DE2134871C2 - Vorrichtung zum geregelten Mischen von Gasen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum geregelten Mischen von Gaser, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist bereits bekannt (DE-PS 8 71 371).

Bei der therapeutischen Behandlung von Herz-Lungen-Beschwerden oder anderen, physiologisch bedingten Zuständen eines Patienten werden mechanische Beatmungsgeräte zur Beatmung der Lungen und Atemwege eingesetzt. Diese Beatmungsgeräte werden mit komprimiertem Gas betrieben, wie z. B. Sauerstoff unter einem Druck von 3,5 Bar, der im allgemeinen in Krankenhäusern und Kliniken über Installationsleitungen zur Verfügung steht. Andernfalls können auch handelsübliche Sauerstofilaschen unter Zwischenschal- so tung von Druckreduzierventilen verwendet werden, mit denen der Druck auf den für die Beatmungsgeräte erforderlichen Betriebsdruck von 3,5 Bar herabgesetzt wird.

Mit der Verbreitung und dem routinemäßigen Einsatz von mit Sauerstoff betriebenen medizinischen Beatmungsgeräten haben die Fälle von Sauerstoffoxizität zugenommen, so daß ein dringender Bedarf für ein praktisches, wirksames und sauberes Verfahren und eine dementsprechende Vorrichtung zur genauen Steuerung der Sauerstoffzufuhr zum Patienten entstanden ist, um die Gefahr einer Sauerstoffvergiftung herabzusetzen.

Physiologisch gesehen benötigt der durchschnittliche Patient in der Lungentherapie keine Sauerstoff-Konzentrationen, die über dem Wert der Luft von 21% liegen. Es gibt jedoch eine ausreichend große Anzahl von Patienten für medizinische Beatmungsgeräte, welche erhöhte Sauerstoff-Konzentrationen in den eingeatmeten Beatmungsgasen angezeigt erscheinen lassen.

Da nunmehr klinische Vorrichtungen zur raschen Analyse von arteriellen Sauerstoff-Konzentrationen entwickelt worden sind, ist die Frage nach einem Beatmungsgerät, das genau bemessene Sauerstoff-Konzentrationen liefert, durchaus gerechtfertigt Der therapeutische Gesamtwirkungsgrad läßt sich nämlich durch Beobachtung der arteriellen Sauerstoffwerte eines mit einem mechanischen Atmungsgerät behandelten Patienten bestimmten. Wenn das Atmungsgerät einen Beatmungswert aufrecht erhält, der ausreichend hoch ist, um die normalen Kohlendioxid-Konzentrationen aufrecht zu erhalten, lassen sich die arteriellen Sauerstoff-Konzentrationen durch Steigerung oder Verringerung der Sauerstoff-Konzentrationen theoretisch auf gewünschte Werte einstellen, bei denen eine gewünschte arterielle Titration erzielt wird. Aus diesem Grunde besteht ein Bedarf für eine Vorrichtung, vermittels der sich genaue Sauerstoff-Konzentrationen einstellen lassen.

Bei bekannten medizinischen Beatmungsgeräten wird im allgemeinen ein Venturirohr verwendet, das zur Verdünnung von Sauerstoff mit Luft dient. Vermittels eines Verdünnungs-Venturis in diesen Geräten lassen sich Sauerstoff-Konzentrationen innerhalb eines Bereichs von 40% bis zu 100% vorwählen. Die mechanischen Einstellungen sind jedoch im Hinblick auf die bei der mechanischen Belüftung der Lunge auftretenden Veränderungen ungenau.

Bei Zufuhr erhöhter Sauerstoff-Konzentrationen in Einatmungsgasen mit einem mechanischen Atmungsgerät, das vermittels eines Venturis stabilisiert ist, gibt es auch den Fall, daß das Beatmungsgerät anstelle von Preßluft durch Sauerstoff angetrieben wird. Preßluft kann als primäres Arbeitsgas verwendet werden, wobei zusätzlicher Sauerstoff in den Atmungskreis eingeführt wird, um höhere Spannungen zu erhalten. Eine andere bekannte Möglichkeit besteht darin, Sauerstoff und andere Beatmungsgase zunächst miteinander zu vermischen und dann das Gemisch durch das Venturirohr zuzuführen. Das gleiche Gas muß nach Bedarf zugeführt werden, um die Mitnehmewirkung an dem Venturi zu erzeugen.

In einem weiteren bekannten Gerät werden Sauerstoff und Luft in einer Zumeßvorrichtung miteinander vermischt, in welcher die Gase in einem für jedes Gas gesteuerten Durchsatzverhältnis zusammengeführt werden. Die verwendete Zumeßvorrichtung weist zwei einstellbare Öffnungen auf, die mechanisch miteinander gekoppelt sind, so daß bei Steigerung der Größe der für das eine Gas zur Verfügung stehenden Öffnungsfläche gleichzeitig die Größe der für das andere Gas zur Verfügung stehenden Öffnungsflächen werden durch Nadelventile gesteuert, die auf voneinander unabhängigen Wellen gelagert sind, welche durch eine Zahnradübersetzung mit einer zur prozentualen Sauerstoffein-

stellung dienenden Steuerung verbunden sind. Zum Abgleich und zur Steuerung der Drücke in der Weise, daö der Druckabfall an der Zündvorrichtung für beide Gase gleich hoch ist, werden zwei getrennte, der Zündvorrichtung nachgeschaltete Diirchflußsteuervorrichtungen verwendet, die mit Druckbezugswerten der Einlaß- und Auslaßgase arbeiten, um das Durchsatzverhältnis auf dem durch die Zumeßvorrichtung bestimmten Wert zu halten. Der Druckabfall an der Zündvorrichtung wird dadurch gleich hoch gemacht, ι ο daß die Drücke auf der Abstromseite der Zumeßöh'nungen in bezug auf die Einlaß- und Auslaßdrücke verändert weiden. Dieses Gerät arbeitet aufgrund bestimmter konstruktiver Mangel und Fehlerquellen in der Durchsatzsteuerung nicht ganz zufriedenstellend. Für den Druck auf der Abstromseite müssen ein Regler und eine Warnvorrichtung verwendet werden, durch welche niedrige Auslaßdrücke angezeigt werden, da das Gerät auch dann noch weiter arbeitet, wenn eine Gaszufuhr ausfällt Wenn der Druckunte-schied in den einlaßseitigen Gasdrücken um mehr als 0,35 at schwankt, entwickelt sich ein Fehler zunehmender Größe. Außerdem müssen konstant insgesamt etwa

9 l/min Gas an die freie Atmosphäre abgegeben werden, um eine Genauigkeit von 95% zu erzielen, wobei sich diese Genauigkeit fortschreitend verändert, wenn ein unter 15 l/min liegender konstanter oder intermittierender Durchsatz benötigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der eine besonders feine Einstellung des Mischungsverhältnisses der Gaskomponenten mit Hilfe nur eines Einstellorganes möglich ist, aber trotzdem ein höchst genauer Druckabgleich zwischen den Quellen der Gaskomponenten erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgegemäß mit Hilfe der in dem Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die zusätzliche, mit einer weiteren Membran und zwei zusätzlichen Zumeßventilen versehene Druckabgleichstufe gestattet in Verbindung mit der gekennzeichneten Ausbildung der Mischventilanordnung eine äußerst feine Einstellung des Mischungsverhältnisses der Gaskomponenten mit Hilfe nur eines Einstellorganes und zugleich einen höchst genauen Druckabgleich zwischen den Quellen der Gaskomponenten.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Mischventilanordnung ist in dem Patentanspruch 2 angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Aufriß einer bevorzugten Ausführungsform der Gasmischvorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einem mechanischen Beatmungsgerät.

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1.

F i g. 3 ist ein Aufrißquerschnitt in einem größeren Maßstab entlang der Linie 3-3 der Fig. 1.

F i g. 4 ist ein Aufrißquerschnitt entlang der Linie 4-4 der F i g. 3.

F i g. 5 ist ein Aufrißquerschnitt entlang der Linie 5-5 der F i g. 3.

F i g. 6 ist eine teilweise schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zeigt deren b5 Arbeitsweise.

In F i g. 1 der Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen

10 ganz allgemein eine Vorrichtung zum gesteuerten

Mischen von Gasen entsprechend der Erfindung dargestellt Die Vorrichtung 10 befindet sich in der Betriebsstellung zum Mischen von Gasen wie z. B. Sauerstoff und Luft und zur Abgabe derselben an ein allgemein mit 11 bezeichnetes Beatmungsgerät Wenngleich die bevorzugte Ausführungsform hier in Verbindung mit einem Beatmungsgerät zur Beatmung der Lungen eines Patienten dargestellt ist, läßt sich die Erfindung ganz allgemein zum gesteuerten Mischen ungleichförmiger Gase verwenden, die von voneinander getrennten und jeweils ein unter Druck stehendes Gas führenden Quellen abgegeben werden, und einem gemeinsamen Abgabekanal zugeführt werden sollen.

Ein Beatmungsgerät enthält im allgemeinen ein Steuergerät 12, dem ein unter Druck stehendes Gasgemisch durch den Einlaßstutzen 13 zugeführt wird. Das Steuergerät ist über auslaßseitige Schlauchleitungen 14 und 16 mit einem geeigneten Anpaßstück 17 für den Patienten und einem Zerstäuber 18 verbunden. Das Steuergerät 12 weist eine Einatmungs-Durchsatzsteuerung 19, eine Unterdrucksteuerung 21, eine Ausatmungszeitsteuerung (apnea) 22, eine Einatmungsdrucksteuerung 24, eine Enipfindlichkeitsdrucksteuerung 26, einen zum Messen des Drucks in der Beatmungskammer dienenden Druckmesser 27 und einen elastischen Beutel oder Prüflunge 28 auf, die über eine Entlüftungsleitung 29 und ein Anschlußstück 31 mit dem Gaseinlaß des Steuergerätes 12 verbunden ist.

Die Gasmischvorrichtung 10 ist oberhalb des Beatmungsgerätes 11 angeordnet und weist ein Paar Einlaßstutzen 32,33 auf, die mit hier nicht dargestellten einlaßseitigen Schlauchleitungen für die von voneinander getrennten Gaskreisen oder unter Druck stehenden Gasquellen zugeführten und miteinander zu vermischenden Gasen verbindbar sind.

In der bevorzugten Ausführungsform wird unter Druck von z. B. 3,5 Bar stehender Sauerstoff durch den Einlaßstutzen 33 in die Vorrichtung 10 eingeführt und in dieser mit dem gewünschten therapeutischen, anästhetischen oder Beatmungsgas wie z. B. Luft vermischt, das unter Druck durch den Einlaßstutzen 32 zugeführt wird.

Die Vorrichtung 10 ist nach dem Baukastenprinzip aufgebaut und weist eine Druckabgleichstufe 34, eine auf der Abstromseite der ersten Stufe befindliche zweite Druckabgleichstufe 36 und eine Differentialgasmischvorrichtung 37 auf, welche dazu dient, das Durchsatzverhältnis der beiden Gase während des Mischvorganp und der Abgabe durch den Auslaßstutzen 38 in das Anschlußstück 31 des Beatmungsgeräts zu steuern. Erste und zweite Druckabgleichstufe sind in Reihe geschaltet und dienen zur Herstellung eines äußerst genauen Druckabgleichs zwischen den beiden Einlaßgasen, so daß die Abgabedrücke beider Gase an der Differentialgasmischvorrichtung 37 gleich hoch sind und das gewünschte Gasgemisch aufrecht erhalten wird, da das vorgewählte Durchsatzverhältnis durch die Differentialgasgemischvorrichtung 37 nicht verändert, sondern konstant gehalten wird. Anstelle der hier dargestellten und zur Steigerung der Genauigkeit bei der Steuerung von Druck und Durchsatzverhältnis bevorzugten doppelten Druckabgleichstufe läßt sich grundsätzlich derselbe Erfolg auch vermittels einer einzigen Druckabgleichstufe erreichen; die vorgeschlagene Vorrichtung kann dementsprechend ausgebildet sein.

Die beiden Druckabgleichstufen 34, 36 sind in ihrem Aufbau im wesentlichen einander gleich und bestehen jeweils aus Paaren flacher Blöcke aus einem geeigneten

Werkstoff wie ζ. B. einem Polymerisat. Die Blöcke sind durchbohrt und mit Ausnehmungen versehen, welche verschiedene Hohlräume und Gasdurchlaßkanäle bilden. Die erste Druckabgleichstufe 34 besteht aus zwei aneinanderstoßenden Blöcken 39, 41, während die zweite Druckabgleichstufe 36 aus zwei aneinander anstoßenden Blöcken 42, 43 besteht. Die vier Blöcke sind vermittels geeigneter Vorrichtungen wie z. B. nicht dargestellte Bolzen in der dargestellten Weise miteinander verbunden.

Die erste Druckabgleichstufe 34 weist ein Paar stumpfkegelig ausgebildeter Durchfluß- oder Durchsatzsteuerventilglieder 44, 46 auf, die zusammen verstellbar und auf einem gemeinsamen Schieberbund 47 gelagert sind, der in Axialrichtung innerhalb der Bohrung 48 angeordnet ist. Die Ventile 44. 46 steuern den Durchsatz jeweils aus der Kammer 52, 53 durch einen sich konisch verjüngenden Ventilsitz 49 bzw. 51, welcher jeweils mit der Bohrung 48 in Verbindung steht. Die Kammer 52 steht in Verbindung mit einem Gaskreis wie z. B. der unter Druck stehenden Sauerstoffquelle, und zwar vermittels des Kanals 54, welcher zu dem Einlaßstutzen 33 führt. Die Kammer 53 steht vermittels des zum Einlaßstutzen 32 fühlenden Kanals 56 in Verbindung mit dem anderen Gaskreis wie z. B. der Druckluftquelle.

Das auf Druck ansprechbare Ventilstellglied besteht aus einer biegsamen Membran 57, die zum Verstellen der Steuerventilglieder 44,46 dient. Die beiden Blöcke 39, 41 weisen an ihren aneinander angrenzenden Flächen jeweils eine Aussparung auf, so daß ein flacher zylindrischer Hohlraum 58 gebildet ist, welcher an seinem inneren Umfang mit der Bohrung 48 in Verbindung steht. Die Membran 57 besteht aus einer inneren starren Scheibe 59, die einerseits mit dem Schieberbund 47 und andererseits mit einer biegsamen Ringscheibe 61 aus einem geeigneten elastomeren Werkstoff verbunden ist, welche an ihrem äußeren Umfang in flüssigkeitsdichtem Eingriff zwischen den Blöcken 39 und 41 befestigt ist. Die Membran 57 unterteilt den Hohlraum 58 in zwei Druckkammern, die jeweils mit der Abstromseite eines Ventils 44 bzw. 46 in Verbindung stehen. Bei Ablenkung der Membran unter dem Einfluß eines Druckungleichgewichts in den beiden Kammern des Hohlraums 58 wird der Schieberbund 47 in Axialrichtung verschoben und öffnet dabei das eine Steuerventil, während er gleichzeitig das andere Ventil schließt Der jeweils unter einem höheren Druck stehende Gaskreis erzeugt eine resultierende Kraft auf die Membran, durch welche diese in einer solchen Richtung gedrückt wird, daß das auf der Hochdruckseite befindliche Ventil geschlossen und gleichzeitig und reziprok dazu das in dem Gaskreis mit Niederdruck befindliche Gas um einen entsprechenden Betrag in die Öffnungsstellung verstellt wird. Der verringerte Gasdurchtritt auf der Hochdruckseite der Membran und der damit verbundene erhöhte Durchsatz auf der Niederdruckseite erreicht dann einen Null-oder Abgleichspunkt, wenn die beiden Gasdrücke auf den Abstromseiten der betreffenden Ventile im Gleichgewicht sind. Die auf gleiche Drücke gebrachten Gase strömen dann in Reihe zur zweiten Druckabgleichstufe 36, in welcher eine noch feinere Abstimmung des Druckabgleichs der beiden Drücke erfolgt Das durch das Ventil 44 hindurchtretende Gas wie z. B. Sauerstoff tritt in den Kanal 62 ein, während das durch das Ventil 46 hindurchtretende Gas wie z. B. Luft in den Kanal 63 eintritt.

Die zweite Druckableichstufe 36 ist von ähnlichem Aufbau, arbeitet in gleicher Weise wie die erste Stufe 34 und besteht aus den beiden Blöcken 42, 43, die jeweils mit Bohrungen und Ausnehmungen versehen sind, durch welche eine in Verbindung mit dem Kanal 62 stehende Kammer 64 und eine in Verbindung mit dem Kanal 63 stehende Kammer 66 gebildet wird Die Kammer 66 ist gegenüber der gegenüberliegenden Kammer 53 der ersten Stufe vermittels einer geeigneten

ίο Dichtungsscheibe 67 abgedichtet. Geeignete Gasdichtungen wie z. B. O-Ring-Dichtungen 68 sind in Nuten in den einander anstoßenden Grenzflächen der Blöcke um jeweils die Kanäle 56, 62, 63 herum eingesetzt und dienen dazu, ein Entweichen der unter Druck stehenden Gase zu verhindern.

Die zweite Stufe 36 weist außerdem ein Paar stumpfkegelig ausgebildeter Durchflußsteuerventilglieder 69, 71 auf, die zur Ausführung einer gemeinsamen Bewegung auf einem innerhalb der Bohrung 73 in Axialrichtung angeordneten gemeinsamen Schieberbund 72 befestigt sind. Das Ventilglied 69 ist in bezug auf den sich konisch verjüngenden Ventilsitz 74 verstellbar, um den Gasaustritt aus der Kammer 66 zu steuern, während das Ventilglied 71 in bezug auf den sich konisch verjüngenden Ventilsitz 76 zur Steuerung des Gasaustritts aus der Kammer 64 verstellbar ist. Das Ventilstellglied für diese beiden Ventile besteht aus einer biegsamen Membran 77, die innerhalb des Hohlraums 78 befestigt ist und aus einer inneren starren Scheibe 79 besteht, welche einerseits an dem Schieberbund 72 und andererseits an einer biegsamen Ringscheibe 81 befestigt ist, welche ihrerseits an ihrem äußeren Rand in flüssigkeitsdichter Abdichtung zwischen den Blöcken 42,43 eingespannt ist und den Hohlraum 78 in zwei Kammern unterteilt, welche jeweils unter dem Druck auf der Abstromseite des Ventils 69 bzw. 71 stehen und diesen auf die Membran übertragen. Ein Gasdruckungleichgewicht auf einer Seite der Membran erzeugt eine resultierende Kraft, durch welche der Schieberbund in einer solchen Richtung erstellt wird, daß das auf der Hochdruckseite befindliche Ventil geschlossen und verbunden damit das auf der Niederdruckseite befindliche Ventil geöffnet wird, bis ein Abgleichspunkt erreicht ist, an dem die abstromseitigen

«5 Drücke der beiden Gase im Gleichgewicht sind, d. h. einander gleich sind. Das durch das Ventil 69 hindurchtretende Gas gelangt in den Auslaßkanal 82, während das durch das Ventil 71 hindurchtretende Gas in den Auslaß- oder abgabekanal 83 gelangt, wobei diese beiden Kanäle wiederum in Verbindung mit der Differentialgasmischvorrichtung 37 stehen.

Der Auslaß- oder Abgabedruck entspricht stets dem Einlaßdruck desjenigen Gases, das unter einem niedrigeren Druck zugeführt wird. Wenn beispielsweise der Einlaßdruck des Sauerstoffs 3,5 Bar und der der Luft 5,6 Bar beträgt, ergibt sich am Auslaß ein Abgabedruck von 33 Bar. Bei Ausfall einer der beiden Gasquellen wird der Gasdurchtritt von der anderen Gasquelle selbsttätig unterbrochen. Das ist überaus wichtig, wenn ein Beatmungsgas oder ein anästhetisches Gas anstelle von Luft mit Sauerstoff gemischt wird.

Die Differentialgasmischvorrichtung 37 weist ein Gehäuse 84 auf, das vermittels hier nicht dargestellter Bolzen unterhalb .des Blockpaares 42, 43 befestigt ist und zwei Kanäle 86, 87 aufweist, die mit den entsprechenden Kanälen 82, 83 der Auslässe der zweiten Druckabgleichstufe 36 in Verbindung stehen. Geeignete Dichtvorrichtungen wie z. B. O-Ring-Dich-

tungen 90 sind in Nuten an der Grenzfläche zwischen Gehäuse 84 und der Unterseite der Blöcke 42, 43 angeordnet und verhindern das Entweichen von Gas aus den Kanälen.

Die Differentialgasmischvorrichtung 37 weist außerdem ein spielfreies Zumeßventil zum Einstellen eines vorbestimmten Durchsatzverhältnisses der zu mischenden Gase auf. In dem Gehäuse 84 befindet sich eine Bohrung 88, in die ein Schieberbund 89 eingesetzt ist. An dem Schieberbund 89 befinden sich gegenüberliegende stumpfkegelige Ventilenden 92, 93 mit gleichen Kegelwinkeln und Durchmessern, und diese Enden sind in bezug auf die Öffnungen 94,95 verstellbar, welche in den Buchsen 96 und 97 ausgebildet sind und gleiche Durchmesser aufweisen. Die Buchsen sind in die Bohrung 88 eingeschraubt Eine an dem einen Ende des Schieberbundes befestigte Steilwelie 98 ist mit einem Außengewinde 99 versehen, das in ein Innengewinde der Buchse 96 eingeschraubt ist. Eine Welle 100 an dem anderen Ende des Schieberbundes hat den gleichen Durchmesser wie die Welle 98, ist durch eine öffnung 95 durchgeführt und in einem Lager 101 gelagert. Das aus dem Gehäuse herausstehende Ende der Welle 98 ist vermittels einer Feststellschraube mit einem Stellknopf 101' für die prozentuale Sauerstoffeinstellung verbindbar. Zwischen der inneren Ausnehmung des Knopfes 101' und einer an der Buchse 96 befindlichen Haltemutter 103 ist eine Druckfeder 102 eingesetzt und beaufschlagt die Welle des Schieberbundes in Axialrichtung nach außen, wodurch Gewindespiel ausgeschaltet wird. Der Stellknopf ist mit entsprechenden Einstellungsmarkierungen versehen, welche den gewünschten Sauerstoffmischbereich anzeigen, der bei der hier dargestellten Ausführungsform von 21% bis 100% reicht. Durch Verstellen des Stellknopfs 101' von Hand wird der Schieberbund 89 verstellt, so daß die Durchtrittsflächen an den öffnungen 94, 95 durch die Translationsbewegung der sich verjüngenden Enden 92, 93 reziprok geöffnet und geschlossen werden. Die durch die beiden Öffnungen durchtretenden Gase treten in das mittige Segment der Bohrung 88 ein, das als zentrale Mischkammer dient. Die Mischkammer führt die vermischten Gase der Bohrung 104 und durch diese dem Auslaßstutzen 38 zu. Da die Gasdrücke vor der Differentialgasmischvorrichtung 37 mit hoher Genauigkeit abgeglichen und die Drücke auf den Abstromseiten der Öffnungen in der Mischkammer gleich hoch sind, tritt an beiden öffnungen der gleiche Druckabfall für die beiden Gase auf. Infolgedessen wird das zum Mischen vorgewählte Gasdurchsatzverhältnis unabhängig von Unterschieden der Einlaßdrücke und Durchsatzmengen auf einem konstanten Wert gehalten. Somit bewirkt die eriindungsgeirisße Vorrichtung einen selbsttätigen Ausgleich für Einlaßdruckunterschiede.

Fig.6 zeigt eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das durch die Einlaßkanäle 54, 56 der beiden Gaskreise zugeführte Gas wie z. B. Sauerstoff und Luft strömt von der ersten Druckabgleichstufe 34 in die zweite Druckabgleichstufe 36 und wird von dieser im genauen Druckgleichgewicht der Differentialgasmischvorrichtung 37 zugeführt. Die Gasmischvorrichtung 37 ist hier in etwas abgeänderter Ausführung dargestellt und besteht aus einem Ventilglied 106, das auf einer Gasdichtung 108 innerhalb der Bohrung 107 gleitend verschiebbar ist. Das Gas wird nach außen durch die sich konisch verjüngenden Ventilenden 109, 111 in die öffnungen 112 bzw. 113 zugemessen und gelangt durch die Zweigkanäle 114

ίο bzw. 116 zur Auslaßbohrung 117, die als Mischkammer dient.

Der maximale Gasdurchsatz in den Druckabgleichstufen ist durch die Größe der Öffnungen für die Steuerventilglieder 44,46 und 69, 71 bestimmt. Je höher die Gasabgleichdrücke sind, desto kleiner können für einen vorgegebenen Durchsatz und einen bestimmten Genauigkeiisbereich die membranen und die Ventüfläche ausgebildet sein. Außerdem ist das Ansprechvermögen gegenüber Durchsatz- und Druckschwankungen umso größer, je niedriger der Härtegrad der biegsamen Membranringscheibe ist, wobei für eine vorgegebene Membranfläche gleichzeitig die Genauigkeit zunimmt.

Der baukastenförmige Aufbau der Differentialgas-

mischvorrichtung 37 ermöglicht eine hohe Anpassungsfähigkeit und den Austausch von Differentialgasmischvorrichtungen von unterschiedlicher geometrischer Ventilausbildung mit den Druckabgleichstufen. Die Durchsatzgrenzwerte werden durch die Geometrie des Ventilelements, d.h. des Schieberbundes 89 in der

so Differentialgasmischvorrichtung gesteuert. So wird durch Verringerung des bei einer vollen Umdrehung zurückgelegten Abstandes zwischen den öffnungen die Eichskala eines vorbestimmten Maßstabs zusammengedrückt, und bei Vergrößerung dieses Abstandes gedehnt. Außerdem läßt sich durch geeignete geometrische Formgebung des Schieberbundes 89 die Eichskala des zur Gemischregelung zweier Gase unterschiedlicher Viskositäten und Dichten dienenden Stellknopfes 101' linear machen. Das wird dadurch erhalten, daß der Durchmesser des in der öffnung befindlichen Ventilgliedes für den Durchtritt eines Gases geringerer Dichte vergrößert und für den Durchtritt eines Gases höherer Dichte verringert wird. Die Eichteilung auf dem Stellknopf läßt sich außerdem dadurch dehnen oder zusammenziehen, daß die Gewindesteigung der Ventilstellwelle 98 verändert wird. Eine Feingewindesteigung führt zu einer langsamen Verschiebung und zur Ausdehnung der Eichskala, während eine Grobgewindesteigiing eine schnellere Verschiebung und Zusammenziehung der Skala zur Folge hat Weiterhin läßt sich der Halbmesser des Stellknopfes 101' vergrößern, wodurch eine Eichskala ebenfalls gedehnt wird. Aufgrund der Austauschbarkeit von Mischyorrichtungen 37 unterschiedlicher Konstruktionsmerkmale läßt sich eine gemeinsame Druckabgleichsvorrichtung zur Zufuhr einer Anzahl von Beatmungsgasen und anästhetischen Gasen zu ausgewählten Mischvorrichtungen verwenden, die jeweils für das Mischen bestimmter Gase geeicht sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum geregelten Mischen von Gasen aus getrennten, je ein unter Druck stehendes Gas führenden Kreisen oder Quellen und zur Abgabe des Gasgemisches in einen gemeinsamen Abströmkanal, welche zwei die Strömung des Gases in jeweils einem der Kreise regelnde Zumeßventile aufweist, deren Ventilglieder mit einer gemeinsamen, die Kreise trennenden Membran gekuppelt sind, durch deren Bewegung nach der einen oder anderen Seite die Zumeßventile derart steuerbar sind, daß auf ihrer Abströmseite in beiden Kreisen der gleiche Druck herrscht, und mit einer an die Abströmseite der Zumeßventile angeschlossenen Mischventilanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der aus der Membran (57) und den beiden Zumeßventüen (44, 46) bestehenden Druckabgleichstu.^re (34) und der Mischventilanordnung (37) eine zusätzliche Druckabgleichstufe (36) mit einer weiteren Membran (77) und zwei zusätzlichen Zumeßventilen (69, 71) vorgesehen ist und die Mischventilanordnung (37) eine zylindrische Kammer (88) mit sich an ihre beiden Stirnseiten anschließenden Öffnungen (94, 95) kleineren Durchmessers aufweist, zwischen denen ein als Doppelkonus (92, 93) auf einer zwei Abschnitte (98,100) aufweisenden Welle ausgebildetes Ventilglied (89) mittels eines Einstellorganes (100') zur Wahl des Mengenverhältnisses der von den Zumeßventilen (69, 71) zu dem gemeinsamen Abströmkanal (104) strömenden Gase axial verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Wellenabschnitt (98) des Ventilgliedes (89) ein Außengewinde (99) trägt, das in ein relativ dazu ortsunveränderliches Innengewinde an einem Teil (96) des Mischventilgehäuses (84) eingreift, daß der andere Wellenabschnitt (100) des Ventilglieds (89) in einer Bohrung (101) drehbar und verschiebbar geführt ist und daß das Einstellorgan als drehbarer Stellknopf (101') ausgebildet ist.