DE102006044099B3

DE102006044099B3 - Narkosemitteldosierer

Info

Publication number: DE102006044099B3
Application number: DE102006044099A
Authority: DE
Inventors: Dirk-Stefan Reichert; Karl-Ludwig Dr. Gippert; Thomas Lutter
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: GB2442092A; GB2442092B; US7992843B2; GB0716725D0; US20080066749A1

Abstract

Das Dosierelement eines Narkosemitteldosierers soll in der Weise verbessert werden, dass es einfach herzustellen ist und die Dosierung von Narkosemittel über einen großen Einstellbereich ermöglicht. Die Lösung erfolgt dadurch, dass das Dosierelement (11) aus zwei, längs erstreckten Dosierkanälen (14, 15) besteht, die strömungsmäßig mittels eines Verbindungskanals (16) zusammengeschaltet sind, wobei der Gasfluss von einem der Dosierkanäle (14) über den Verbindungskanal (16) in den anderen Dosierkanal (15) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Narkosemitteldosierer mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Ein Narkosemitteldosierer der genannten Art in Form eines Narkosemittelverdunsters ist aus der DE-PS 12 71 903 bekannt geworden.
Bei dem bekannten Narkosemitteldosierer wird der Gasstrom nach einer Gaseintrittsöffnung in einen Bypass-Gasstrom und einen Verdunsterkammer-Gasstrom aufgeteilt. Der Bypass-Gasstrom fließt über einen Bypass – Widerstand zur Gasaustrittsöffnung. Der Verdunsterkammer-Gasstrom wird durch eine teilweise mit flüssigem Narkosemittel gefüllte Verdunsterkammer geleitet und dort beim Vorbeiströmen an der Oberfläche des Narkosemittels mit Narkosemitteldampf bis zur Sättigung angereichert. Über ein Dosierelement, das der Verdunsterkammer nachgeschaltet ist, wird der Verdunsterkammer-Gasstrom an einer Mischstelle wieder mit dem Bypass-Gasstrom vereint. Die sich an der Mischstelle bzw. der Gasaustrittsöffnung ergebende Narkosemittel-Konzentration ergibt sich aus dem Teilverhältnis zwischen dem Bypass-Gasstrom und dem Verdunsterkammer-Gasstrom. Die Menge an Narkosemitteldampf, die dem Gasstrom zugemischt wird, ergibt sich aus dem Sättigungsdampfdruck des Narkosemittels und dem Teilverhältnis zwischen Bypass-Gasstrom und Verdunsterkammer-Gasstrom.
Das Dosierelement strömungsabwärts der Verdunsterkammer ist als ein hubbeweglicher Kegelwiderstand mit einem Kegel in einer Kegelhülse ausgeführt, dessen Öffnungsgrad mit einem Einstellelement in Form eines Einstellrades verändert werden kann. Nachteilig bei dem bekannten Dosierelement ist, dass der Kegelwiderstand einen erheblichen Herstellungsaufwand beinhaltet, mit großer Präzision gefertigt und sehr genau geführt werden muss, damit man die gewünschte Skalierung über einen Winkelbereich von bis zu 300 Grad Drehwinkel für die Narkosemittelkonzentration auf dem Einstellrad erhält..
Aus der DE-AS 18 11 817 ist eine Verdampfungsvorrichtung für flüchtiges Narkosemittel (Narkosemitteldosierer) bekannt, bei der die Narkosemitteldosierung mittels manuell drehbarer Dosierplatten und einer Ringnut vorgenommen wird.
Derartige Dosiernuten müssen sehr präzise gefertigt sein, um bei kleinen Narkosemitteldampf-Volumina, d. h. geringer Konzentrationseinstellung, die sehr hohe Anforderung an die Einstellgenauigkeit für die Narkosemittel-Konzentration zu erfüllen. Des Weiteren von Nachteil ist die mit diesen Dosiernuten erreichbare Skalierung der Konzentrationsmarken auf dem Einstellrad, mit nur einem kleinen Winkel von etwa bis 120 Grad zwischen der Aus-Stellung und der maximalen Konzentrationsmarke. Dieses bewirkt gegenüber den kegeligen Dosierelementen eine verminderte Einstellgenauigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dosierelement für einen Narkosemitteldosierer anzugeben, das einfach zu fertigen ist, eine hohe Einstellgenauigkeit und einen großen Einstellbereich ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Der Vorteil der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass als Dosierelement zwei Dosierkanäle in Form von Nuten vorgesehen sind, die entweder eine konstante oder variable Höhe bzw. Breite entlang der Gasströmungsrichtung besitzen und einseitig mittels eines Verbindungskanals strömungsmäßig miteinander gekoppelt sind. Die Dosierkanäle verlaufen weitgehend radial, konzentrisch mit jeweils konstanten, aber unterschiedlichen Radien. Auf diese Weise lässt sich ein Einstellbereich von über 300 Grad realisieren und durch die parallel verlaufenden Dosierkanäle kann ein bis zu doppelt so langer Gasweg für die Dosierung benutzt werden, wodurch die Dosierkanäle mit akzeptablen Toleranzen gefertigt werden können.
Der Gasfluss erfolgt dabei von einem Gaseingang des Dosierelementes in einem ersten Dosierkanal und von dort über den Verbindungskanal in den benachbarten, zweiten Dosierkanal, wobei das Gas im zweiten Dosierkanal über einen Gasausgang abgeleitet wird.
Durch die Verwendung von zwei im Wesentlichen parallel verlaufenden Dosierkanälen ergibt sich eine wesentlich größere Variationsbreite den Querschnitt innerhalb eines Dosierkanals oder auch beider Dosierkanäle zu variieren, um unterschiedliche Strömungscharakteristika und damit unterschiedliche Dosierungen bzw. Skalierungen zu erzeugen.
So kann beispielsweise die Breite eines oder beider Dosierkanäle konstant gelassen werden, während die Tiefe entlang der Strömungsrichtung variiert wird. Weiter ist es möglich, die Querschnittsfläche entlang der Strömungsrichtung stufenförmig oder ein- und/oder mehrfach ansteigend oder abfallend zu verändern.
Die Querschnittsfläche eines Dosierkanals liegt dabei größenordnungsmäßig in einem Bereich zwischen 0,1 mm² und 20 mm².
Ein Querschnitt von Null kann verwendet werden, um den Gasstrom ganz abzustellen.
Besonders vorteilhaft ist es, den Gaseingang und den Gasausgang feststehend in einem Gehäuse anzuordnen. Die Dosierkanäle werden dann als Nuten in eine Trägerplatte eingearbeitet, welche gegenüber dem Gaseingang und dem Gasausgang drehbar/verschiebbar ist. Mittels des Einstellrades kann die Winkelposition der Dosierkanäle gegenüber dem Gaseingang und dem Gasausgang verändert werden, und es wird mit dem Einstellrad die wirksame Länge der Gaskanäle entweder erhöht oder erniedrigt.
Die höchste Menge an Narkosemitteldampf wird dosiert, wenn der aus der Verdunsterkammer austretende Gas-/Dampfstrom nahezu direkt vom Gaseingang über den Verbindungskanal zum Gasausgang des Dosierelementes gelangt. Die niedrigste Menge an Narkosemitteldampf wird dosiert, wenn beide Dosierkanäle vollständig durchströmt werden und der U-förmige Verbindungskanal sich etwa in der Mitte des Gasweges befindet.
In einer vorteilhaften Variante/Ausführungsbeispiel des Dosierelementes ist vorgesehen, sowohl den Gaseingang, den Gasausgang und die Dosierkanäle feststehend in einem Gehäuse anzuordnen und mittels einem gegenüber den Dosierkanälen verschiebbaren bzw. drehbaren Verbindungskanal die wirksame Länge der Dosierkanäle entweder zu erhöhen oder zu erniedrigen. Der fertigungstechnische Vorteil dieser Variante besteht darin, dass sowohl der Gaseingang als auch der Gasausgang und die Dosierkanäle auf einer einzigen Trägerplatte angeordnet werden können und dass nur der Verbindungskanal, gasdicht und drehbar bzw. verschiebbar mit der Trägerplatte verbunden werden muss.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch den Aufbau eines nach dem Bypass-Prinzips arbeitenden Narkosemittelverdunsters,
2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dosierelementes, in einer Stellung nahe der minimalen Dosierung,
3 das Dosierelement nach der 2 in einer Stellung nahe der maximalen Konzentration,
4 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dosierelementes, mit einem Dosierkanal variablen Querschnitts, einem zweiten Dosierkanal ohne Änderung des Querschnitts und einem gegenüber den Dosierkanälen verschiebbaren Verbindungskanal,
5 das Dosierelement nach der 4, bei dem ein Dosierkanal zu einer zentralen Bohrung entartet ist.
1 veranschaulicht schematisch einen Narkosemitteldosierer 1 mit einer Gaseintrittöffnung 2 und einer Gasaustrittsöffnung 3. Der Gasstrom wird nach der Gaseintrittsöffnung 2 in einen Bypass-Gasstrom 4 und einen Verdunsterkammer-Gasstrom 5 aufgeteilt.
Der Bypass-Gasstrom 4 gelangt über einen Bypass-Widerstand 6 und eine Mischstelle 7 zur Gasaustrittsöffnung 3.
Der Verdunsterkammer-Gasstrom 5 durchströmt eine teilweise mit Narkosemittel 8 gefüllte Verdunsterkammer 9 oberhalb der Flüssigkeit, reichert sich dabei bis zur Sättigung mit Narkosemitteldampf an und gelangt vom Gaseingang 10 eines Dosierelementes 11 über einen Gasausgang 12 zur Mischstelle 7, wo sich die Gasströme 4, 5 vereinigen.
Das Dosierelement 11 ist gekoppelt an das Einstellrad 13 des Narkosemitteldosierers 1, mit dem die dem Bypass-Gasstrom 4 zugemischte Menge an Narkosemitteldampf verändert werden kann.
2 zeigt schematisch den Aufbau einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dosierelementes 11, welches einen ersten Dosierkanal 14 und einen zweiten Dosierkanal 15 besitzt. Die Dosierkanäle 14, 15 verlaufen entlang von Kreisbahnen mit unterschiedlichen Radien R₁ und R₂ und sind mit einem Verbindungskanal 16 miteinander verbunden. Die Dosierkanäle 14, 15 sind als Nuten in eine Trägerplatte 17 eingearbeitet.
Der Gaseingang 10 und der Gasausgang 12 sind ortsfest an einem nicht näher dargestellten Gehäuse angeordnet und der Gasfluss verläuft vom Gaseingang 10 über den ersten Dosierkanal 14, den Verbindungskanal 16 und den zweiten Dosierkanal 15 zum Gasausgang 12. Je nach Stellung der Trägerplatte 17 gegenüber dem ortsfesten Gaseingang 10 und Gasausgang 12 wird die durchströmte wirksame Länge der Dosierkanäle 14, 15 erhöht oder erniedrigt. Die Strömungswiderstände des Bypass-Widerstands 6 und der Dosierkanäle 14, 15 sind so aufeinander abgestimmt, dass bei der in der 2 gezeigten Stellung von Gaseingang 10 und Gasausgang 12 gegenüber den Dosierkanälen 14, 15 der kleinste Volumenstrom an Narkosemitteldampf über die Dosierkanäle 14 und 15 dosiert wird.
3 zeigt schematisch die Stellung der Trägerplatte 17 gegenüber dem Gaseingang 10 und dem Gasausgang 12 bei maximaler Narkosemitteldampfmenge. Das mit Narkosemittel angereicherte Gas aus der Verdunsterkammer strömt hier vom Gaseingang 10 nahezu nur über den Verbindungskanal 16 zum Gasausgang 12.
4 zeigt schematisch den Aufbau einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dosierelementes 111 mit einem dritten Dosierkanal 18 und einem vierten Dosierkanal 19 auf einer Trägerplatte 20. Die beiden Dosierkanäle 18, 19 sind dabei mittels eines verschiebbaren/verdrehbaren Verbindungskanals 21 auf einer nur schematisch dargestellten zweiten Trägerplatte 26 strömungsmäßig miteinander verbunden. Der dritte Dosierkanal 18 ist, zumindest auf einem Teil des Umfangs kreisringförmig ausgeführt und ohne Kontur bzw. ohne wesentlichen Widerstand in Bezug auf die Dosierung. Der vierte Dosierkanal 19 besitzt eine Querschnittsfläche, die sich entlang der Strömungsrichtung ändert und die sich über einen Winkel von bis zu 340 Grad erstreckt.
Die Trägerplatte 26 mit dem Verbindungskanal 21 kann mittels eines Einstellrades 25 längs des Pfeils 22 verschwenkt werden und verändert dabei die Länge der Teile der Dosierkanäle, die durchströmt werden. Der Gasfluss durch das zweite Dosierelement 111 erfolgt über einen Gaseingang 23, den dritten Dosierkanal 18, den Verbindungskanal 21 und den vierten Dosierkanal 19 zum Gasausgang 24. Der vierte Dosierkanal 19 ist dabei so aufgeführt, dass sich die Nut in der Trägerplatte 20 entlang der Strömungsrichtung in Höhe und Breite aufweitet.
5 zeigt schematisch den Aufbau einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dosierelementes 112 mit dem dritten Dosierkanal 18 und dem vierten Dosierkanal 19 auf einer Trägerplatte 20.
Die dritte Dosierkanal 18 ist im Vergleich zur 4 von einer kreisförmigen Nut zu einer Bohrung nahe dem Zentrum entartet. Der vierte Dosierkanal 19 und die Trägerplatte 26 mit dem Verbindungskanal 21 sind entsprechend der 4 ausgeführt.
In einer in den Figuren nicht dargestellten vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dosierelementes sind die Dosierkanäle 18, 19 gegenüber den 4, 5 nicht in die Trägerplatte 20 eingearbeitet, sondern werden als eine dünne Platte, zwischen der Trägerplatte 26 und dem Gehäuse mit Gaseingang 23 und Gasausgang 24 gelegt und gegen Drehung/Verschiebung fixiert.
Die Platte kann, wenn auf Variation der Höhe der Dosierkanäle 18, 19 verzichtet wird, als Stanz oder Schneideteil einfach aus einer dünnen Folie gearbeitet werden. Die Platte kann aus einem Material ausgeführt sein, das eine gegenüber Narkosemitteldampf bessere Reibpaarung gibt.

Claims

Narkosemitteldosierer mit einer Verdunsterkammer (9) zur Anreicherung von Teilen des Frischgases mit Narkosemitteldampf und einem Dosierelement (11, 111, 112) mit einem Gaseingang (10, 23) und einem Gasausgang (12, 24) zur Einleitung von Narkosemitteldampf in einen Gaskanal und mit einem Einstellmittel (13, 25) am Dosierelement (11, 111, 112), dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierelement (11, 111, 112) aus zwei im Wesentlichen radial, konzentrisch verlaufenden, längs erstreckten, mit einem Verbindungskanal (16, 21) versehenen Dosierkanälen (14, 15, 18, 19) besteht, wobei der Gasfluss durch die Dosierkanäle (14, 15, 18, 19) vom Gaseingang (10, 23) über den Verbindungskanal (16, 21) in der Weise zum Gasausgang (12, 24) verläuft, dass die wirksame Länge und/oder der wirksame Querschnitt von einem oder beiden Dosierkanälen (14, 15, 18, 19) zwischen dem Gaseingang (10, 23) und dem Gasausgang (12, 24) mit dem Einstellmittel (13, 25) veränderbar ist.
Narkosemitteldosierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkanäle (14, 15) U-förmig miteinander verbunden sind.
Narkosemitteldosierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkanäle (14, 15, 18, 19) auf dem größten Teil des Umfangs kreisförmig verlaufen und in nahezu gleichem Abstand zueinander angeordnet sind.
Narkosemitteldosierer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Dosierkanäle (14, 15, 18, 19) zwischen 0,1 mm² und 20 mm² liegt.
Narkosemitteldosierer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche mindestens eines Dosierkanals (14, 15, 18, 19) keilförmig erweiternd in Richtung der Strömung oder entgegengesetzt dazu ausgebildet ist.
Narkosemitteldosierer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dosierkanal (19) eine sich mit dem Drehwinkel verändernde Querschnittsfläche besitzt.
Narkosemitteldosierer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseingang (10) und der Gasausgang (12) als feststehend in einem Gehäuse angeordnet sind und die Gaskanäle (14, 15) mit dem Einstellmittel (13) gegenüber dem Gaseingang (10) und Gasausgang (12) verschiebbar sind.
Narkosemitteldosierer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaseingang (23), der Gasausgang (24) und die Dosierkanäle (18, 19) als feststehend in einem Gehäuse angeordnet sind und der Verbindungskanal (21) als mit dem Einstellmittel (25) gegenüber dem Gehäuse und den Dosierkanälen (18, 19) verschiebbar/verdrehbar ausgebildet ist.
Narkosemitteldosierer nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierkanäle (18, 19) auf einer dünnen Platte zwischen dem Gehäuse und einer Trägerplatte 26 mit dem Verbindungskanal (21) angeordnet sind.
Narkosemitteldosierer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Dosierkanäle (14, 15, 18, 19) bei mindestens einer Stellung des Einstellmittels (13, 25) derart bemessen ist, dass der Gasfluss durch die Dosierkanäle (14, 15, 18) unterbrochen ist.