DE2549617B2 - Gasmischventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasmischventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Bekannte Gasmischventil dieser Art (US-PS 18 96 092) sollen ganz allgemein Jie hauptsächlich mit gleichem Druck zugeführten beiden Gase in innerhalb bestimmter Grenzen wählbaren Psv portionen dosieren und vermischen. Gleichzeitig muß mit unbedingter Sicherheit verhindert werden, daß das eine zugeführte Gas über das Gasmischventil in den Einlaß für das andere Gas eindringen kann, d. h. es muß verhindert werden, daß beispielsweise Lachgas über das Gasmischventil in eine zentrale Saucrstoffanlagc überströmen kann, was andernfalls bei beabsichtigter Verabreichung von Sauerstoff zu Zyanosc und Erstickung führet) könnte.

Ein Problem bei derartigen Gasmischventil ist, sowohl bei geringen als auch normalen und großen Gasentnahmen ein konstant bleibendes Mischungsverhältnis zu erreichen, da solche Gasmischventile mit dem Nachteil behaftet sind,daß sich das Mischungsverhältnis mit dem Gasfluß ändert, oft auf schwer erfaßbare und unregelmäßige Weise.

In diesem Zusammenhang zeigt sich auch, daß das eingangs genannte bekannte Gasmischventil dnc adäquate Gasmischung nur dann liefern kann, wenn der Gasfluß verhältnismäßig groß ist, im Auslaß ein nur geringer Gegendruck vorliegt und die Durchflußmtingenregelung auf der Zuströmseitc erfolgt, beispielsweise durch Nadelventile oder durch Druckregelung. Demgegenüber kann das bekannte Gasmischventil dann nicht mit zufriedenstellender Genauigkeit arbeiten, wenn die Durehflußmcngcnregelung auf tier Auslaßscilc vorgesehen wird, weswegen ein solches Gasmischventil auch keine Gasmischung abgeben kann, deren Druck wesentlich über Atmosphiircndriick liegt.

Hei dem bekannten Gasmisehveniil könnte zwar daran gedacht werden, die Federn der beiden Rückschlagventile exakt gleich stark zu machen. Dich ist iedoeh in der Praxis innerhalb eines vernünftigen Kostenrahmens kaum möglich. Hinzu kommt noch, daß sich Federkennlinien mit der Zeit ändern, so daß selbst ursprünglich exakt gleiche Federn nach einer gewissen Einsatzzeit dann doch andere Kennwerte annehmen. Schließlich darf auch bei dem bekannten Gasmischventil keines der zugeleiteten Gase »klebriger« als das andere sein, was bedeutet, daß die statische Reibung zwischen Veniilkörper und Ventilsitz der beiden Rückschlagventile für die beiden verschiedenen Gase genau dieselbe sein muß. Dies ist jedoch ein konstruktives Problem, dessen Bewältigung außerordentliche Schwierigkeiten bereitet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Gasmischventil der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß eine gute Gleichmäßigkeit des Gasmischverhältnisses weitgehend unabhängig von der das Ventil durchströmenden Gasmenge erreicht wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Gasmischventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs durch die in seinem Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.

Aufgrund der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gasmischventils ist es möglich, eine bisher noch nicht erreichte Konstanz des Gasmischverhältnisses zu gewährleisten, die auch bei innerhalb weiter Grenzen schwankenden Gasströmen hohe Anforderungen zufriedenstellt.

Da außerdem nur noch eine einzige Feder erforderlich ist, sind damit von vornherein sämtliche Schwierigkeiten, die auf der Verwendung zweier eventuell ungleicher Federn beruhen, ausgeschaltet. Weil weiterhin eine einzige Ventilklappe für sämtliche auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle vorgesehen ist, entfallen auch die sonst üblichen Schwierigkeiten, die auf fertigungstechnischen Schwankungen im Rahmen der vorgeschriebenen Präzisionstoleranzcn bei der Verwendung zweier getrennter Auslaßventile für die jeweiligen Gasströme beruhen und in der Regel nicht zu vermeiden sind.

Schließlich ergibt sich auch aufgrund der Verwendung der gemeinsamen Ventilklappe der weitere wesentliche Vorteil dahingehend, daß der Gasfluß auf der Auslaßscitc geregelt werden kann. Dies hat sich in der Praxis als sehr wertvoll erwiesen, da sich auf diese Weise eine Gasmischung erzielen läßt, die immer noch einen verhältnismäßig hohen Druck aufweist und daher zum Antrieb verschiedener medizinischer Geräte Verwendung finden kann. Dies hat seine besondere Bedeutung bei solchen medizinischen Geräten, beispielsweise RcspinMorcn, die einen verhältnismäßig hohen Eingangsdruck des Atmungsgases voraussetzen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. I Gasmischventil mit einem geradlinig verstellbaren Schieber, senkrecht zur Verschieberichtung des Schiebers gesehen, schematisch im Schnitt;

F i g. 2 Gasmischventil nach F i g. I in Vcrschicberichtting des Schiebers gesehen;

Fig. 3 Gasmischventil mit drehbarem Schieber in einem leilweisen Axialschnitt durch die Drehachse:

Fig.4 vordere Abdeckung für ein Gasmischventil nach F i g. 3 in Draufsicht auf die beiden Gascinlässc;

Fig. 5 Ansicht auf das cinlaßscilige Ende des Drehschiebers in Axialrichlung gesehen bei einem Gasmischventil nach F i g. 3.

Hei der in Fig. I und 2 dargestellten Aiisführungsfcirm des Gasmischventil werden zwei verschiedene CJiisu durch zwei getrennte Einlasse I, 2 jeweils einer zugeordneten Kammer .1 b/.w. 4 zugeführt. Diese

Kammern 3, 4 sind durch eine schmale Trennwand 5 voneinander getrennt. Eine Anzahl jeweils räumlich paralleler und gleichlanger Gasströmungskanäle 6 ist in einem Schieber 7 untergebracht, der geradlinig gegenüber den Kammern 3,4 verstellbar ist. Die in F i g. 1 und 2 rechts liegenden, nicht mit den Kammern 3 bzw. 4 verbundenen auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle 6 liegen in einer Reihe und sind durch eine für sämtliche Kanalenden gemeinsame Ventilklappe 8 verschlossen. Diese Ventilklappe 8 ist um eine gerade Anschlagkante 9 gegen die Kraft einer nur in Fig.2 dargestellten Feder 10 schwenkbar. Die Anschlagkante 9 verläuft parallel zu der aus den auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle S gebildeten geraden Reihe.

Wenn der Überdruck in den Gasströmungskanälen 6 im Vergleich zum Gasdruck auf der den Gasströmungskanälen 6 abgewandten Seite der Ventilklappe 8 einen bestimmten Mindestwert übersteigt, der von der Vorspannkraft der Feder 10 abhängig ist, wird die Ventilklappe 8 gleichzeitig und jeweils gleich weit von sämtlichen in einer Reihe ausmündenden auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle 6 abgeheben. Die einander zugewandten Seiten des Schiebers 7 und der Ventilklappe 8 sind eben und weisen eine sorgfältig bearbeitete Oberfläche auf.

Wie leicht einzusehen, ist das Mischverhältnis zwischen den beiden Gasen jederzeit von der Anzahl der Gasströmungskanäle 6 bestimmt, die jeweils an den Einlaß 1 und die Kammer 3 einerseits bzw. an den Einlaß 2 und die Kammer 4 andererseits angeschlossen sind. ]e größer die Anzahl der Gasströmungskanäle 6, desto feinstufiger läßt sich das Mischverhältnis verändern.

Wenn die Ventilklappe 8 satt am Schieber 7 anliegt, kann kein Gas vom einen Einlaß über die zugeordnete Kammer und die Gasströmungskanälc 6 in die andere Kammer und den anderen Einlaß überströmen. Bei vom Schieber 7 abgehobener Vcntilklappc 8 ist der Druck in den Kammern 3,4 links des Schiebers 7 höher als auf der Auslaßseitc rechts des Schiebers 7, weshalb ein Überströmen oder Rückströmen in den Einlaß des anderen Gases aufgrund des Druckabfalles zwischen Ein- und Auslaß in dieser Stellung ebenfalls nicht möglich ist.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß F i g. 3—5 ist der Schieber 17 nicht geradlinig verschiebbar, sondern drehbar ausgebildet. Auch hier werden zwei verschiedene Gase durch zwei getrennte Einlasse 11,12 jeweils einer Kammer 13 bzw. 14 zugeführt. Diese sind bogenförmig und verlaufen koaxial zur Drehachse 20 des Gasmischvcntils. Die beiden Kammern 13, 14 sind durch zwei Trennwände 15 voneinander getrennt. Eine Anzahl von Gasströmungskanälen 16 ist im Schieber 17 angeordnet und mündet in Richtung zu den Einlassen M, 12 bzw. Kammern 13, 14 in einem Kreisbogen, während auf der der Ventilkhippc 18 zugewandten Seite des Schiebers 17 die auslaßseitigen Kndcn der Gasslrömungskanäle 16 in einer geraden Linie ausmünden. Zweckmäßigerweise verlaufen die Gasslrömungskanälc 16 jeweils von ihren krcisbogenförniig angeordneten cinlaßscitigen Enden zunächst in Axialrichtung ein Stück in den Schieber 17 hinein, wonach sie rechtwinklig abbiegen und mit ihren auslaßseitigen Enden in einer geraden Reihe auf der kreissehnenförmig abgeflachten Seite des Schiebers 17 nach außen münden. Da, wie aus Fig.5 ersichtlich, die Ventilklappe 18 eine bogenförmig gewölbte Oberseite hat, erhält man einerseits ausreichend Platz für eine aus Fig. 3 ersichtliche Feder, die sich aber auch gemäß Fig.2 schräg anbringen läßt. Andererseits lassen sich Gewicht und Materialverbrauch vermindern, indem die Ventilklappe 18 nach ihren Seiten hin geringere Höhe erhält.

Das Schwenken oder Kippen der Ventilklappe 18 um die Anschlagkante 9 erfolgt durch Anlage gegen eine auf der Achse des Schiebers 17 angebrachte Beilagscheibe 21. Zwischen dieser Beilagscheibe 21 und dem Ventilgehäuse 22 ist eine Dichtungsscheibe 23 vorgesehen, die aus einem Kunststoff mit entsprechenden Gieiteigenschaften besteht.

Die Einlasse 11, 12 sowie die jeweils zugeordneten Kammern 13,14 sind, wie aus F i g. 3 *iid 4 ersichtlich, in einem scheibenförmigen Teil 24 angebracht, das an der Stirnseite des Ventilgehäuses 22 befestigt ist.

Auch hier sind somit die auslaßseitigen Enden sämtlicher Gasströmungskanäle 16 federnd durch eine gemeinsame Ventilklappe 18 verschließbar, die zur Erhöhung des Anlagedruckes mit einer nutförmigen Ausnehmung parallel zu den auf einer geraden Linie liegenden auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle 16 verläuft. Diese auslaßseitigen Enden werden nur bei einem bestimmten Mindestunterschied zwischen dem Gasdruck in den Gasströmungskanälen 16 und dem Gasdruck im an den Auslaß angeschlossenen Inneren des Ventilgehäuses 22 geöffnet. Durch die Kippbewegung der Ventilklappe 18 bei Entnahme von Gasmischung wird der Abstand zwischen sämtlichen auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle 16 einerseits und der parallel hierzu verlaufenden Ventilklappenanschlagkantc 9 immer jeweils derselbe, wodurch nwin ein konstantes Mischverhältnis auch bei innerhalb weiter Grenzen schwankenden Gasströmen erreicht. Man erhalt daher einen mit dem Gasstrom sich ändernden Öffnungswinkel der Ventilklappe 18.

Das beschriebene Gasmischventil ist üußerdcm selbstschließend, wenn die Gasentnahme aufhört. Das Öffnen des Gasinischventils erfolgt selbsttätig dadurch, daß bei Entnahme von Gas der Druck auf der Auslaßseite der Ventilklappc 8 bzw. 18 sinkt, wodurch der höhere Druck in den Gasströmungskanälen 6 bzw. 16 die Vcntilklappe 8 bzw. 18 vom Schieber 7 bzw. 17 abhebt und die darunter auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanälc 6 bzw. 16 gegen Federkraft freigibt. Wenn die Gatenlnahme aufhört, steigt der D-uek auf der Auslaßseitc wieder an. wodurch der Druckunterschied zwischen Ein- und Auslaßseitc der Vcntilklappe 8 bzw. 18 sinkt, bis die Federkraft die Ventilklappe 8 bzw. 18 wieder auf die in einer geraden Linie angeordneten auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle 6 bzw. 16 leg! und letztere somit verschließt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gasmischventil mit zwei getrennten Einlassen in zwei getrennte Kammern, einem gemeinsamen Auslaß, einer zwischen den Einlassen und dem Auslaß liegenden Dosiervorrichtung, die aus einem verstellbaren Schieber od. dgl. mit einer Anzahl funktionsmäßig parallel geschalteter Gasströmungskanäle besteht, und mit einer einen GasrOcksirom verhindernden federnd schließenden Ventilvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die einlaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle (6, 16) jeweils mit dem einen oder anderen Einlaß (l„ 11 bzw. 2,12) verbindbar und die auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle in einer Ebene liegend durch eine einzige eben anliegende Ventilklappe (8, 18) verschließbar sind, die durch eine einzige Feder (10) in Schließstellung gehalten wird, wobei die Ventilklapne von jedem ihr zugewandten auslatSseitigen Ende der Gasströmungskanäle gegen die Kraft der Feder um eine gerade Anschlagkante (9) kipp- oder schwenkbar ist, und daß die auslaßseitigen Enden der Gasströmungskanäle in einer zur Anschlagkante parallelen geraden Reihe angeordnet sind.