 | Weiss Klimatechnik GmbH | Method for checking the air quality in an operating theatre |
-
2000
- 2000-11-25 DE DE2000158720 patent/DE10058720A1/en not_active Withdrawn
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