DE1933266A1

DE1933266A1 - Verfahren zum Mischen von Druckgasen,insbesondere fuer Atmungs- und medizinische Geraete

Info

Publication number: DE1933266A1
Application number: DE19691933266
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1969-07-01
Filing date: 1969-07-01
Publication date: 1971-01-21
Also published as: DE1933266B2; DE1933266C3; GB1266663A; SE378177B; US3762427A; FR2053987A5

Description

Drägerwerk, Heinr. & Bernh. Präger^ Lübeck, Molslinger Allee

Verfahren zum Mischen von Druckgasen, insbesondere für Atmungs- und medizinische Gerate

Es sind Verfahren und Geräte zur Mischung von Gasströmen bekannt.

Ein Verfahren besteht darin, daß zwei Druckgase je über ein Drosselventil und einen Strömungsmesser in einer gemeinsamen Abgasleitung entspannt werden, wobei in den Strömungsmessern das Mischungsverhältnis der zu mischenden Gase eingestellt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die Strömungsmesser und die Drosselventile fortlaufend überprüft werden müssen. Weiterhin muß sichergestellt sein, daß in den Strömungsmessern stets ein genau bestimmter Druck eingehalten ist, da sonst die Anzeige der Strömungsmesser nicht stimmt.

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Bel· diesem Verfahren muß also ebenfalls das genaue Einhalten eines bestimmten Abgangdruckes sichergestellt sein.

Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem zwei Druckgase' auf Atmosphärendruck entspannt und mit von Kolbenpumpen mit variablen Hubvolumen angesaugt und in die Abgangsleitung gedrückt werden. Dieses Verfahren ist nachteilig, da es einen großen apparativen Aufwand, wie Kolbenpumpen, Antrieb für Kolbenpumpen und SleuerungseLnrichtungen erfordert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasmischverfahren zu schaffen, das unter Vermeidung der geschilderten Nachteile mit einfachen Mitteln die Hersteilung eines einwandfrei auf ein bestimmtes Verhältnis eingestellten Gasgemisches zweier Druckgase gestattet. Außerdem soll die Erfindung ermöglichen die Durchflußmenge eines solchen Gasgemisches auf ein gewünschtes Maß mit einfachen Mitteln einzustellen, ohne daß dabei das Mischungsverhältnis sich ändert.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von Druckgasen, insbesondere für Atmungs- und medizinische Geräte. Die Erfindung besteht darin, daß die zu mischen-

mit

den Gase im Verhältnis der gewünschten Gasmischung zueinander «Hrte-einstellbaren Drucken, deren Summe konstant ist und deren jede*oberhalb des kritischen Druckes jedes dieser Gase liegt, durch je eine Drossel in die Mischgasleitung abströmen.

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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß mit einfachen Mitteln ein Gasgemisch eines gewünschten Konzentrationsverhältnisses einwandfrei hergestellt wird und daß sich dieses Konzentrationsverhältnis bei Änderung der Gasdurchfluümenge nicht ändert. Dabei wird durch Änderung der Drucke vor den Drosseln die DurchflußmengeVind auch das Mischungsverhältnis bestimmt.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gasmischgerät zur. Durchführung des geschilderten Verfahrens, Das erfindungsgemäße Gasmischgerät zeichnet sich dadurch aus, daß in jede Druckgäszuführungsleltung der Gase vor der Einmündung in die Mischgasleitung je ein verstellbarer Druckminderer, die die Druckgase auf stets im gleichen Druckverhältnis zueinander stehende Druckefentspannt, und Je ein verstellbarer und miteinander verbundener weiterer Druckminderer, der die Gase bei gleicher Drucksumnie auf in dem gewünschten Mischungsverhältnis zueinander stehende und über dem jeweiligen kritischen Druck liegende Hinterdrücke entspannt,unu je eine Drossel eingeschaltet sind.

Bei dieser Vorrichtung kann durch eine Verstellung der ersten Druckminderer deren Hinterdruck und damit die von der Vorrichtung abgegebene Durchflußmenge eingestellt werden. Dabei sind die Druckminderer so zu verstellen, daß ihre Hinterdrucke ste-ts im gleichen Druckverhältnis zueinander stehen. Das Mischungsverhältnis der Gase zuein-

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ander Karin durch eine Verstellung der weiteren Druckminderer erreicht werden, die derart miteinander verbunden sind, daß die Summe der Hinterdrücke konstant ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann also einmal, die 'Durchflußmenge und zum anderen das Mischungsverhältnis wahlweise eingestellt werden, wobei jede diese?Einstellung gen unabhängig von der anderen ist. Zum anderen ist weiterhin der Vorteil erreicht, daß diese gewählten Einstellungen unabhängig von dem Gegendruck in der Mischgasab-) gangsleitung sind. Dies beruht darauf, daß der Vordruck der zu mischenden Gase vor den Drosseln jeweils grüßer als deren kritischer Druck ist.

Eine einfache AusfUhrungsform besteht dabei darin, daß in an sich bekannter Weise die Vorspannung der Steuermembran eines der Druckminderer einstellbar ist und daß die Steuermembranen der Druckminderer der anderen Gase mit dem Hinterdruck des eisten Druckminderers belastet sind. Bei dieser Ausführungsform besteht der Vorteil, daß zur Einstellung der Drucke vor den Drosseln nur die Verstellung der Vorspannung der Steuermembran eines der Druckminderer genügt. Wenn bei dieser Verstellung der Hinterdruck dieses einen Druckminderers verstellt wird, werden dadurch die Hinterdrucke der anderen Druckminderer im gleichen Verhältnis verstellt. Dabei kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß zur Verstellung der Vorspannung der Steuermembran des einen Druckminderers in an sich bekannter Weise eine mit einem Handrad versehene Spindel

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dient, die mit einer Anzeigevorrichtung versehen ist. Dabei kann die Anzeigevorrichtung in Gasdurchf'Luß l/min, geeicht sein.

IJm das Einstellen des gewünschten Mischungsverhältnisses •am erleichtern, können die Verstell spindeln der weiteren Druckminderer derart miteinander gekuppelt sein, daß bei einer Verstellung die Summe der Hinterdrucke -und· der Druckminderer konstant ist.

Um den Gasstrom einwandfrei absperren und wieder in Gang setzen zu können, ohne daß sich dabei das Gasmischungsverhältnis in der ersten Zeit nach dem ttffnen des AbsperrventiLs ändert, können pemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung in die Gasleitung zwischen den Druckminderern und den verstellbaren Drosseln gemeinsam betätigte Absperrventile eingeschaltet sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und sind anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten AusfUhrungsbeispiels erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Anwendung bei einem Beatmungsgerät«

Im Außführurigsbeispiel ist die erfindungsgemäße Vorrichtung im Zusammenhang mit der Gaszufuhr in einem Beatmungsgerät dargestellt.

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Die beiden miteinander zu mischenden Gase Gl und G? strömen mit einem Druck von beispielsweise 10 atü durch die Leitungen 1 und P dem Gerät zu. Tn die Leitungen Kind die Druckminderer 3 und 4 eingeschaltet, dabei ist der Druckminderer 4 verstellbar, d. h. daß die Vorspannung seiner Steuermembran mit Hilfe des Handrades 5 unterschiedlich belastet werden kann. Das Handrad 5 kann mit einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung versehen sein, die unmittelbar den Gasdurchfluß in l/min, an-" zeigt ( Flowmeter ).

Im Äusführungsbeispiel ist eine andere Anzeigevorrichtung der Durchflußmenge, und zwar in Form eines an der Niederdruckleitung 6 des Druckminderers 4 angeschlossenen Druckmanometers 8 gewählt, deren Skala unmittelbar ir. l/min, geeicht sein kann. Von der Leitung 6 zweigt eine Leitung 7 zur Steuerkammer des Druckminderers 3 ab, so daß dessen Steuermembran stets mit dem Hinterciruck des ' Druckminderers 4 belastet ist, dadurch erreicht, daß der Hinterdruck in der Leitung 9 des Druckminderers 3 und der Hinterdruck in der Leitung 6 praktisch stets im gleichen Verhältnis zueinander stehen. Im Ausfuhrungsbe^spiel ist davon ausgegangen, daß in den Leitungen 6 und 9 die Hinterdrucke gleich eingestellt sind. In den bei den Leitungen 6 und 9 sind ztoei weitere Druckminderer 10 und 11 eingeschaltet, deren Einstellspindeln 12 und 13 In geeigneter Weise miteinander verbunden und mit einem Handrad l4 versehen sind. Dabei ist die

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Kupplung dieser beiden Druckminderer 10 und 11 derart ausgebildet» daß beispielsweise bei einem lirhühen des Hinterdruckes des Druckminderers 10 umgekehrt der Hinterdruck des Druckminderers 11 gesenkt wird. Die Summe dieser Druck ist konstant.

In die beiden Abgangsleitungen 15 und l6 ist Je ein Absperrventil eingeschaltet, die untereinander zu einem Doppelmagnetventil 17 verbunden sind. Die Abgmgsleltungen 15 und l6 führen zu den Drosseln Ib und 19.

bei einer Vorstellung der Druckminderer lü und 11 wird zwar_ das Mischungsverhältnis der Gase zueinanaer verstellt, während jedocn aie gesamte Durchflußmenge durch-die Vorrichtung nicht geändert wird. Dies gilt aucn, wenn der Druck in der Abgangsleituni; 21 sich verändert. In dieser Leitung mischen sich die ausströmenden Gase und werden durch den Leitungsteil 22 zum nicht dargestellten Beatmungsgerät geführt.

Der Druck in der Abgangs leitung 21 kann beispielsweise 100 cm ■V/S betragen, er kann aber auch variieren.

An dem Leitunn;steil 21 Ist ein Beatmungsdruckmesser 23,ein Sicherheitsventil 2¹J und ein Zusatzluftventil 25 angeschlossen. Von der .•iischgasleitung 21 führt eine weitere Leitung über ein überdrucksicherungsventil 27 zu einer verstellbaren Triggervorrichtung 28. Bei asslstierter Beatmung bewirkt ein

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Patienten-Unterdruckimpuls in einem kontaktlosen Schalter einen elektrischen Impuls, der zur Steuereinheit 29 weitergeleitet wird. Diese gibt den Impuls an das Doppel-Magnetventil 17. Dieses wird geöffnet. Bei einer kontrollierten Beatmung kann das Steuergerät zur Frequenzeinstellung dienen. Die Frequenzeinstellung erfolgt an dem Handrad 30. Das Verhältnis der Zeitlänge von Inspirationszeit zur Exspirationsze'it kann mit dem Handrad 31 eingestellt werden. Das Steuergerät wird vom Transformator 32 gespeist.

Soweit die Wirkungsweise des Gerätes sich nicht aus den vorstehenden Erläuterungen ohne weiteres ergibt, ist noch ergänzend folgendes hinzuzufügen.

Die üurchflußmenge der miteinander zu mischenden Gase G^ und G2 werden mit Hilfe des Handrades 5 eingestellt, wobei jedoch das Verhältnis der Drücke in den Leitungen 6 und 9 stets das gleiche 1st. Je höher diese Drüctesind, um so höher ist die aus den Drosseln ausströmende Menge. Mit dem Handrad 5 kann also die Durchflußmenge reguliert werden.

Andererseits kann das Mischungsverhältnis der Gase mit den Druckminderern lü und 11 einwandfrei reguliert werden, da die Gase vor den Drosseln l8, 19 jeweils unter einem Druck oberhalb des kritischen Druckes liegen, so daß die Druckhöhe in der Abgangsleitung 21 keinerlei Einfluß auf das Mischungsverhältnis hat.

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Das kritische Druckverhältnis für zweiatomige Gase ist

( p_2/p krit. = 0,53)

Wegen des maximalen Beatmungsdruckes von p„=l,l ata muß

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^pl 0,53 ata έ 2,08 ata sein.

Als Untergrenze wird deshalb gewählt P₁^ 1,2 atü .

Bei einer entsprechenden Abänderung der Vorrichtung können die Druckminderer 10 und 11 auch vor den Druckminderern 3 und 4 angeordnet sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die dem Patienten zufließende Gasmischung stets die gleiche . Gaskonzentration enthält, und daß diese Gaskonzentration unabhängig vom Gegendruck ist. Die Gaskonzentration 1st aber auch unabhängig von der Durchflußmenge, so daß auch Änderungen von der Durchflußrnenge sich nicht auf die Gaskonzentration nachteilig einwirken. Gleichgültig wie der Patient beatmetet wird, erhält er stets ein Gemisch der gleichen' Konzentration.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsform sind die nicht gezeichneten Steuermembranen der Druckminderer 10 und 11 unter Zwischenschaltung von Federn von Einstellspindeln 12, 13 gesteuert, wobei die Einstellspindeln

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gemeinsam verstellbar sind. Eine andere Aus führ ungs form besteht darin, daß die Steuermembranen der Druckminderer 10, 11 unter Zwischenschaltung von Federn mittels einer Wippe verbunden sind, deren Lager in Richtung der Wippe verschiebbar ist. Durch ein Verschieben der Lagerung werden die Hebelarme der Wippe verändert, wodurch die Hinterdrücke der Druckminderer 10 und 11 in entgegengesetzter Richtung verändert werden können, wobei jedoch die Summe dieser " Hinterdrücke konstant ist.

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Claims

Patentansprüche

1.)Verfahren zum .ilschen von Druckgasen, insbesondere für Atmungs- und medizinische Geräte, dadurch gekennzeichnet, daß die zu mischenden Gase (Gi, G2) mit im Verhältnis der gewünschten Gasmischunr; zueinander einstellbaren Drücken, deren Summe konstant ist und deren jede oberhalb des kritischen Druckes jedes dieser Gase liegt, dureii Je eine Drossel (ΐδ, 19) in die Kischgasleitung (21) abströmen. ·

2. Gasmischgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Druckgaszuführun,;Jleitung (1, 2) der Gase (G^, G2) vor der binmür.dung in die /.isch^asleitung (21) je ein verstellbarer Druckminderer (3, ²O, die die Gase auf stets im gleichen Druckverhältnis zueinander stehende Drücke entspannen, und je ein weiterer verstellbarer und miteinander verbundener Druckminderer (U, 11), die die Gase bei gleicher Drucksumme auf in dem gewünschten Mischungsverhältnis zueinander stehenden und über dem jeweiligen kritischen L¹. ack liegenden Hinterdruck entspannen, und je eine Drossel (IB, 19) eingeschaltet sind.

3. Gasmischgerät nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter 'Weise die Vorspannung der Steuermembran eines der Druckminderer (h)

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einstellbar ist und daß die Steuermembranen der Druckminderer (j>) der anderen Gase mit dem Hinterdruck des ersten Druckminderers (4) belastet sind.

4. Gasmischgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dal? zur Verstellung der Vorspannung der Steuermembran des ersten Druckminderers (4) in an sich bekannter Keise eine mit einem Handrad (5) versehene Spindel dient, die mit einer Anzeigevorrichtung ver-" sehen ist.

^lj. Gasmischgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daü die Anzeigevorrichtung in Gasdurchfluß l/min, geeicht ist.

0. GasmiscMigerHt nacn Anspruch 3. ois b, uadurch gekennzeichnet, "daß uie Verstellspindeln (1?,.13>) der weiteren Druckminderer (10,11) derart miteinandergekuppelt sind, daß bei einer Verstellung die Summe

der Hinterdrucke der Druckminderer (10,11) konstant ist.

7. Gasmischgerät nach Anspruch 1 bis G, dadurch gekennzeichnet, daß in die Gasleitung (15,16) zwischen den Druckminderern (j>,4, 10,11) und den Drosseln (l8,19) gemeinsam betätigte Absperrventile eingeschaltet sind.

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ö. Gasmisehgerät nach Anspruch 1 bis 7» zum Einbau in ein Beatmungsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsam betätigten Absperrventile )17) als magnetisch gesteuerte Absperrventile (17) ausgebildet sind, deren
Magnetspulen in den Stromkreis einer in den Atemkreislauf eingebauten Triggervorrichtung eingeschaltet ist.

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