DE1933266B2

DE1933266B2 - Verfahren zum Mischen von Druck gasen insbesondere für Atmungs und medizinische Gerate

Info

Publication number: DE1933266B2
Application number: DE1933266A
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: 1973-09-20
Also published as: SE378177B; FR2053987A5; DE1933266A1; DE1933266C3; GB1266663A; US3762427A

Description

sehen den beiden Kammern des Ausgleichsreglers

ein, dann wird das Nadelventil auf der Seite des höheren Druckes geöffnet, während das Nadelventil

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen 55 auf der anderen Seite im Schließsinn bewegt wird, von Druckgasen, insbesondere für Atmungs- und Das hat zur Folge, daß auf der Seite des höheren medizinische Geräte, bei dem jedes der zu mischen- Gasdruckes der Steuerdruck des zweistufigen Druckden Gase durch je eine Drossel in die Mischgaslei- minderers abfällt, so daß durch diesen nunmehr eine tung geleitet wird sowie ein Gasmischgerät zur geringere Gasmenge abströmt, während auf der Seite Durchführung dieses Verfahrens, bei dem in jeder 60 des höheren Druckes der Steuerdruck vor dem zwei-Druckgaszuführungsleitung der zu mischenden Gase stufigen Druckminderer steigt, so daß dieser eine je ein verstellbarer Druckminderer, die die Gase auf größere Gasmenge abgibt. Auf diese Weise wird ein stets in gleichem Druckverhältnis zueinander ste- gleicher Niederdruck auf den Entspannungsseiten hende Drücke entspannen, und je eine Drossel an- der beiden Druckminderer erzeugt. Um dies zu kongeordnet sind. 65 trollieren, sind die Verbindungsleitungen zwischen Ein bekanntes Verfahren besteht darin, daß zwei den beiden Druckminderern und den jeweils an sie Druckgase je über ein Drosselventil und einen Strö- angeschlossenen Dosierungsdüsen mit den beiden mungsmesser in einer gemeinsamen Abgasleitung Schenkeln eines U-förmigen, mit Wasser gefüllten

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_m verbunden. Mit Hilfe dieses Manome-HieAnkge in bezug auf genaue gleiche 4^_ufbetden Seiten dei Dosierungidüsen ^A Außerdem ist die bekannte Anlage noch ^über^ pm Sicherungssystem versehen, bei dem in je- ** Tr VerbSigsleitungen zwischen den Druck^derfi Td den nachgeschalteten Dosierungs- **£ zwei Sicherheitsabsperrventile eingejeweils ζ _{sicherheitsven}tile sind membran-⁵It Die Membranräume jeweils eines dieser 8^ -entile Tnd mit der Hochdruckstufe des ^AbSpenSm\nderers, während die Membranräume ^eiDenKd^ aSeren Sicherheitsventile mit der Hoch^jeWef JS dS anderen Druckminderers verbunden ^ BefDrSmangel in einer der leitung sprechen ^ die beiden angeschlossenen Sicherheit _en jede an einer der Gasleitungen hegt. k Vorrichtung herrschen vor

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Der Erfindung liegt die gJ Gcsmischverfahren und eme Vorricnmng

fühnmg dieses Verfahrens,zu ^haffen ^

Vermeidung der SJ^gg^JS einwandfrei auf

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zu mischenden Gase ""^^eUbaren Drücken, ten 0^&^^η^_η^^_α ^βΤ_βΚη jeder - bezoderen Summe ^^^^b des oberen Drukgen auf den Ef^^häluHSses liegt, durch die kes des knüschen ^D™^ck ₇ ^v" g^affung der eingangs

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Vorspannung der Steuermembran eines der Druckminderer genügt. Wenn bei dieser Verstellung der Hinterdruck dieses einen Druckminderers verstellt wird, werden dadurch die Hinterdrücke 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 dient, die mit einer Anzeigevorrichtung versehen ist. Dabei kann die Anzeigevorrichtung in Gasdurchfluß l/min geeicht sein.

Um das Einstellen des gewünschten Mischungsverhältnisses zu erleichtern, können die Verstellspindeln der weiteren Druckminderer derart miteinander gekuppelt sein, daß bei einer Verstellung die Summe der Hinterdrücke 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 Öffnen des Absperrventils ändert, können gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung in die Gasleitung zwischen den Druckminderem und den verstellbaren Drosseln gemeinsam betätigte Absperrventile eingeschaltet sein.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, und zwar zeigt diese eine erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer Anwendung bei einem Beatmungsgerät.

Im Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Voirichtung im Zusammenhang mit der Gasrufuhr in einem Beatmungsgerät dargestellt.

Die beiden miteinander zu mischenden Gase G₁ und G„ strömen mit einem Druck von beispielsweise 10 atü durch die Leitungen 1 und 2 dem Gerät zu. In die Leitungen sind 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 1 min anzeigt.

Im Ausführungsbeispiel ist eine andere Anzeigevorrichtung der Durchflußmenge, und zwar in Form eines an der Niederdruckleitung 6 das Druckminderers 4 angeschlossenen Druckmanometers 8 gewählt, deren Skala unmittelbar in 1 min geeicht sein kann. Von der Leitung 6 zweigt eine Leitung 7 zur Steuerkammci des Druckminderers 3 ab, so daß dessen Steuermembran stets mit dem Hinterdrnck des Druckminderers 4 belastet ist dadurch wird erreicht, daß der Hinterdreck in der Leitung 9 des Druckminderers 3 und der Hrnterdruck in der Leitung 6 praktisch stets im gleichen Verhältnis zueinander stehen. Im Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, daß in den Leitungen 6 und 9 die Hinterdrücke gleich eingestellt sind. In den beiden Leitungen 6 und 9 sind zwei weitere Druckminderer 10 und 11 eingeschaltet, deren Emstellspindem 12 und 13 in geeigneter Weise miteinander verbunden and mit einem Handrad 14 versehen sind. Dabei ist die Kupplung dieser beiden Druckminderer 10 und 11 derart ausgebildet, daß beispielsweise bei einem Erhöhen des Hinterdruckes des Druckminderers 10 umgekehrt der Hinterdruck des Druckminderers 11 gesenkt wird· Die Summe dieser Drücke ist konstant.

In die beiden Abgangsleitungen 15 und Ϊ6 ist je ein Absperrventil eingeschaltet, die untereinander zu einem Doppelmagnetventil 17 verbunden sind. Die Abgangsleitungen 15 und 16 führen zu den Drosseln 18 und 19.

Bei einer Verstellung der Druckminderer 10 und 11 wird zwar das Mischungsverhältnis der Gase zueinander verstellt, während jedoch die gesamte Durchflußmenge durch die Vorrichtung nicht geändert wird. Dies gilt auch, wenn der Druck in der

ίο Abgangsleitung 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 Abgangsleitung 21 kann beispielsweise 100 cm WS betragen, er kann aber auch variieren.

An dem Leitungsteil 21 ist ein Beatmungsgerät 23, ein Sicherheitsventil 24 und ein Zusatzluftventil 25 angeschlossen. Von der Mischgasleitung 21 führt eine weitere Leitung 26 über ein Uberdrucksicherungsventil 27 zu einer verstellbaren Triggervorrichtung 28. Bei assistierter Beatmung bewirkt ein 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 Exspirationszeit 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 Durchflußmenge der miteinander zu mischenden Gase G₁ und G₂ werden mit Hilfe des Handrades 5 eingestellt wobei jedoch das Verhältnis der Drücke in den Leitungen 6 und 9 stets das gleiche ist. Je höher diese Drücke sind, 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 Ga»e mit den Druckminderern IO und 11 einwandfrei reguliert werden, da die Gase vor den Drosseln 18. 19 jeweils unter einem Druck oberhalb des oberen Druckes des kritischen Druckverhältnisses liegen

so daß die Dnickhöhe in der Abgangsleitung 21 keinerlei Einfluß auf das Mischungsverhältnis hat.

Das kritische Druckverhätnis für zweiatomig Gaseist

Wegen des maximalen Beatmungsdruckes voi s^ Μ ata muß

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sein.

Ak Untergrenze wird deshalb gewählt
p, ^ 1.2 atü.

Bei einer entsprechenden Abänderung der Vo richtung können die Druckminderer 10 und 11 auc vor den Druckminderern 3 und 4 augeordnet sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vo

teil, daß die dem Patienten zufließende Gasmischung stets die gleiche Gaskonzentration enthält und daß diese Gaskonzentration unabhängig vom Gegendruck ist. Die Gaskonzentration ist aber auch unabhängig von der Durchflußmenge, so daß auch Änderungen von der Durchflußmenge sich nicht auf die Gaskonzentration nachteilig einwirken. Gleichgültig wie der Patient beatmet wird, erhält er stets ein Gemisch der gleichen Konzentration.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sind die nicht gezeichneten Steuennembranen der Druckminderer 10 und 11 unter Zwischen-

schaltung von Federn von Finstellspindeln 12, 13 gesteuert, wobei die Einstellspindeln gemeinsam verstellbar sind. Eine andere Ausführungsfonn 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 Hebelanne 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

entspannt werden, wobei in den Strömungsmessern Patentansprüche: das Mischungsverhältnis der zu mischenden Gase eingestellt wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil,

1. Verfahren zum Mischen von Druckgasen, daß die Strömungsmesser und die Drosselventile fortinsbesondere für Atmungs- und medizinische Ge- S laufend überprüft werden müssen. Weiterhin muß rate, bei dem jedes der zu mischenden Gase durch sichergestellt sein, daß in den Strömungsmessern je eine Drossel in die Mischgasleitung geleitet stets ein genau bestimmter Druck eingehalten ist, wird, dadurch gekennzeichnet, daß die da sonst die Anzeige der Strömungsmesser nicht zu mischenden Gase (G₁, G₂) mit im Verhältnis stimmt.

der gewünschten Gasmischungen zueinander ein- io Bei diesem Verfahren muß also ebenfalls das gestellbaren Drücken, deren Summe konstant ist naue Einhalten eines bestimmten Abgangdruckes si- und deren jeder — bezogen auf den Enddruck — chergestellt sein.

oberhalb des oberen Druckes des kritischen Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem

Druckverhältnisses liegt, durch die Drossel (18, zwei Druckgase auf Atmosphärendruck entspannt 19) geleitet wird. 15 und mit von Kolbenpumpen mit vanablen Hubvolu-

2. Gasmischgerät zur Durchführung des Ver- men angesaugt und in die Abgangsleitung gedrückt fahrens nach Anspruch 1, bei dem in jeder Druck- werden. Dieses Verfahren ist nachteilig, da es einen gaszuführungsleitung der zu mischenden Gase je großen apparativen Aufwand, wie Kolbenpumpen, ein verstellbarer Druckminderer, die die Gase auf Antrieb für Kolbenpumpen und Steuerungseinrichsteih im gleichen Druckverhältnis zueinander ste- ao tungen, erfordert.

hende Drücke entspannen, und je eine Drossel Es ist weiterhin eine Anlage zur Regulierung eines

angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in Gasgemisches aus verschiedenen Gasailen bekannt,

jeder Druckgaszuführungsleitung (6, 9) vor den bei dem jedes Gas für sich durch einen zweckmäßig

Drosseln (18, 19) je ein weiterer verstellbarer zweistufigen Druckminderer auf einen gleichmäßigen

und miteinander verbundener Druckminderer 35 Enddruck entspannt wird, wobei dann jedes Gas über

(10, 11) angeordnet ist, die die Gase bei gleicher je eine einstellbare Dosierungsdüse, die die Anteile

Drucksumme auf in dem gew ünschten Mischungs- der Gase im Gasgemisch regelt, in das Gemischrohr

verhältnis zueinander stehenden und — bezogen abgeleitet wird. Dabei können die zweckmäßig zwei-

auf den Enddruck — über dem oberen Druck stufigen Druckminderer mit einer HilfsSteuerung ver-

des jeweiligen kritischen Druckverhältnibses lie- 30 sehen sein, die vom gleichmäßigen Enddruck ihren

genden Hinterdruck entspannen. Impuls erhält. Weiterhin kann der Enddruck von

3. Gasmischgerät nach Anspruch 2, dadurch beiden Gemischseiten durch einen Ausgleichsregler gekennzeichnet, daß die Verstellspindeln (12,13) gleich gehalten werden. Dieser Ausgleichsregler wirkt der Druckminderer (10, 11) derart miteinander auf die von den Steuerreglern eingestellten Steuegekuppelt sind, daß bei einer Verstellung die 35 rungsdrücke der Druckminderer ein. Zu diesem Summe der Hinterdrücke der Druckminderer Zweck sind jede der Gasleitungen zwischen den (10,11) konstant ist. zweckmäßig zweistufigen Druckminderern und den

4. Gasmischgerät nach Anspruch 2 und 3, da- an dieser, angeschlossenen Dosierungsdüsen mit einer durch gekennzeichnet, daß in die Gasleitung (15, abzweigenden Impulsleitung verbunden, die jeweils 16) zwischen den Druckminderern (10, 11) und 40 zum Steuerregler des betreffenden zweistufigen Druckden Drosseln (18, 19) gemeinsam betätigte Ab- minderers führt. Des weiteren führt von jeder Impulssperrventile (17) eingeschaltet sind. leitung eine weitere Zweigleitung 7.u einer Kammer

5. Gasmischgerät nach Anspruch 1 bis 4 zum des Ausgleichsreglers. Dieser besteht aus zwei, durch Einbau in ein Beatmungsgerät, dadurch gekenn- eine Steuermembran getrennte Kammern. Die Steuerzeichnet, daß die gemeinsam betätigten Absperr- 45 membran ihrerseits ist mit zwei, nach entgegengeventile (17) als magnetisch gesteuerte Absperr- setzten Seiten gerichteten Nadelventilen verbunden, ventile (17) ausgebildet sind, deren Magnetspulen Jedes dieser Nadelventile ist auf der einen Seite mit in den Stromkreis einer in den Atemkreislauf dem Steuerregler des einen Gases und auf seiner eingebauten Triggervorrichtung eingeschaltet ist. Abgangsseite mit der von dem zweistufigen Druck-

50 minderers kommenden Arbeitsleitung des gleichen Gases verbunden. Tritt ein Druckunterschied zwi-