DE3741729C2

DE3741729C2 - Gas-Verdünnungsgerät

Info

Publication number: DE3741729C2
Application number: DE3741729A
Authority: DE
Inventors: Richard Bruce Waite
Original assignee: Waite and Co Pty Ltd
Current assignee: Maersk Indoplas Pty Ltd
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1987-12-09
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2007-12-10
Also published as: AU614731B2; GB8728309D0; US4848333A; GB2200167A; DE3741729A1; GB2200167B; AU8228587A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gas-Verdünnungsgerät gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3.

Derartige Gas-Verdünnungsgeräte werden insbesondere für die Sauerstoffversorgung bei der Inhalationstherapie verwendet.

Bekannte Sauerstoff-Verdünnungsgeräte, wie sie in der US- PS 3 913 607 beschrieben sind, saugen einen Sauerstoff strom durch eine Düsenöffnung in eine Kammer. Die Kammer steht in Verbindung mit der Umgebungsluft. Wenn der Sauer stoff aus der Düse in die Kammer strömt, wird die den Sauerstoffstrom umgebende Luft mitgerissen und Frischluft wird in die Kammer durch einen Schlitz in der Kammerwan dung hineingezogen. Die Schlitzöffnung ist einstellbar, wodurch das Verhältnis der der Kammer zugeführten und mit dem Sauerstoffstrom vereinigten Luft über einen gewissen Bereich eingestellt werden kann. Die Mischung von Luft und Sauerstoff wird von einer Kammerauslaßöffnung zu einer Inhalationsmaske geleitet. Die Schlitzöffnung wird einge stellt durch Verdrehung eines rohrförmigen Kammer-Teiles ("Selector") mit einem Fenster gegenüber einem anderen rohrförmigen Kammer-Teil ("Hülse") mit einem überlappenden Fenster, wobei der Überlappungsbereich die Öffnung be grenzt, durch welche die Luft zum Mischen zugeführt wird.

Das bekannte Sauerstoff-Verdünnungsgerät der oben be schriebenen Art weist eine Anzahl von Nachteilen auf. Ein Selector ist erforderlich für die Zuführung des Ver dünnungsanteils von 24 bis 30% Luft zu dem Sauerstoff, während ein zweiter Selector mit einer größeren Strahldüse und einem kleineren Lufteintrittsschlitz erforderlich ist für Anteile von 35 bis 50%. So werden zwei Selectoren benötigt, um den gesamten Anteilsbereich abzudecken, was eine getrennte Aufbewahrung des jeweils unbenutzten Teils erforderlich macht und daher unbequem ist. Außerdem ist es ratsam, die Sauerstoff-Durchflußmenge ebenso einzustellen wie die Luftöffnung. Beispielsweise wird ein Sauerstoff durchsatz von drei Litern pro Minute (l/min) empfohlen zur Anwendung mit Selector-Öffnungen A oder B, um 24% bzw. 26% Verdünnung zu erreichen, während 6 l/min empfoh len sind, wenn die Öffnungen C, D eingestellt werden, um 28% bzw. 30% Verdünnung zu erreichen. Auf diese Weise ist die Möglichkeit für Irrtümer durch Fehlkombinationen einer Luftzutrittsöffnung mit einem gegebenen Sauerstoffdurch fluß oder umgekehrt geschaffen.

Darüber hinaus besteht, wenn eine zu kleine Luftzufüh rungsöffnung benutzt wird, das Risiko, daß, wenn die Spitzen-Einatmungsmenge eines Patienten die Durchflußmenge des gemischten Gases übersteigt, der Patient zusätzliche Luft durch den Schlitz ansaugt, wodurch sich eine stärkere als die voreingestellte Verdünnung ergibt.

Ein anderer Nachteil des Bekannten ist es, daß ein Ver stellschritt von etwa 24% auf 26% Verdünnung durch eine sehr kleine Verdrehung des Selectors bewirkt werden kann. Obwohl Einrastanschläge vorgesehen sind, haben diese keine ausreichende formschlüssige Wirkung und der Verdünnungs grad kann leicht irrtümlich falsch eingestellt werden oder kann durch zufälliges Anstoßen ungenau verstellt werden.

Ein weiterer Nachteil des Bekannten ist, daß Toleranzen der feinen Öffnungen der Düse notwendigerweise kritisch sind, wenn genaue Verdünnungen erreicht werden müssen, wodurch sowohl die Herstellung als auch die Wartung und Benutzung des Gerätes kompliziert werden.

In der US-PS 3 977 432 ist ein nach dem gleichen Prinzip funktionierendes Gas-Verdünnungsgerät mit ähnlichen Nach teilen offenbart. Von diesem Stand der Technik gehen die Gegenstände der jeweiligen Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 3 aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gas- Verdünnungsgerät der genannten Art zu schaffen, das einfach herstellbar, betriebssicher, insbesondere stoßunempfindlich, sowie einfach in der Wartung und Benutzung ist und das eine genaue und fehlerfreie Einstellung der Verdünnung ermög licht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Gerät mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es wird der Sauerstoff der Kammer in einer Durchflußmenge zugeleitet, die größer als 2 l/min ist und vorzugsweise zwischen 4 und 6 l/min liegt. Luft wird der Kammer durch den Lufteinlaß bildende Öffnungen mit festen Abmessungen zugeführt und die Geschwindigkeit des in die Kammer strömenden Sauerstoffs wird eingestellt durch Verstellung des Querschnitts der Sauerstoff-Einlaßöffnung, durch die der Sauerstoff in die Kammer eingeleitet wird, wo er Verdünnungen von 24 bis 50% erzeugt. Vorzugsweise wird außerdem die Geschwindigkeit des Sauerstoffstromes in der Sauerstoff-Einlaßöffnung nicht kontinuierlich einge stellt, sondern wird in Stufen verstellt, von denen jede einer Zunahme der Anreicherung oder Verdünnung entspricht.

Die Luftzuführung in die Kammer erfolgt durch mindestens eine Öffnung mit festgelegtem Querschnitt. Der Querschnitt der Sauerstoff-Einlaßöffnung ist durch Einführen oder Herausziehen des Ventilschaftes von kleinerem Durchmesser als die Öffnung einstellbar. Der Durchmesser des Ventil schaftes wird in Achsrichtung größer. Vorzugsweise ändert sich der Durchmesser des Ventilschaftes stufenweise. Die Einführtiefe desselben ist mittels Gewinde einstellbar.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des zusammengebauten Gerätes,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das zusammengebaute Gerät in Fig. 1 nach der Schnittlinie 2-2,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Gerät nach der Schnitt linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Querschnitt nach der Schnittlinie 4-4 in Fig. 2, Fig. 5 einen Querschnitt nach der Schnittlinie 5-5 in Fig. 2.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Sauerstoff- Verdünnungsgerät dargestellt mit einem Hülsen-Teil, das mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, und einem Reglerteil 20.

Der rohrförmige Körper 2 der Hülse 1 weist eine Außenwand mit zylindrischer Innenfläche 3 auf und ein offenes Auslaßende 4. Der Durchmesser der rohrförmigen Hülse 1 verringert sich an einer mit einem Abstand vom Auslaßende 4 vorgesehenen Schulter 5 und bildet eine Verteilerkammer, welche durch eine Wandung 6 mit zylindrischer Innenfläche 7 begrenzt und durch eine Stirnwand 8 abgeschlossen ist.

Eine Vielzahl von im Abstand voneinander äquiradial ange ordneten Öffnungen 14 durchdringen die Wandung 6 als Luftzuführung in die Verteilerkammer.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Öffnun gen 14 mit einer Gesamtfläche von 300 qmm vorgesehen.

Ein starres Einlaßrohr 9 erstreckt sich konzentrisch von einem außerhalb der Verteilerkammer befindlichen Einlaßen de 10 durch die Stirnwand 8 hindurch zu einem Auslaßende 11 innerhalb des Körpers 2 der Hülse 1.

Das Einlaßrohr 9 ist an seinem Einlaßende 10 vorzugsweise auf der Außenseite mit konischen Halteringen 12 versehen, wie sie zum Festhalten eines aufgeschobenen Schlauches verwendet werden, der im Gebrauch mit einer Sauerstoffzu fuhr verbunden ist.

Wahlweise können auch Zusatzöffnungen 14A in der Wandung der Hülse vorgesehen sein.

Der Regler 20 hat eine im wesentlichen rohrförmige Wandung 21, deren Außendurchmesser in die Wand-Innenfläche 3 der Hülse 1 eingepaßt ist, und ist mit einem Schraubengewinde 22 versehen, welches in ein Gewinde 17 eingreift, das in die Innenfläche 3 des rohrförmigen Körpers 2 geschnitten ist. Das Ineinandergreifen der Schraubenelemente 22, 17 ergibt je Umdrehung eine Axialverschiebung des rohrförmi gen Reglers 20 gegenüber der Hülse 1 um etwa 7 mm.

Der Regler 20 ist an seinem Ausströmende 26 derart ausge bildet, daß er durch Steckverbindung an den Einlaß einer in der Zeichnung nicht dargestellten Plastik- Beatmungsgerätmaske anschließbar ist.

Ein Ventilschaft 23 ist in Achsrichtung im Inneren des Reglers 20 mittels radial gerichteter Speichen oder Arme 24 befestigt.

Der Ventilschaft 23 ist im Durchmesser abgestuft und weist den kleinsten Durchmesser D1 anschließend an seiner An strömspitze 25 und progressiv zunehmende Durchmesser D2, D3, D4, D5, D6 in Strömungsrichtung auf. Vorzugsweise betragen die Durchmesser D1 = 2,5 mm, D2 = 2,8 mm, D3 = 3,2 mm, D4 = 3,5 mm, D5 = 3,7 mm und D6 = 4 mm.

Entweder der Ventilschaft 23 oder die Innenwandung des Einlaßrohres 9 oder beide können, wenn gewünscht, konische Oberflächen haben. Der Ventilschaft 23 ist derart angeord net, daß jede halbe Schraubumdrehung des Reglers 20 gegen über der Hülse 1 den Ventilschaft 23 um ein Maß in das Einlaßrohr 9 hinein oder aus demselben herausbewegt, durch das der Querschnitt des Spalts zwischen dem Außendurchmes ser des Ventilschafts 23 und dem Innendurchmesser des Einlaßrohres 9 verändert wird. Auf diese Weise kann wäh rend des Gebrauchs die Fläche der Sauerstoffzufuhröffnung verstellt werden mit daraus folgender Änderung der Sauer stoffgeschwindigkeit bei gegebenem Durchsatz, der bei spielsweise in Litern pro Minute gemessen wird.

Die Hülse 1 weist zwei langgestreckte Schlitze 15 auf, die sich auf diametral entgegengesetzten Seiten der Wandung des rohrförmigen Körpers 2 achsparallel erstrecken. Die Schlitze 15 sind im Ausführungsbeispiel gebildet durch das Einarbeiten von Abflachungen 16 in die Außenwand der Hülse 1 bis in eine Sehnen-Ebene, welche die Innenfläche 3 des Rohrkörpers 2 schneidet.

Der Regler 20 ist mit radial nach außen vorspringenden Nasen 30 versehen, die auf federnden Laschen 31 angeordnet sind, welche aus einem Teil der Regler-Wandung 21 gebildet sind. Die Nasen 30 sind in radialer Richtung zusammen drückbar auf einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Innenfläche 3 des rohrförmigen Körpers 2, aber sie werden durch die Laschen 31 federnd nach außen zurückgedrückt in Anlage an diese Innenfläche 3 oder in formschlüssigen Eingriff in den Schlitz 15 der Hülse 1.

Die Einregulierung der Luftverdünnung erfolgt durch Zusam mendrücken der Nasen 30. Dadurch können die Nasen 30 die Schlitze 15 freigeben und ermöglichen das Verdrehen des rohrförmigen Reglers 20 um eine halbe Umdrehung, während der die Nasen 30 entlang der Innenwand 3 des rohrförmigen Körpers 2 gleiten, worauf die Nasen 30 von den federnden Laschen 31 wieder in formschlüssigen Eingriff mit den Schlitzen 15 zurückgedrückt werden.

Die Schlitze 15 können in der Nähe ihrer Enden mit Vor sprüngen 32 (nur in Fig. 1 dargestellt) versehen sein, wodurch unbeabsichtigtes Zurückziehen des Reglers 20 über seinen Verstellbereich hinaus erschwert wird.

Wie in Tabelle I gezeigt, stellt das erfindungsgemäße Gerät einen brauchbaren Luftanteil zur Sauerstoffmischung zur Verfügung, ohne daß ein Austausch von Teilen des Gerätes erforderlich ist und ohne Veränderung des Sauer stoffdurchsatzes.

Tatsächlich scheint die Verdünnung im wesentlichen unab hängig vom Durchsatz zu sein, wenn die Sauerstoff- Förderleistung in der Größenordnung von 4 bis 8 l/min. liegt.

TABELLE I

PROZENTUALE LUFTVERDÜNNUNG BEI VERSCHIEDENEN SAUERSTOFF-DURCHSÄTZEN

Es hat sich gezeigt, daß durch sorgfältige Auswahl geeig neter Dimensionen, die in einfacher Weise auf der Basis der Lehre der Erfindung durch Routineprüfung bestimmbar sind, andere Ausführungsformen der Erfindung es ermögli chen, einen breiteren Bereich von Luft/Sauerstoffverdün nungen mit einem einzigen Gerät zu erhalten.

Es ist selbstverständlich, daß, obgleich ein abgestufter Ventilschaft 23 zu bevorzugen ist und zufriedenstellendere Herstellungstoleranzen ergibt, auch ein konischer Ventil schaft verwendet werden kann. Alternativ kann ein konisch oder stufenförmig aufgebohrtes Einlaßrohr 9 mit einem zylindrischen Ventilschaft oder eine Kombination von derart zusammenwirkenden Teilen benutzt werden. Gleicher weise können andere Ventilanordnungen verwendet werden zur Veränderung der Sauerstoffgeschwindigkeit am Kammereinlaß für eine vorbestimmte Lufteinlaßöffnung.

Die Hülse ist zweckmäßigerweise geeicht, so daß sie % Verdünnung bei den verschiedenen Einstellungen angibt. Andere Mittel für stufenweise Einstellung der Teile und/oder für Einrast-Verriegelung können vorgesehen sein.

Das Gerät kann aus beliebigem geeigneten Material herge stellt sein. Die Teile eines vorliegenden Prototyps sind gegossen aus Acrylnitril-Butadien-Styrol (Regler) und Polypropylen (Hülse).

Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ergeben einfache Mittel zur Einstellung des Sauer stoff : Luftverhältnisses.

Da in diesen Ausführungsformen mindestens eine halbe Drehung erforderlich ist, um eine Einstellung zu ändern, ist es schwierig, Einstellungen irrtümlich vorzunehmen und es ist äußerst unwahrscheinlich, wenn nicht unmöglich, daß eine Einstellung infolge eines plötzlichen Stoßes verän dert wird.

Darüber hinaus kann ein weiter Bereich von gewünschten Einstellungen erreicht werden mit einem Gerät, ohne die Notwendigkeit, die Einstellung des Sauerstoff-Durchsatzes an einem Zufuhrregler zu verändern oder Teile zu ersetzen.

Obwohl durchweg auf Sauerstoff Bezug genommen wurde, kann das Gerät und das Verfahren auch für andere Gase oder Gasmischungen, beispielsweise mit Sauerstoff angereicherte Luft, verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1

Hülse

2

rohrförmiger Körper

3

Innenfläche

4

Auslaßende

5

Schulter

6

Wandung

7

zylindrische Innenfläche

8

Stirnwand

9

Einlaßrohr

10

Einlaßende

11

Auslaßende

12

konische Halteringe

14

Öffnungen (äquiradial)

14

AZusatzöffnungen

15

langgestreckte Schlitze

16

Abflachung

17

Gewinde

19

Öffnung

20

Reglerteil

21

Wandung

22

Schraubengewinde

23

Ventilschaft

24

Speichen oder Arme

25

Anströmspitze

26

Ausströmende

30

Nase

31

federnde Lasche

32

Vorsprung

Claims

1. Gas-Verdünnungsgerät mit einer Kammer, die durch zwei ineinanderschiebbare rohrförmige Körper (2, 20) abgegrenzt ist und einen Lufteinlaß sowie einen Auslaß, der für das Zusammenwirken mit einer Inhalationsmaske ausgelegt ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Lufteinlaß aus mindestens einer Öffnung (14) mit unveränderlicher Größe besteht,
b) einer (2) der rohrförmigen Körper (2, 20) mit einer Sauerstoff-Einlaßöffnung versehen ist und
c) an dem anderen rohrförmige Körper (20) ein Ventil schaft (23) mit in Achsrichtung zunehmendem Durchmes ser angeordnet ist, der zum Ändern des freien Öff nungsquerschnitts in die Sauerstoff-Einlaßöffnung einschiebbar und aus der Sauerstoff-Einlaßöffnung herausziehbar ist,

wobei beide rohrförmigen Körper (2, 20) mit Gewinden (17, 22) versehen sind, die derart zusammenwirken, daß durch ein Verdrehen der Hülsen gegeneinander der Ventil schaft (23) in die Sauerstoff-Einlaßöffnung hinein- oder aus dieser herausbewegt wird.

2. Gas-Verdünnungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Durchmesser des Ventilschaftes (23) sich stufenweise ändert.

3. Gas-Verdünnungsgerät mit einer Kammer, die durch zwei ineinanderschiebbare rohrförmige Körper abgegrenzt ist und mindestens einen Lufteinlaß sowie einen Auslaß der für das Zusammenwirken mit einer Inhalationsmaske ausgelegt ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Lufteinlaß aus mindestens einer Öffnung (14) mit unveränderlicher Größe besteht,
b) einer der rohrförmigen Körper ein Einlaßrohr mit einer Innenwandung mit konischer oder stufenförmiger Oberfläche aufweist, welches eine Sauerstoff- Einlaßöffnung bildet und
c) der andere rohrförmige Körper einen Ventilschaft aufweist, der zum Ändern des freien Öffnungsquer schnitts in die Sauerstoff-Einlaßöffnung einschiebbar und aus der Sauerstoff-Einlaßöffnung herausziehbar ist,

wobei beide rohrförmigen Körper mit Gewinden versehen sind, die derart zusammenwirken, daß durch ein Verdrehen der Hülsen gegeneinander der Ventilschaft in die Sauer stoff-Einlaßöffnung hinein- oder aus dieser herausbewegt wird.

4. Gas-Verdünnungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere (2) der beiden rohrförmigen Körper (2, 20) mindestens einen Schlitz (15) aufweist und von der Oberfläche des inneren rohrför migen Körpers (20) eine federnde Nase (30) nach außen vorspringt, wobei der Schlitz (15) und die Nase (30) derart ausgebildet sind, daß, sobald sie beim Gegenein anderverdrehen der rohrförmigen Körper (2, 20) übereinan derstehen, die Nase (30) in den Schlitz (15) einrastet und weitere Drehung verhindert.

5. Gas-Verdünnungsgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dimensionen derart festgelegt sind, daß eine Sauerstoffverdünnung von 24 bis 50% veränderlich ist.

6. Gas-Verdünnungsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es an einer Sauer stoffzuführung für eine Inhalationsmaske angeordnet ist.