DE2941554A1 - Air mover cassette for sterile air streams - using magnetic coupling on fan element to avoid direct contact between fan and drive - Google Patents

Air mover cassette for sterile air streams - using magnetic coupling on fan element to avoid direct contact between fan and drive

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DE2941554A1 DE19792941554 DE2941554A DE2941554A1 DE 2941554 A1 DE2941554 A1 DE 2941554A1 DE 19792941554 DE19792941554 DE 19792941554 DE 2941554 A DE2941554 A DE 2941554A DE 2941554 A1 DE2941554 A1 DE 2941554A1
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Abstract

Casette which can be sterilised is for use in a breathing device where sterile air is necessary esp. for providing medicated or conditioned air for inhalation by patients. The complete air passage in the fan unit is kept entirely separate from the mechanical and electrical components in the drive and motor. The coupling between the drive and the fan element can be an eddy current coupling, front rotational coupling, a hysteresis coupling or a specially designed rotating field coil system. The coupling is formed into an integral part of the casette which includes a coarse filter for permanent air filtration.

Description

Sterilisierbare LuftkassetteSterilizable air cassette

Die Erfindung betrifft eine "sterilisielbareLuftkassette", die zur Erzeugung eines Luftstromes dienen soll.The invention relates to a "sterilizable air cassette" which is used for Generation of an air flow is intended to serve.

Solche sterilisierbaren Luftkassetten können in allen Fällen eingesetzt werden, in denen die Erzeugung eines sterilisierten Luftstromes erforderlich ist.Such sterilizable air cassettes can be used in all cases in which the generation of a sterilized air flow is required.

Ein besonderes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen sterilisierbaren Luftkassette liegt bei den in der Humanmedizin eingesetzten Ultraschallverneblern. Diese Geräte dienen der Herstellung von bronchiengängigen Aerosolen aus Wasser oder wässrigen Lösungen, z. B. aus wasserlöslichen Medikamenten, mit denen der menschliche Respirationtrakt bis in die Alveolen erreicht werden kann.A special field of application of the sterilizable ones according to the invention The air cassette is found in the ultrasonic nebulizers used in human medicine. These devices are used to produce aerosols that can be passed through the bronchi from water or aqueous solutions, e.g. B. from water-soluble drugs with which the human Respiratory tract can be reached into the alveoli.

Aus medizinischer und hygienischer Sicht sollten diese Geräte so beschaffen sein, daß alle mit dem Patienten oder dem Trägerluftstrom in Berührung kommenden Teile sterilisiert werden können.From a medical and hygienic point of view, these devices should be designed in this way be that all come into contact with the patient or the carrier air stream Parts can be sterilized.

Diese Forderung wird zwar bei den bisher bekannten Ultraschall-Verneblern hinsichtlich des vom Patienten zu verwendenden Mundstückes, der Nebelschläuche und der Verneblerkammer erfüllt, nicht jedoch von den zur Erzeugung des Aerosol-Trägerluftstromes verwendeten Einrichtungen. Die zur Erzeugung des Aerosol-Trägerluftstromes bestimmten Teile lassen bisher aufgrund ihrer Bauart und ihres Werkstoffes eine solche erforderliche komplette Sterilisation nicht oder nur unter größeren Schwierigkeiten zu.This requirement is true for the previously known ultrasonic nebulizers with regard to the mouthpiece to be used by the patient, the mist hoses and the nebulizer chamber fulfilled, but not by the generation of the aerosol carrier air flow facilities used. Those intended to generate the aerosol carrier air flow Due to their design and material, parts have so far left such a required complete sterilization is not possible or only with great difficulty.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftstromes zu schaffen, die leicht vom Gerät lösbar und voll sterilisierbar ist.The object of the present invention is to provide a device for generating of an air stream that can be easily detached from the device and fully sterilized is.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine sterilisierbare Luftkassette, in welcher der gesamte Luftweg völlig getrennt von den elektronischen und insbesondere den mechanischen Bauteilen des Gerätes ausgeführt ist. Eine solche Vorrichtung besteht aus einem Kunststoff-, Keramik- bzw. Metallgehäuse mit eingearbeitetem Verdichterraum, zwei Lagerstellen, einem Lüfterrad und einer geeigneten Antriebsscheibe beliebiger Geometrie, aus im Luftwege befindlichen Filtern, beispielsweise Grob- und/oder Feinfiltern. Der Antrieb für die Vorrichtung zur Erzeugung des Luftstromes wird ohne mechanische Verbindung mit dem Antriebselement bewirkt. Ein solcher Antrieb kann beispielsweise aus einer Wirbelstromkupplung, einer Synchronkupplung (zwei Magnete), einer Hysterese-Kupplung oder geeigneten Spulensystemen bestehen, die durch Wechselrichter, Drehstrom oder auf andere Weise Drehfelder erzeugen.This task is solved by a sterilizable air cassette, in which the entire airway is completely separated from the electronic and in particular the mechanical components of the device. Such a device exists made of a plastic, ceramic or metal housing with an integrated compressor chamber, two bearing points, a fan wheel and a suitable drive pulley of any choice Geometry, from filters located in the airways, for example coarse and / or fine filters. The drive for the device for generating the air flow is without mechanical Connection with the drive element causes. Such a drive can, for example from an eddy current clutch, a synchronous clutch (two magnets), a hysteresis clutch or suitable coil systems are made by inverters, three-phase current or generate rotating fields in another way.

Da ~eine mechanische Verbindung zwischen dem Antriebselement und der Vorrichtung zur Erzeugung des Luftstromes nötig ist, läßt sich die erfindungsgemäße Luftkassette leicht aus den entsprechenden Geräten entnehmen.There is a mechanical connection between the drive element and the Device for generating the air flow is necessary, the inventive Easily remove the air cassette from the corresponding devices.

Das Ein- und Ausführen der erfindungsgemäßen Luftkassette läßt sich durch Führungs- und Arretierungseinrichtungen, bespielsweise durch Führungskanten und Rasteinsätze, erleichtern.The introduction and discharge of the air cassette according to the invention can be by guiding and locking devices, for example by guiding edges and snap-in inserts, make it easier.

Die erfindungsgemäße Luftkassette enthält eine geeignete Vorrichtung zur Erzeugung des Luftstromes, bespielsweise ein Tangentiallüfterrad, Schaufelrad oder Radiallüfterflügel, die mit einem Kupplungsring mechanisch verbunden ist, beispielsweise durch Nieten, Schrauben oder ähnliche Verbindungselemente. Außerhalb der Luftkassette und ohne mechanische Verbindung zu ihr befindet sich eine Antriebsvorrichtung, beispielsweise aus rotierenden, multipolaren oder bipolaren Ringmagneten, Spulendrehfeldsystemen und ähnlichen.The air cassette according to the invention contains a suitable device for generating the air flow, for example a tangential fan wheel, paddle wheel or radial fan blades that are mechanically connected to a coupling ring, for example by rivets, screws or similar connecting elements. Outside the air cassette and with no mechanical connection to it there is a drive device, for example from rotating, multipolar or bipolar ring magnets, coil rotating field systems and the like.

Durch die Antriebsvorrichtung, beispielsweise den rotierenden, multipolaren Ringmagneten, werden in den Kupplungsring in der Kassette elektrische Spannungen induziert, welche kräftige Induktionsströme hervorrufen. Das sekundäre Magnetfeld entlang des Kupplungsringes läßt den angeflanschten Nutzläufer, beispielsweise das Lüfterrad, in einer asynchronen Drehzahl zur Erregerfelddrehzahl rotieren. Der Nutzläufer mit dem angeflanschten Kupplungsring ist in einer Weise gelagert, daß das erzeugte Drehmoment eine leichte Drehung des Nutzläufers ermöglicht, beispielsweise durch Kugellager, Gleitlager, Spitzenlager, Wälzlager, Oellager und anderen.By the drive device, for example the rotating, multipolar Ring magnets, electrical voltages are generated in the coupling ring in the cassette induced, which cause strong induction currents. The secondary magnetic field along the coupling ring can the flange-mounted useful rotor, for example the Fan wheel, rotate at an asynchronous speed to the excitation field speed. The useful runner with the flanged coupling ring is mounted in such a way that the generated Torque allows a slight rotation of the useful rotor, for example by Ball bearings, plain bearings, tip bearings, roller bearings, oil bearings and others.

Der Kupplungsring besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise einer Kupfer-, Aluminium- oder einer Speziallegierung. Um einen möglichst hohen Wirkungsgrad zu erzielen, kann hinter der eigentlichen Antriebsscheibe (z. B.The coupling ring consists of an electrically conductive material, preferably a copper, aluminum or a special alloy. To you as much as possible Achieving high efficiency can be achieved behind the actual drive pulley (e.g. B.

CU-A1) ein weich-magnetisches Material angeordnet sein, welches einen magnetischen Rückschluß hervorruft und so die zur Verfügung stehende magnetische Energie wieder in Kupplungsrichtung leitet.CU-A1) a soft magnetic material can be arranged, which one causes magnetic return and so the available magnetic Directs energy back in the coupling direction.

Das Gehäuse und die mechanisch beweglichen Teile der sterilisierbaren Luftkassette können aus nichtrostendem Stahl, Leichtmetall, Keramik oder anderen Materialien, wie Kunststoffe, vorzugsweise Hexan, bestehen. Vorzugsweise besteht das Gehäuse und der Gehäusedeckel aus Duraluminium und die beweglichen Teile aus nichtrostendem Stahl, Kupfer bzw. Aluminium, Nickel, Kobalt und Eisen.The housing and the mechanically moving parts of the sterilizable Air cassette can be made of stainless steel, light metal, ceramic or others Materials such as plastics, preferably hexane, exist. Preferably there is the housing and the housing cover made of duralumin and the moving parts stainless steel, copper or aluminum, nickel, cobalt and iron.

Die erfindungsgemäße Luftkassette läßt sich leicht aus dem betreffenden Gerät herausnehmen, da zu ihrer Entfernung keinerlei Lösung einer mechanischen Verbindung erforderlich ist.The air cassette according to the invention can be easily removed from the relevant Remove the device, as no mechanical connection has been loosened to remove it is required.

Sie läßt sich dadurch leicht in geeignete Sterilisationsvorrichtungen bringen, in denen die gesamte Luftkassette sterilisiert werden kann. Solche Sterilisationen können beispielsweise im Autoklaven, vorzugsweise bei beispielsweise 1340C im Heißluftsterilisator, vorzugsweise bei Temperaturen bis l800C, oder im Gassterilisator durchgeführt werden.As a result, it can easily be placed in suitable sterilization devices in which the entire air cassette can be sterilized. Such sterilizations can, for example, in an autoclave, preferably at, for example, 1340C in a hot air sterilizer, are preferably carried out at temperatures up to 1800C, or in a gas sterilizer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels durch Abbildung erläutert und im einzelnen beschrieben: Fig. 1 zeigt eine Ansicht der erfindungsgemäßen Kassette ohne Antriesdeckel, Fig. 2 stellt einen Schnitt durch die Kassette dar und Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Kassette.The invention is illustrated below using an exemplary embodiment Figure explained and described in detail: Fig. 1 shows a view of the Cassette according to the invention without drive cover, FIG. 2 shows a section through the cassette and Figure 3 shows a side view of the cassette.

In dem Gehäuse 1 ist der Verdichterraum 18 ausgearbeitet.The compression chamber 18 is worked out in the housing 1.

Abgeschlossen wird das Gehäuse 1 zur Antriebsseite mittels eines Deckels 2.The housing 1 is closed on the drive side by means of a cover 2.

Die Gegenseite wird durch den Filterdeckel 3 gebildet, in dem sich die Ansaugbohrungen 11 befinden, denen nachgeordnet ein geeignetes Ansaugfilter 10 sitzt, das zum Verdichterraum 18 wiederum über eine Wand mit Ansaugbohrungen 9 gehalten wird.The opposite side is formed by the filter cover 3, in which the suction bores 11 are located, followed by a suitable suction filter 10 sits, which in turn to the compressor chamber 18 via a wall with suction holes 9 is held.

Das Lüfterrad 4 wird über die Lagerwelle 7, die beidseitig in geeignete Lager 20 abgestützt ist, gelagert.The fan wheel 4 is on the bearing shaft 7, which is on both sides in suitable Bearing 20 is supported, stored.

Auf das Lüfterrad 4 ist eine Lagerscheibe 6 aus einem weichmagnetischen Material, vorzugsweise Eisen oder einer Eisenlegierung, mittels Verbindungsniet 17 befestigt. Gleichzeitig wird dadurch der Kupplungsring 5 aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise einer Kupferlegierung, gehalten.On the fan wheel 4 is a bearing disk 6 made of a soft magnetic Material, preferably iron or an iron alloy, by means of a connecting rivet 17 attached. At the same time, this makes the coupling ring 5 from an electrical one conductive material, preferably a copper alloy, held.

Der Abstand zwischen Lager und der Lagerscheibe 6 wird durch die Distanzbuchse 8 gehalten. Hinter dem Lagerdeckel 2 befindet sich außerhalb der eigentlichen Luftkassette ein geeignetes Antriebssystem 19.The distance between the bearing and the bearing washer 6 is determined by the spacer sleeve 8 held. The actual air cassette is located behind the bearing cover 2 outside a suitable drive system 19.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftkassette besteht darin, daß der Grobfilter in einer Halterung vor der Luftkassette angebracht ist.There is another embodiment of the air cassette according to the invention in that the coarse filter is mounted in a holder in front of the air cassette.

Im Kassettengehäuse 1 kann in Einschubrichtung ein Kontaktelement 15 angebracht sein, das bei ordnungsgemäß eingeschobener Kassette die Funktionsfreigabe des Geräts bewirkt.In the cassette housing 1, a contact element can be inserted in the direction of insertion 15 be attached, the function release when the cassette is properly inserted of the device.

Zur lagerichtigen Befestigung im Verneblergerät kann im Kassettengehäuse 1 ein Rasteinsatz 14 eingelassen sein, außerdem können für den lagerichtigen Einschub an der Kassette Führungskanten 16 vorgesehen sein.To fix it in the correct position in the nebulizer device, in the cassette housing 1 a latching insert 14 can also be inserted for the correct insertion leading edges 16 may be provided on the cassette.

Hinter dem Verdichterraum 18 befindet sich stirnseitig die Ausblasbohrung 12, die durch Schutzstifte 13 gegen das Lüfterrad 4 abgeschirmt ist.The blow-out hole is located on the front side behind the compression chamber 18 12, which is shielded from the fan wheel 4 by protective pins 13.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (11)

Patentansprüche ½) Sterilisierbare Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftstroms in einem Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Luftweg in der Vorrichtung vollkommen getrennt von den mechanischen und elektronischen Bauteilen des Gerätes ausgeführt ist. Claims ½) Sterilizable device for generating a Air flow in a device, characterized in that the entire air path in the Device completely separated from the mechanical and electronic components of the device is executed. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Nutzläufer 4 und Filtern 10 in einem Gehäuse 1 besteht, bei der die Antriebsvorrichtung ohne mechanische Verbindung mit dem Nutzläufer ausgebildet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it consists of a useful runner 4 and filters 10 in a housing 1, in which the drive device is formed without a mechanical connection to the useful runner. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung zwischen Antriebsvorrichtung 19 und Nutzläufer 4 aus einer Wirbelstromkupplung, einer Stirndrehkupplung oder einer Hysterese-Kupplung oder einem geeigneten Drehfeld-Spulensystem besteht.3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that that the coupling between the drive device 19 and the useful rotor 4 consists of an eddy current coupling, a rotating face coupling or a hysteresis coupling or a suitable rotating field coil system consists. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad 4 und das Mitnahmesystem, bestehend aus Kupplungsring 5 sowie Lagerscheibe 6, eine Einheit bilden.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the fan wheel 4 and the drive system, consisting of coupling ring 5 and Bearing washer 6, form a unit. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grobfilter 10 für permanente Luftfilterung vorhanden ist.5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that that a coarse filter 10 is available for permanent air filtration. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kassettengehäuse 1 ein Kontaktelement 15 zur Funktionsfreigabe hat.6. Device according to claims 1 to 5, characterized in that that the cassette housing 1 has a contact element 15 for function release. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kassettengehäuse 1 geeignete Ausbildungen 16 zum lagerichtigen Einschub besitzt.7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that that the cassette housing 1 suitable formations 16 for the correct insertion owns. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kassette zum funktionsgerechten Einschub einen Rasteinsatz 14 integriert hat.8. Device according to claims 1 to 7, characterized in that that the cassette integrates a latching insert 14 for a functional insertion Has. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwelle 7 herausgeführt und mit einer geeigneten Ausführung zur Mitnahme versehen ist.9. Device according to claims 1 to 8, characterized in that that the bearing shaft 7 led out and with a suitable design for driving is provided. 10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb ein Drehfeld-Spulensystem eingesetzt werden kann.10. Device according to claims 1 to 8, characterized in that that a rotating field coil system can be used as a drive. 11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb eine Hysterese-Kupplung eingesetzt werden kann.11. Device according to claims 1 to 8, characterized in that that a hysteresis coupling can be used as a drive.
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