DE3830314A1

DE3830314A1 - Verbesserungen an gas- oder luftbefeuchtern

Info

Publication number: DE3830314A1
Application number: DE3830314A
Authority: DE
Inventors: Ilija Orec; Erwin Josef Meyer
Original assignee: Fisher and Paykel Ltd
Current assignee: Fisher and Paykel Appliances Ltd
Priority date: 1987-09-07
Filing date: 1988-09-07
Publication date: 1989-03-16
Also published as: GB8818551D0; US4913140A; FR2620043A1; GB2209479A; FR2627707B1; NZ221689A; GB2209479B; FR2620043B1; JPH0194862A; AU603255B2; FR2627707A1; AU2191288A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Befeuchtungsanlagen für Luft und andere Gase und ist in erster Linie, aber nicht aus schließlich, dazu gedacht, einen Patienten in einem Krankenhaus, der - beispielsweise auf einer Intensivstation - befeuchtete Gase benötigt, mit solchen zu versorgen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Apparat zum Befeuchten von Gasen. Der Apparat weist eine Gaskammer, ein damit verbundenes Wasserbehältnis, mindestens einen Schwimmer in der Gaskammer, einen Wassereinlaß, eine zu dem Wasserbehältnis führende Wasserleitung und mindestens ein Wasserregelventil auf. Die Gaskammer hat einen Einlaß und einen Auslaß, um einen Durch fluß von Gasen durch die Kammer zu ermöglichen. Das Wasser regelventil weist ein bewegliches Teil und einen in der ge nannten Wasserleitung angeordneten Ventilsitz auf, wobei das bewegliche Teil von dem erwähnten Schwimmer relativ zu dem Ventilsitz bewegt werden kann, um einen weiteren Eintritt von Wasser in das Wasserbehältnis zu verhindern, wenn mehr als eine festgesetzte Menge von Wasser von dem Wasserbehältnis in die Gaskammer gelangt.

In einem weiteren Gesichtspunkt besteht die Erfindung aus einer Ventilvorrichtung für eine Flüssigkeitsleitung mit einem Ventil, wobei das Ventil einen eine zu der Flüssigkeitsleitung führende Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz aufweist; die selbst eine biegsame Wandung aufweist, wobei ein Teil der biegsamen Wandung als beweglichen Teil des Ventiles dienenden Teil der biegsamen Wandung auszuüben, wobei eine Erhöhung des Druckes durch die Ventilbetätigungsmittel ein Schließen des Ventiles verursacht, wohingegen eine Erniedrigung des Druckes einen Fluidstrom durch die Leitung zuläßt.

Für den Durchschnittsfachmann in dem die Erfindung betreffenden Fachgebiet sind viele verschiedene Variationen in der Konstruk tion und sehr weit abgewandelte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung nahegelegt, ohne daß der Erfindungsbereich, wie er in den Ansprüchen abgegrenzt ist, verlassen wird. Die Offen barung und die Beschreibung sind lediglich beispielhaft und in keiner Weise beschränkend gemeint.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben, in der

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Aufriß eines erfindungs gemäßen Gasbefeuchters,

Fig. 2 einen grundrißparallelen Schnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Gerät,

Fig. 3 eine Teilansicht eines eine Drehung ermöglichenden Elementes zwischen einem Befestigungsmittel für eine Wandung und einem einen Schwimmer tragenden Arm,

Fig. 4 bzw. 5 in einem kleineren Maßstab einen Aufriß und einen Querschnitt eines Verbindungsmittels und eines Ventiles, die Teil der Erfindung sind,

Fig. 6 bis 8 einen senkrechten Schnitt, einen waagerechten Schnitt und einen Aufriß eines biegsamen, einen Teil des in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ven tiles bildenden Ventilelements,

Fig. 9 und 10 eine vergrößerte Darstellung des Ventiles und anderer Teile des in Fig. 1 dargestellten Gerätes, und

Fig. 11 die gleiche Anordnung wie in Fig. 9, jedoch als Doppelventilanordnung zeigen.

Wie in der Zeichnung dargestellt, weist ein Gasbefeuchter 1 eine Gaskammer 2 und ein mit der Gaskammer 2 verbundenes Wasserbehältnis 3 auf, wobei die Gaskammer 2 oberhalb des Wasserbehältnisses 3 angeordnet ist. Zwischen der Gaskammer 2 und dem Wasserbehältnis 3 ist eine mikroporöse Membran 4 angeordnet. Die mikroporöse Membran ist aus einem mikroporösen Material gemacht, das für Wasserdampf durchlässig ist, für flüssiges Wasser hingegen im wesentlichen undurchlässsig ist, und das weiterhin vorzugsweise biegsam, reaktionsträge und wasserabstoßend ist. Ein solches Material ist beispielsweise gerecktes PTFE (Polytetrafluoräthylen). Dieses Material wird als Halbzeug unter dem eingetragenen Warenzeichen Gortex hergestellt und kann von der Firma W L Gore and Associates Inc. in den U.S.A. bezogen werden.

Das Material ist dünn und auf einem Verstärkungsrahmen 5 befestigt, um den Arbeitsdrücken widerstehen zu können, die auftreten, wenn dem Wasserbehältnis 3 Wasser aus einem an einem - i. a. neben dem den Gasbefeuchter nutzenden Pa tienten stehenden - Ständer aufgehängten Beutel zugeführt wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Tragrahmen 5 in einer horizontalen Ebene angeordnet und weist eine Serie von sich kreuzenden Streben auf, unter denen das mikroporöse Material 6 angeordnet ist. Die Streben können sich in allen möglichen geeigneten Formen kreuzen.

Der Rahmen 5 ist aus Kunststoffmaterial spritzgegossen, wobei gleichzeitig während des Herstellungsprozesses zwei aufrecht stehende Laschen 10 und ein Wasseranschlußstutzen 11 einstückig mit dem Rahmen 5 spritzgegossen wird. Der Wasseranschluß stutzen 11 hat einen Wassereinlaß 12. Der Stutzen 11 wird unter Zuhilfenahme eines Lösungsklebers oder in einer anderen gewünschten Art und Weise in der Wand 13 der Gaskammer 2 eingefügt. In dem Spritzgußteil ist eine Wasserleitungsöffnung 14 vorgesehen, die von einem Ventilsitz 15 umgeben wird und zu einem Durchlaß in der Form eines Schlitzes 16 führt, der sich durch den membrantragenden Trägerrahmen 5 hindurch erstreckt und so zu einem Auslaß 17 in das Wasserbehältnis 3 führt. In einem zusätzlichen Arbeitsgang wird ein bieg sames Teil 20 spritzgegossen, beispielsweise aus synthetischem Gummi wie beispielsweise T.P.R. Santoprene 271-47. Dabei weist das bewegliche Teil 20 die aus den Fig. 4 und 10 ersichtliche Form auf und wird in dem oben beschriebenen Herstellungsvorgang des Trägerrahmens 5 in die äußere Umgebung 21 des Wasseranschlusses eingespritzt und bildet dann eine Frontseite des Schlitzes 16 und dichtet den Schlitz 16 gegen die Gaskammer 2 ab. Das bieg same Teil 20 hat eine Erhöhung 22, die als Ventilelement dient und den Wasserzugang zum Schlitz 16 und damit das Wasserbehältnis 3 absperrt, wenn es gegen den Ventilsitz 15 gepreßt wird.

Um die Dichtwirkung zu unterstützen, kann der Teil 18 (Fig. 5) des Wasseranschlusses in der Umgebung des Ventilsitzes 15, wenn gewünscht, aus einem vergleichsweise dicken Abschnitt bestehen, bei dem durch Einschnürung eine kreisförmig hervortretende, die Öffnung 14 umgebende Lippe ausgeformt wird, die den Ventil sitz 15 bildet, wie schematisch in Fig. 5 dargestellt.

Um das Ventil zu betätigen und damit die Wasserzufuhr zu sperren, ist ein Schwimmkörper 25 vorgesehen, der an mehreren Armen 26 befestigt ist, die mit einem Querriegel 27 verbunden sind, welcher Schlitze 28 aufweist, die über die aufrechtstehenden Laschen 10 greifen. Die Laschen weisen an den freien Enden vorzugsweise einen Absatz auf, um ein unbeabsichtigtes Abheben der geschlitzten Arme zu verhindern. Die Schlitze 28 und die Laschen 10 bilden zusammen eine Drehlagerung, wobei die Laschen 10 gebogen werden, wenn sich der Schwimmkörper 25 aufwärts bewegt, beispielsweise aufgrund von in der Gaskammer 2 vorhandenem Wasser. Der Quer riegel 27 trägt ein Betätigungselement 30, das gegen das bieg same, gegenüber der Öffnung 14 angeordnete Teil 20 drückt, und auf diese Weise aufgrund der Anhebung des Schwimmkörpers gegenüber dem Teil 30, wenn Wasser in die Gaskammer 2 gelangt und das Schließen des Ventils verursacht, einen beträchtlichen Druck zwischen dem Teil 20 und dem Ventilsitz 15 erzeugt.

Um die Gaskammer 2, das Wasserbehältnis 3 und den Trägerrahmen 5 luft- und wasserdicht zusammensetzen zu können, hat die Gas kammer 2 einen ringförmigen Flansch 34 (Fig. 9), der Träger rahmen 5 einen ringförmigen Flansch 35 und der Boden 36 des Wasserbehältnisses 3 einen ausgedehnten Flansch 37. Ein Teil 38 des Flansches 37 ist über die Flansche 34 und 35 gebördelt, zusätzlich ist eine Dichtung 39 vorgesehen, um die notwendige Luft- und Wasserdichtigkeit zu gewährleisten.

Im Betrieb ist der Gas- bzw. Luftbefeuchter mit einem Einlaß 32 an eine Gasquelle angeschlossen, während ein hier nicht dar gestellter Auslaß mit einer Beatmungsmaschine verbunden ist, die ihrerseits - beispielsweise auf der Intensivstation eines Krankenhauses - mit einem Patienten verbunden ist. Mit dem Einlaß 12 ist eine Wasserquelle verbunden, die vorzugsweise aus dem bekannten, in der Nähe des Patienten an einem Ständer aufge hängten Beutel besteht. Der Befeuchter ist auf einer Heiz vorrichtung der bekannten Art montiert; und wenn das in dem Wasserbehältnis 3 befindliche Wasser auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt worden ist, gelangt Wasserdampf - hingegen kein flüssiges Wasser - durch die mikroporöse Membran in die Gaskammer und befeuchtet so die durch diese zu dem Patienten hindurchtretenden Gase. Unter bestimmten Umständen kann jedoch ein Bruch oder eine andere Situation eintreten, unter der flüssiges Wasser durch die mikroporöse Membran in die Gaskammer gelangen kann, so daß der Wasserstand in der Gaskammer einen festgelegten Wert überschreitet. Auf diese Weise eintretendes flüssiges Wasser wird den Schwimmkörper 25 anheben, was bewirkt, daß das Betätigungselement 30 die biegsame Membrane 20 gegen den Ventilsitz 15 drückt und so der Wasserzufluß zu dem Wasserbe hältnis abgesperrt wird. Auf diese sehr einfache und doch sehr wirksame Art und Weise wird ein Regelventil realisiert, welches der Gefahr, daß die Gaskammer überflutet und flüssiges Wasser zu dem Patienten geleitet wird, begegnet oder diese Gefahr zu mindest minimiert.

In einigen vorkommenden Fällen kann es wünschenswert sein, die mikroporöse Membran 4 wegzulassen, so daß das Wasserbehältnis lediglich den unteren Teil der Gaskammer 2 bildet. Darüber hinaus kann es auch bei Benutzung einer mikroporösen Wandung 4 wünschenswert sein, neben einem Wasserzuflußregelventil ein ebensolches für den Abfluß zu haben. Unter solchen Umständen ist ein Sicherheitsventil der gleichen Bauweise wie vorstehend be schrieben wünschenswert. Eine solche Konstruktion ist in Fig. 11 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Schwimm körperarm 26 vorgesehen, der ein Betätigungselement 41 aufweist, der an einem Bereich 42 der biegsamen Wand 20 anliegt und diese bewegt, um den zu dem Wassereintritt 12 führenden Ventilsitz 50 zu verschließen. Neben dieser zu der oben beschriebenen Ventil anordnung im wesentlichen gleichartigen Vorrichtung ist an einem weiteren Satz von Armen 44 und 45 ein hier nicht näher darge stellter Schwimmkörper befestigt. Der Arm 45 ist verlängert, um ein Betätigungselement 46 zu bilden, das an einer verdickten Stelle 47 der biegsamen Wand 20 anliegt, um ggf. die Öffnung eines zu der Gaskammer 3 führenden Abflußweges 48 zu verschließen und so ein Wasserabflußventil zu bilden. Einer der Schwimmkörper oder eines der Betätigungselemente, beispielsweise der den Arm 44 betätigende Schwimmkörper oder die verdickte Stelle 47 oder das Betätigungselement 46 ist vorzugsweise so dimensioniert, daß das Ventil 50 am Wassereintritt vor dem Abflußventil 52 geschlossen wird, um einen Beobachter zu befähigen, die ordnungs gemäße Regeltätigkeit des Ventiles 50 auf den Wasserzufluß zu kontrollieren. In der dargestellten Konstruktion geschieht die Befeuchtung von der Oberfläche des Wasserbehältnisses 3 aus, und kann - wenn notwendig - durch die Verwendung eines porösen Materials mit einer großen Oberfläche in der Gaskammer 2 unter stützt werden, um die Wasserverdampfungsrate zu erhöhen.

Bezugszeichenliste
(List of reference numerals)

1 Luftbefeuchter
2 Gaskammer
3 Wasserbehältnis
4 Membran
5 Trägerrahmen
6 mikroporöses Material
10 Laschen
11 Wasseranschlußstutzen
12 Wassereinlaß
13 Wand (von 2)
14 Wasserleitungsöffnung
15 Ventilsitz
16 Schlitz
17 Auslaß
20 bewegliches Teil
22 Erhöhung (von 20)
25 Schwimmkörper
27 Querriegel
28 Schlitze
34 Flansch (von 2)
35 Flansch (von 5)
36 Boden (von 3)
37 Flansch (von 36)
38 Teil (von 37)
39 Dichtung
42 Bereich (von 20)
44 Arm
45 Arm
46 Betätigungselement
47 Erhöhung (von 20)
48 Abschlußweg
50 Ventilsitz
52 Abflußventil

Claims

1. Vorrichtung zur Befeuchtung von Gasen, gekennzeichnet durch eine Gaskammer mit einem einen Durchfluß von Gasen durch die Kammer ermöglichenden Einlaß und einem Auslaß; ein damit ver bundenes Wasserbehältnis; mindestens einen Schwimmkörper in der Gaskammer; einen Wassereinlaß und eine zu dem Wasserbehältnis führende Wasserleitung; und mindestens ein Wasserregelventil mit einem beweglichen Teil und einem in der Wasserleitung ange ordneten Ventilsitz, wobei das bewegliche Teil von dem Schwimm körper bewegt werden kann, so daß bei Eindringen einer Wasser menge von dem Wasserbehältnis in die Gaskammer, die einen festgelegten Wert überschreitet, der Schwimmkörper das bewegliche Teil relativ zu dem Ventilsitz bewegt, um einen weiteren Zu fluß von Wasser in das Wasserbehältnis zu verhindern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwimmkörper vorhanden sind, die je ein Regelventil be tätigen, von denen eins den Wasserzutritt in die Wasserleitung und das andere den Abfluß von Wasser aus der Wasserleitung re gelt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaskammer oberhalb des Wasserbe hältnisses angeordnet ist und daß die Gaskammer und das Wasserbehältnis durch eine beiden gemeinsame mikroporöse Membran getrennt werden, die für Wasserdampf durchlässig, für flüssiges Wasser hingegen im wesentlichen undurchlässig ist und daß die Wasserleitung durch eine Wand der Gaskammer führt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement eines jeden Wasserregelventils ein bieg sames Ventilelement ist und daß mindestens ein Schwimmkörper auf Bewegungsmitteln angeordnet ist, welche das biegsame Ventilelement bewegen, wobei der Schwimmkörper so beweglich ist, daß, sollte mehr als eine voreingestellte Menge von Wasser in die Gaskammer gelangen, der Schwimmkörper angehoben wird, um einen Teil des Bewegungsmittels gegen das biegsame Ventilelement und damit dieses gegen den Ventilsitz zu drücken, um den Wasserzufluß zu der Wasserleitung und damit zu dem Wasserbehältnis abzusperren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserleitungsanschluß Bereiche aus Kunststoffmaterial aufweist, bei denen eine Einschnürung eine eine ringförmige vorstehende Lippe umgebende Kerbe hervorruft, wobei die Lippe den Ventilsitz bildet und einen ring- und linienförmigen Kontakt mit dem biegsamen Material bildet, wenn das Ventil ge schlossen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil aus synthetischem Gummi oder einem ähnlichen, biegsamen Material hergestellt ist, welches während des Herstellungsverfahrens in einer Spritz gußmaschine plaziert und während des Spritzgießens zu einem Teil der Wasserleitungswände wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, gekennzeichnet durch einen den auf die mikroporöse Membran ausgeübten Wasser druck aufnehmenden Trägerrahmen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerrahmen Verstärkungsstreben aufweist, die in einer im wesentlichen in einer horizontalen Ebene liegenden Anordnung angeordnet sind und jeweils Bereiche der mikroporösen Membran unterstützen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leitung und der Trägerrahmen für die mikro poröse Wandung einstückig im Spritzgußverfahren ausgeführt werden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsmittel dadurch drehbar sind, daß der Trägerrahmen ein Paar von biegsamen, aufrechtstehenden Laschen aufweist und ein Arm, der Teil der Bewegungsmittel ist und den Schwimmkörper trägt, Schlitze aufweist, die die Laschen hineinfassen, so daß die Laschen biegbar sind, um eine Dreh bewegung des Schwimmkörpers zu ermöglichen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gaskammer eine Glockenform mit einem sich nach außen hin erstreckenden, ringförmigen, den unteren Bereich der Gaskammer umgebenden Flansch hat, daß der Trägerrahmen für die mikroporöse Wandung einen korrespondierenden ringförmigen Flansch aufweist und das Wasserbehältnis die Form eines Tellers mit einem ebenfalls korrespondierenden ringförmigen Flansch auf weist, dessen äußerer Teil um den Flansch der Gaskammer und den Flansch des Trägerrahmens umgebördelt ist, so daß der umge bördelte Teil über den erstgenannten Flansch gegen den dritten Flansch drückt, um eine luft- und wasserdichte Verbindung zwischen den Teilen der Gaskammer und des Wasserbehältnisses zu gewährleisten.

12. Ventilvorrichtung für eine Flüssigkeitsleitung mit einem Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen eine zu der Leitung führende Ventilöffnung und eine biegsame Wand umschließenden Ventilsitz aufweist, wobei die biegsame Wand gleichzeitig als ein bewegliches Teil des Ventiles dient; und Ventilbetätigungsmittel, die so bedient werden können, daß Druck auf den als bewegliches Teil des Ventiles dienenden Teil der biegsamen Wand ausgeübt werden kann, wobei bei ansteigendem Druck das Ventil geschlossen wird und ein abfallender Druck einen Flüssigkeitsdurchfluß durch die Leitung zuläßt.

13. Ventilvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbetätigungsmittel einen bogenförmig beweglichen Hebel aufweisen, wobei der Hebel ein dergestalt angeordnetes Druckglied aufweist, daß Druck auf den entsprechenden Teil der biegsamen Wand ausgeübt werden kann, um das Ventil zu schließen, wobei der Hebel von einem in einer Flüssigkeitskammer ange ordneten Körper bewegt wird, so daß bei einem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer der Schwimmkörper den Hebel bewegt.

14. Ventilvorrichtung mit einem bogenförmig beweglichen Hebel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel dadurch beweglich ist, daß ein Paar von querliegenden Schlitzen mit biegsamen Laschen in Eingriff steht.

15. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußstutzen vorgesehen ist, der Bereiche aus Kunststoffmaterial aufweist, bei denen eine Einschnürung eine eine ringförmige vorstehende Lippe umgebende Kerbe hervorruft, wobei die Lippe den Ventilsitz bildet und einen ring- und linienförmigen Kontakt mit dem biegsamen Material bildet, wenn das Ventil geschlossen ist.

16. Ventilvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil aus synthetischem Gummi oder einem ähnlichen, biegsamen Material hergestellt ist, welches während des Herstellungsverfahrens in einer Spritz gußmaschine plaziert und während des Spritzgießens zu einem Teil der Wasserleitungswände wird.