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Gerät zur Überwachung des Plusses einer regelmäßig
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oder unregelmäßig zuströmenden oder abströmenden Flüssigkeit.
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Geräte und Verfahren zur Überwachung des Flusses einer kontinuierlich
oder in Intervallen zuströmenden oder abströmenden Flüssigkeit sind seit langem
bekannt. So wird bei einem Wassermesser die kinetische., Energie der zuströmenden
Flüssigkeit ausgenutzt, qin in dem flüssigkeitsstrom stehendes Flügalrad in Umdrehung
zu versetzen. Dieser Flüsaigkeitsstrom läßt sich aber auch mittels eines in diesen
hineinragenden Staurohres überwachen, wobei dann die Höhe der durch die kinetische
Energie in dem Staurohr bewirkten Flüssigkeitesäule zu messen ist. Auch sind bereits
eine Yielzahl Geräte zur Dosierung vorbestimmter, gegebenenfalls abzufüllender Flüsstgkeitsmengen
bekannt.
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Ein besonderes Problem bei der Überwachung des Flusses
einer
zuströmenden oder abströmenden Flüssigkeit besteht dann, wenn diese Flüssigkeit
völlig unregelmäßig, beispielsweise in Tropfenforn von einem Erzeuger abströmt oder
einem Verbraucher zuströmt und es dann wesentlich darauf ankommt, daß entweder eine
Mindestmenge oder eine Höchstmenge an Flüssigkeit erzeugt oder verbraucht wird.
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Der vorliegenden erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, ein zur Durchführung
der Uberwachung des Flusses einer regelmäßig oder unregelmäßig zuströmenden oder
abströmenden Flüssigkeit geeignetes Gerät zu schaffen, das sich einerseits durch
eine sehr genaue Arbeitsweise auszeichnet, andererseits aber billig hergestellt
werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Heßkammer, die
der vorübergehenden Aufnahme der Flüssigkeit dient und einerseits eine obere Zuflußöffnung
und andererseite eine gegebenenfalls absperrbare untere Abflußöffnung ausweis, wobei
der Meßkammer ein auf die Höhe der Flüssigkeitssäule ansprechender, vorzugaweise
an ein Überwachungsgerät angeschlossener Sensor sugeordnet ist. Dieser Sensor erzeugt
bei dem Erreichen oder des Überschreiten eines vorbestimmten oberen Flüssigkeitsstandes
ein diesen Zustand kenmzeichnedes Regel- Signal, od. dgl. 7 das eine Aktion zur
Polige hat, wie beispielsweise einen Alarm, einen Rgel- oder
Steuervorgang,
einen Zähl- oder Registriervorgang und/oder das Öffnen oder Schließen eines die
Abflußöffnung der Meßkammer absperrenden Ventiles.
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Soll beispielsweise der Zufluß einer Flüssigkeit überwacht werden,
so dauert das das Öffnen oder das Schließen des Ventiles auslösende Signal so lang
an, bis die Flüssigkeit mindestens auf einen vorbestimmten unteren Flüssigkeitsstand
abgesunken ist. Sobald dieser untere Flüssigkeitsstand erreicht oder unterschritten
worden ist, erzeugt der Sensor ein diesen neuen Zustand kennzeichendes Signal, das
das Schliessen des Neßkammerventiles bewirkt und so lange andauert, bis die Flüssigkeit
wieder auf den zuvor schon erwähnten oberen Flüssigkeitsstand angestiegen ist oder
denselben sogar überschreitet. Nach dem Erreichen dieses oberen Flüssigkeitsstandes
wiederholt sich sodann der zuvor beschriebene Vorgang. Diese von dem Sensor erzeugten
Signale können an das gegebenenfalls vorgesehene, mit dem Sensor zusammenwirkende
Überwachungsgerät weitergeleitet und in diesem verarbeitet werden, das beispielsweise
einen Alarm ausübt, wenn innerhalb einer vorbestimmten und wählbaren Zeitspanne
eine ebenfalls vorbestimmte und wählbare Häufigkeit der von dem Sensor erzeugten
Signale unterschritten oder überschritten wird. Insbesondere die Meßkammer läßt
sich sehr einfach und billig herstellen, insbesondere auch als Wegwerfeinheit beispielsweise
für den medizinischen Sektor.
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Was nun den der Meßkammer zugeordneten Sensor betrifft, so ist dieser
zweckmäßig als ein auf den hydrostatischen Druck der in der Meßkammer stehenden
Flüssigkeitssäule ansprechendes Organ, insbesondere als Membrandruckschalter oder
als Endschalter, ausgebildet. Es ist auch möglich, als Sensor einen von der Flüssigkeit
getragenen Schwimmer vorzusehen, der mit mindestens einer in einer vorgegebenen
Höhe angeordneten Lichtschranke zusammenwirkt. ebenso kann in einer vorgegebenen
Höhe als Sensor auch ein Elektrodenpaar angeordnet sein, dessen Elektroden beispielsweise
in die Meßkammer hineinragen. Als Sensor kann auch ein im Inneren der Meßkammer
angeordneter elektrischer Heißleiter dienen. Ferner besteht die Möglichkeit, als
Sensor einen lichtempfindlichen Empfänger zu benutzen, der auf die von der Höhe
der Flüssigkeitssäule abhängige Intensität eines diese Flüssigkeitssäule durchdringenden
lichtstrahls anspricht0 Ist als Sensor ein auf den hydro.tatisohen Druok der jeweiligen
Flttssigkeitssäule ansprechendes Organ vorgesehen, so ist es von besonderem Vorteil,
wenn in der Wandung der Meßkammer eine durch eine flüssigkeitsdichte Membran abgedeckte
Öffnung eingebracht und hinter dieser Membran das besagte Organ, beispielsweise
ein Membrandruckschalter oder ein Endschalter, angeordnet ist.
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Vieiterhin ist es zweckmäßig, wenn zwischen dem Flüssigkeitszufluß
und der im oberen Teil der Meßkammer befindlichen Einflußöffnung ein m it einem
Abfluß in Verbindung stehender Überlauf vorgesehen ist.
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Was dagegen das die im unteren gebil der Meßkammer befindliche Abflußöffnung
absperrende Ventil betrifft, so ist dieses zweckmäßigerweise elektromagnetisch in
Abhängigkeit des von dem Sensor erzeugten Signales steuerbar.
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Bei einer, insbesondere als Wegwerfeinheit geeigneten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Gerätes ist die Meßkammer in einem vorzugsweise aus Kunststoff
bestehenden Gehäuse angeordnet. Benachbart zu dieser Meßkammer befindet sich ein
mit einem Abflußstutzen verbundener I}berlaufkanal, in den auch die in der Wandung
der Meßkammer angeordnete und durch das besagte Ventil absperrbare Abflußöffnung
mündet.
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Gerade bei einer solchen Wegwerfeinheit ist es von Vorteil, wenn der
Kopf des Sensors, insbesondere die Kappe des Membrandruckschalters, sowie auch der
Elektromagnet derart leicht von dem Gehäuse lösbar sind, daß lediglich das Gehäuse
nach dem-Gebrauch.wegzuwer£en ist, die Kappe des Membrandruoksohalters, der Elektromagnt
sowie das zugehörige Überwachungsgerät dagegen wiederholt verwendet werden können.
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Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, daß das
Gehäuse
in einen Abflußstutzen ausläuft und an diesem ein die überwachte und übergelaufene
Flüssigkeit auffangender Behälter, beispielsweise ein Beutel od. dgl., zu befestigen
ist.
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Weitere Merkmale dieses erfindungsgemäßen Gerätes ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung einer beispielsweisen Ausführungsform desselben sowie
zugehöriger Varianten.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt des Gerätes, und Fig. 2 bis 6
schematische Darstellungen zugehöriger Varianten.
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Das in der Fig. 1 im iängsschnitt dargestellte Gerät weist ein säulenartiges,
beispielsweise zylindrisches Gehäuse 1 auf, dessen oben offenes Oberteil 2 durch
eine von diesem lösbare Kappe 3 abgedeckt ist. An dieser Kappe 3 ist ein mit 4 bezeichneter
Entlüftungsstutzen sowie ein als Anschluß für einen nicht besonders dargestellten
Schlauch dienender Rohrstutzen 5 angeformt, der in den Gehäuseoberteil 2 hineinragt.
An der dem Entlüftungsstutzen 4 gegenilberliegenden Seite des Gehäusebodens 6 ist
ein mit 7 bezeichneter Abflußetutzen angeformt, an dem gegebenenfalls ein die überwachte
oder auch die überfli.ßende Flüssigkeit auffangender, nicht besonders dargestellter
Behälter befestigt werden kann.
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Wie sich weiter aus der Fig. 1 ergibt, ist der Innenraum des Gehäuses
1 durch eine mit 8 bezeichnete Trennwand in eine unterhalb des Rohrstutzens 5 befindliche
Meßkammer 9 und eine oberhalb des Abflußstutzens 7 befindliche Aelaufkammer 10 unterteilt.
Durch diese Anordnung der Meßkammer 9 unterhalbdea Rohrstutzens 5 ist es gewährleistet,
daß die in das Gehäuse eintretende Flüssigkeit ohne Verluste in die Meßkammer gelangen
kann. Im unteren Bereich der Trennwand 8 befindet sich eine Durchflußöffnung 11,
die durch das Dichtelement 12 eines elektromagnetisch zu betätigenden Ventiles 13
absperrbar ist. Dieses Dichtelement 12 ist an dem freien Ende eines mit 14 bezeichneten
Ventilstößels angeordnet* der durch eine in der Außenwand 15 des Gehäuses 1 eingearbeitete
ffnung 16 hindurchragt und in dem zentrischen Lager 17 einer dieee Öffnung 16 flüssigkeitsdicht
abdeckenden, aus einem elastischen Material bestehenden Membran 18 festgehalten
ist. Diese Membran 18 ist mit ihrem Rand 19 eingeklemmt zwischen dem Außenrand der
Ghäuseöffnung 16 sowie dem Rand eines mit 20 bezeichneten zylindrischen Bauteiles,
der beispielsweise mittels nicht besonders dargestellter Schrauben od. dgl. an dem
Gehäuse 1 befestigt ist. In diesem zylindrischen Bauteil 20 befindet sich eine Querwand
21, duroh die das Eußere Ende 22 des Ventilstößels 14 hindurohragt, wobei an diesem
Ventilstößelende 22 eine
magnetisierbare Metallplatte 23 angeordnet
ist. Dieser Metallplatte 23 ist ein von außen auf den zylindrischen Bauteil 20 lösbar
aufsteckbarer und über elektrische Leitungen 24 mit einem nur schematisch dargestellten
Überwaohungsgerät 25 verbundener Elektromagnet 26 zugeordnet.
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Außerdem ist auf dem zwischen der Querwand 21 und der zuvor erwähnten
Membran 18 befindliohen Teil des Ventilstößels 14 eine mit 27 bezeichnete Feder
angeordnet, die sich einerseits an der Querwand 21 und andererseits dem Lager 17
der Membran 18 abstützt und so einen in Richtung des Pfeiles 28 wirkenden Druck
verursacht, mit dem das Diohtelement 12 an dem ihm zugekehrten Rand der Durohflußöffnung
11 anliegt.
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Oberhalb dieser durch die Membran 18 abgedeckten Öffnung 16 ist in
der Außenwandung 15 des Gehäuses 1 eine weitere, ebenfalls durch eine Membran 29
flüssigkeitsdicht abgedeckte Öffnung 30 eingearbeitet. Diese Membran 29 ist Teil
eines Membrandrucksohaltere 31 dessen Gehäuse 32 ebenfalls an dem Gehäuse 1 befestigt
ist. Der Rand 33 der Membran 29 ist wischen dem Außenrand der Öffnung 30 und dem
Rand des Sohaltergehäuses 32 eingeklemmt. Der an dem Membranteller 34 des Membrandruoksobalters
31 angeordnete Stößel 35 wirkt in bekannter Weise auf das mit 36 bezeichnete Sprungachaltwerk
das über seine drei Kontaktfahnen 37, eine auf das Gehäuse 32 des befindlichen zwischen
31 aufgesteokte Kappe 38
und zugehörige elektrische Leitungen 39
ebenfalls an das Uberwachungsgerät 25 angeschlossen ist.
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Soll dieses erfindungsgemäße Gerät nun beispielsweise im Zusammenhang
mit der Überwachung des Urinflusses eines Patienten benutzt werden, so ist ein den
Urin zuführender, nicht besonders dargestellter Schlauch an den Rohrstutzen 5 anzuschließen
und an dem Abflußstutzen 7 des Gehäuses 1 ein den abgeflossenen Urin auffangender,
ebenfalls nicht besonders dargestellter Behälter zu befestigen. Anschließend wird
bei geschlossenem Ventil 13 durch den Schlauch sowie den Rohrstutzen 5 zunächst
soviel Wasser in die Meßkammer 9 eingebracht, bis dieses das untere, durch eine
entsprechende Einstellung des Membrandruckschalters 31 willkürlich vorbestimmbare
Niveau 40 erreicht hat, Damit ist das Gerät betriebsbereit, so daß der Schlauch
jetzt mit dem bereits an den Patienten angelegten Katheter verbunden werden kann.
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Der durch den Katheter und den Schlauch regelmäßig oder unregelmäßig
abfließende Urin gelangt nunmehr als Rinnsal oder in Tropfenform in die Meßkammer
9, was ein Anwachsen der in dieser befindlichen Flüssigkeitssäule sowie auch ein
entsprechendes Ansteigen des von dieser auf die Membran 29 des Membrandruckschalters
31 einwirkenden hydrostatischen Druckes zur Folge hat. Sobald die Flüssigkeitssäule
auf das
obere, ebenfalls durch eine entsprechende Einstellung des
Membrandruokschalters 31 willkürlich vorbestimmbare Niveau 41 angewachsen ist, erfolgt
ein Umschalten des Sprungschaltwerkes 36, was in dem an einem elektrischen Netz
42 angeschlossenen Überwachungsgerät 25 ein Signal beliebiger Art auslöst und über
den Elektromagnet 26 ein Öffnen des Ventiles 13 bewirkt. Nach dem Öffnen dieses
Ventiles 13 fließt die in der Meßkammer 9 befindliche Flüssigkeit durch die Durchflußöffnung
11 ab und gelangt über den Abflußstutzen 7 in den an diesem befestigten Behälter.
Das zuvor erwähnte Signal dauert dabei entweder an oder seine Wirkung wird über
in dem Überwachungsgerät 25 befindliche Bauteile weiter aufrechterhalten.
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Sobald die Flüssigkeitssäule auf das untere Niveau 40 abgesunken ist,
erfolgt ein RUckschalten des Sprungsohaltwerkes 36, wodurch in dem Überwachungsgerät
ein Gegensignal ausgelöst und über den Elektromagneten 26 nunmehr ein Schließen
des Ventiles 13 bewirkt wird. Das Schließen dieses Ventiles 13 führt zu einem erneuten
Anwachsen der Flüssigkeitssäule, wobei der zuvor beschriebene Vorgang sodann eine
Wiederholung erfährt Diese ständig auf einander folgenden, durch das wiederholte
Umschalten und Rückschalten des Sprungschaltwerkes 36 bedingten Signale werden in
dem Überwachungsgerät 25 fortlaufend aufgezeichnet, wobei in diesem gleichzeitig
auch
ein ständiger Vergleich der Füllhäufigkeit innerhalb einer
beispielsweise mittels der mit 43 bezeichneten Handhaben beliebig einstellbaren
Zeitspanne mit einem vorgegebenen Sollwert erfolgt. Wird dieser Sollwert nicht erreicht,
so ist der Meßkammer 9 eine zu geringe Menge Urin zugeflossen, was eine durch das
Überwachungsgerät 25 ausgelöste Aktion, beispielsweise einen akustischen und/oder
optischen Alarm durch das über die elektrischen Leitungen 44 an dem Überwachungsgerät
25 angeschlossene Alarmgerät, zur Folge hat.
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Gleichzeitig kann dieses zuvor behandelte Gerät auch allein im Zusammenhang
mit der Überwachung des Abflusses einer Flüssigkeit, insbesondere der Überwachung
der Aufnahme einer Infusionsflüssigkeit durch einen Patienten, verwendet werden.
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In diesem Fall kommt es nun darauf an, daß die Säule der zugeströmten
Flüssigkeit nicht über das vorgegebene obere Niveau 41 ansteigt, andernfalls durch
das Schaltsprungwerk 36 des Membrandruckschalters 31 über das Überwsohungsgerät
25 einii Alarm ausgelöst wird. Im übrigen bleibt bei dieser Verwendung des Gerätes
das elektromagnetisohe Ventil 13 geöffnet, so da4 die Infusionsflüesigkeit stetig
durch die Durchflußöffnung 11 und den Abflußstutzen 7 zu dem Patienten gelangen
kann.
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Die folgenden Fig. 2 bis 6 zeigen verschiedene M9glichkeiten, wie
statt des oben behandelten Membrandruokschalters 31 1 auch
andere
Sensoren ausgebildet sein können.
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Gemäß der Fig. 2 ist statt des Membrandruckschalters 31 an die Meßkammer
9 ein Steigrohr 46 angeschlossen, das mit einem nicht besonders dargestellten Endschalter
verbunden ist, über den bei einem vorgegebenen Wert das Sensorsignal ausgelöst wird.
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Bei der folgenden, in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist in
der Meßkammer 9 ein mit 47 bezeichneter SChwimmer angeordnet, der von der Slüssigkeitssäule
getragen wird und mit zwei in einem Abstand übereinander angeordneten Lichtschranken
48 in der Weise zusammenwirkt, daß er den Liohtfluß in der einen oder anderen Lichtschranke
48 unterbricht, wodurch ein Sensorsignal ausgelöst wird.
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Was die in der Fig. 4 dargestellte Ausführung des Sensors betrifft,
so sind in einem Abstand übereinander an eine Stromquelle angelegte Elektrodenpaare
49 vorgesehen. Sobald die Flüssigkeitssäule zu den einander benachbarten Elektroden
49 angestiegen ist, fließt infolge der elektrischen Leitfähigkeit der Flüssigkeit
ein Strom, der ein Sensorsignal auslöst, Statt derartiger Elektroden 49 kann, w
ie in der Fig. 5
dargestellt ist, im Inneren der Meßkammer 9 ein
mit 50 bezeichneter elektrischer Hcißleiter angeordnet sein, der im Bereich der
Flüssigkeitssäule von derseipen gekühlt wird, außerhalb derselben jedoch ungekiihlt
bleibt und bei einem vorgegebenen Wert das Bensorsignal herbeiführt.
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Was schließlich die in der Fig. 6 gezeigte Möglichkeit der Ausbildung
eines Sensors betrifft, so ist die Meßkammer 9 durchdrungen von einem von einer
Lichtquelle 51 ausgehenden Lichtstrahl, auf dessen Intensität ein Empfänger 52 anspricht
und bei einem vorgegebenen Wert das Sensorsignal bewirkt.
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Bezugszeichenliste: 1 Gehäuse 2 Oberteil von 1 3 Kappe von 2 4 Entlüftungsstutzen
5 Rohrstutzen 6 Ge häuseboden 7 abflußstutzen 8 Trennwand 9 Meßkammer 10 Ablaufkammer
11 Durchflußöffnung 12 Dichtelement 13 elektromag. Ventil 14 Ventilstößel 15 Außenwandung
von 1 16 Öffnung 17 Lager 18 Membran von 16 19 Kand von 18 20 zyldr. Bauteil 21
Querwand 22 Ende von 14 23 Metallplatte 24 elektr. Leitung 25 Überwachungsgerät
26 eltktr. Magnet 27 Feder 28 Pfeil 29 Membran 30 Öffnung 31 Membrandruckschalter
32 Gehäuse von 31 33 Rand von 29 34 Membranteller 35 Stößel von 34 36 Sprungsohaltwerk
37 Kontaktfahnen 38 Kappe von 32 39 elektr. Leitungen 40 unteres Niveau 41 oberes
Niveau 42 Netz 43 Handhaben von 25 44 elektr. Leitung 45 Alarmgerät 46 Steigrohr
47 Schwimmer 48 Lichtschranken 49 Elektroden 50 Heißleiter 51 Lichtquelle 52 Empfänger
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e e r s e i t e