DE3205809C2 - Vorrichtung zur Konzentrierung von Sauerstoff - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konzentrierung des Luftsauerstoffs, insbesondere für medizinische Zwecke, unter Verwendung einer Druckänderungs-Adsorptionstechnik (PSA). Die Vorrichtung umfaßt eine Kombination von Merkmalen, wodurch die Vorrichtung besonders leicht, zuverlässig und kompakt wird und mit einem geringen Geräuschpegel arbeitet, so daß sie insbesondere für den häuslichen Gebrauch geeignet ist.

Description

Die Erfindung richtet sbh auf eine Vorrichtung zur Konzentrierung eines bestimmte . Gases aus einem Gasgemisch heraus. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung sauerstoffangereicherter Luft für medizinische Zwecke.

Die vorliegende Erfindung weist gegenüber dem bekannten Stand der Technik zahlreiche Vorteile auf. Sie erzielt dabei zahlreiche Verbesserungen, insbesondere hinsichtlich Gewicht, Größe und Betriebsgeräuschverminderung, und eine Senkung der Kosten und des Materialaufwands bei der Herstellung. Die Verminderung von Größe, Lärm und Gewicht sind bei diesem Anwendungsbereich von besonderer Bedeutung, da derartige Vorrichtungen oft von kranken, älteren und/oder schwachen Personen benutzt werden.

Die vorliegende Erfindung richtet sich nicht auf einen bestimmten Druckänderungs-Adsorptionszyklus (PSA) als solchen. Die Erfindung kann bei praktisch jedem derartigen Zyklus Verwendung finden und ist in der Lage, die Durchführung vieler verschiedener Mehrbettoder Einzelbett-Zyklen zu ermöglichen, wobei dann entsprechende Änderungen an den inneren Verbindungen zwischen den Ventilen und/oder an den Behältern in dem Adsorptionsbett-Behälterbaustein vorgenommen werden müssen.

Ein Merkmal besteht in der Reduzierung des Geräusches, welches normalerweise an der Ansaugseite des Luftkompressors entsteht. Demnach ist ein F.inlaßrohr von vorbestimmter Länge und Durchmesser vorgesehen, welches, wie erfindungsgemäß erkannt wurde, einen geräuschreduzierenden Dämpfungseffekt bringt.

Ein weiteres Merkmal bezieht sich auf die verbesserte Konstruktion des Adsorptionsbetts, welche /ahlreiche Vorteile bringt. Dementsprechend ist eine ringförmige Anordnung des Arbeitsbetts vorgesehen, welche im wesentlichen zu einer Verdoppelung der Bcttlänge bei gleicher Ausgangslänge des umhüllenden Rohres führt. Die Längserstreckung des Betts ist praktisch in sich selbst eingefaltet. Dies bringt zusätzliche Vorteile insofern mit sich, als alle Verbindungen oben angebracht werden können, wodurch der Durchfluß von innen nach außen oder umgekehrt möglich wird und grundsätzlich eine kompakte, leichtgewichtige Bettanordnung erzielt wird. Darüber hinaus ist das Bett austauschbar und umfaßt Vorrichtungen, welche mit dem Einlaßschlauch des ίο Kompressors zusammenwirken, wodurch eine noch größere Effizienz des Merkmals bewirkt wird.

Ein weiterer Aspekt der durch die Erfindung erzielten Verbesserung bezieht sich auf die Anordnung im unteren Abschnitt in Kombination mit dem Luftkornpressor, 'wo eine Schalldämpfungskammer im Bereich der Auslaßöffnung des Lüfterrads vorgesehen ist, welches die Kühlluft durch die Vorrichtung befördert, wobei durch diese Kammer das durch das Lüfterrad hervorgerufene Geräusch wesentlich vermindert wird.
Ein weiteres Merkmal bezieht sich auf die verbesserten Einrichtungen zur Festlegung beim Verschiffen, wobei eine äußerst einfache Schrauben-Flügelmutteranordnung den schweren Kompressor während des Verschiffens festlegt und leicht und mühelos vor Gebrauch entfernt werden kann und schließlich danach, bei einer eventuell neuerlichen Verschiffung, wieder zur Verfügung steht.

Die erfindungsgemäß erzielte Leichtgewichtigkeit und Kompaktheit ist auch bei den Arbeitsbereichbausteinen vorne und hinten am Gehäuse anzutreffen, wobei diese Bereiche mehreren Zwecken dienen. Die Arbeitsbereiche weisen nicht nur Vorrichtungen zum Tragen auf, sondern dort sind auch zahlreiche notwendige Funktionseinheiten eingebaut, darunter ein Durchflußmesser, ein Ein-Ausschalter, ein Kontrollicht, eine Sicherung und eine Zeitablaufmeßeinrichtung. Der vordere Arbeitsbereich umfaßt auch eine geneigte Frontplatte, in welcher viele dieser funklionellen Vorrichtungen untergebracht sind und welche \icren Handhabung weitaus bequemer macht.

Die Verminderung in den Herstellungskosten resultiert im wesentlichen aus der Bausteinbauweise der erfindungsgemäß verwendeten Konstruktion. Die gesamte Vorrichtung ist dementsprechend auf eine Vielzahl einzelner Bausteine reduziert, von welchen jeder für sich hergestellt werden kann, wodurch die Gesamtkonstruktion wesentlich vereinfacht wird. Der abschließende Zusammenbau besteht damit praktisch lediglich aus dem Zusammenfügen der fertig aufgebauten Bausteine. Diese Bausteine umfassen die Adsorptionsbettanordnung, eine Hauptzwischenwand, welche alle elektrischen und viele anderen Teile aufnimmt, die Arbeitsbereiche und das Gehäuse. Die vorfabrizierten Bausteine werden in dem Gehäuse befestigt, mit einfachen elektrischen und pneumatischen Verbindungen aneinander angeschlossen und schon ist die gesamte Vorrichtung im wesentlichen komplett.

Ein weiteres Element, weienes in die Größen- und Gewichtsreduzierung Eingang findet, ist das Vorsehen ho eines doppelten Verwendungszwecks für eines der Ventile. Ks ist vorteilhaft, die Kompressorabluft abzulassen, bis der Kompressor und andere Teile der Maschine auf die Arbeitsgeschwindigkeit eingelaufen sind. Bei vorbekannten Vorrichtungen wurde üblicherweise ein eigeb5 nes Ablaßventil im Bereich des Kompressorauslasses vorgesehen. Durch eine verhältnismäßig einfache Abwandlung der elektrischen Schaltung wird erreicht, daß clic Auslaßfunktion von einem im Rahmen des PSA-Zy-

klus, welchen die Maschine durchführt, ohnehin benötigten Ventils übernommen werden kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vorderseile der Vorrichtung.

Fig.2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung entsprechend Fi g. 1 um 180° gedreht,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht von hinten, wobei die hintere Abdeckung und Teile einer Seitenwand abgenommen und der Deckel und gewisse innere Bauteile aufgebrochen oder der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind.

Fig.4 eine Aufsicht des Adsorptionsbett-Bausteins, wobei einige Teile aufgebrochen und im Querschnitt dargestillt sind,

Fig.5 eine vertikale Ansicht des Adsorptionsbett-Bausteins, wobei einige Teile aufgebrochen und im Querschnitt dargestellt sind,

F i g. 6 und 7 einander entsprechende Ansichten einer ersten und zweiten Ausführungsform der schalldämmenden Kühlluftauslaßkammer,

F i g. 8 einen teilweisen Aufriß der bevorzugten Ausführungsform mit dem Arbeitsbereich im Gehäuse,

F i g. 9 ein schematisches Gesamt- und Flußdiagramm des Arbeitskreislaufs, der in der bevorzugten Ausführungsform Verwendung findet und

F i g. 10 ein vereinfachtes teilweises Schaltbild.

Bei der in Fig. 1, 2 und 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung 10 ist eine Vorderseite 12, eine Rückseite in Form einer Tafel 14, linke und rechte Seiten 16 und 18 und ein Oberteil in Form eines eigenen Deckels 20 vorgesehen. Bei aufgesetztem Dekkel 20 und aufgesetzter Rückwand 14 wird zur Aufnahme der inneren Teile ein im wesentlichen luftdichtes Gehäuse gebildet. Es sind Einrichtungen vorgesehen, um dem Durchgang von Raumluft durch dieses Gehäuse zur Küh'ung der inneren Bauteile zu gestatten, insbesondere des Luftkompressors. Dies erfolgt zusätzlich zu der eigentlichen Betriebsluft, welche auch vom Inneren des Gehäuses abgezogen wird. Der Strom der Betriebsluft ist beträchtlich geringer als derjenige der Kühlluft. Zu diesem Zweck ist die Vorderseite 12 mit einem vorderen Arbeitsbereich-Baustein 22 versehen, welcher auch das Einfließen von Luft gestattet. Der Arbeitsbereich-Baustein 22 ist im e-nzelnen in den Fig. 1,3 und 8 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die rechte Seitenwand 18 ist mit einer Anzahl von Lamellen 24 versehen, um den Auslaß der Kühlluft zu ermöglichen. Wie in F i g. 3 dargestellt, verläuft die Durchströmung durch den vorderen Arbeitsbereich 22, wobei der obere Teil des Innenraums oberhalb der Hauptzwischenwand 28 ausgefüllt wird. Die Kühlluft strömt dann durch eine Öffnung 26 in der Hauptzwischenwand 28. Bezugnehmend auf F i g. 6 fließt die Luft nach ihrem Eintritt in die untere Kammer unterhalb der Hauptzwischenwand 28 über den Motorkompressor 30 und tritt durch die Lamellen 24 aus. Die gesamte Kühlluft wird durch ein Lüfterrad 32 bewegt, das an einer vertikalen Wand 34 befestigt ist. Die Konstruktion der Teile 32 und 34 zusammen mit dem der Lamellen 24 wird im Zusammenhang mit der Beschreibung der F i g. 6 und 7 näher dargelegt.

Es sind Vorrichtungen zur Dämpfung des Geräusches des Luftansaugens zun. Motor-Kompressor 30 vorgesehen. Zu diesem Zweck erstreckt sich ein Schlauch 36 von verhältnismäßig großem Durchmesser, wie in F i g. 6 dargestellt, durch eine Öffnung 26, vgl. F i g. 3, nach oben, woran sich ein Schlauch 38, der in F i g. 5 dargestellt ist, von verhältnismäßig geringem Durchmesser anschließt. Die besonderen Materialien, Typen und der Aufbau der Schläuche 36 und 38 sind ohne Bedeutung. Insbesondere der Schlauch 36 stellt lediglich eine Verbindung dar und hat keine besondere Funktion hinsichtlich der Schalldämmung. Der wirksame Durchmesser und die Länge des Schlauches 38 erwiesen sich als von wesentlichem Einfluß auf das von der Vorrichtung 10 insgesamt abgegebene Geräusch. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß die beispielsweise in Fig.5 dargestellte besondere Verbindung zwischen den beiden Schläuchen 36 und 38 ohne Bedeutung ist. In einer günstigen Ausführungsform hat sich gezeigt, daß eine Länge von 15,24 cm und ein Durchmesser von 0,95 cm bei einem Plastikschlauch sehr gute Ergebnisse hinsichtlich der Schalldämmung des zugehörigen Motors bzw. Kompressors liefert.

Darüber hinaus wurde herausge:v/iden, daß die Anordnung des Einlaßendes des Schlaud.es 38 in einer mehr oder weniger abgetrennten Kammer einen zusätzlichen vorteilhaften Schalldämmungseffekt bringt.

Zu diesem Zweck ist im Hinblick auf das Ziel der Erfindung, jie Vorrichtung möglichst kompakt und leicht auszuführen, eine solche Kammer in einem sonst vergeudeten Raum im Adsorptionsbett-Baustein 40, wie in F i g. 4 und 5 dargestellt, ausgebildet.

Der erfindungsgemäße Adsorptionsbett-Baustein 40 umfaßt zwei größere außen arbeitende Adsorptionsbetten 42 und einen mittleren, kleineren und kürzeren Behälter 44. Die drei Behälter 42 und 44 sind durch eine Platte 46 verbunden. Wie in F i g. 4 dargestellt, weisen die Behälter 42 und 44 einen kreisförmigen Querschnitt auf und definieren so zusammen mit der Platte 46 zwei im wesentlichen rechteckige Räume 48, welche sich zwischen den Behältern und über die Höhe des kürzeren, mittleren Behälters 44 erstrecken. Einer dieser Behälter, in F i g. 4 und 5 der rechte, wird als Einlaßkammer zur Schalldämmung für das Einlaßende des Schlauches 38 verwendet. Zu diesem Zweck ist die Wand 46 mit zwei Ausstanzungen 50, einer oberen und einer unteren, versehen, wobei die obere Ausstanzung 50 eine runde öffnung 52 mit einem den Kompressoreiiilaßschlauch 38 formschlüssig aufnehmenden Durchmesser aufweist. Die untere Ausstanzung 50 weist eine derartige Öffnung nicht auf. Das Ende des Schlauches 38 ist abgeschrägt, wie bei 52 dargestellt, so daß beim Zusammenbau der Schlauch 38 einfach nach unten durch die Öffnung 52 in der oberen Ausstanzung 50 geschoben werden kann, bis er an der unteren Ausstanzung 50 anstößt, wobei das schräg abgeschnittene Ende 52 sicherstellt, daß Luft in den Schlauch angesaugt werden kann. Ohne ein schräg abgeschnittenes Eide 52 würde das Schlauchende flach an der Wandung der Ausstanzung 50 anliegen und damit den Lufteinlaß zum Kompressor unterbinden.

Die schalldämpfende Kammer wird demnach durch den Raum 48 gebildet und das Einlaßende 52 des Schlauchet 38 zum Kompressor ist in einer vorbestimmten Lage darin angeordnet, und zwar durch dir Anordnung der zwei Ausstanzungen 50 in der Wand 46, welche den Raum 48 einschließt.

Wie vorstehend erwähnt, ist der Verbindungsschlauch 36 so konstruier;, daß er wenig oder keine schalldämpfende Wirkung aufweist. Er ist mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser versehen, so daß die Schalldärrmfune auf den Bereich des Schlauches 38

im Raum 48 konzentriert ist. Darüber hinaus weist der Schlauch 36 deshalb einen verhältnismäßig großen Durchmesser auf, daß dort kein zusätzlicher Druckabfall im System auftritt, und daß er die Handhabung und Biegung aufnehmen kann, die erforderlich ist, um ihn innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung 10 unterzubringen.

Der vorgefertigte Adsorptionsbett·Baustein 40 liefert einen wesentlichen Beitrag zur Herstellung einer kompakten, preisgünstigen Vorrichtung. Dabei weisen die aktiven Adsorptionsbetten 42 eine ringförmige Form auf und umfassen ein Außenrohr 54 mit einer Abschlußwandung 56 und ein Innenrohr 58 und einen Deckel 60. Das Innenrohr 58 ist im Außenrohr 54 konzentrisch angeordnet und weist eine solche Länge auf, daß es kurz oberhalb der unteren Abschlußwandung 56 endet. Der Deckel 60 weist zwei öffnungen 62 auf, von denen eine im Innenrohr 58 und eine über dem Raum zwischen dem Innen- und Außenrohr 54 bzw. 58 angeordnet ist. Der gesamte Raum in dem Bett, welcher durch das Außenrohr 54, den Deckel 60 und die untere Abschlußwandung 56 gebildet wird, ist mit einem geeigneten Adsorptionsmaterial ausgefüllt, wie z. B. Silikongel (silica gel), sogenannten Molekularsieben (molecular sieves) unterschiedlicher Art, Kohle oder ähnlichen Materialien. Geeignete Dichtungen sind in den öffnungen 62 vorgesehen, um für das Gas einen Strömungsweg durch das Adsorptionsmaterial 64 zu schaffen. Der Gasfluß kann durch die mittlere öffnung erfolgen und dann abwärts durch die Mitte des Innenrohres 58 und schließlich aufwärts durch den Ringkörper, oder in die umgekehrte Richtung, d. h. einwärts durch den Ringkörper.

Hieraus wird deutlich, daß das Vorsehen einer solchen Ringkörperanordnung mit praktisch ineinandergefalteten Betten einen wesentlichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik liefert. Insbesondere wird hierdurch ein Bett zur Verfügung gestellt, weiches eine effektive Länge von praktisch dem Doppelten der Länge des Innenrohres 54 aufweist, was durch die ringförmige Anordnung erreicht wird. Darüber hinaus kann der Gasdurchfluß in jede Richtung erfolgen, was dann von Bedeutung ist. wenn das adsorbierende Material 64 in entgegengesetzter Richtung durchspült werden soll, oder wenn dies bei anderen Zyklen erforderlich ist. welche bei bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung 10 gegeben sein können.

Die vorstehend verwendete Bezeichnung »Rohr« und der entsprechende Terminus im Patentanspruch ist so zu verstehen, daß darunter jede Art von Behälter fällt, der zur Aufnahme von Adsorptionsmaterial 64 geeignet ist und so abgewandelt werden kann, daß er der Grundkonzeption des Ineinanderfaltens. wie in F i g. 5 dargestellt, zur Erzielung eines Betts mit einer wirksamen Länge von etwa der doppelten physikalischen Länge entspricht. Dementsprechend ist das Wort »Rohr« ebenso wie die Worte »ringförmig« oder »Ring bzw. Ringkörper« so zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf Konstruktionen beschränkt ist, welche im Querschnitt kreisförmig sind, sondern auch solche Konfigurationen, wie z. B. Rechtecke. Dreiecke, Ovale, Vielecke oder andere derartige Figuren des Behälters umfaßt, welche dem Grundgedanken der Erfindung gerecht werden.

Hinsichtlich der Adsorptionszyklen ist festzuhalten, daß sehr viele verschiedene Zyklen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtungen durchgeführt werden können. Die Erfindung ist deshalb nicht auf einen speziellen Arbeitszyklus beschränkt. Als Beispiel sei auf einen Zyklus verwiesen, der in der US-PS 41 94 890 (Patent ausgegeben am 25. 03. 1980) beschrieben wurde.

Der mittlere Behälter 44 ist leer dargestellt, jedoch kann bei anderen Ausführungsformen oder bei besonderen Arbeitszyklen dieses Bett ebenfalls mit adsorbierendem Material gefüllt sein oder aber auch ganz wegfallen. Der Behälter 44 könnte beispielsweise so ausgelegt werden, daß er als das gesonderte Vorratsadsorptionsbett 32 gemäß dem vorstehend erwähnten Patent

ίο wirkt.

Aus den F i g. 4 und 5 wird deutlich, daß die gesamte Anordnung umfassend die drei Behälter 42 und 44 und die Platte 46 zusammen mit den Ausstanzungen 50 und dem Schlauchende 52 entsprechend derem funktionellen Zusammenwirken zur Schalldämmung vor dem Zusammenbau zur Vorrichtung 10 vorfabriziert werden kann. Diese Vorfabrizierung bzw. der bausteinartige Aufbau des Adsorptionsbetts 40 ist ein wichtiger Zug im Rahmen der erfindungsgemäö insgesamt erreichten Verbesserung, und zwar hinsichtlich der Kostenverminderung bei der Herstellung als auch der Kompaktheit und Größe.

Ein weiterer Aspekt des verwendeten Baukastenkonzepts der Erfindung bezieht sich auf die Hauptzwischenwand 28, welche vorstehend bereits kurz beschrieben wurde, und welche den Raum innerhalb des Gehäuses in einen oberen und unteren Abschnitt teilt. Der untere Abschnitt beherbergt Motor bzw. Kompressor 30 und das Lüfterrad 32, welches Kühlluft durch die Vorrich-

jo tung bewegt. Der Großteil der Komponenten, Ausrüstungsteile usw.. welcher zur Durchführung des jeweiligen Arbeitszyklus der Vorrichtung 10 erforderlich ist. ist auf der Zwischenwand 28 angebracht, wobei einige dieser Teile beispielsweise dargestellt sind, hier im einzelnen aber nicht beschrieben zu werden brauchen. Die Hauptzwischenwand 28 umfaßt am Vorderrand einen Fingerabschnitt 66, weicher auf der Oberfläche des mittleren Behälters 44 des Adsorptionsbett-Bausteins 40 ruht (vgl. F i g. 5). so daß das Vorderende der Hauptzwischenwand 28 unterstützt wird. Das Hinterende der Hauptzwischenwand 28 wird durch das obere Ende der vertikalen Wandung 34 gestützt, an welcher das Lüfterrad 32 befestigt ist (vgl. F i g. 6). Die Wandung 34 erstreckt sich von der Vorderseite zur Rückseite des Gehäuses vom Bereich der Rückwand 14 zum entsprechenden Behälter 42 des Adsorptionsbett-Bausteins 40. Diese Wandung ist in Fig.3 der Klarheit halber nicht eingezeichnet. Die Hauptzwischenwand 28 ist ebenfalls an geeigneten Trägereinrichtungen befestigt, welche nicht dargestellt sind, und zwar an der Innenseite der Pnker Wandung 16. Ein weiterer Aspekt der Erfindung, dei diese hinsichtlich des Standes der Technik durch niedri ge Herstellungskosten und kompakten Aufbau auszeichnet, ist der, daß die Zwischenwand 28 so ausgestaltet ist, daß sie formschlüssig auf ihrem Platz auf dei Dreipunktunterstützung, d. h. oben auf dem mittlerer Behälter 44, dem oberen Ende der Wand 34 und der Halteeinrichtungen an der Innenseite der Seitenwanc 16 zu liegen kommt, ohne daß zusätzliche Befestigungs einrichtungen erforderlich wären. Auf diese Weise wire die Herstellungs- und Zusammenbauzeit ebenso wie di< erforderliche Arbeit und die Zahl der Teile verminden indem einfach diese Hauptzwischenwand 28 als Bau stein mit all den vormontierten, darauf untergebrachte!

Komponenten auf die Dreipunkthaiterung aufgesetz wird.

Das Baukonzept der Erfindung umfaßt die Vorferti gung des Adsorptionsbeti-Bausteins 40, der Hauptzwi

schenwand 28 mit den meisten '!iir die Durchführung eines Arbeitszyklus durch die Maschine erforderlichen Komponenten, die des Gehäuses iind die der Arbeitsbereiche. Danach herden bestimmte Verbindungslcitungen. welche in den Zeichnungen im einzelnen nicht dargestellt sind, jedoch in Fig.9 sclnematisch angedeutet werden, mit diesen Komponenten verbunden, ebenso wie ',»*.* erforderlichen Rohre und die notwendige Verdrahtung usw. (wie teilweise in Fi ig. 3 dargestellt), wobei die Herstellung der Vorrichtung auf diese Weise vervollständigt wird, und zwar mit. einei wesentlichen Kostenersparnis im Vergleich zu herkömmlichen Maschinen, welche nach herkömmlichen Herstellungsverfahren hergestellt sind.

In Fig.6 und 7 sind zwei einander ähnliche Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, insbesondere deren jeweilige untere Teile unter den jeweiligen Zwischenwänden 28 bzw. 28/4. Die in Fig. 7 dargestellten

Flügelmutter wieder befestigt und der schwere Motor-Kompressor 30 ist für die Verschiffung befestigt.

Ein weilerer Aspekt dieses Befestigungssystems liegt darin, daß die Platte 70. an welcher der Motor-Komprcssor 30 befestigt ist, das Gewicht dieses verhältnismäßig schweren Bauteils über das gesamte Bett bzw. die Plastikschicht 74, auf welcher das Bauteil sitzt, verteilt. Die Wirkungsweise entspricht dem eines Schneeschuhs. Wie in Fig. b dargestellt, werden andere Teile des Schaumbetts 74 unter dem Motor-Kompressor 30 nicht zusammengedrückt und sind zwischen einem Paar links- bzw. rechtsöffnender Winkel 81 eingefüllt, wobei diese den Raum, in welchem der Motor-Kompressor 30 untergebracht ist, begrenzen. Dadurch werden die Außenteile des Schaumbetts 74 so gehalten, daß der Motor-Kompressor 30 auf der Platte 70 im unteren Gehausebereich eingebettet ist.

Ein weiteres Merkmal bezieht sich auf die vorstehend

At

sfiihi'ursgsfor" wc! bereits kurz beschriebener! kombinierten Arbeitsbcrei-

ehe gleich oder ähnlich vorstehend beschriebenen Teilen sind, werden mit der entsprechenden Bezugsziffer unter Zusatz eines »A« zitiert.

Durch die vertikale Wand 34 und die rechte Seitenwand des Gehäuses 18 wird eine Kammer 68 gebildet, in welcher das Hauptkühlungs-Lüflerrad 32 befestigt ist. Die Anordnung des Lüfterrads 3:1! in dieser Kammer 68 hat sich als zusätzlich geräuschdämpfend wirksam erwiesen, indem die Geräusche des Lüfterrads 32 auf diese Weise markant abgeschirmt werden. F i g. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform 10,4, welche der Ausführungsfon.» 10 nach Fig.6 sehr ähnlich ist, wobei jedoch die untere Kammer für den Motor-Kompressor und die Kammer 68Λ beträchtlich größer sind als die Kammer 68. Das Lüfterrad 32-4 und der Motor-Kompressor 30/4 dieser zweiten Ausführungsform v/eisen unterschiedliche Größe und 32/4 und der Motor-Kompressor 30/4 dieser zweiten Ausführungsform vi/eisen unterschiedliche Größe und Leistung auf, wobei gefunden wurde, daß eine größenmäßig angepaßte Kammer die Geräusche bei der Ausführungsform 10,4 besser dämpft als eine relativ kleinere Kammer 68 entsprechend F i g. 6.

Ein weiterer Aspekt richtet sich auch auf die Art der Befestigung des Motor-Kompressors und der Schutzeinrichtungen beim Verschiffen. In F i g. b ist der Motor-Kompressor 30 an einer Platte 70 mit Hilfe einer Mutter- und Schraubenbolzenanordnung 72 befestigt. Die Gesamtheit der Teile 30, 70 und 72 ist »freischwimmend« auf einem verhältnismäCig dicken, isolierenden Schaumstoffmaterial 74 angeordnet. Die Anordnung, bei der der Motor-Kompressor 30 auf einem Schaumbett 74 angeordnet ist, zeigt höchst zufriedenstellende Gebrauchseigenschaften, indem der Motor-Kompressor 30 im Betrieb sich ein wenij; fciewegen kann, wobei Gewicht und Teile gespart weiden können. Wenn jedoch der Motor-Kompressor 3d, der ein verhältnismäßig schweres Bauteil darstellt, beim Verschiffen freibeweglich ist, ist es höchst unerwünscht, da hierdurch Beschädigungen hervorgerufen weTclen könnten. Deshalb weist die untere Wand 76 des 'Gehäuses eine Einwölbung 78 auf, in welcher eine Sehiraubenbolzen-Flügelmutter-Anordnung 80 befestigt ist. Eine verhältnismäßig große freie öffnung für den Schraubenbolzen 80 ist in der Platte 70 vorgesehen, wobei diese Öffnung 82 am deutlichsten in F i g. 3 zu sehen ist. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, äst die Flügelmutter i© bequem zugänglich, wenn die Rückwand 14 entfernt ist. und kann dann abgenommen werden. Bei einer erneuten Verschiffung wird die Platte 70 lediglich auf das Schaumbett gedrückt, die >o ehe. welche am besten in den Fig. 1,2,3 und 8 zu erkennen sind. Der vordere Arbeitsbereich-Baustein 22 umfaßt eine innere Gitterstruktur 84, in welcher ein Filterteil 86 befestigt ist, welches eine Schicht geeigneten Schaumstoffmaterials umfassen kann. Der Baustein 22 umfaßt darüber hinaus eine geneigte Vorderwand 88 (vgl. F i g. 1 und 8), auf welcher zahlreiche weitere Kontroll- und Betätigungseinrichtungen angeordnet sind, welche bei herkömmlichen Vorrichtungen über das gesamte Gehäuse verteilt sind. Diese umfassen einen Durchflußregelknopf 90 zur Einstellung der Menge von sauerstoffangereicherter Luft, welche über die Armatur 92 an den Benutzer abgegeben wird, einen Haupt-Aus-Einschalter 94, eine Kontrollampe % und eine Sicherung 98. Schließlich umfaßt der Arbeitsbereich-Baustein 22 eine kurze obere horizontale Wand 100, welche einen geeigneten Griff darstellt, an welchem der Benutzer die Vorrichtung ergreifen und anheben kann.

Der hintere Arbeitsbereich-Baustein 102, welcher in Fig.2 und 8 dargestellt ist. umfaßt eine horizontale Wand 104 ähnlich der Wand !00 im vorderen Arbeitsbereich-Baustein 22, und beherbergt auch ein Meßinstrument 106 zur Messung der Betriebszeit der Vorrichtung, wobei derartige Meßeinrichtungen herkömmlicherweise in medizinischen Vorrichtungen dieser Art vorgesehen sind.

Wie in F i g. I und 8 zu sehen ist, ist die Wand 88, auf welcher verschiedene Kontrolleinrichtungen und dglwelche vom Benutzer benötigt werden, einschließlich der Durchflußmeßeinrichtung 90, des Aus-Einschalters

so 94, des Kontrollichts 96 und der Sicherung 98 befestigt s'nd, mit einem Winkel von 45° zur Ebene der Vorderwand 12 befestigt Diese Anordnung der Kontrolleinrichtungen und die Anordnung in dieser einen Wand des Kombinationsarbeitsbereichs macht es dem Benutzer außerordentlich leicht und bequem, die Handhabung und Überprüfung vorzunehmen. Darüber hinaus sind im einzelnen nicht dargestellte Vorrichtungen zur Beleuchtung des Durchflußmessers, der durch den Knopf SO eingestellt wird, vorgegeben, so daß die Vorrichtung auch bequem bei Nacht benutzt werden kann. Diese Nachtbeleuchtung ist funktionell in der Durchflußmeßeinrichtung selbst angeordnet, deren Grundkörper aus Kunststoff und damit aus einem besonders lichtdurchlässigem Material besteht. Es können auch von 45° ab-

&5 weichende Winke! benutzt werden, wobei allerdings gefunden wurde, daß für die im Ausführungsbeispiel vorgesehene Höhe der Einheit, welche normalerweise auf dem Fußboden steht, 45° den besten Winkel darstellen.

Wie aus F i g. 8 zu ersehen ist, sind in Ergänzung hierzu die horizontalen Wände 100 und 104 zur Herstellungserleichterung Teile des Gehäusematerials und nicht Teile der eigentlichen Arbeitsbereiche. Auf diese Weise können diese kurzen Wände bei der Herstellung des Gehäuses e-nfach nach innen gebogen werden und dann als Auflage und Befestigungsfläche für die Arbeitsbereiche dien«.n. Auf diese Weise wird Material gespart und die Herstellung vereinfacht.

Die Wand 88 ist in Fig.3 nicht dargestellt, damit andere Teile der Vorrichtung besser erkennbar sind, insbesondere die Befestigung der Filtereinrichtung 86.

Ein weiterer Vorteil dieser Kombinations-Arbeitsbereich-Bausteine und vor allem des vorderen Arbeitsbereich-Bausteins 22 besteht darin, daß die Filtereinlage 86 sehr schnell angebracht und entfernt werden kann, wie dies zur Reinigung und zum Austausch periodisch erforderlich ist, indem sie einfach von der Vorderseite des Gehäuses her eingesteckt oder hcr2us^ofc'/.o^ctt?n wird. Der in F i g. 9 dargestellte Wärmeaustauscher 67 weist die gleiche Windung auf wie in F i g. 3 und ist unmittelbar neben der öffnung 26 angeordnet, wo er günstig im Durchstrom des Kühlfluß durch dus Gehäuse liegt. Darüber hinaus ist festzustellen, daß eine verhältnismäßig kleine Anzahl, insbesondere vier, Solenoid-Ventile in der vorteilhaften Konstruktion benötigt wird. Dies bedeutet eine wesentliche Reduzierung gegenüber zahlreichen vorbekannten Vorrichtungen, welche wesentlich mehr Solenoid-Ventile benötigen. Die Verminderung der Solenoid-Ventile reduziert natürlich die Kosten hinsichtlich der Teile, der Arbeit, der Größe und des Gewichts. Sämtliche verbleibenden Ventile, Durchlässe und dgl. sind in der Zeichnung dargestellt und aus sich selbst ohne nähere Erklärung verständlich.

Ein wesentlicher Aspekt hinsichtlich der Geräuschverminderung liegt in der Anordnung der Teile derart, daß keine geradlinige Verbindung für den Schall vom Kompressor 30 zur Umgebung besteht. Aus F i g. 1 und 6 ist ersichtlich, daß die durch den am vorderen Arbeitsbereich angeordneten Filter 86 eintretende Luft zunächst den gesamten oberen Gehäuseraum erfüllt und dann durch die öffnung 26 in der Hauptzwischenwand 28 geht. Danach tritt sie rechts am Motor-Kompressor 30. wie aus Fig.6 ersichtlich, ein. Das zylindrische Teil am Boden ist der Elektromotor und das obere Teil, an welchem der große Schlauch 36 befestigt ist. ist der Kompressor. Dieser Kompressor ist die Hauptgeräuschquelle in dieser Vorrichtung. Die gesamte Innenseite des Gehäuses ist an allen flachen Stellen mit einer Kunststoffschaumisolierung 33 ausgekleidet, von der nur kleine Teile dargestellt sind. Das Lüfterrad 32 links bildet zusammen mit der Kammer 68 eine wesentliche Dämmung für die vom Kompressor 30 kommenden Geräusche, welche durch die Lamellen 24 austreten. In der anderen Richtung muß der Schall nach rechts und dann nach eben durch die öffnung 26 und schließlich in einem verschlungenen Weg um die verschiedenen Teile und isolierten Wände in der oberen Kammer gehen, bevor er durch den vorderen Arbeitsbereich austritt. Der hintere Arbeitsbereich 102 weist keine Schallaustrittsöffnungen aus dem Gehäuse auf. Auf diese Weise kann das Geräusch des Kompressors 30 nicht direkt aus dem Gehäuse austreten, und dem Schall stehen lediglich verwinkelte Wege zur Verfugung, welche zudem mit der isolierenden Schaumstoffauskleidung 33 versehen sind, so daß der Schall zahlreiche Ablenkungen erfährt, bevor er an eine Gehäuseöffnung gelangt. Durch dieses Ablenken wird ein Großteil der Schallenergie absorbiert.

In Fig. 10 ist ein weiteres Merkmal dargestellt. Herkömmlicherweist. ist bei derartigen Vorrichtungen ein Ventil zum Ablassen der vom Kompressor 30 abgegebenen Luft nach außen vorgesehen, bis die Vorrichtung den Betriebszustand erreicht hat. Hierfür war insbesondere die Verwendung eines speziellen Soleniod-Ventils ausschließlich für diesen Zweck vorgesehen. Erfindungsgemäß wird diese Funktion durch das Solenoid-Ventil SV3B übernommen, welches eines der Prozeß-Ventile ist, welches bei der gewöhnlichen Durchführung des bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 10 herangezogenen Zyklus benutzt wird. Das Ablassen der Kompressorluft beim Anlauf wird bei dieser Anordnung durch einen zusätzlichen Relaiskontakt TDE i-2 in Serienschaltung mit der Spule des Ventils 5V3ß erreicht. Beim Anlaufenlassen der Maschine umfaßt der Rest der Kontrolleinrichtungen, welche allgemein durch 108 in F i g. 10 bezeichnet sind, eine Zeitver· yftgeningseinrichtung. welche den normalerweise ge- >o schlosscncn Kontakt TDE1-2 betätigt. Dementsprechend öffnen diese Koniakte nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, beim Ausführungsbeispiel etwa 5 Sekunden. Während dieser Verzögerungszeit werden die Kontakte TDE1-2 nicht betätigt, so daß das Ventil SV3B geschlossen ist und die vom Kompressor 30 abgegebene Luft entlassen wird. Nach Ablauf der vorbestimmten Zeit werden die Kontakte TDE1-2 betätigt, welche dementsprechend dann die geöffnete Stellung einnehmen und in dieser verbleiben, ohne daß dies eine Wirkung auf die Arbeitsweise des Ventils VS3B hätte bis eine neue Anlaufphase erforderlich ist. Im normalen Betrieb steuern die Kontakte CAM3-2 das Solenoid-Ventil SV3B entsprechend den Erfordernissen des gerade gefahrenen Zyklus. Auf diese Weise kann durch das Vorsehen eines zusätzlichen Relaiskontakts und einfache Umverdrahtung zusammen mit der Zeitverzögerungseinrichtung in den Kontrolleinrichtungen 108 das ohnehin vorhandene Ventil SV3B in zweifacher Hinsicht ausgenutzt werden, und ein zusätzliches Auslaß-Solenoid-Ventil ist zusammen mit den hierfür erforderlichen Verdrahtungen und Betätigungseinrichtungen entbehrlich, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine weitere Reduzierung in der Größe, im Gewicht und in den Herstellungskosten erfährt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Abtrennung einer Gaskomponente aus einem Gasgemisch mit Hilfe einer Druckänderungs-Adsorptionstechnik (= PSA) mit einem Gas-Kompressor und einem Behälter für ein Adsorptionsbett, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (42) ein erstes Rohr (54) von vorbestimmter Länge, welches den Körper des Behälters (42) bildet, ein zweites Rohr (58) von vorbestimmter Länge, welches kürzer als das erste Rohr (54) ist und innerhalb dieses ersten Rohres (54) unter Ausbildung eines ringförmigen Raums zwischen den beiden Rohren (54, 58) angeordnet ist, Einrichtungen (56, 60) zum Abschließen der beiden Enden des ersten Rohrs, von welchen eine (60) auch ein Ende des zweiten Rohres (58) abschließt, und Vorrichtungen (62) zum Durchlaß eines Gasstroms durch die das eine Ende abschließende Einrichtung (60), welche jeweils getrennte Verbindungen mit dem ringförmigen Zwischenraum und mit dem Raum im Inneren des zweiten Rohres (58) aufweisen, umfaßt, so daß die wirksame Länge des Adsorptionsbetts in dem Behälter (62) im wesentlichen der doppelten Länge des ersten Rohres (58) und die tatsächliche äußere Länge des Behälters (62) im wesentlichen der Länge des ersten Rohrs (58) entspricht.