DE2935500C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen sich automatisch entleerenden Wasserseparator für ein Gasanalysegerät gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Wasserseparatoren der genannten Art sind bekannt. Wenn beispielsweise ein CO₂-Analysegerät für die Messung von ausgeatmeter Luft benutzt wird, so ist dies mit dem Problem verbunden, daß sich Wasserdampf in der ausgeatmeten Luft befindet. Da die Temperatur in der Luftleitung des Gerätes niedriger ist als im menschlichen Körper, kondensiert der Dampf im Meßgerät, und das Meßergebnis wird durch die unvermeidliche Zufuhr von Wassertröpfchen in die Meßkammer verfälscht. Um das Wasser aus der zu untersuchenden Atmungsluft zu entfernen, ist in Gasanalysegeräten bekannter Art ein Wasserseparator benutzt worden, wobei das Wasser in einer kleinen Schale gesammelt und, wenn nötig, entleert wird. Diese bekannte Lösung ist mit dem Nachteil verbunden, daß die Anstiegszeit der Messung größer wird, was nicht wünschenswert ist, weil das Analysegerät in der Lage sein sollte, dem Wechsel des CO₂-Gehaltes während der verschiedenen Phasen der Ausatmung zu folgen. Aus diesem Grunde sollten Bemühungen dahin gehen, daß Volumen des Auffangbehälters so klein wie möglich zu halten, was jedoch eine fortlaufende Entleerung erforderlich machte. Falls dabei die Entleerung zeitlich übersehen wird, ist eine Verfälschung des Meßergebnisses unvermeidbar.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Wasserseparator der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Verfälschung der Meßergebnisse vermieden und angesammeltes Kondensat automatisch entfernt werden kann.

Diese Aufgabe ist mit einem Wasserseparator der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Wasserseparators ist es möglich, das Volumen der Wassertrennkammer beträchtlich zu reduzieren, da aus dieser das Kondensat ständig und automatisch abgeführt wird, d. h., eine regelmäßige Entleerung des Wasserseparators selbst ist vermieden, und es kann ein separates, größeres Wassersammelgefäß benutzt werden, das in größeren Entleerungsintervallen entleert werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, die Wassertrennkammer in einen oberen und einen unteren Trennkammerteil aufzugliedern, die miteinander kommunizieren, wobei der untere Teil mit der Luftzufuhrleitung und mit einer weiteren Leitung verbunden ist und die zur Meßkammer führende Leitung mit dem oberen Trennkammerteil. Dabei steht die weitere Leitung über ein Saugrohr mit einer Pumpe in Verbindung und zwar indirekt über einen separat anbringbaren oder in anderer Weise entleerbaren Kondensatsammelbehälter, über den der Unterdruck auf die weitere Leitung einwirkt, die mit dem unteren Teil der Wassertrennkammer in Verbindung steht.

Durch diese Ausbildung wird auch vorteilhaft eine Reduzierung des zu messenden Volumens erreicht und das anfallende Kondensat muß keine Pumpen passieren, für die preiswerte und kommerziell verfügbare einfache Diaphragmapumpen verwendet werden können, die auch in der Art erhältlich sind, bei der zwei Pumpen innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind. Durch entsprechende Drosselventile vor oder hinter der Pumpe ist es möglich das Verhältnis der beiden Ströme zueinander zu regeln. Um zu erreichen, daß das zu messende Gasvolumen nicht wesentlich durch den Nebenstrom beeinflußt wird, wird der Nebenstrom relativ niedrig eingestellt und zwar nur auf etwa 5% der Gesamtströmung der zu untersuchenden Luftmenge.

Der erfindungsgemäße, sich automatisch entleerende Wasserseparator wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. 1 im Schnitt den erfindungsgemäßen Wasserseparator in Verbindung mit einem Gasanalysegerät und

Fig. 2 im Schnitt eine andere Ausführungsform des Wasserseparators.

In Fig. 1 ist die Gasströmung mit einer durchgehenden Linie und die Wasserströmung mit einer gestrichelten Linie verdeutlicht. Der Wasserseparator wird nachfolgend in Verbindung mit einem CO-Analysegerät für die Analyse von Atemluft beschrieben. Die Luft gelangt vom Patienten 1 in das Analysegerät durch die Zuleitung 2, welche in die Wassertrennkammer 5 eines Gehäuseteiles 4 endet. Dieses Gehäuseteil 4 sitzt dicht in einem Hohlraum eines Gehäuseteiles 7. Die Leitung 3 ist nach unten gerichtet, um sicher zu gehen, daß das Gas nach unten geblasen wird und längs eines U-förmigen Weges die Wassertrennkammer 5 des Gehäuseteiles 4 passiert, bevor es diese verläßt. Das in der Atemluft enthalten Wasser schlägt sich beim Durchgang auf der Innenfläche der Wassertrennkammer 5 nieder. Die zu untersuchende bzw. zu messende Gasmenge, aus der das Kondenswasser abgetrennt wurde, wird durch die Leitung 6 zur Meßkammer 8 geführt, in der der CO-Gehalt des Gases in bekannter Weise gemessen wird. Aus der Meßkammer 8 wird das Gas mit Hilfe einer Pumpe 9 abgezogen.

Wie erwähnt, erfolgt die Entwässerung des Gases bzw. der Luft kontinuierlich aus dem Innenraum 5, der an seinem unteren Ende kegelförmig ausgebildet ist und in eine weitere Leitung 10 mündet, die mit einem flexiblen Saugrohr 11 verbunden ist. Dieses Saugrohr 11 durchläuft eine peristatisch wirkende Pumpe 12, bei der in bekannter Weise an einer Scheibe 13 Quetschrollen 14 sitzen, die beim Umlaufen mit der Scheibe 13 im Saugrohr 11 ein Vakuum erzeugen und den Saugeffekt bewirken. Durch Drehzahlregelung der Scheibe 13 kann die Saugwirkung entsprechend geregelt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist eine solche verschleißanfällige Pumpe vermieden. Die Wassertrennkammer ist hierbei aus Trennkammerteilen 5 a, 5 b gebildet. Auch hierbei wird die Luft vom Patienten 1 wieder durch die Zuleitung 2 in den Teil 5 a der Wassertrennkammer eingeführt, wo sie in zwei partielle Strömungen geteilt wird. Der Hauptstrom wird, durch eine Pumpe 9 bewirkt, durch den Trennkammerteil 5 b, die Leitung 6 und die Meßkammer 8 gesaugt. Etwa 5% der Gesamtströmung werden durch eine Pumpe 12 über die weitere Leitung 10 abgezogen und zwar durch das Sammelgefäß 15 und das Saugrohr 11. Die Teile 5 a, 5 b der Wassertrennkammer sind in die Trennflächen 5 c zweier Gehäuseteile 4, 7 eingeformt, die miteinander gasdicht verbunden sind. Die beiden Trennkammerteile 5 a, 5 b sind dabei in Form konischer Eintiefungen in beiden Gehäuseteilen 4, 7 ausgebildet, die derart einander zugeordnet sind, daß die konischen Trennkammerteile 5 a, 5 b, wie dargestellt, exzentrisch zueinander stehen. Das anfallende Kondenswasser gelangt in den unteren Teil des Trennkammerteiles 5 a, an das sich die weitere Leitung 10 anschließt. Die Hauptströmung fließt vom oberen Ende des Trennkammerteiles 5 b ab, an das sich die Leitung 6 anschließt. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß sich die in der Kammer anfallenden Wassertröpfchen, die direkt im nach unten gerichteten Strom befinden und in die Leitung 10 gelangen. Die Räume der Trennkammerteile 5 a, 5 b können sehr klein bemessen werden, wodurch eine Mischung der Gase weitestgehend vermieden werden kann, was die Anstiegszeit bei der Messung erhöhen würde.

Die Pumpen 9, 12 sind einfache Diaphragmapumpen. Im vorliegenden Fall wurde eine handelsübliche Ausführungsform verwendet, bei der beide Pumpen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind und aus zwei Diaphragmen bestehen, deren Bewegung durch einen Elektromagneten erfolgt. Die Strömungen werden durch entsprechend einstellbare Drosselelemente 16, bzw. Drosselventile auf der Abgangsseite der Pumpe eingestellt.

Der Kondensatsammelbehälter 15 kann z. B. ein transparenter Kunststoffbehälter sein, der in das Gehäuseteil 4 dicht eingeschraubt ist und ggf. auch in sonst geeigneter Weise geleert werden kann. Die Größe des Kondensatorsammelbehälters 15 kann nach Wunsch gewählt werden und zwar ohne nachteilige Auswirkung für die Messung.

Claims (6)

1. Sich automatisch entleerender Wasserseparator für ein Gasanalysegerät, bestehend aus einem Gaseinleitungsrohr, einer Wassertrennkammer, die entleerbar bezüglich des sich darin sammelnden Kondenswassers ausgebildet ist, zwei Abführungsrohren für Gas und Wasser sowie aus Pumpen und Zuleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß an die Wassertrennkammer (5, 5 a, 5 b) eine zu einer oben angeschlossenen Meßkammer (8) führende Leitung (6) zur Abführung des im Innenraum der Kammer einen U-förmigen Weg beschreibenden, vom Kondenswasser befreiten Gashauptstrom und im unteren Teil der Trennkammer (5, 5 a, 5 b) eine weitere Leitung (10) zur kontinuierlichen Abführung des kondenswasserhaltigen Gasnebenstroms angeschlossen sind.

2. Wasserseparator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassertrennkammer aus zwei in gasdicht zusammengefügten Gehäuseteilen (4, 7) eingeformten Teilen (5 a, 5 b) gebildet ist, die die Form von gegeneinander gerichteten und in bezug zueinander versetzten Kegeln haben, wobei die weitere Leitung (10) am Ende des unteren Teiles (5 a) und die zur Meßkammer führende Leitung (6) am oberen Ende des Teiles (5 b) angeschlossen ist, und wobei ferner die Basisflächen der beiden kegelförmigen Teile sich teilweise überschneidend angeordnet sind.

3. Wasserseparator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Leitung (10) und ein mit der Pumpe (12) verbundenes Saugrohr (11) an dem anschließbaren oder in anderer Weise entleerbaren Kondensatsammelbehälter (15) angeschlossen sind, wobei die Leitung (10) mit dem unteren Teil der Wassertrennkammer (5, 5 a, 5 b) verbunden ist.

4. Wasserseparator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hauptströmung bewirkende Pumpe (9) als Diaphragmapumpe und die den Nebenstrom bewirkende Pumpe (12) entweder als Diaphragma- oder als peristaltisch wirkende Pumpe ausgebildet sind.

5. Wasserseparator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Druckseiten der Pumpen (9, 12) Drosselventile (16) für die Regelung des Haupt- und Nebenstromes und zur Regelung ihres gegenseitigen Verhältnisses angeordnet sind.

6. Wasserseparator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatsammelgefäß (15) gasdicht an das Gehäuseteil (4) angeschlossen ist.