DE2758893C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter, insbesondere von flüssigem Stickstoff, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits eine Vorrichtung dieser Art zum Speichern und zur Entnahme von flüssigem Stickstoff bekannt, die drei in Reihe verbundene isolierte Behälter aufweist (DE-AS 16 26 340). Beim Füllen des zur Entnahme dienenden Vorratsbehälters gelangt dabei in die beiden nachgeschalteten Behälter, die jeweils über Rückschlagventile miteinander verbunden sind, flüssiger Stick­ stoff, so daß jeweils nur eine bestimmte tiefsiedende Flüssig­ keit gespeichert und entnommen werden kann. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß auch in der Entnahmeleitung ein Ventil vorgesehen ist, so daß die Gefahr besteht, daß die Ventile einfrieren können. Insbesondere ist diese Reihen­ schaltung von drei isolierten Behältern nicht ohne weiteres in zweckmäßiger Weise in Verbindung mit kryochirurgischen Geräten anwendbar, bei denen es auch von Interesse sein kann, den Vorratsbehälter durch einen anderen Vorratsbehälter zu ersetzen, der eine unterschiedliche kryogene Flüssigkeit oder eine sonstige zu entnehmende Flüssigkeit enthält. Außerdem ist mit dem Ventil in der Entnahmeleitung nur eine relativ grobe Regelung des Flüssigkeitsstroms zum Verbraucher möglich.

Zur Behandlung eines Tumors oder krankhafter Veränderun­ gen von Organen findet in der Medizin oft flüssiger Stickstoff Verwendung. Die Anwendung des flüssigen Stickstoffs kann bei­ spielsweise mit Hilfe eines Tupfers oder mit Hilfe von Vorrats­ behältern erfolgen, wobei der Dampfdruck der darin enthaltenen kryogenen Flüssigkeit die Zufuhr des flüssigen Stickstoffs er­ möglicht (US-PS 37 02 114 und 37 39 956). Bei der Verwendung derartiger flaschenförmiger Vorratsbehälter wird jedoch als nachteilig angesehen, daß das verfügbare Volumen für flüssigen Stickstoff in dem Behälter verhältnismäßig klein ist, und daß bei Zufuhr von flüssigem Stickstoff der Druck in dem Vorratsbehäl­ ter beträchtlich abfällt, so daß eine Zufuhr von flüssigem Stick­ stoff nur während einer verhältnismäßig kurzen Zeitspanne er­ folgen kann.

Beispielsweise in der Neurochirurgie, in der größere Geräte zur Zufuhr von flüssigem Stickstoff Verwendung finden, wird in dem Vorratsbehälter für flüssigen Stickstoff eine Heiz­ einrichtung angeordnet, damit ein ausreichender Druck aufrecht­ erhalten werden kann. Dabei wird als nachteilig angesehen, daß eine äußere Energiequelle erforderlich ist, so daß auch zusätz­ liche elektrische Leitungen in dem Operationsraum angeordnet werden müssen. Eine andere Schwierigkeit bei derartigen größe­ ren Geräten ist darin zu sehen, daß die Ventile zur Steuerung der Zufuhr des flüssigen Stickstoffs verhältnismäßig schnell einfrieren können und dann nicht mehr funktionsfähig sind.

Ferner besteht ein gewisser Bedarf für leicht transpor­ tierbare größere Geräte dieser Art, beispielsweise zur Behand­ lung von Rindern durch Veterinäre. Es ist deshalb wünschens­ wert, daß derartige Geräte einerseits eine verhältnismäßig ho­ he Kapazität besitzen, aber andererseits ein möglichst gerin­ ges Gewicht aufweisen und keine äußere Energiequelle benötigen. Ferner wäre es bei bekannten Geräten besonders wünschenswert, eine einfache Regelung der Zufuhrgeschwindigkeit des flüssigen Stickstoffs, eine genaue Steuerung mit abrupter Beendigung der Zufuhr von flüssigem Stickstoff sowie auch ein pulsierendes Versprühen zu ermöglichen. Durch ein pulsierendes Versprühen kann ein Herabtropfen der versprühten Flüssigkeit verringert und die Sichtbarkeit an der Behandlungsstelle verbessert wer­ den.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter - wobei die Vor­ richtung eine kryogene Flüssigkeit enthaltendes Druck­ erzeugungsgefäß aufweist - derart zu verbessern, daß sie einerseits zur Zufuhr von unterschiedlichen Flüssig­ keiten, insbesondere von kryogenen Flüssigkeiten, an einen Verbraucher verwendbar ist, und daß andererseits bei der Zufuhr einer kryogenen Flüssigkeit zu einem Verbraucher Störungen in der Entnahmeleitung vermieden werden können, wobei zusätzlich die Entnahmemenge möglichst fein geregelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegen­ stand der Unteransprüche.

Besondere Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß eine derartige Vorrichtung besonders zweckmäßig in Verbindung mit einem kryochirurgischen Gerät verwendbar ist, weil ein bei­ spielsweise nahezu entleerter Vorratsbehälter ohne weiteres durch einen neuen Vorratsbehälter mit einer gewünschten kryogenen Flüssigkeit ausgetauscht werden kann, während bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art alle drei Behälter vollständig entleert und nachgefüllt werden müßten, wenn eine andere kryogene Flüssigkeit zugeführt werden soll, oder wenn der Vorratsbehälter praktisch voll­ ständig entleert ist. Insbesondere für veterinärmedizinische Geräte ergibt sich der Vorteil, daß bei verhältnismäßig ge­ ringem Gewicht eine ausreichend große Menge kryogener Flüssig­ keit zur Verfügung steht. Insbesondere ergibt sich der Vor­ teil, daß kein in der Vorrichtung vorgesehenes Ventil in Berührung mit der kryogenen Flüssigkeit gelangt, so daß Ein­ frierprobleme nicht auftreten können und die Entnahmemenge genau gesteuert werden kann, so daß beispielsweise auch ein pulsierendes Versprühen und eine abrupte Beendigung der Zufuhr von flüssigem Stickstoff oder dergleichen zu einem Verbraucher möglich ist. Das thermisch nicht isolierte Druckaufbaugefäß kann ferner verhältnis­ mäßig kompakt ausgebildet sein, beispielsweise in der Form eines wendelförmigen Metallrohrs.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher er­ läutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine entsprechende schematische Darstellung der Vor­ richtung bei Unterbrechung der Entnahme; und

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung bei der Ent­ nahme einer kryogenen Flüssigkeit.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält ein Druckerzeugungsgefäß 10 und einen Vorratsbehälter 12, die über ein Druckaufbaugefäß 14 miteinander verbunden sind, um einer Sprühpistole 16 über eine isolierte Zuführleitung 18 eine kryogene Flüssigkeit zuzuleiten. Die Zuführleitung 18 kann in an sich bekannter Weise (US-PS 39 07 339) ausgebildet sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Druck­ erzeugungsgefäß 10 und der Vorratsbehälter 12 gleich ausgebil­ det, weshalb gleich ausgebildete Teile mit demselben Bezugszei­ chen bezeichnet sind. Beide Behälter sind übliche Dewar-Gefäße, die eine innere Flasche 20 und ein äußeres Gehäuse 22 aufwei­ sen, durch das ein evakuierter Zwischenraum 24 begrenzt ist. Das Mundstück 26 jedes der Gefäße ist durch eine Verschlußkap­ pe 28 abgedichtet, an der ein Einlaßkanal 30 und ein Auslaßka­ nal 32 vorgesehen ist. Das Druckerzeugungsgefäß 10 enthält eine kryogene Flüssigkeit 34 und einen Dampfraum 36. Der Vor­ ratsbehälter 12 enthält eine kryogene Flüssigkeit 38 und einen Dampfraum 40. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die beiden kryogenen Flüssigkeiten 34 und 38 flüssiger Stick­ stoff. Es können jedoch auch unterschiedliche Flüssigkeiten in diesen beiden Behältern verwandt werden. Der Einlaßkanal 30 des Druckerzeugungsgefäßes 10 kann mit einem Rückschlagventil 42, mit einem Entlüftungsventil 44 und mit einer Entlüftungsleitung 46 verbunden sein.

Das die Behälter 10 und 12 verbindende Druckaufbaugefäß 14 ist der Umgebungstemperatur ausgesetzt und besteht aus einem Material wie Aluminium, das eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Eine Leitung 48 erstreckt sich von dem Druckerzeugungs­ gefäß 10 zu dem Druckaufbaugefäß 14, deren Ende in dem Druck­ erzeugungsgefäß unter dem Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit 34 liegt. Ein Manometer 50 ermöglicht die Überwachung des Innen­ drucks in dem Druckaufbaugefäß 14.

Eine Steuerleitung 52 erstreckt sich von dem Druckaufbaugefäß 14 durch den äußeren Mantel 54 und das innere Rohr 56 der Zuführleitung 18 zu einer Öffnung eines Dreiwegeventils 58, das in dem Griff 60 der Spritzpistole 16 angeordnet ist, und das mit Hilfe einer Taste betätigbar ist. Eine weitere Lei­ tung 64 erstreckt sich von dem Dreiwegeventil 58 durch die Um­ hüllung 54 zu der Betätigungsöffnung eines gesteuerten Hauptven­ tils 66, das ebenfalls ein Dreiwegeventil ist.

Eine Druckleitung 68 erstreckt sich von dem Druckaufbaugefäß 14 durch einen Druckregler 70 und das Hauptventil 66 zu der Einlaßöffnung des Vorratsbehälters 12. Zwischen dem Druckregler 70 und dem Hauptventil 66 ist ein Manometer 72 an­ geschlossen.

Ein Tauchrohr 74 erstreckt sich bis unter­ halb des Flüssigkeitsspiegels der Flüssigkeit 38 in dem Vor­ ratsbehälter 12 und steht mit dem inneren Rohr 56 der Zuführ­ leitung 18 sowie mit einer Düse 76 an der Spritzpistole 16 in Ver­ bindung. Obwohl das Ausführungsbeispiel die Verwendung einer Spritzpistole als Verbrauchereinrichtung betrifft, kann auch eine andere Verbrauchereinrichtung zur Zufuhr einer kryogenen Flüssigkeit vorgesehen sein, insbesondere eine kryochirurgi­ sche Sonde, die eine Einrichtung zur Ableitung des verdampften Gases aufweist.

Im folgenden soll die Arbeitsweise in Verbindung mit Fig. 2 und 3 näher erläutert werden. In diesen beiden Figuren sind gleiche Bezugszeichen für entsprechende Teile in Fig. 1 vorgesehen. Die dargestellten Dreiwegeventile 58 und 66 sind im wesentlichen gleich ausgebildete Schieberventile. Das Dreiwegeventil 58 hat ein Gehäuse 78 und einen inneren Schieber 80, der bei Betätigung der Taste 62 entgegen der Wirkung einer Feder 82 verschiebbar ist. Der Schieber 80 weist zwei Kanäle 84 und 86 auf, die in eine mit Öffnungen 88, 90, 92 in dem Gehäu­ se 78 fluchtenden Lage gebracht werden können. Das Hauptventil 66 ist im wesentlichen gleich ausgebildet und die betreffenden Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der hauptsäch­ liche Unterschied zwischen den Ventilen 66 und 58 besteht darin, daß das Hauptventil 66 in seinem Gehäuse 78 über die Leitung 64 pneumatisch betätigt wird.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung bei einer Unterbrechung der Entnahme. In diesem Zustand ist flüssiger Stickstoff in dem Druckerzeu­ gungsgefäß 10 vorhanden, so daß der Dampfraum über der Flüssig­ keit mit gasförmigem Stickstoff gefüllt ist. In dem Druckaufbaugefäß 14 ist nur gasförmiger Stickstoff vorhanden, der sich auf Raumtemperatur befindet, welche beträchtlich über der Sie­ detemperatur von flüssigem Stickstoff liegt. Die Steuerleitung 52 und die Druckleitung 68 sind beide durch das betreffende Dreiwegeventil 58, 66 abgeschlossen, so daß der Druck in dem Druckerzeugungsgefäß 10 gleich dem Druck in dem Druckaufbaugefäß 14 ist. Der Vorratsbehälter 12 enthält ebenfalls flüssigen Stickstoff, aber der Dampfraum über der Flüssigkeit steht über die Druckleitung 68 und den Kanal 84 in dem Hauptventil 66 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Zur Zufuhr von flüssigem Stickstoff zum Verbraucher wird die Taste 62 gedrückt, so daß das Dreiwegeventil 58 in die in Fig. 3 dargestellte Lage gelangt. Das unter Überdruck stehende Gas in dem Druckaufbaugefäß 14 steht nun über den Kanal 86 in dem Ventil 58 und durch die Leitung 64 mit dem Hauptventil 66 in Verbindung, wodurch dessen Schieber in die dargestellte Lage verschoben wird. In dieser Lage wird das Gas aus dem Druckaufbaugefäß 14 durch den Druckregler 70 und den Kanal 86 des Haupt­ ventils 66 dem Dampfraum des Vorratsbehälters 12 zugeführt. Durch den erhöhten Druck wird flüssiger Stickstoff durch das Rohr 56 zu der Verbrauchereinrichtung gedrückt. Der Druck in dem Druckaufbaugefäß 14 wird selbsttätig aufrechterhalten. Wenn der Druck in diesem Gefäß abfällt, wird aufgrund des Ungleich­ gewichts des Drucks in dem Druckerzeugungsgefäß 10 und dem Gefäß 14 zusätzlicher flüssiger Stickstoff verdampft, der durch die Leitung 48 in das Gefäß 14 gelangt. Dieser flüssige Stick­ stoff verdampft sofort beim Eintritt in das Gefäß 14, so daß dadurch der Druck kontinuierlich beibehalten wird.

Nach Frei­ gabe der Taste 62 gelangen die Ventile 58 und 66 wieder in die in der Fig. 2 dargestellte Lage. Dadurch wird sofort der Vorrats­ behälter 12 mit der Atmosphäre über dem Kanal 84 des Hauptven­ tils 66 verbunden, so daß auch im gleichen Augenblick die Zu­ fuhr von flüssigem Stickstoff zum Verbraucher unterbrochen wird.

Der Druckregler 70 ist von besonderer Bedeutung, da er die Aufrechterhaltung eines pulsierenden Durchflusses von kryo­ genere Flüssigkeit durch eine Sprühdüse ermöglicht. Dies ist ein besonders vorteilhaftes Merkmal, weil dadurch ein Abtropfen an der Arbeitsstelle verhindert werden kann und eine bessere Sichtbarkeit an dieser Stelle erreicht wird. Das Pulsieren wird durch die Bildung von Gasbläschen in der kryogenen Flüs­ sigkeit hervorgerufen, welche bei der Strömung durch die Zu­ führleitung 18 durch Absorption von Wärme erzeugt werden. Bei höheren Strömungsraten erfolgt dagegen keine ausreichende Wär­ mezufuhr durch die Isolierung der Zuführleitung, so daß dann ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom abgegeben wird. Bei ge­ ringeren Durchflußraten würde dagegen eine größere Menge der kryogenen Flüssigkeit verdampft, so daß mehr Gas und weniger Flüssigkeit zugeführt wird. Der Druckregler 70 ermöglicht eine genaue Anpassung der Flüssigkeitsströmung an die Wärmeübertra­ gung entlang der Zuführleitung 18, so daß eine optimale pul­ sierende Arbeitsweise erzielt werden kann.

Bei einer derartigen Vorrichtung wird deshalb keines der Ventile flüssigem Stickstoff ausgesetzt, so daß im Gegen­ satz zu bekannten Konstruktionen Schwierigkeiten auf­ grund eines Einfrierens nicht auftreten können. Ferner ist es nicht erforderlich, elektrische Energie zuzuführen, wodurch eine erhöhte Betriebssicherheit sowie eine Verwendbarkeit an Arbeitsstätten gewährleistet ist, an denen keine elektrischen Anschlüsse vorhanden oder zugelassen sind. Anstelle von flüs­ sigem Stickstoff können auch andere kryogene Flüssigkeiten eingefüllt werden. Es können auch zwei unterschiedliche Flüs­ sigkeiten verwendet werden, beispielsweise eine Flüssigkeit mit einem niedrigen Siedepunkt (unter der Umgebungstemperatur) in dem Druckerzeugungsgefäß 10 und irgendeine andere gewünschte Flüssigkeit in dem Vorratsbehälter 12, welche aus diesem einem Verbraucher zu­ geführt werden soll. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt ferner das Druckaufbaugefäß ein verhältnismäßig großes Volumen. Es können jedoch auch andere Ausführungsformen ver­ wendet werden, wie beispielsweise ein gewendeltes Metallrohr. Ferner ist die Erfindung nicht auf medizinische oder chirur­ gische Anwendungsfälle beschränkt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Entnahme einer Flüssigkeit, insbesondere von flüssigem Stickstoff, aus einem Vorratsbehälter, der über eine Entnahmeleitung mit einer Verbraucherein­ richtung verbunden ist, wobei der Dampfraum des Vor­ ratsbehälters über eine Druckleitung mit einem Druck­ aufbaugefäß verbunden ist, welches mit einem eine kryogene Flüssigkeit enthaltenden Druckerzeugungsgefäß über eine Versorgungsleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahmeleitung (56) ventillos ist, daß das Druckaufbaugefäß (14) thermisch nicht isoliert ist, daß die vom Druckaufbaugefäß mit nur gasförmigem Medium beauf­ schlagte Druckleitung (68) ein Absperrventil (66) auf­ weist, und daß vom Druckaufbaugefäß (14) eine ein Steuer­ ventil (58) enthaltende und von nur gasförmigem Medium beaufschlagte Steuerleitung (52, 64) zum Absperrventil (66) führt, wobei bei Betätigung des Steuerventiles (58) das Absperrventil (66) über die Steuerleitung (52, 64) so be­ aufschlagt wird, daß zur Flüssigkeitsentnahme die Druck­ leitung (68) freigegeben oder gesperrt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckerzeugungsgefäß (10) die gleiche oder eine andere kryogene Flüssigkeit als in dem Vorratsbehälter (12) enthalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckleitung (68) zwischen dem Druckaufbaugefäß (14) und dem Vorratsbehälter (12) ein Druckregler (70) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckaufbaugefäß (14) ein wendelförmiges Metallrohr vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (58) und das Absperrventil (66) Schieberventile sind, deren Schieber (80) bei Unterbrechung der Entnahme und zur Entlüftung dieser Ventile durch jeweils eine Feder (82) in eine Lage gedrückt werden, in der jeweils eine Austrittsöffnung (92) eines Schieberkanales mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (58) an einer als kryochirurgisches Gerät ausgebildeten Verbraucherein­ richtung angeordnet ist.