DE10245043B3

DE10245043B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Verdunstung von Narkosemittel

Info

Publication number: DE10245043B3
Application number: DE10245043A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr. Wruck
Original assignee: Draeger Medical GmbH
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-09-27

Abstract

Eine Vorrichtung zur Verdunstung von Narkosemittel soll derart verbessert werden, dass sie auch zur Dosierung von Narkosemittel mit niedrigem Siedepunkt geeignet ist und eine gute Vermischung des Narkosemitteldampfes mit dem Trägergas liefert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält: DOLLAR A ein Kammeroberteil (7) mit einem Dosierventil (8) für das Narkosemittel (3) und einen im Ausströmbereich des Dosierventils (8) angeordneten, von dem Narkosemittel (3) anströmseitig des Dosierventils (8) durchströmten Verdunstungskühler (9), DOLLAR A einen Kammermantel (5) mit einem Gaseinlass (12) und einem Gasauslass (13) und ein Kammerunterteil (6) mit einer Heizung (18).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verdunstung von flüssigem Narkosemittel.

Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der DE 101 05 434 C1 bekannt geworden. Das mit Narkosemittel anzureichernde Trägergas durchströmt eine Verdunsterkammer von einem Gaseinlass zu einem Gasauslass, wobei flüssiges Narkosemittel über eine Einlassöffnung zugeführt und an einer beheizten Unterseite der Verdunsterkammer verdampft wird. Für die Dosierung des Narkosemittels wird ein Dosierventil verwendet, das entsprechend einem Puls-Pause modulierten Ansteuersignal öffnet oder schließt. Hierbei gelangen kurzzeitig Flüssigkeitsvolumina von Narkosemittel in die Verdunsterkammer, wo sie in die Dampfphase überführt werden.

Bei niedrig siedenden Narkosemitteln tritt hierbei das Problem auf, dass durch den beim Öffnen des Dosierventils entstehenden Druckabfall der lokale Druck innerhalb des Dosierventils auf einen Wert unterhalb des Dampfdruckes des Narkosemittels abfallen kann. Dieses führt zu einem lokalen Sieden des Narkosemittels, wobei durch die entstehenden Dampfblasen sich die dosierte Menge an flüssigem Narkosemittel beträchtlich reduziert. Die pulsierende Dosierung von flüssigem Narkosemittel führt außerdem zu stark schwankenden Narkosemittelkonzentrationen am Gasauslass der Verdunsterkammer, was die Überwachung der dosierten Menge erschwert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dosierung von Narkosemittel anzugeben, um auch die Dosierung von Narkosemittel mit niedrigem Siedepunkt zu ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe für die Vorrichtung erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Lösung der Aufgabe für das Verfahren erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.

Der Vorteil der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, das Narkosemittel, bevor es zum Dosierventil gelangt, über einen Verdunstungskühler zu leiten und den Verdunstungskühler innerhalb der Kammer im Ausströmbereich des Dosierventils zu positionieren. Eine besonders gute Abkühlung des Narkosemittels ergibt sich, wenn der Verdunstungskühler zusätzlich im Anströmbereich des in die Kammer einströmenden Gases liegt. Mit dem Verdunstungskühler wird das Narkosemittel vor dem Dosierventil so weit abgekühlt, dass ein lokales Sieden innerhalb des Dosierventils nicht mehr auftreten kann.

Bei der erfindungsgemäß angegebenen Vorrichtung ist es besonders vorteilhaft, dass der Verdunstungskühler die bei der Verdunstung des Narkosemittels entstehende Verdunstungskälte zur Abkühlung des Narkosemittels vor dem Dosierventil ausnutzt. Besonders zweckmäßig ist es, das Dosierventil und die Zuleitung zum Verdunstungskühler gemeinsam an einem Oberteil der Kammer anzubringen, um kurze Leitungswege zwischen dem Ausgang des Verdunstungskühlers und dem Eingang des Dosierventils zu haben, damit die Kühlleistung voll ausgeschöpft werden kann. Besonders zweckmäßig ist es dabei, die Rohrleitung zwischen dem Verdunstungskühler und dem Dosierventil mit einer thermischen Isolierung zu versehen. Zur Erhöhung der Kühlleistung ist es zweckmäßig, den Verdunstungskühler mit einer großen Oberfläche auszubilden. Dieses kann dadurch erreicht werden, dass der Verdunstungskühler als Kühlrippen nebeneinander liegende dünne Bleche oder geflochtene Kupferbänder aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In vorteilhafter Weise ist innerhalb der Kammer eine Prallplatte angeordnet, die zu einer Verwirbelung und damit zu einer guten Durchmischung des einströmenden Gases mit dem Narkosemitteldampf führt. Die Prallplatte ist vorteilhaft anströmseitig des Gasauslasses befestigt. Eine Heizung am Kammerunterteil unterstützt die Verdunstung.

In vorteilhafter Weise besteht das Kammeroberteil aus schlecht wärmeleitendem Material und die Prallplatte ist unmittelbar am Kammeroberteil befestigt. Als Materialien für das Kammeroberteil eignen sich narkosemittelresistente Kunststoffe oder auch Keramik. Demgegenüber bestehen der Kammermantel und das Kammerunterteil aus einem Material mit guter Wärmeleitung, zum Beispiel Kupfer. Hierdurch soll erreicht werden, dass durch die Heizung, die am Kammerunterteil befestigt ist, sowohl das Kammerunterteil als auch der Kammermantel gleichmäßig erwärmt werden, andererseits aber keine Wärme an das Kammeroberteil übertragen wird, damit der Verdunstungskühler thermisch von dem Kammermantel isoliert ist.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, das Kammeroberteil zusammen mit dem Dosierventil, dem Verdunstungskühler und der Prallplatte als eine modulartige Baugruppe auszubilden. Der Kammermantel und das Kammerunterteil sind hierbei als einstöckiges, topfförmiges Bauteil ausgeführt.

Zweckmäßig ist es, das Dosierventil am Kammeroberteil derart anzuordnen, dass dessen Sprühstrahl im Wesentlichen senkrecht zu einer vom Gaseinlass zum Gasauslass verlaufenden virtuellen Durchströmungsachse steht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verdunstung von Narkosemittel in einer Kammer, welche ein Kammeroberteil mit einem Dosierventil, ein Kammerunterteil mit einer Heizung sowie einen Gaseinlass und einen Gasauslass aufweist, ist gekennzeichnet durch die Schritte:

– im Leitungszug einer Narkosemittel-Zufuhrleitung zum Dosierventil einen Verdunstungskühler vorzusehen,
– den Verdunstungskühler innerhalb der Kammer derart zu positionieren, dass er im Ausströmbereich des aus dem Dosierventil austretenden Narkosemittels liegt und von dem in die Kammer einfließenden Gas angeströmt wird.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:

1 schematisch eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung,
2 schematisch den Temperaturverlauf vor und hinter dem Verdunstungskühler,
3 eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung.

1 zeigt schematisch eine erste Vorrichtung 1 zur Verdunstung von flüssigem Narkosemittel 3 aus einem mit Überdruck beaufschlagten Reservoir 4 in einer Kammer 2. Die Kammer 2 wird dabei von einem Kammermantel 5, einem Kammerunterteil 6, die beide als einstöckiges Bauteil aus Messing bestehen und einem Kammeroberteil 7 begrenzt. Das Kammeroberteil 7 besteht aus schlecht wärmeleitendem Material und dient zur Befestigung eines Dosierventils (8), eines Verdunstungskühlers 9, eines Umlenkbleches 10 für den Verdunstungskühler 9 und einer Prallplatte 11. Der Kammermantel 5 besitzt einen Gaseinlass 12 und einen Gasauslass 13 für ein Trägergas, das innerhalb der Kammer 2 mit Narkosemittel 3 angereichert werden soll. Die Durchströmungsrichtung ist durch Pfeile 14 veranschaulicht. Die Prallplatte 11 befindet sich dabei vor dem Gasauslass 13, so dass der über den Gaseinlass 12 eintretende Gasstrom an der Prallplatte 11 unter Wirbelbildung reflektiert und dann unter der Prallplatte 11 hindurch zum Gasauslass 13 gelangt, wie durch den Pfeil 15 veranschaulicht.
Die Achse 16 des Dosierventils 8 ist so ausgerichtet, dass circa 20 Prozent des dosierten Narkosemittel-Sprühstrahls 17 auf den Verdunstungskühler 9 und das Umlenkblech 10 trifft. Das Dosierventil 8 erhält das Narkosemittel über eine dem Verdunstungskühler 9 vorgeschaltete Narkosemittel-Zufuhrleitung 143. Die Temperierung der Kammer 2 erfolgt über eine Heizung 18 am Kammerunterteil 6, die von einem Steuergerät 19 aus mit einem Heizstrom versorgt wird. für die Regelung der Temperatur des Kammerunterteils 6 ist in der Nähe der Heizung 18 ein Temperaturfühler 141 angebracht, der an das Steuergerät 19 einen der Temperatur des Kammerunterteils 6 proportionalen Messwert liefert. Das Steuergerät 19 liefert auch die Ansteuerimpulse für das Dosierventil 8, um den Narkosemittelfluss in die Kammer 2 freizugeben oder zu unterbrechen.
2 veranschaulicht den Temperaturverlauf vor und hinter dem Verdunstungskühler 9, Figur 1. Auf der Abszisse ist die Zeit t in dimensionsloser Schreibweise und auf der Ordinate die Temperaturdifferenz in Kelvin, bezogen auf die Temperatur des Kammerunterteils 6, Figur 1, aufgetragen. Kurve „A" gibt den Temperaturverlauf anströmseitig des Verdunstungskühlers 9 an, während Kurve „C" die Temperatur des Narkosemittels am Ausgang des Verdunstungskühlers 9 ist. Kurve „B" ist als Bezugspunkt die mit dem Temperaturfühler 141 gemessene Temperatur des Kammerunterteils 6. Zum Zeitpunkt „A1" wurde das Dosierventil 8, Figur 1, dauerhaft geschlossen, wodurch sich das vor dem Verdunstungskühler 9 befindliche Narkosemittel 3 abkühlt. Dies ist bedingt durch die Unterbrechung der Wärmenachlieferung, die vor dem dauerhaften Schließen des Ventils 8 durch das Nachströmen des warmen Narkosemittels 3 gewährleistet war.
3 zeigt schematisch eine zweite Vorrichtung 20 zur Verdunstung von flüssigem Narkosemittel 23, aus einem mit Überdruck beaufschlagten Reservoir 24 in einer Kammer 22. Die Kammer 22 wird von einem Kammermantel 25 und einem Kammerunterteil 26, die beide aus gut wärmeleitendem Material bestehen, sowie einem Kammeroberteil 27 aus schlecht wärmeleitendem Material begrenzt. An dem Kammeroberteil 27 ist ein Dosierventil 28 befestigt. Der Kammermantel 25 besitzt einen Gaseinlass 32 und einen Gasauslass 33 für ein Trägergas, das innerhalb der Kammer 22 mit Narkosemitteldampf angereichert werden soll. Die Durchströmungsrichtung ist durch Pfeile 34 veranschaulicht. Der linke Teil des Kammermantels 25 ist in Richtung zum Innenraum der Kammer 22 abgewinkelt und mit einem Verdunstungskühler 29 in Form eine Rohrschlange versehen. Das Narkosemittel 23 aus dem Reservoir 24 strömt über eine Narkosemittel-Zufuhrleitung 43 durch den Verdunstungskühler 29 und dann über eine Bohrung 44 und ein Verbindungsstück 42 aus thermisch schlecht leitendem Material zum Dosierventil 28. Die Temperierung der Kammer 22 erfolgt über eine Heizung 38 am Kammerunterteil 26, die von einem Steuergerät 39 mit einem Heizstrom versorgt wird. Für die Regelung der Temperatur des Kammerunterteils 26 ist in der Nähe der Heizung 38 ein Temperaturfühler 41 angebracht, der an das Steuergerät 39 einen der Temperatur des Kammerunterteils 26 proportionalen Messwert liefert. Das Steuergerät 39 liefert auch die Ansteuerimpulse für das Dosierventil 28, um den Narkosemittelfluss in die Kammer 22 freizugeben oder zu unterbrechen. Zwischen dem Verdunstungskühler 29 und dem Kammerunterteil 26 befindet sich ein Übergangsstück 40 mit geringer thermischer Transportkapazität, damit der Verdunstungskühler 29 nicht durch die Heizung 38 erwärmt wird.
Die Achse 36 des Dosierventils 28 ist so ausgerichtet, dass ein Teil des Narkosemittel-Sprühstrahls 37 auf den Verdunstungskühler 29 trifft. Der andere Teil des Sprühstrahls 37 gelangt direkt auf das beheizte Kammerunterteil 26. An dem Kammermantel 25 sind Prallplatten 30, 31 befestigt, die den Gasstrom längs der Pfeile 35 unter Wirbelbildung umlenken, damit Gas und Narkosemitteldampf gleichmäßig vermischt werden. Der Gaseinlass 32 ist schräg nach unten verlaufend ausgerichtet, damit der Verdunstungskühler 29 auch von dem mit Narkosemittel anzureichernden Gas angeströmt wird. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte Abkühlung des Narkosemittels vor dem Dosierventil 28.

Claims

Vorrichtung zur Verdunstung von flüssigem Narkosemittel (3, 23) in einer Kammer (2, 22) , enthaltend: – ein Kammeroberteil (7, 27) mit einem Dosierventil (8, 28) für das Narkosemittel, – einen Verdunstungskühler (9, 29), der im Ausströmbereich des Dosierventils (8, 28) in der Kammer (2, 22) angeordnet ist und sich im Leitungszug einer Narkosemittel-Zufuhrleitung (43, 143) zum Dosierventil (8, 28) befindet, – ein Kammerunterteil (6, 26) mit einer Heizung (18, 38), – einen Gaseinlass (12, 32) für ein mit Narkosemitteldampf anzureicherndes Gas, welcher derart an der Kammer (2, 22) positioniert ist, dass der Verdunstungskühler (9, 29) im Ausströmbereich des einströmenden Gases liegt und – einen Gasauslass (13, 33).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (2, 22) Mittel (11, 31, 30) zur Durchmischung des Gases mit dem Narkosemitteldampf vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel eine anströmseitig des Gasauslasses (13, 33) angeordnete Prallplatte (11, 30) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (11, 30) am Kammeroberteil (7, 27) befestigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammeroberteil (7, 27) aus schlecht wärmeleitendem Material besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammeroberteil (7) zusammen mit dem Dosierventil (8), dem Verdunstungskühler (9) und der Prallplatte (11) als modulartige Baugruppe ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kammermantel (5, 25) und das Kammerunterteil (6, 26) als einstöckiges, topfförmiges Bauteil aus gut wärmeleitendem Material bestehen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierventil (8) am Kammeroberteil (7, 27) derart angeordnet ist, dass dessen Sprühstrahl (17) im Wesentlichen senkrecht zu einer vom Gaseinlass (12) zum Gasauslass (13) verlaufenden virtuellen Durchströmungsachse steht.
Verfahren zur Verdunstung von flüssigem Narkosemittel (3, 23) in einer Kammer (2, 22), welche ein Kammeroberteil (7, 27) mit einem Dosierventil (8, 28), ein Kammerunterteil (6, 26) mit einer Heizung (18, 38) sowie einen Gaseinlass (12, 32) für ein mit Narkosemitteldampf anzureicherndes Gas und einen Gasauslass (13, 33) umfasst, gekennzeichnet durch die Schritte – im Leitungszug einer Narkosemittel-Zufuhrleitung (43, 143) zum Dosierventil (8, 28) einen Verdunstungskühler (9, 29) vorzusehen, – den Verdunstungskühler (9, 29) innerhalb der Kammer (2, 22) derart zu positionieren, dass er im Ausströmbereich des aus dem Dosierventil (8, 28) austretenden Narkosemittels (3, 23) liegt und von dem über den Gaseinlass (12, 32) einfließenden Gas angeströmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch den Schritt, anströmseitig des Gasauslasses (13, 33) eine Prallplatte (11, 30) vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch den Schritt, das Dosierventil (8, 28) derart zu positionieren, dass der austretende Sprühstrahl (17, 37) teilweise auf den Verdunstungskühler (9, 29) und teilweise auf das Kammerunterteil (6, 26) trifft.