DE1912572B - Einnchtung zum Mischen und Abgeben eines Gemisches aus zwei Gasen für medizi nische Zwecke - Google Patents

Description

eingestellte Mischungsverhältnis und den vorangestellten Druck hat,

Gemäß der Erfindung werden zwei Durchflußregler, und zwar je einer für jedes der beiden Gase, in Kombination mit einem Druckregler und einer Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses verwendet. Die beiden Durchflußregler sind von gleicher Konstruktion und arbeiten nach dem gleichen Grundgedanken, der darin besteht, daß ein Druckunterschied an einer Drossel aufrechterhalten wird und daß der Durchfluß durch die Größe des Druckunterschiedes und den Querschnitt der Drosselöffnung bestimmt ist. Dieser Druckunterschied wird zwischen dem Eingangsdruck jedes Gases und seinem Ausgangsdruck hergestellt. Der geregelte Abgabedruck wird als Quelle für die Erzeugung eines Drucksignals durch den Druckregler entsprechend dem Gasgemischbedarf benutzt. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird dieses Signal direkt den beiden Durchflußreglern zugeführt, oder es wird bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses zugeführt. Wenn das Signal von dem Druckregler direkt den Durchflußreglern zugeführt wird, ist der Querschnitt der Öffnung, an der der Druckunterschied auftritt, durch die Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses einstellbar. Wird das Signal dagegen den Durchflußreglern über die Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses zugeführt, hat die öffnung eine unveränderliche Querschnittsfläche. In beiden Fällen fühlt der Druckregler den Ausgangsdruck des Gemisches, vergleicht diesen mit einem eingestellten Sollwert des Drucks und erzeugt ein Befehlssignal in Abhängigkeit von dem festgestellten Unterschied. Der Ausgangsdruck steht in einer direkten Beziehung zum Gasbedarf; denn eine Verringerung des Ausgangsdrucks zeigt eine Erhöhung des Gasbedarfs an. Somit wird ein resultierendes Befehlssignal den Durchflußreglern zugeführt, um diese zu veranlassen, den Gasdurchfluß zu vergrößern. Umgekehrt bedeutet eine Zunahme des Ausgangs- bzw. Austrittsdrucks, daß sich der Gasbedarf verringert hat, und in diesem Fall wird den Durchflußreglern ein Befehlssignal zugeführt, um die Abgabe von Gasen zu verringern. Wenn der Gasbedarf gleich Null ist, bewirkt das Befehlssignal, daß die Durchflußregler die Abgabe der Gase vollständig unterbrechen.

Gemäß der Erfindung werden zwei verschiedene Bauarten von Vorrichtungen zum Einstellen des Mischungsverhältnisses benutzt, was sich jeweils danach richtet, ob das Signal von dem Druckregler aus den Durchflußreglern direkt oder indirekt zugeführt wird. Bei der direkten Zuführung des Signals umfaßt die Mischungsverhältnis-Einstellvorrichtung zwei verstellbare Drosseln, die in Verbindung mit den Durchflußreglern zur Wirkung kommen, und die den Vorratsquellen entnommenen Gase werden den Durchflußreglern über die Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses zugeführt. Bei den Drosseln handelt es sich im wesentlichen um geeichte Zumeßventile, die so miteinander gekuppelt sind, daß das eine Ventil weiter geöffnet wird, wenn das andere Ventil weiter geschlossen wird. Bei einer der Mitte einer Skala entsprechenden Stellung sind beide Ventile gleich weit geöffnet, so daß ihre öffnungsquerschnitte gleich groß sind; in den beiden denkbaren Grenzfällen ist das eine Zumeßventil vollständig geöffnet, wahrend das andere vollständig geschlossen ist. Da an den beiden Zumeßventilen der gleiche Druckunterschied wirksam ist, bestimmt die relative Größe der Öffnungen das Verhältnis zwischen den beiden Gasströmen, die zu dem abzugebenden Gemisch vereinigt werden.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der das Befehlssignal von dem Druckregler aus den beiden Durchflußreglern über die Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses zugeführt wird, strömen die zugeführten Gase direkt über eine feste Drosselöffnung zu den Durchflußreglern. Die Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses ist dann mit zwei pneumatischen Unterteilungskreisen versehen, die das durch den Druckregler erzeugte Drucksignal verarbeiten, so daß zwei Signale erzeugt werden, die den zugehörigen Durchflußreglem zugeführt werden, um dort das Mischungsverhältnis des abzugebenden Gasstroms zu regeln. Wird die Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses verstellt, vergrößert sich das eine Ausgangssignal, während sich gleichzeitig das andere Ausgangssignal verkleinert. Bei der der Skalenmitte entsprechenden Stellung haben die beiden Ausgangssignale die gleiche Größe, und sie sind gleich dem durch den Druckregler erzeugten Eingangssignal. Wird das Mischungsverhältnis gegenüber dem Mittelpunkt der Skala auf einen anderen Wert eingestellt, behält das eine Ausgangssignal die gleiche Größe bei wie das Eingangssignal, während sich das andere Ausgangssignal verkleinert, bis es einen kleinsten Wert erreicht, der unter dem Druck der Atmosphäre liegt. Die Druckunterschiede, die durch die Durchflußregler an deren festen Drosseln erzeugt werden, sind den Signalen proportional, die von der Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses abgegeben werden. Daher bestimmen die relativen Werte des Ausgangssignals bei jedem Mischungsverhältnis das Verhältnis zwischen dem Luftstrom und dem Sauerstoffstrom.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Einrichtung z'.m Mischen von zwei geregelten, etwa unter dem gleichen Druck abgegebenen Gasströmen und zum Abgeben des Gasgemisches unter einem gewünschten Druck und bei einer dem Bedarf entsprechenden Durchflußmenge;

F i g. 2 zeigt in einem teilweise als waagerechter Grundriß einen der beiden gemäß F i g. 1 verwendeten gleichartigen Durchflußregler;

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie3-3 in Fig. 2;

F i g. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2;

F i g. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 4;

F i g. 6 zeigt im Grundriß den Druckregler der Einrichtung nach F i g. 1;

F i g. 7 ist ein Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6;

F i g. 8 ist eine teilweise als Längsschnitt gezeichnete Seitenansicht der bei der Einrichtung nach Fig. 1 verwendeten Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses;

Fig.9 ähnelt Fig. 1, zeigt jedoch schematisch eine abgeänderte Einrichtung nach der Erfindung;

F i g. 10 zeigt in einer Ansicht die bei der Einrich-

tung nach F i g. 9 verwendete Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses;

Fig. 11 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 10 teilweise im Längsschnitt und teilweise in einer Seitenansicht;

Fig. 12 ist ein Teilschnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 11.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung werden zwei im wesentlichen gleichartige Durchflußregler 20 und 21 in Verbindung mit einem Druckregler 22 und einer Vorrichtung 23 zum Einstellen des Mischungsverhältnisses verwendet. Die Vorrichtung 23 wird im folgenden kurz »Verhältnis-Einstellvorrichtung« genannt werden. Zwei Durchmesser 24 und 25 zeigen den Druck in den beiden Gasquellen an, und außerdem ist eine Vorrichtung 26 zum Messen des Drucks des abgegebenen Gasgemisches vorgesehen. Ein erstes Gas, z, B. Sauerstoff, das einer geregelten Quelle 27 entnommen wird, strömt gleichzeitig zu dem Durchflußregler 20, dem Druckregler 22, der Vorrichtung 23 und dem Druckmesser 24 zum Messen des Drucks dieses Gases, d. h. des Sauerstoffs. Entsprechend strömt ein zweites Gas, z. B. Druckluft, von einer geregelten Quelle 28 aus zu dem Durchflußregler 21, der Vorrichtung 23 und dem Druckmesser 25 zum Messen des Luftdrucks. Natürlich kann man auch zwei beliebige andere Gase verwenden, vorausgesetzt, daß ihre eingeregelten Anfangsdrücke im wesentlichen gleich hoch sind; in der folgenden Beschreibung wird jedoch von der Verwendung von Sauerstoff und Luft ausgegangen. Ein durch den Druckregler 22 erzeugtes Signal wird den beiden Durchflußreglern 20 und 21 zugeführt, und ein Ausgangsgemisch aus Sauerstoff und Luft, das auf einen durch die Vorrichtung 26 angezeigten Druck eingeregelt ist, wird von den beiden Durchflußreglern 20 und 21 unter Einhaltung des richtigen Mischungsverhältnisses abgegeben.

Die beiden Durchflußregler 20 und 21 sind vorzugsweise vollständig oder im wesentlichen von gleicher Konstruktion, und jeder Durchflußregler umfaßt drei Membranen, die vier Kammern abgrenzen.

Bei dem Durchflußregler 20 begrenzen drei Membranen 30, 3i und 32 getrennte Kammern 33. 34, 35 und 36, während bei dem Durchflußregler 21 drei Membranen 50, 51 und 52 vier Kammern 53, 54, 55 und 56 abgrenzen. Gemäß F i g. 2 bis 5 sind Gehäii· seteile 37, 38, 39 und 40 vorgesehen, zwischen denen die Membranen 30, 31 und 32 angeordnet sind, wobei die Gehäuseteile und die Membranen durch Kopf schrauben 41 zusammengehalten werden; die Gehäuseteile begrenzen zusammen mit den Membranen die Kammern 33, 34, 35 und 36. Der DurchfluÖ-regler 21 umfaßt ähnliche Gehäuseteile und Kopfschrauben, die die gleiche Aufgabe erfüllen wie die Gehäuseteile und Kopfschrauben des Durchflußreglers 21.

Der der geregelten Quelle 27 entnommene Sauerstoff strömt über einen Einlaß 42 zu der äußersten Kammer 33 und wird in dieser Kammer zurückgehalten, so daß er einen Bezugsdruck ausübt, der auf die Membran 30 wirkt. Die Druckluft wird auf ähnliche Weise von der geregelten Druckluftquelle 28 aus direkt zu der Kammer 53 geleilet, so daß sie einen Druck auf die Membran 50 ausübt. Ferner ist in jeder der beiden Kammern 33 und 53 eine Blattfeder 43 angeordnet, die sich an der Membran 30 bzw. der Membran 50 abstützt und eine Vorspannkraft erzeugt, die mit Hilfe einer sich an der Blattfeder abstützenden Schraube 44 (F i g. 4) eingestellt werden kann. Diese Einstellschraube ermöglicht es dem Hersteller, die Membranbaugruppe so abzugleichen, daß sie beginnt, den Auslaß 48 der Kammer 36 zu öffnen, wenn das Befehlssignal beginnt, sich vom Wert Null aus zu vergrößern.

Das Befehlssignal wird über einen Einlaß 45 der Kammer 34 zwischen den Membranen 30 und 31 zugeführt, während die Kammer 35 über eine Öffnung 46 in Verbindung mit der Atmosphäre steht. Das gleiche gilt für den Durchflußregler 21. Die Kammer 36 besitzt einen Einlaß 47 und einen Auslaß 48. Entsprechend ist die Kammer 56 mit einem Einlaß 57 und einem Auslaß 58 versehen. Ferner ist in jeder der Kammern 36 und 56 eine Blattfeder 59 (F i g. 3 oder 4) angeordnet, die eine feste Vorspannkraft erzeugt und auf die Membran 32 bzw. die Membran 52 wirkt.

In dem Auslaß 48 ist ein den Durchfluß regelndes Sitzteil 60 angeordnet, an dem sich die Membran 32 abstützen kann, um die Abgase von Gas zu unterbrechen, oder von dem sich die Membran abheben kann, damit Gas in einer Menge über den Auslaß 48 entweichen kann, die sich nach der Stellung der Membran 32 richtet. Bei dem Durchflußregler 21 ist die gleiche Anordnung vorgesehen. Bei beiden Durchflußreglern 20 und 21 sind gemäß F i g. 3 die drei Membranen mit Hilfe von Platten 62 und 63 und einer Kopfschraube 64 zu einer Baugruppe 61 vereinigt. Die obere Membran 30 und die untere Membran 32 bzw. die obere Membran 50 und die untere Membran 52 haben wirksame Flächen von gleicher Größe. Der Druck der geregelten Gasquelle wirkt auf die obere Membran 30, während der in der Strömungsrichtung hinter der Vorrichtung 23 zum Einstellen des Mischungsverhältnisses herrschende Druck auf die untere Membran 32 wirkt. Auf diese Weise erzeugen die beiden Membranen 30 und 32 eine Kraft, die proportional zu dem Druckunterschied an der Drossel der Vorrichtung 23 ist und die in einer solchen Richtung zur Wirkung gebracht wird, daß der Auslaßkanal 48 bzw. der Auslaßkanal 58 an dem Sitzteil bzw. der Drossel 60 verschlossen wird.

Ein Befehlssignal, das durch den Druckregler 22 auf eine noch zu erläuternde Weise erzeugt wird, wird der Kammer 34 bzw. der Kammer 54 zwischen den Membranen 30 und 31 bzw. 50 und 51 zugeführt; die Membranen 31 und 51 haben eine kleinere wirksame Fläche als die Membranen 30 und 32 bzw. 50 und 52, da die Gehäuseteile 38 und 39 gemäß Fig. 3 mit nach innen vorspringenden Rippen 65 und 66 versehen sind. Da die Kammer 35 in Verbindung mit der Atmosphäre steht, erzeugt das Befehlssignal eine

Kraft, die so gerichtet ist, daß die Membranbaugruppe 61 von dem Sitzteil 60 weg bewegt wird. Während des Betriebs besteht ein Gleichgewicht dann, wenn die beiden Kräfte gleich groß sind, und dann wird ein zu dem Befehlssignal proportionaler

Druckunterschied aufrechterhalten. Der Proportionalitätsfaktor ist gleich dem Verhältnis zwischen dem Unterschied der wirksamen Flächen der oberen Membran 30 und der mittleren Membran 31 und der wirksamen Fläche der oberen Membran 30 und der unteren Membran 32.

Gemäß Fig. 1, 6 und 7 dient der Druckregler 22 dazu, den Druck mit Hilfe von zwei Membranen 70 und 71 zu fühlen, wobei die obere Membran 70 eine

209 525/364

2372

größere wirksame Fläche hat als die untere Membran 71 und wobei ein Gehäuse 72 mit den Membranen

70 und 71 zusammenarbeitet, um drei Kammern 73, 74 und 75 abzugrenzen. Die Kammer 73 steht mit der Atmosphäre in Verbindung, während der in der Kammer 74 zwischen den beiden Membranen 70 und

71 herrschende Druck eine zu diesem Auslaßdruck proportionale Kraft erzeugt. Dieser Kraft wird durch eine Kraft entgegengewirkt, die durch das Einstellen der Druckkraft einer Schraubenfeder 76 erzeugt wird. Ein Gleichgewicht besteht dann, wenn diese Kräfte gleich groß sind, d. h. wenn der Eingangsdruck gleich dem der Zusammendrückung der Feder 76 entsprechenden Druck ist. Jede Abweichung von dieser Gleichgewichtsstellung wird durch den pneumatischen Druckregler 22 gefühlt, und die Größe der Abweichung wird durch eine entsprechende Änderung des Wertes des Befehlssignals ausgedrückt. Der pneumatische Druckregler umfaßt eine Eintritlsdrossel 77, der Sauerstoff von der geregelten Quelle 27 aus zugeführt wird. Das Gas strömt durch die Drossel 77 und über eine Düse 78 in die Kammer 75, aus der er über einen Auslaß 69 entweichen kann. Die Öffnung der Düse 78, die in der Kammer 75 mündet, wird durch die Bewegung einer Platte 79 gedrosselt, die einen Bestandteil einer Membranbaugruppe 68 bildet. Unter diesen Umständen steht der Druck in dem Kanal 67 zwischen der Drossel 77 und der Düse 78 in einer Beziehung zu dem Abstand der Platte 79 von der Düse 78. Wird die Düse 78 geschlossen, ist der Druck in dem Kanal 67 gleich dem Druck des der Drossel 77 zugeführten Sauerstoffs bzw. der Luft. Wenn die Düse 78 offen ist, wobei normalerweise ein Abstand von etwa 0,125 bis etwa 0,250 mm zwischen der Stirnfläche der Düse und der Platte 79 der Membranbaugruppe 68 vorhanuen ist, ändert sich der mittlere Druck in dem Kanal 67 in Richtung auf den Wert Null, oder es entsteht sogar ein Unterdruck; dies ist auf die Venluriwirkung zurückzuführen, die der aus der Drossel in den Einlaß der Düse eintretende Gasstrom hervorruft.

Jede Abweichung vom Einstellpunkt führt zu einer Bewegung der Membranbaugruppe 68, und schon eine sehr kleine Verlagerung von z. B. nur etwa 0,025 mm wird in eine große Änderung verwandelt, die einer Änderung des über einen Auslaß 80 des Kanals 67 übertragenen Druck um etwa 0,35 bis etwa 0,70 at entspricht; dieser Druck bildet das Befehlssignal für die Durchflußregler 20 und 21 der Einrichtung nach Fig. 1.

Beim Ruhezustand ist der Ausgangsdruck der Verhältnis Einstellvorrichtung 23 nach F i g. 1 bestrebt, sich zu erhöhen, und hierdurch wird die Membranbaugruppe 68 des Druckreglers 22 von der Düse 78 abgehoben, so daß ein Unterdruck erzeugt wird. Wenn dieses Signal den Durchflußreglern 20 und 21 zugeführt wird, bewirkt es, daß die Membranbaugruppe 61 jedes Durchflußreglers 20 und 21 fest gegen das Sitzteil 60 gedrückt wird, so daß die Einrichtung zwangläufig abgesperrt wird, um die Abgabe eines Gasgemisches zu unterbrechen.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung 23 handelt es sich um eine einfache Vorrichtung, die zwei Präzisions-Zumeßventile 81 und 82 umfaßt, die beide durch eine Feder 83 (s. F i g. 8) vorgespannt sind, damit reproduzierbare Wirkungen hervorgerufen werden können, und die durch zwei Zahnräder 84 und 85 in entgegengesetzten Richtungen angetrieben werden können. Der Schaft 86 des Ventilteils 81 ist nach außen verlängert und trägt einen Drehknopf 87, mittels dessen die Vorrichtung mit der Hand eingestellt werden kann und der mit einer Skala 88 zum Anzeigen der jeweiligen Stellung versehen ist. Der Drehknopf weist zwangläufig wirkende Anschläge auf, um die Grenzen der anzuzeigenden Mischungsverhältnisse festzulegen und eine übermäßige Beanspruchung der Zahnräder zu verhindern. Jedes der

ίο Zahnräder 84 und 85 ist an dem Schaft des zugehörigen Ventilteils 81 bzw. 82 vorzugsweise mit Hilfe einer Klemmschraube befestigt, so daß die Ventilteile 81 und 82 leicht gegeneinander verstellt werden können, wie es bei der Eichung erforderlich ist. Wenn der Knopf 87 gedreht wird, werden beide Ventilteile 81 und 82 betätigt, um den Querschnitt der Düse 90 zwischen dem Einlaß 91 und dem Auslaß 92 sowie den Querschnitt der Düse 93 zwischen dem Einlaß 94 und dem Auslaß 95 zu ändern. Die Querschnitte der Dusen 90 und 93 werden jeweils im entgegengesetzten Sinne geändert, d. h., wenn der eine Querschnitt vergrößert wird, verkleinert sich der andere Querschnitt. An diesen Düsen erscheint der schon erwähnte Druckunterschied, der zur Betätigung der Durchflußregler 20 und 21 dient.

Bei den in F i g. 1 gezeigten Druckmessern 24 und 25 handelt es sich um Vorrichtungen, die den Druck der geregelten Quellen für Druckluft und Sauerstoff anzeigen, welche mit den Durchflußreglern 20 und 21 verbunden sind. Die Anzeige der Drücke durch die Druckmesser 24 und 25 erweist sich aus zwei Gründen als vorteilhaft. Erstens ist es wichtig, daß die beiden Drücke innerhalb eines gegebenen Bereichs von z. B. etwa 0,35 atü liegen, um ein genaues Arbeilen der Verhältnis-Einslellvorrichtung 23 zu gewährleisten. Außerdem zeigen die Druckmesser 24 und 25 gegebenenfalls an, ob die Zufuhr von Sauerstoff oder Luft unterbrochen worden ist. Der Durchmesser 26 zeigt den Druck des Gemisches aus Sauerstoff und Luft am Ausgang der Vorrichtung 23, d. h. den Abgabedruck der Einrichtung, an.

Im folgenden wird weiterhin angenommen, daß es sich bei den zu mischenden Gasen um Sauerstoff und Luft handelt; der der geregelten Quelle 27 entnommene Sauerstoff strömt durch eine Leitung 100, an die sich Zweigleitungen 101. 102, 103 und 104 anschließen, die zu der Kammer 33 zur Erzeugung eines auf die Membran 30 des Durchflußreglers 20 wirkenden Drucks führen, ferner zu der Einlaßdrossel 77 des Druckreglers 22, zum Einlaß 94 der Verhältnis-Einstellvorrichtung 23 sowie zu dem Druckmesser 24. Die Kammer 33 ist ebenso wie der Druckmesser 24 nach außen abgeschlossen. An der Verhältnis-Einstellvorrichtung 23 wird der Sauerstoffstrom dem Luftstrom durch das Nadelventil 82 und die Öffnung 93 zugemessen, und dieser zugemessene Gasstrom strömt von dem Auslaßkanal 95 der Verhältnis-Einstellvorrichtung aus über eine Leitung 105 zum Einlaß 47 der Kammer 36 des Durchflußreglers 20, um dort den erwähnten Druckunterschied hervorzurufen und das Gas abzugeben, das schließlich zu einem Bestandteil des abzugebenden Gemisches wird.

Die Druckluft strömt von der Quelle 28 aus durch eine Leitung 110 zu drei Zweigleitungen 111, 112 und 113, die direkt zu der durch die Membran 50 abgegrenzten Kammer 53 des Durchflußreglers 21 bzw. zu dem Einlaß der Verhältnis-Einstellvorrichtung 23 bzw. zu dem Druckmesser 25 führen. Die Kammer 53

2372

und der Druckmesser 25 sind nach außen abgeschlossen. Bei der Einstellvorrichtung 23 für das Mischungsverhältnis strömt die Druckluft durch die öffnung 90 an dem Nadelventil 81 vorbei zu einem Auslaß 92, an den sich eine Leitung 114 anschließt, die die Druckluft dem Einlaß 57 der Kammer 56 des Durchflußreglers 21 zuführt, um dort den erwähnten Druckunterschied zu erzeugen und die Druckluft zuzuführen, die danach einen Bestandteil des abgegebenen Gemisches bildet.

Der aus dem Auslaß 48 des Durchflußreglers 20 austretende Sauerstoff und die aus dem Auslaß 58 des Durchflußreglers 21 austretende Druckluft strömen zu einer gemeinsamen Leitung 115, an die sich Zweigleitungen 116 und 117 anschließen, die zu dem Austrittsdruckmesser 26 bzw. der Kammer 74 des Druckreglers 22 führen. Der Gasgemischbedarf der Abgabeleitung 115 beeinflußt den in dieser Leitung herrschenden Druck, so daß die Platte 79 auf die Düse 78 zu oder von ihr weg bewegt wird; hierbei wird ein Befehlssignal über den Auslaß 80 des Druckreglers 22 und eine Leitung 118 der Kammer 34 zwischen den Membranen 30 und 31 sowie der Kammer 54 zwischen den Membranen 50 und 51 zugeführt. Dort betätigt das Befehlssignal die Membranbaugruppe 61, um den Öffnungsquerschnitt an dem Sitzleil 60 zu variieren und so den Strömungsdurchsatz der Drosseln 48 und 58 zu variieren, wobei jedoch das Verhältnis zwischen den beiden Gasströmen durch die Verhältnis-Einstellvorrichtung 23 für das Mischungsverhältnis stets auf dem gleichen Wert gehalten wird.

Somit wird die Verhältnis-Einstellvorrichtung nach F i g. 1 mit Druckluft und Sauerstoff betrieben, die beide den gleichen Druck haben, welcher z. B. zwischen etwa 3,5 und etwa 4,2 atü liegt, wobei sich die beiden Drücke um nicht mehr als etwa 0,7 atü unterscheiden. Der Austrittsdruck kann im vorliegenden Fall auf einen Wert eingestellt werden, der zwischen etwa 0,7 atü und einem Wert liegt, welcher um etwa 0.7 atü unter dem Zuführungsdruck liegt und somit etwa 2,8 bis 3.5 atü beträgt. Wenn ein einwandfreier Betrieb der Durchflußreglcr gewährleistet sein soll, muß somit mindestens ein Unterschied von etwa 0.7 alü zwischen dem Zuführungsdruck und dem Austrittsdruck vorhanden sein. Die Teilstriche der Skala 88 können Werte des Verhältnisses zwischen dem Sauerstoff und der Luft für mehrere Zwischenstellungen anzeigen, z.B. die Werte 10:1, 5:1, 3:1, f: 1, 1:2, 1:5 und 1 : 10, die zwischen zwei Stellungen liegen, bei denen einerseits der Luftanteil 0 Vo und der Sauerstoffanteil 100 % bzw. andererseits der Luftanteil 100% und der Sauerstoff an teil 0⁰/o beträgt.

Die in F i g. 9 dargestellte Einrichtung unterscheidet sich etwas von derjenigen nach Fig. 1, doch sind bei ihr die meisten HaupUeile beibehalten, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigen dürfte. Die Durchflußregler 20 und 21 sind genau ebenso ausgebildet wie diejenigen nach Fig. 1, doch werden sie auf eine etwas andere Weise benutzt; auch der Druckregler 22 und der Austrillsdruckmesser 26 entsprechen der an Hand von Fig. 1 gegebenen Beschreibung. Bei der Vorrichtung zum Einstellen des Mischungsverhältnisses handelt es sich vorzugsweise um eine anders aufgebaute Vorrichtung 120, und an Stelle der Druckmesser 24 und 25 sind Durchflußmesscr 121 und 122 vorgesehen. Tatsächlich besteht einer der Hauptvorteile der Einrichtung nach Fig. 9 darin, daß die Menge jedes Gases angezeigt wird. Ferner sind die verschiedenen Leitungen gemäß der folgenden Beschreibung anders angeordnet.

Die Verhältnis-Einstellvorrichtung 120 umfaßt zwei pneumatische Unierteilungskreise, die entsprechend dem Drucksignal betätigt werden, das durch den Druckregler 22 erzeugt wird, um zwei Signale zu erzeugen, die den Durchflußreglern 20 und 21 zugeführt werden. Die federbelasleten Ventile 81 und 82 haben die gleiche Grundkonstruktion wie die entsprechenden Ventile nach Fig. 1, doch können sie andere Abmessungen haben, und sie werden mit Hilfe gleichartiger Zahnräder 84 und 85 in enlgegengeselzten Richtungen angelrieben. Die Einrichtung nach F i g. 9 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 1 darin, daß die Auslässe 92 und 95 nicht mehr mit den Durchflußreglern 20 und 21 verbunden sind, sondern einfach Gas über gering belastete Rückschlagventile 135 und 136 an die Atmosphäre abgeben; zweitens sind die Einlasse 123 und 124 mit Düsen 125 bzw. 126 von kleinerem Durchmesser versehen, die zu Kanälen 127 und 128 führen, von denen aus das Gas zu Auslassen 130 und 131 strömt, so daß ein variabler Auslaßquerschnilt für den Gasstrom vorhanden ist, der durch das Eingangssignal bestimmt ist, das dem Druckregler 22 über eine Leitung 132 entnommen und der Verhältnis-Einstellvorrichtung 120 über die festen Drossclöffnungen 125 und 126 zugeführt wird.

Der in den Kanälen 127 und 128 zwischen den Drosseln 125. 126 und den zugehörigen Ventilen 81, 82 erzeugte Druck steht in einer Beziehung zum Öffnungsgrad der Ventile 81 und 82. Der Druck in den Kanälen 127 und 128 ist gleich dem Eingangssignal an den Einlassen 123 und 124. wenn die Ventile 81 und 82 geschlossen sind, und er ist gleich Null, wenn die Ventile 81 und 82 genügend weit geöffnet sind. Somit ist das an den Auslassen 130 und 131 erscheinende Ausgangssignal proportional zu dem Eingangssignal, und das Mischungsverhältnis wird durch den Öffnungsgrad der Ventile 81 und 82 bestimmt.

Das Ausgangssignal der Verhältnis-Einstellvorrichtung 120 wird von den Auslassen 130 und 131 aus durch Leitungen 133 und 134 den Durchflußreglern 20 und 21 und den Druckmessern 121 und 122 zugeführt. Bei den Durchflußreglern 20 und 21 wirkt dieser Druck als das Bcfehlssignal.

Bei der Einrichtung nach F i g. 9 strömt der Sauerstoff von der Quelle 27 aus durch eine Leitung 140 und Zweigleitungen 141, 142 und 143 zu der Kammer 33, zu dem Einlaß 47 der Kammer 36 und zu dem Einlaß 77 des Druckreglers 22. Die Druckluft strömt durch eine Leitung 145 und Zweigleitungen 146 und 147 zu der Kammer 53 und zu dem Einlaß 57 der Kammer 56. Das Befehlssignal wird von dem Druckregler 22 aus durch eine Leitung 132 der Vcrhältnis-Einstellvorrichtung 120 zugeführt, der in einem vorbestimmten Verhältnis zueinander stehende Bcfehlssignale den Kammern 34 und 54 der Durchflußregier 20 und 21 zuführt. Von den Auslassen 48 und 58 aus strömen Sauerstoff bzw. Druckluft zu einer Austrittsleitung 150, die durch Zweigleitungen ISl und 152 mit dem Austrittsdruckmesser 26 und dem Druckregler 22 verbunden ist. Die Eintritlsdüse 47 der Kammer 36 hat ebenso wie die Eintrittsdüsc 57 der Kammer 56 eine unveränderliche Querschnittsfläche. Damit der Querschnitt dieser Düsen genau bestimmt werden kann, ist es zum Zweck des

2372

13

irslellerwcrk gcmiiß F i g, 2 möglich, lührung 153, eine Ventilnadcl 154, id eine Einsteilschraube 156 vorzurichtung wird jedoch nur im Herlcllt.

;tand der Einrichtung erzeugt der inen Unterdruck, und dieser Untcri die beiden Rückschlagventile 135

und 136 (Fig. 12) aufrechterhalten und zu Durchflußreglern 20 und 21 übertragen, wo < wirkt, daß die Ausllisse 48 und 58 verschlösset den, Nachdem das ßefeiilssignal mit Hilfe der hültnis-Einstellvorrichtung 120 zum Einstellei Mischungsverhältnisses verändert worden ist, k es in der gleichen Weise zur Wirkung, wie es an von Fig, I beschrieben ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

I 912 Piüenlansprliehe:

1. Einrichtung zum Mischen und Abgeben eines Gemisches aus zwei Gasen unter Einhaltung s eines einstellbaren Mischungsverhältnisses bei stiindiger, schwankender oder zeitweiliger Abgabe der Mischung, aus je einer Gasc|uelle bei im wesentlichen den gleichen geregelten Drücken, für medizinische Zwecke, dadurch gekenn- »o zeichnet, daß jedem Gas ein Durchflußregler (20, 21) zugeordnet ist zur Lieferung je eines Gasflusses, der dem Druckunterschied zwischen dem Zuführungsdruck des betreffenden Gases und dem Druck seines Eingangsflusses sowie einem Befehlssignal entspricht, und die Flüsse aus beiden Durchflußreglern (20, 21) in eine gemeinsame Leitung (115) abfließen und ein Druckregler (22) mit einer öffnung (80) vorgesehen ist zur Ausnutzung von in der gemeinsamen Leitung auftretenden und vom Mischungsbedarf abhängigen Druckänderungen, um dadurch den einer Gasquelle über die genannte öffnung (80) entnommenen Gasfluß zu ändern und ein Befehlssignal in Form eines Gasdrucks zu erhalten und die- ses den Durchflußreglern (20, 21) zuzuführen, und daß jede Gasquelle mit einer Verhältnis-Einstellvorrichtung (23) zum Regeln der anteiligen Gasmengen verbunden ist, die von ihr zu den Durchflußreglern (20, 21) als deren Eingangflüsse zugeführt und von dort in die gemeinsame Leitung (HS) weitergeleitet werden (Fig. 1).

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnis-Einstellvorrichtung (23) zwei Zumeßventile (81, 82) mit je einer öffnung und einer Vorrichtung (84 bis 87) zum gleichzeitigen gegenläufigen Verstellen der Ventile aufweist, derart, daß das eine weiter geöffnet und das andere mehr geschlossen wird, und jedes Ventil einen mit einer Gasquelle verbundenen Einlaß (91, 94) und einen Auslaß (92, 95) aufweist, die jeweils mit einem Einlaß (47, 57) der Durchflußregler (20, 21) verbunden sind, daß der Druckregler (22) über seinen Einlaß (77) an eine Gasquelle angeschlossen ist und eine auf den Mischungsdruck ansprechende Vorrichtung (70, 71) zur Änderung des Drucks am Druckreglerauslaß (80) aufweist, daß die Durchflußregler (20, 21) eine auf Druck ansprechende Vorrichtung (30, 34) enthalten, die mit dem Auslaß (80) des so Druckreglers (22) zum Ändern der mit der gemeinsamen Leitung (115) verbundenen Auslaßöffnung (48, 58) der Durchflußregler (20, 21) entsprechend dem Druckunterschied zwischen dem Zuführungsdruck und dem Gasdruck an seinem Einlaß und entsprechend dem Druck am Auslaß (80) des Druckreglers (22) (Fig. 1).

3. Einrichtung zum Mischen und Abgeben eines Gemisches aus zwei Gasen unter Einhalten eines einstellbaren Mischungsverhältnisses bei ständiger, schwankender oder zeitweiliger Abgabe der Mischung, aus je einer Gasquelle bei im wesentlichen den gleichen geregelten Drücken, für medizinische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gas ein Durchflußregler (20, 21) zugeordnet ist zur Lieferung je eines Gasflusses, der dem Druckunterschied zwischen dem Zuführungsdruck des betreffenden Gases und dem Druck seines Eingangsflusses sowie einem Befehlssignal entspricht, und die Flüsse aus beiden Durchflußreglcrn (20, 21) in eine gemeinsame Leitung (150) abfließen, und ein Druckregler (22) mit einer öffnung (80) vorgesehen ist zur Ausnutzung von in der gemeinsamen Leitung auftretenden und vom Mischungsbedarf abhängigen Druckändorungen, um dadurch den einer Gasquelle über die genannte öffnung (80) entnommenen Gasfluß zu ändern und ein Befehlssignal in Form eines Gasdrucks zu erhalten, und daß eine Verhältnis-Einstellvorrichtung (120) diesen Gasfluß außerhalb der öffnung (80) in zwei Flüsse in einem festgesetzten Verhältnis zueinander teilt, wobei jeder Teilfluß mit einem Befehlssignal beaufschlagt ist, so daß die anteiligen Gasmengen durch die Durchflußregler (20, 21) in die gemeinsame Leitung (150) fließen (F i g. 9).

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verhältnis-Einslellvorrichtung (120) zwei miteinander gekuppelte Ventile (81, 82) mit einer Vorrichtung (84, 85) zum gegenläufigen Verändern von zwei Hauptöffnungen (127, 128) aufweist, derart, daß die eine vergrößert und die andere verkleinert wird, und jedes Ventil ein^n Einlaß (123, 124) mit einer begrenzten öffnung (125, 126) zur Eingabe des Signaldrucks und einen in der Slrömungsrichtung hinler der begrenzten öffnung und, bezogen auf die Strömungsrichtung, vor der Hauptöffnung (127, 128) liegenden Auslaß (130, 131) aufweist zum Weiterleiten des Drucks in der Strömungsrichtung der begrenzten öffnung (125, 126) zum Durchflußregler (20, 21) als Signaldruck dieses Gases und um dadurch die Signaldrücke in ein Verhältnis zueinander zu bringen, wobei die Signaldrücke den Fluß jedes Gases vom Durchflußregler in die gemeinsame Abgabeleitung (150) entsprechend der Wirkung des Signaldrucks auf das Bezugssignal liefern (Fig. 9).

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Durchflußregler (20, 21) aus einem Gehäuse mit drei darin befindlichen Membranen (30, 31, 32 bzw. 50, 51, 52) besieht, die jeweils vier Kammern (33, 34, 35, 36 bzw. 53, 54, 55, 56) abgrenzen, von denen jede Kammer einen Einlaß (z. B. 42, 45, 46, 47 für Regler 20) aufweist und nur die vierte Kammer (36 bzw. 56) mit einem Auslaß (48 bzw. 58) versehen ist, und die erste Kammer (33 bzw. 53) jeweils an die betreffende Gasquelle (27, 28) angeschlossen ist und die dritte Kammer (35 bzw. 55) zwischen der zweiten und dritten Membran liegt und mit der Außenluft Verbindung hat, während die vierte Kammer (36 bzw. 56) auf der der dritten Membran (32 bzw. 52) abgewandten Seite liegt und diese Membran von dem erwähnten Auslaß (48 bzw. 58) weg und auf diesen zu zum Regeln des austretenden Gasstroms bewegbar ist, und daß die Membranen miteinander verbunden sind und eine Baugruppe bilden, die entsprechend den in den Kammern herrschenden relativen Drücken im Reglergehäuse bewegbar ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (22) aus zwei in einem Gehäuse angeordneten zu einer Baugruppe vereinigten Membranen (70, 71)

3 T ⁴ -we!

mit verschieden großen wirksamen Flächen be- "^gM^^"^™^ ^ g£

steht, die drei Kummern (73, 74, 75) abgrenzen Header ^b _s5_un^S_windigkeit des Narkose·

wobei die erste Kummer (73) mit der Außen luft ste«en der Si << ^m^d »Ϊβ ^,^ _dcs Sauer-

Verbindung hat und durch eine an der ersten gasgenmches, tin anacr

Membran (70) sich abstützenden Feder (76) vor- 5 ⁸^""¹¹*¹ _{fu Geluirlen} und kleine chirurgische

gespannt ist, und der auf die zweite Kammer (74) ^'"f.^^^mte Narkoseeinrichtung , weist

zwischen der ersten und zweiten Membran (70, ^^^onJⁿ _MÜ^^U™_r ^msteuening eines narkotischen

71) wirkende Druck eine Kraft erzeugt, die die- mehrere VenU^le *^ur _{ff f} ^_uch hier muß jedes

sem Druck proportional ist und dem die Kraft der ^»^SgÄ'iehene Ventil von Hand be-

Vorspannfeder (76) entgegenwirkt, daß die zweite xo "Α^^Μ^άί außerdem darauf geachtet wer-

Kammer (74) eine Einlaßöffnung zum Einführen UUigt werden,wodc. ai ^^ _{geo f}

des abgegebenen Gasgemisches und die dritte i"_r ^mlf'XJn S (britische Patentschrift

Kammer (75) eine Düse (78) mit einer zu ihr aus- oder ge chlossen

gefluchteten und mit der Quelle (27) zum Zufuh- 1 ^u.!? ^z" ; _bekanntes Narkosegerät, insbesondere

ren eines der Gase verbundenen Drossel (77) so- 15 _e?i" ^Sitoff-Narkosegerät, ist mit in die Gas-

wie einen mit der Außenluft in Verbindung ste- J^^^n^ SiU^»»^ Druckminderern

henden Auslaß (69) aufweist, ferner einen Kana f^'lin^fvom Druck bzw. Volumen des Atmungs-

(67), der aus dem Raum zwischen der Drossel "^nd^^e"^,erten Hilfsventil, das die Gaszufuhr re-

und dem Einlaß der Düse (78) zu einem Auslaß ff ""!.^ Dieses Hilfsventil wird vorzugsweise

(80) führt, der mit der zweiten Kammer (34 bzw. 20 gell, ^^·» _{Teil eines in} die Atemleitung

54) jedes Durchflußreglers (20, 21) über eine Lei- ^J^alSn Sbeulels gesteuert. Es leuchtet

tung (118) verbunden ist. „,,,,, ÄS Atembeutel nicht nur viel Platz bean-

7. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ein daß dieser ^_{β heinungen} ausge-

gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung 23) sprucht. *™*™J . _{icht rechtzeit}ig erkannt wer-

zum Regeln des Mischungsverhältnisses zwei in 25 sUzt is , aie, w _m^ _{können (deulsche}

einem Gehäuse parallel zueinander angeordnete J^₁ J^J? ₀₃₄₃₃i). .

federbelastete Präzisionszumeßvent.le (81 82j ^Au^E_r0n_{dung hat} s cn, ausgehend von der ein-

-r_, 1 _t_:„i ΙΟΛ OC\ nufwpisl Uie Criinuung Hai ο ,ο α..f no Via nc.

einem Gehäuse parallel zueinander angeordnet J^₁ J^J? Q₃₄₃₃I). . federbelastete Präzisionszumeßvent.le (81 82 j ^Au^^8<M_mdung hat sich, ausgehend von der einmit einem Zahnradgetriebe (84, 85) aufweist, Die f™J| Einrichtung, die Aufgabe gedurch das die Ventilspindeln gleichzeitig in entge- gangs ^nneoen ^ ^ _{verbessern5 daß keine} gengesetzten Richtungen verschiebbar sind, wobei 30 stellt diese u f _{von Hand} vorgenommen der Schaft einer Ventilspindel verlängert und mit ErnsteUung oder Ke^ ^ ^ ^ _?&^ ^ einem Drehkopf (87) versehen ist " Mischungsverhältnis bei gleichem Druck er-8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis «^le ™ ob ein Gasbedarf zeitweilig nicht 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten hai ^gIeichgu g, _{der AusatmungS}p_haSe, oder ob Kammer (33, 53) des Durchflußreglers (20, 21) 35 °^Χ^"Ehrend einer Einalmungsphase viel oder eine auf die Membrangruppe (61) wirkende ein- der^Paüem ^ _{oder ob das} Mischungsverhaltstellbare Vorspannfeder (43) angeordnet ist ^^ _absichtlich geändert wird.

^(Fi r ^C

^g Errichtung nach Anspruch 1 und 3d,
kiht dß i dem Durchfluß-

i Errichtung nach Anspruch 1 und 3d ^^iS^^^C^^^

durch gekennzeichnet, daß in dem Durchfluß- 40 ^.^^Sda^rch gelöst, daß jedem Casein

regler (20, 21) die wirksame Fläche der zweiten ^e _D ^r^SS_e„_Ugeordnet ist zur Lieferung je eines

Membran (31, 51) kleiner ist als die wirksame g" ™'X_r ^r _delS Druckunterschied zwischen dem

b (30 50 nd die gjjgjj^ G d dem

regler (20, 21) die wirksame Fläche de _D^SS_e„_Ugeordnet ist zur Lieferung je

Membran (31, 51) kleiner ist als die wirksame g" ™'X_r ^r _delS Druckunterschied zwischen dem

Fläche der ersten Membran (30 50 und die gjjgjj^ck _{des betre}ffenden Gases und dem

k Fläh d rsten und dritten Mem- ^jJ"J™^ i inem Befehls-

Fläche der ersten Membran (30 50 u gjjgjj^ck _{des betre}ffenden Gases und

wirksamen Flächen der ersten und dritten Mem- ^jJ"J™^ _Eing_angsflusses sowie einem Befehlsbran (30, 32 bzw. 50, 52) gleich gtoß sind. 45 f™J ^J^ _u ^S _nd |₆ Flüsse aus beiden.Durchfluß^

realem in eine gemeinsame Leitung abfließen und ein Drackriler mit einer öffnung vorgesehen ist zur Ausnutzung von in der gemeinsamen Le.tung auftre-₅o ienden und vom Mischungsbedarf abhängigen Druck-

^^^^SSS S pa

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Mi- ^^^^^üSnSS GaS panschen und Abgeben eines Gemisches aus zwe>,Gasen Je genann e O^ gj ^ ^^ _Qasd ^ unter Einhaltung eines einstellbaren Mjschungsveτ- dem una _{dgn Durchflußre}glern zuzufuhhältnisses bei ständiger, schwankender oder ze, weih- ^«^Jffi _jede Gasquelle mit einer Verhältn.s-E.nger Abgabe der Mischung, aus je einer Gasquelle bei 55 ren ^un(J ™ J £_egeln der anteiligen Gfsmenim wesentlichen geregelten Drücken, für medizinische ^™™£f ^ _{die v}^_{n ihr zu} den Durchflußreg-

^e Einrichtungen sind in verschiedenen ^^S^^^^T

Ausführungen bekannt. Eine dieser Einrichtungen ^ΐη^η™ ^ ^ _{{ür die Erfindung}

dient zur Erzeugung eines in der S arke regelbaren 60 Aus^°^re _{d bekannt}en Vorrichtungen zwei we-

Stromes eines Gasgemisches für Narkosezwecke. Die gegujuber^den _Anwe„dung und Bedienung

unter Druck stehenden Gase werden nut Hilfe von senüicJj Vj« _bedarfsabhängig zu sein, indem sie,

Regelmitteln, die von einem Steuerorgan gemeinsam sehr euuaci ._g ^ ^ _{jewei gen B}e-

gesteuert werden, auf gleiche oder im gleichen Ver- J^nodimas ^ _{cht und ]h}

hältnis zueinander stehende Niederdrucke entspannt ₆₅ Jr^ des la ^^ _{]e hdenl;}

anschließend unter Entspannung auf N«ko^sedruck groIJere ο ^ ^^ ^ _ά

durch Düsen geleitet und dann gemischt (deutsche ob üer _ 0 ^^^ _{daß der Gasslrom} stets das vorPatentschrift 751 700).