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Mischer mit Gasdruckdifferenzausgleich
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Anwendungsgebiet der erfindung: Die erfindung betrifft einen Mischer
mit Gasdruckdifferenzausgleich, mittels dem eine Konzentration des Gemisches unabhängig
von Druckßchwankungen bei den zugeführten Gasen wird. Der Mischer kann zum Mischen
von entweder 02 und N20 oder O2 und ~luft eingesetzt werden und die Konzentration
des Gemisches für einen Beatmer bestimmt sein.
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Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: Zur Aufbereitung
von Beataungcgasen werden die Gase Luft bzw.
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N2O und Sauerstoff mittels eines Gasdruckreglers auf gleichen Vordruck
gebracht, bevor sie den eigentlichen Mischer durchsetzen (Servo Ventilator von Siemens-Elema,
Prospekt IXE 461/5170.
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601, SE). Der GasdruckregLer verfügt über zwei Eingangsventile, über
die der Zustrom der beiden Gase erfolgt. Diese sind durch eine Achse verbunden,
deren Mittelstück in zwei Gummimembranen befestigt ist. Erfolgt der Zustrom beider
Gase und ist ein Gasdruck größer als der andere, wird die Membrane betätigt, und
das Eingangsventil für das Gas mit dem höheren Druck drosseit die Gas zufuhr bis
zum Druckausgleich. Vom Gasdruckregler
strömen die Gase in separaten
Kanälen zum Mischer, der Kammern und einen Gemischverteiler mit federbelasteter
Ventilklappe aufweist. Die Mischung erfolgt, wenn die Gase durch die Ventilklappe
ausGrömen und die Mischkammer erreichen.
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Das Gemisch wird schließlich durch zwei parallele Ausgänge mit gleicher
Gaskonzentration herausgeleitet, von denen der eine an den Beatmer angeschlossen
ist und der andere beispielsweise mit einem Handbeatmungsbeutel in Verbindung steht.
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Wenn der Druck eines Gases die zulässige Höchstgrenze überschreitet,
zerspringt die jeweilige Membran und das Gas tritt hörbar durch eine Auslaßbohrung
im Reglergehäuse aus.
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Es ist auch bekannt, die Absperrung/Öffnung der Gasströme durch zwei
membrangesteuerte Sitzventile vorzunehmen, so daß der Druck der beiden Gase stufenweise
ausgeglichen wird (Luft-Sauerstoff-Mischer Modell-Nr. 5100, Bird, Prospekt L 119-2-78
R 1). Nach Passieren der zweiten Ausgleichastufe werden die beiden druckkonstanten
Gase dem eigentlichen Mischventil zugeführt, in dessen Ventilkammer die Mischung
erfolgt, Der an den Beatmer angeschlossene Ventilausgang steht über ein Bypass Warnsystem
mit den Eingängen der beiden Gase in Verbindung, das bei tbetpohreiturlg einer bestimmten
Druckdifferenz hörbar warnt, ohne dabei die Gaszufhhrung zum Beatmer zu unterbrechen.
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Auch bei dieser lösung stellen Gasdruckregelung und Mischer separate
Funktionseinheiten dar, die zu einem Aggregat vereinigt die Gasmischung realisieren.
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Das exakte Arbeiten dieser bekannten Mischer mit Gasdruckregelung
verlangt eine hohe präzise Fertigung und das Aggregieren der beiden Funktionseinheiten
führt zu einem relativ hohen Preis.
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Ziel der Erfindung: Das Ziel der i#rfindung besteht darin, die Gase
Luft bzw. N20 und Sauerstoff mittels einfacher Druckregelung auf gleichen Vordruck
zu bringen und, wenn sie auf gleichen Druck gebracht
eins, sofort
anschließend zu mischen, d. h. Gasdruckdifferenzausgleich und Gasmischfunktion auf
der Grundlage eines Baugruppenminimums mit einand er zu vereinen.
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Darlegung des Wesens der erfindung: Die Erfindung stellt sich die
Aufgabe, die Aufbereitung des Beatmungsgases aus Luft und Sauerstoff bzw. Lachgas
und Sauerstoff mittels gegensinnig arbeitenden Strömungswiderständen vorzunehmen,
so daß der Einfluß der Vordrucke auf die Genauigkeit der Gasmischung eliminiert
werden kann. Außerdem soll der Mischer mit Gasdruckdifferenzausgleich einen preisgünstigen
Aufbau aufweisen und das Regelglied gegen Uberschwingen gesichert sein.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst dadurch, daß der Mischer in
Kombination mit der Gasdruckregelung steht, indem ein als Doppelventilkörper und
zugleich die Membranen verbindende Achse ausgebildetes Funktionselement in symmetrischer
Zuordnung zu den beiden Ventilsitzen in der zentralen Achse des Mischers angeordnet
ist und dadurch Gasdruckdifferenzausgleich- und Gasmischfunktion im Zusammenwirken
mit den zwei Ventilsitzen herstellt, die an zwei mit dem Gehäuse verbundene Ringblenden
angeordnet sind, welche zusammen mit den beiden Membranen eine Mischlammer und zwei
Druckkammern entstehen lassen. Angrenzend an die beiden Druckkammern sind zwei von
den Membranen und dem Gehäuse gebildete Kammern vorhanden, von denen die mit einer
justierten Druckfeder versehene Kammer mit der einen Druckkammer und die mit einer
in ihrer Druckwirkung verstellbaren Druckfeder versehene Kammer mit der anderen
Druckkammer verbunden ist. Außerdem sind die beiden Druckkammern mit Binlaßanschlüssen
versehen und die Mischkammer besitzt einen Auslaßanschluß.
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Bei dem erfindungsgemäßen Mischer mit Gasdruckdifferenzausgleich ist
in vorteilhafter Weise das Funktionselement mit zwei gleit chen entgegengesetzt
verlaufenden Kurvenformen versehen, die in Verbindung mit den Ventilsitzen einen
Drösseltyp mit annähernd linearer Durchflußmengen-Oharakteristik bilden. Mit besonderem
Vorteil
kann es sein, wenn das Funktionselement mit zwei gleichen entgegengesetzt verlaufenden
Klonen versehen ist und die Ventilsitze diesen Klonen angepaßt sind, so daß Ringspalte
mit einem Kegelwinkel von 40 entstehen, deren Länge zur Breite kleiner als 10-2
ist.
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Ausführungsbeispiel: Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend
mit Bezug auf die schematische Darstellung in der Zeichnung beschrieben.
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Gemäß dieser Darstellung ist mit dem Bezugszeichen 1 das Gehäuse gekennzeichnet,
das vorzugsweise aus zwei Seitenteilen 2,3 und drei Ringteilen 4 bis 6 besteht.
Diese werden so miteinander verbunden, daß gleichzeitig eine zwischen dem Seitenteil
2 und dem Ringteil 4 angeordnete erste Membran 7 sowie eine zwischen dem Seitenteil
3 und dem Ringteil 6 angeordnete zweite Membran 8 gasdicht festgeklemmt sind. Außerdem
befinden sich zwischen den Ringteilen 4 bis 6 im Abstand des mittleren Ringteiles
5 voneinander getrennte Ringblenden 9, 10, deren innerer Umfang mit Ventilsitzen
11, 12 versehen sind.
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Die bevorzugte Ausführungsform der 3erfindung zeigt deutlich, daß
der Mischer in Kombination mit der Gasdruckregelung steht, indem ein als Doppelventilkörper
und zugleich die Membranen 7, 8 verbindende Achse ausgebildetes Funktionselement
13 in sym metrischer Zuordnung zu den beiden Ventilsitzen 11,12 in der zentralen
Achse des Mischers angeordnet ist und dadurch Gasdruckdifferenzausgleich- und Gasmischfunktion
in Zusammenwirken mit den angrenzenden Bauelementen vereinigt.
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Die mit dem Gehäuse 1 verbundenen Ringblenden 9, 10 und Membranen
7, 8 bilden eine mittlere Mischkammer 14 und zwei Druckkammern 15, 16, an die zwei
weitere von den Membranen 7, 8 und den Seitenteilen 2, 3 gebildete Kammern 17, 18
angrenzen. In der Kammer 17 befindet sich eine auf die Membran 7 einwirkende Druckfeder
19, die zur Justage dient und in der Kammer 18 befindet sich eine auf die Membran
8 einwirkende Druckfeder 20, die für die Einstellung der Gaskonzentration mittels
Drehknopf 21 verstellbar ist. Fernerhin ist die Kammer 17 über eine Beitung
22
mit der Druckkammer 16 und die Kammer 18 über eine Beitung 23 mit der Druckkammer
15 verbunden. Der Zustrom der Gase Luft bzw. N20 und Sauerstoff in die Druckkammern
15, 16 erfolgt über Zinlaßaaschlüsse 24, 25 und die Ausströmung des Mischgases aus
der Mischkammer 14 erfolgt über einen Auslaßanschluß 26.
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Das Funktionselement 13 weist zwei gleiche entgegengesetzt verlaufende
Kurvenformen auf, die in Verbindung mit den Ventilsitzen 11, 12 einen Drosseltyp
mit annähernd linearer Durchflußmengen-Charakteristik entsprechen. Bevorzugt kann
das Funktionselement 13 auch mit zwei gleichen entgegengesetzt verlaufenden Konen
versehen sein, denen die Ventilsitze 11, 12 angepaßt sind, so daß Ringspalte mit
einem Kegelwinkel von 40 entstehen, deren Länge zur Breite kleiner als 10 ist.
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Die unter Druck stehenden Gase iiuft oder N20 werden am dinla1janschluß
24 der Druckkammer 15 zugeführt. Der ebenfalls unter Druck stehende Sauerstoff,
welcher wie auch die anderen Gase einer zentralen Gasversorgung oder anderen Gasquelle
entnommen wird, gelangt über den Einlaßanschluß 25 in die Druckkammer 16.
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Ist das mit 02 zu mischende Gas gewählt und der Zustrom dieser beiden
Gase in die Druckkammern 15, 16 hergestellt, wirkt der Druck beider Gase auf die
Membranen 7, 8 gegen die Kraft der Druckfedern 19, 20, Gibt es zwischen den beiden
Gasen keinen Druckunterschied, nimmt das Funktionselement 13 die Lage ein bzw. entstehen
an den Ventilsitzen 11, 12 die aus der Vorspannung der Feder 20 resultierenden Durchlaßquerschaitte,
welche jene für das zu erwartende Gemisch notwendigen Gasmengen in die Mischkammer
14 fließen lassen.
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Ist hingegen der Gasdruck des einen Gases größer als der Gasdruck
des anderen Gases, wird durch die vom höheren Druck beaufschlagte Ii'iembran das
Funktionselement 13 in Richtung Membranwölbung bewegt, so daß der für das Gas mit
höherem Druck zuständige Durchlaßquerschnitt verkleinert und damit die Zufuhr des
betreffenden Gases gedrosselt wird. Gleichzeitig wird der Durchlaßqueruchnitt des
Druckgases mit dem niedrigeren Druck vergrößert. Die sich einstellenden Größenverhältnisse
beider Durchlaßquerschnitte
führen zum Druckausgleich der beiden
Gase, die nach Passieren dieser Durchlaßquerschnitte in die Mischkammer 14 einströmen
und so zur richtigen Gaskonzentration vermischt werden.
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Der Druck der einströmenden Gase wird über die Zeitungen 22, 23 auch
in die Kammern 17 18 gefüllt, d. h. der Gasdruck in der Druckkammer 15 liegt auch
in der Kammer 18 und der Gasdruck in der Druckkammer 16 liegt auch in der Kammer
17an. Dadurch werden die Sicherheit und die Schnelligkeit sowie das Steliverhalten
und die Stabilität der Binrichtung verbessert.
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Zum Schutz der Membranen 7, 8 gegen Zerstörung durch Druck können
zusätzliche Sicherungen in bekannter Ausführung angeordnet sein, soweit nicht schon
Sicherungen außerhalb des Mischers bestehen.
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Mit dem erfindungsgemaß#en Mischer mit Gasdruckdifferenzausgleich
wird die gestellte Aufgabe, nämlich preisgünstiger Aufbau und hohe Genauigkeit der
Gasmischung, erfüllt.
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Aufatellung der verwendeten Bezugszeichen: 1 Gehäuse 2 Seitenteil
3 Seitenteil 4 Ringteil 5 Ringteil 6 Ringteil 7 Membran 8 Membran 9 Ringblenden
10 Ringblenden 11 Ventilsitz 12 Ventilsitz 13 Funktionselement 14 Misobkammer 15
Druckkammer 16 Druckkammer 17 Kammer 18 Kammer 19 Druckfeder 20 Druckfeder 21 Drehknopf
22 Leitung 23 Leitung 24 Einlaßanschluß 25 Binlaßanschluß 26 Auslaßanschluß
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