DE3736715A1 - Einrichtung zum messen und regeln eines fluessigkeitsstandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen und Regeln des Flüssigkeitsstandes in einer Strömungskammer.

In manchen Fällen ist es wünschenswert den Stand einer durch eine Strömungskammer strömenden Flüssigkeit zu messen und zu regeln. Z.B. in einer Entlüftungskammer einer Dialyseeinrichtung kann die aus der Flüssigkeit entfernte Luft nachteiligerweise mit dem Wasser strom­ abwärts gepumpt werden, wenn der Flüssigkeitsstand unter den Auslaß sinkt.

Bei der Erfindung wird ein Schwimmer, ein Magnet und ein Magnetpositionsfühler verwendet, um den Flüssig­ keitsstand in einer Strömungskammer zu bestimmen.

Bei bevorzugten Ausführungsbeispielen ist eine vertikal verlaufende Führungseinrichtung vorgesehen, längs welcher sich der Schwimmer bewegt, wenn sich der Flüssigkeitsstand in der Kammer ändert; wird der Magnetpositionsfühler von der Führungs­ einrichtung getragen, wobei zwei Magneten im Schwimmer auf beiden Seiten der Führungseinrichtung vorgesehen sind;

sind die Nord- und Südpole der Magneten in Bezug aufeinander vertikal angeordnet, wobei der Nordpol des einen Magneten sich oben und der Nordpol des anderen Magneten unten befindet;

ist die Führungseinrichtung an der Oberseite des Kammergehäuses befestigt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Entlüftungs­ bereichs einer Dialyseeinrichtung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Flüssig­ keitsstandfühlers in der Entlüftungskammer der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des in Fig. 2 gezeigten Flüssigkeitsstand­ fühlers,

Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht längs der Linie 4-4 in Fig. 3 der Führungseinrichtung des in Fig. 2 gezeigten Flüssigkeitsstandfühlers,

Fig. 5 eine teilweise weggebrochene Aufsicht eines Schwimmers des in Fig. 2 gezeigten Flüssigkeitsstandfühlers,

Fig. 6 eine vertikale Schnittansicht längs der Linie 6-6 in Fig. 5 des dort gezeigten Schwimmers.

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung 10 zum Entgasen bzw. Entlüften von in einer Dialyseeinrichtung verwendetem Wasser, wie sie in der US-PS 43 71 385 beschrieben ist. Die Einrichtung enthält einen Einlaß 12 zur Aufnahme von Leitungswasser, einen Einlaßdruckregler 14 (der so eingestellt ist, daß der Auslaßdruck 40 kPa beträgt, wenn der Auslaß nicht mit einem weiteren Druckminderer verbunden ist), ein Magnetventil 16 mit zwei Stellungen (offen - geschlossen), einen Wärmetauscher 18, einen Heizer/ Entlüfter 20, eine Entlüftungspumpe 22, eine Vakuum/ Abflußpumpe 24 und einen elektronischen Regler 26, der mit dem Flüssigkeitsstandfühler 40 verbunden ist und dessen Signale aufnimmt, um das Ventil 16 und andere (nicht dargestellte) Komponenten der Dialyse­ einrichtung zu regeln. Die Pumpen 22, 24 sind Zahnradverdrängerpumpen.

Der Heizer/Entlüfter 20 enthält eine röhrenförmige Strömungspassage 28, welche ein Heizelement 30 umgibt und einen Überstromweg in einer Passage 32 auf der linken Seite einer Ablenkplatte 34 zwischen der Heizzone in der Passage 28 und einer Entlüftungskammer 36 aufweist. Die Lüftungskammer 36 enthält Polypropylenteilchen (Kugeln und Zylinder mit einem Durchmesser von etwa 2,3 mm), welche daran gehindert werden hinter ein unterhalb des Flüssigkeitsstandfühlers 40 angeordnetes Sieb 38 geströmt zu werden. An der Oberseite der Entlüftungskammer 36 befindet sich ein Entlüftungsventil 42, das den Strom von Flüssigkeit durch einen mit der Vakuum/Abflußpumpe 24 verbundenen Gasauslaß 44 blockiert.

Wie in den Fig. 2 bis 6 dargestellt, enthält der Flüssigkeitsstandfühler 40 einen Schwimmer 46, der an einer vertikal verlaufenden Führungsstange 48 angebracht ist und zwischen einer Basisplatte 50 und einem überstehenden Bereich 52 an der Oberseite der Führungs­ stange 48 nach oben und unten schwimmen kann. Die Führungsstange 48 ist an der Oberseite des Gehäuses für die Entlüftungskammer 36 angebracht und weist eine Mittelbohrung 54 auf, die einen Hall-Effekt-Sensor 56 (eine integrierte Schaltung der Sprague Electric Company, Concord, New Hampshire, mit der Handels­ bezeichnung UGB 350 1T) enthält, welcher von einem horizontal verlaufenden Boden 58 getragen wird.

Innerhalb von Taschen 64, 66 der Basis 68 des Schwimmers 46 sind Magneten 60, 62 enthalten. Ein Deckel 70 bedeckt die Oberseite der Basis 68 und weist eine Öffnung 72 auf, die mit einer Mittelöffnung 74 der Basis 68 fluchtend ausgerichtet ist, um die vertikale Führungs­ stange 48 aufzunehmen. Die Magneten 60, 62 enthalten jeweils ein Verbindungsjoch 76 (12,5 mm lang, 1,57 mm dick, 4,75 mm breit mit vollständig abgerundeten Enden, hergestellt aus CR-Stahl, ASTM A366) und zwei magne­ tischen Scheiben 78 aus einem Seltenen-Erden-Metall (1,57 mm dick, 4,75 mm Durchmesser, Samarium-Kobalt 18, magnetisiert auf 8700 Gauß im Inneren, ungefähr 1 200 Gauß an der Oberfläche).

Das vom Einlaß 12 eintretende Wasser fließt durch den Druckregler 14, der einen Schutz vor größeren Leitungsdruckänderungen bietet, und das Magnetventil 16, das abwechselnd geöffnet und geschlossen wird und eine Periodendauer von 6 Sekunden hat. Das Tastverhältnis des Ventils 16 wird durch den Regler 26 gesteuert, so daß es für einen Teil der 6-Sekunden-Periode geöffnet wird, welcher von dem durch die Ausgangsspannung des Flüssigkeitsstandfühlers 40 angezeigten Flüssigkeits­ stand abhängt.

Das Wasser fließt durch den Wärmetauscher 18, wobei es Wärme aus der verbrauchten Dialyseflüssigkeit aufnimmt, und tritt in die Heizpassage 28 ein, fließt in dieser nach oben, fließt über in die Passage 32 und strömt unter der Ablenkplatte 34 in die Entlüftungskammer 36. Die Flüssigkeit in dem Heizer/Entlüfter 20 ist einem negativen Druck ausgesetzt, der durch die Entlüftungs­ pumpe 22, die mit einer feststehenden Geschwindigkeit, welche höher ist als die Einströmungsrate, pumpt, und durch die Vakuumpumpe 24 hervorgerufen wird. Die Pumpe 22 wird bei einer festen Spannung betrieben, um mit einer konstanten Rate zu pumpen (deren Wert vom Betriebspersonal eingestellt werden kann) und die Pumpe 34 wird betrieben, um die Luft aus der Kammer 36 zu ziehen und das Vakuum in der Kammer 36 zu erhöhen, ohne daß die Pumpe 22 überlastet wird. Der negative Druck und die erhöhte Temperatur bewirken eine Verflüchtigung des gelösten Gases aus der Flüssigkeit. Durch die Plastik­ teilchen zwischen den Sieben 38 werden Keimbildungs­ stellen geschaffen, an denen sich Luftblasen bilden. Das sich oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche sammelnde Gas tritt durch das Ventil 44 und die Pumpe 24 nach außen, wobei der mittlere Flüssigkeitsstand durch den Flüssigkeitsstandfühler 40 konstant gehalten wird.

Die Magneten 78 sind voneinander beabstandet, so daß der Bereich von Flüssigkeitspegeln in der Kammer 36 vergrößert wird, über den der Flüssigkeitsstandfühler 40 ein lineares Ausgangssignal abgibt. Die entgegengesetzte Polarität zwischen den gegenüberliegenden Magneten und die Verwendung von Seltenen-Erden-Magneten bewirkt einen konzentrierten magnetischen Fluß am Ort des Fühlers 56 zwischen den gegenüberstehenden Magneten 78, was zu einer besonderen Genauigkeit des Fühlers 40 beiträgt. Der Flüssigkeitsstand in der Kammer 36 ändert sich fortwährend aufgrund der zyklischen Betätigung des Ventils 16, jedoch wird der Stand innerhalb des gewünschten Bereiches gehalten. Der Flüssigkeitsstand wird über dem Heizbereich des Heizelements 30 gehalten.

Das entgaste bzw. von der Luft befreite Wasser wird durch die Pumpe 22 zu den übrigen hydraulischen Kreisen der Dialyseeinrichtung gefördert und mit einem Dialyse­ konzentrat gemischt und der Dialyseflüssigkeitsseite eines Dialysators zugeführt. Die verbrauchte Dialyse­ flüssigkeit kehrt vom Dialysator zum Einlaß 27 des Wärmetauschers 18 zurück und wird über die Vakuum/Ab­ flußpumpe 24 entfernt.

Bei anderen Ausführungsbeispielen kann z.B. der Flüssigkeitsstandfühler 40 mit einem Digitalschalter verbunden sein, der zwischen hohen und niedrigen Ausgangspegeln umschaltet, wenn seine Schwellwert­ spannung durchlaufen wird, und z.B. in einer Luft­ trenneinrichtung in einem Strömungsweg für verbrauchte Dialyseflüssigkeit stromaufwärts in einer Ausgleichs­ kammer verwendet werden.

Claims (11)

1. Strömungskammer gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einer Kammer, einem Kammereinlaß und einem Kammerauslaß, durch welches eine Flüssigkeit strömt,
einen Schwimmer (46) in der Kammer, einen Magneten (60), und
einen Magnetpositionsfühler (56), wobei der Magnet (60) oder der Magnetpositionsfühler (56) am Schwimmer (46) befestigt ist, so daß er sich bei Veränderung des Flüssigkeitsstandes in der Kammer bewegt,
und dementsprechend der Magnetpositionsfühler (56) oder der Magnet (60) in Bezug auf das Gehäuse feststehend angebracht ist.

2. Strömungskammer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine vertikal verlaufende Führungsstange (48), längs der sich der Schwimmer (46) bewegt, wenn der Flüssigkeitsstand in der Kammer steigt bzw. fällt.

3. Kammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (46) eine Öffnung (72) aufweist, durch welche die Führungsstange (48) verläuft.

4. Kammer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetpositionsfühler (56) von der Führungs­ stange (48) getragen wird, und daß zwei Magneten (60, 62) vom Schwimmer (46) auf gegenüberliegenden Seiten des Magnetpositionsfühlers (56) getragen werden.

5. Kammer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nordpol und der Südpol des Magneten (60) in Bezug aufeinander vertikal angeordnet und voneinander durch einen Zwischenraum längs einer vertikal verlaufenden Achse beabstandet sind, und daß der Magnetpositionsfühler (56) ein Ausgangs­ signal erzeugt, dessen Größe mit dem Flüssigkeits­ stand in der Kammer in Beziehung steht.

6. Strömungskammer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Nordpol und der Südpol der Mag­ neten (60, 62) in Bezug aufeinander vertikal ange­ ordnet und voneinander durch einen Zwischenraum längs vertikaler Achsen beabstandet sind, und daß der eine Magnet (60) seinen Nordpol an der Ober­ seite und der andere Magnet (62) seinen Nordpol an der Unterseite hat, und daß der Magnetpositions­ fühler (56) ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe mit dem Flüssigkeitsstand in der Kammer in Beziehung steht.

7. Strömungskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (48) Anschlagelemente (52) aufweist, die größer sind als die Öffnung (72), um den Schwimmer (46) zwischen diesen zu halten.

8. Strömungskammer nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneten (60, 62) jeweils aus einzelnen, auf einem vertikal verlaufenden Verbindungsjoch (76) angebrachten magnetischen Elementen (78) gebildet sind, wobei das eine magnetische Element (78) mit seinem Nordpol gegen das Verbindungsjoch (76) und das andere magnetische Element mit seinem Südpol gegen das Verbindungsjoch (76) angeordnet ist.

9. Strömungskammer nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (48) an der Oberseite des Gehäuses befestigt ist.

10. Strömungskammer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer an der Oberseite des Gehäuses einen Gasauslaß (44) aufweist, durch den aus der Flüssigkeit freigesetztes Gas entfernt wird.

11. Strömungskammer nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Trennelement (34) in der Kammer, welches diese in eine Entgasungszone (36), die den Schwimmer enthält, und eine Heizzone (28) mit nach oben verlaufender Strömung unterteilt.