DE4103868A1 - Verfahren und vorrichtung zum erkennen einer einphasenstroemung oder von stoerungen derselben - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erkennen einer einphasenstroemung oder von stoerungen derselben

Info

Publication number
DE4103868A1
DE4103868A1 DE4103868A DE4103868A DE4103868A1 DE 4103868 A1 DE4103868 A1 DE 4103868A1 DE 4103868 A DE4103868 A DE 4103868A DE 4103868 A DE4103868 A DE 4103868A DE 4103868 A1 DE4103868 A1 DE 4103868A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow
gas
restrictors
pressure differences
restrictor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4103868A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4103868B4 (de
Inventor
Erkki Olavi Heinonen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Instrumentarium Oyj
Original Assignee
Instrumentarium Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instrumentarium Oyj filed Critical Instrumentarium Oyj
Publication of DE4103868A1 publication Critical patent/DE4103868A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4103868B4 publication Critical patent/DE4103868B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M16/00Devices for influencing the respiratory system of patients by gas treatment, e.g. mouth-to-mouth respiration; Tracheal tubes
    • A61M16/10Preparation of respiratory gases or vapours
    • A61M16/104Preparation of respiratory gases or vapours specially adapted for anaesthetics
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/26Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by measuring rate of loss or gain of fluid, e.g. by pressure-responsive devices, by flow detectors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N11/00Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
    • G01N11/02Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material
    • G01N11/04Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture
    • G01N11/08Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by measuring flow of the material through a restricted passage, e.g. tube, aperture by measuring pressure required to produce a known flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
    • G01N9/36Analysing materials by measuring the density or specific gravity, e.g. determining quantity of moisture

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung, mit der eine Gasströmung sowie Störungen dersel­ ben identifiziert werden. Zum Identifizieren von Gasen kön­ nen Meßergebnisse herangezogen werden, insbesondere zur Er­ kennung von Atemgasen eines Patienten, wie Sauerstoff. Die Erfindung ist besonders geeignet, sicherzustellen, daß ein bestimmtes Gas vorhanden ist, damit erkannt werden kann, wann ein weiteres Gas in den gleichen Raum eingeführt wer­ den muß. Meßergebnisse können ferner zur Feststellung eines Ausfalls eines Strömungemeßgerätes sowie von Leckverlusten in einer Strömungsleitung herangezogen werden.
Zu einer typischen Einheit für die Narkotisierung eines Pa­ tienten gehört ein Gasmischgerät, ein Verdampfer sowie ein Ventilationsgerät. Eine der grundlegenden Funktionen einer solchen Vorrichtung ist es, während einer Operation für die Sauerstoffzufuhr zu einem Patienten zu sorgen. Bedroht wird diese Sauerstoffzufuhr durch Faktoren wie die Störung im Sauerstoffvorratsdruck, Fehlfunktionen, falsche Kupplungs­ anschlüsse in den Sauerstoffzufuhrsystemen, Leckverluste oder sich lösende Verbindungen in Leitungsteilen.
Man hat versucht, diesen Schwierigkeiten mit Hilfe eines ausfalleicheren Ventils zu begegnen, mit dem die Zufuhr von anderen Gasen unterbunden wird, sobald der Sauerstoffdruck auf ein zu niedriges Niveau absinkt. Damit ist jedoch nicht einem Strömungsversagen begegnet, welches durch Fehlfunk­ tion oder eine verstopfte Leitung verursacht wird. Dies hat man zu lösen versucht durch eine Strömungsmessung, die in das genannte System mit eingeschlossen wird und durch die eine Abnahme der Sauerstoffströmung gleichzeitig zur Ab­ nahme der Strömung weiterer Gase führt. Aber auch mit einer solchen Anlage kann ein fehlerhafter Ersatz irgendeines Gases anstelle von Sauerstoff, ein Leitungsleck oder eine unterbrochene Verbindung im Leitungssystem nicht verhindert werden. Beim gegenwärtigen technischen Stand der Dinge kann dies allein mittels eines den Sauerstoffgehalt anzeigenden Gerätes verwirklicht werden. Ein solches Gerät ist aller­ dings teuer und erfordert regelmäßige Wartung, muß immer gesondert eingebaut und in Betrieb gesetzt werden und steht folglich nicht ständig zur Verfügung.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der vorste­ hend genannten Schwierigkeiten ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Verfügung zu stellen, mit denen ein in einer Gasleitung strömendes Gas erkannt werden kann und insbeson­ dere das Vorhandensein eines bestimmten Gases, beispiels­ weise Sauerstoff bestätigt werden kann, so daß ein fehler­ haftes Einleiten unerwünschter Gase in eine Gasleitüng rechtzeitig erkannt werden kann.
So dient die Erfindung beispielsweise als beständiger Be­ standteil eines für die Anästhesie verwendeten Gasmischge­ rätes und steht folglich ständig zur Verfügung.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, einen Schaden an einem Strömungsmeßgerät sowie Leckverluste aus einer Strömungs­ leitung festzustellen. Schließlich soll mit der Erfindung eine Vorrichtung geschaffen werden, die den obigen Zielen genügt, von einfachem Aufbau ist und einen wirtschaftlich vertretbaren Preis hat.
Die kennzeichnenden Merkmale eines Verfahrens und einer Vorrichtung gemäß der Erfindung gehen aus den beigefügten Ansprüchen hervor.
Grundlegendes Merkmal der Erfindung ist es, daß in einer von einem Gasbehälter ausgehenden Gasleitung mindestens zwei die Strömung einengende Elemente bzw. Drosseln vorge­ sehen sind, wobei der Druckunterschied über jedes dieser Elemente hinweg gemessen wird. Von beiden Seiten jeder Strömungsdrossel führt ein Meßkanal oder Strömungskanal zu einem Meßelement, bei dem es sich vorzugsweise um ein Meß­ gerät zum Feststellen einer Druckdifferenz handelt, mit dem der an beiden Seiten der Strömungsdrossel vorherrschende Druck verglichen wird. Je nach dem Anwendungsfall besteht ein weiteres Ziel im gegenseitigen Vergleich von Druckun­ terschieden, die mit den beiden die Druckdifferenz messen­ den Elementen festgestellt wurden, und zwar entweder als solche oder nach Umwandlung anhand von Eichinformationen. Anhand dieses Vergleichs werden dann die erhaltenen Ergeb­ nisse zur Erkennung eines in der Rohrleitung strömenden Gases oder eines Gaslecks oder einer sonstigen Beschädigung am Strömungsmeßgerät benutzt. So wird beispielsweise ein Pfropfen in dem einen oder anderen Strömungsdrosselelement wahrgenommen, so daß sich sagen läßt, daß die Strömungs­ drosselelemente selbststeuernd sind. Um ein Gas erkennen oder identifizieren zu können, müssen die Strömungsdrossel­ elemente von unterschiedlicher Art sein, das heißt daß die Strömung nach dem Durchlauf durch die Drosseln unterschied­ liche Profile aufweisen muß. Andererseits hat aber die Na­ tur des Strömungsdrosselelements keine Bedeutung für die Feststellung eines Propfens oder eines Strömungsverschlus­ ses oder eines Lecks.
Gegenwärtig stehen hauptsächlich zwei verschiedene Arten von Strömungsdrosseln oder die Strömung einengenden Bautei­ len zur Verfügung, nämlich eine laminare Drossel und eine turbulente Drossel. In einer laminaren Drossel bleibt die Strömung linear, wobei das Strömungsprofil parabolisch ist, das heißt die Strömung fließt schneller im zentralen Teil einer Rohrleitung als in den seitlichen Bereichen der Rohr­ leitung. Wenn hingegen ein Gas eine turbulente Drossel durchströmt hat, setzt es sich in einem turbulenten Strö­ mungsmuster fort, wobei das Strömungsprofil linear ist, das heißt, daß die Strömung in der Mitte und in den seitlichen Bereichen einer Rohrleitung gleichzeitig weiterfließt. We­ gen der in der Strömung auftretenden Änderungen hängt die an einer Drossel gemessene Druckdifferenz von der Art der Drosselvorrichtung ab.
Die Druckdifferenz über eine laminare Drossel ist propor­ tional zur Viskosität einer Strömung und eines strömenden Gases. Die an einer turbulenten Drossel gemessene Druckdif­ ferenz ist proportional zum Quadrat einer Strömung und um­ gekehrt proportional zur Dichte eines strömenden Gases. Wenn also Drucksignale in Strömungen geeicht werden, läßt sich das Verhältnis zwischen den Strömungen einer laminaren und einer turbulenten Drossel wie folgt ausdrücken:Strömung laminar/Strömung turbulent = K/(η×, worin K = Drosselverhältnis η = Viskosität und ϕ = Dichte. Wenn die Strömungen für ein bestimmtes Gas geeicht werden, zum Beispiel für Sauerstoff, wodurch die laminare Strömung der turbulenten Strömung gleicht, ist das Ergebnis wie folgt:
K = η02×.
Wenn in einem auf Sauerstoff geeichten Kanal ein anderes Gas statt Sauerstoff fließt, ergibt sich folgendes Strö­ mungsverhältnis:
Strömung (laminar)/Strömung (turbulent) = (η02×) /(η×), worin η = Viskosität eines strömenden Gases und ϕ = dessen Dichte.
Sind die Strömungsdrosselelemente von unterschiedlicher Art, beispielsweise eines laminar und das andere turbulent, dann können die von den Meßelementen gelieferten Druckdif­ ferenzwerte herangezogen werden, um ein in einer Rohrlei­ tung strömendes Gas zu erkennen, vorausgesetzt, daß dieses Gas aus einem Stoff besteht, dessen Verhältnis von Viskosi­ tät und Dichte sich ausreichend vom entsprechenden Verhält­ nis anderer möglicher Gase unterscheidet. Diese Methode der Gasidentifizierung ist dann von besonderem Interesse, wenn bekannt ist, welche Gase während des Verlaufs einer Opera­ tion zur Verfügung stehen und welches Gas wünschenswerter Weise in einer bestimmten, mit strömungsdrosseln versehenen Gasleitung strömen soll. Die Erfindung ist also ausgezeich­ net geeignet zur Erkennung eines einem Patienten während der Narkose zugeführten frischen Gases, wie Stickoxydul oder Lachgas, Luft sowie Sauerstoff. Insbesondere in diesem Fall könnten unterschiedliche Strömungsdrosselelemente be­ nutzt werden, um den dem Patienten zuzuführenden Sauerstoff zu erkennen, damit gewährleistet ist, daß der Patient ganz gewiß das zum Überleben notwendigste Gas erhält und um eine gefährliche Situation rechtzeitig zu erkennen, für den Fall, daß in einer Gasleitung, an die eigentlich Sauerstoff angeschlossen sein sollte, tatsächlich ein anderes Gas fließt.
Zur automatischen Identifizierung müssen im Speicher eines Prozessors die Daten über das Verhältnis zwischen Strömung und Druck der Strömungsdrosselelemente gespeichert sein, das heißt es müssen Eichdaten für ein bestimmtes Gas ge­ speichert sein, dessen Gegenwart festgestellt werden soll. Im Verlauf der Erkennung vergleicht der Prozessor die mit­ tels verschiedener Strömungsdrosseln festgestellten Druck­ differenzen mit den im Speicher gespeicherten Eichwerten. Wenn der Prozessor Druckdifferenzen feststellt, die nicht mit den im Speicher abgelegten Werten übereinstimmen, so daß ein falscher Anschluß vorliegt und ein falsches Gas durch die Strömungsdrossel in einer Gasleitung fließt, löst der Prozessor automatisch beispielsweise eine Warnung aus und kann möglicherweise die Strömung des fraglichen Gases unterbinden. Das Vorhandensein eines Prozessors der genann­ ten Art ist zwar nützlich, aber nicht unbedingt nötig, denn Druckunterschiede können auch unmittelbar durch Druckdiffe­ renz-Meßelemente überwacht und deren Ergebnisse manuell mit Eichwerten verglichen werden.
Es liegt auf der Hand, daß die Identifizierung eines Gases auf verschiedene Weise durch weitere Verarbeitung der ge­ messenen Druckdifferenzen durchgeführt werden kann. Werden die Druckdifferenzen als solche verglichen, dann hängt de­ ren Verhältnis sowohl von der Gesamtströmung als auch von Verhältnis der Viskosität und Dichte ab. Die Eichdaten be­ kannter Gase müssen also entsprechend der fraglichen Strö­ mung geeicht sein. Da die in einer turbulenten Drossel er­ zeugte Druckdifferenz zum Quadrat einer Strömung proportio­ nal ist, während sie bei einer laminaren Drossel unmittel­ bar einer Strömung gleicht, läßt sich die Identifizierung dadurch erleichtern, daß die Strömungsabhängigkeiten einer Druckdifferenz linear gemacht werden. Damit ist die Strö­ mungsabhängigkeit der zu vergleichenden Mengen identisch, und das Verhältnis dieser Mengen kann unmittelbar mit den Eichdaten der Gase verglichen werden. Natürlich kann die eine oder andere der gemessenen Druckdifferenzen oder auch beide zum Errechnen eines bestimmten Referenzwertes benutzt werden, der dann mit den Eichdaten verglichen wird. Es ist auch möglich, zunächst eine Eichung durchzuführen, die ein noch von einer Strömung abhängiges Verhältnis ergibt, wel­ ches dann mit den Eichdaten verglichen werden kann, die so geeicht sind, daß sie zu einer bestimmten Strömung passen.
Wenn zwei identische, geeichte Strömungsdrosseln oder eine laminare und eine turbulente Drossel oder zwei laminare Drosseln oder zwei turbulente Drosseln nacheinander in ei­ ner gemeinsamen Gasleitung vorgesehen sind, sollten die Druckdifferenzen über beide Drosselelemente hinweg unverän­ dert bleiben, das heißt die Strömungen sollten gleich blei­ ben, vorausgesetzt, daß es innerhalb der Zone zwischen den beiden Drosselelementen keine Schwierigkeiten gibt. Diese Erscheinung kann man auch ausnutzen, denn, wenn sich die die Drosselelemente passierenden Strömungen voneinander un­ terscheiden, bietet das Informationen über eine Verstopfung an der einen oder anderen Drosselstelle oder ein Gasleck in der Rohrleitung. In diesem Fall wäre es von Nutzen, die Strömungsdrosselelemente am vorderen und hinteren Ende ei­ ner Gasleitung anzuordnen, damit mögliche Schwankungen in der Strömung über den größtmöglichen Bereich hinweg wahrge­ nommen werden können.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter Ausführungs­ beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Durchfüh­ ren des Verfahrens gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der mittels einer tur­ bulenten und einer laminaren Strömungsdrossel ge­ messenen Strömung verschiedener Gase nach dem iden­ tischen Eichen beider Drosselelemente mittels Luft;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Strömungsdrossel für die erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausführungs­ beispiel einer Strömungsdrossel für eine Vorrich­ tung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Er­ findung.
Fig. 1 ist im wesentlichen eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die für die Narkose eines Patienten ver­ wendbar ist. Die Vorrichtung weist Elemente zum Steuern von Gasströmungen aus Behältern 1, 2 und 3 sowie Ventile 4 und 5 auf, bei denen es sich vorzugsweise um mittels Schritt­ schaltmotor gesteuerte Nadelventile handelt. Als Frischgas wird beispielsweise ein Gemisch entweder aus Sauerstoff und Stickoxydul oder aus Sauerstoff und Luft benutzt. Sauer­ stoff ist im Behälter 1 enthalten, während der Behälter 2 Stickoxydul und der Behälter 3 Luft enthält. Zur Wahl des einen oder anderem im Behälter 2 oder 3 enthaltenen Gases dient ein Ventil 6, vorzugsweise ein Zweiwege-Magnetventil.
Von den Behältern kommende Leitungen 7 und 8 sind zusammen­ geführt, und die kombinierte Strömung der Gase wird längs einer Leitung 9 zu einem Verdampfer 10 weitergeleitet, in welchem der Gasströmung ein Narkotikum beigemischt wird. Dann setzt sich die Strömung längs einer Leitung 11 über ein Ventilationsgerät 12 zu einem Patienten 13 fort.
Die vom Behälter 1 kommende Leitung 7 ist mit zwei Strö­ mungsdrosseln 14 und 15 hintereinander versehen. Eines die­ ser die Strömung einengenden Elemente ist laminar und das andere turbulent. Ihre Reihenfolge in der Leitung 7 ist un­ wichtig. Von beiden Seiten der Drosseln führen Strömungs- oder Meßkanäle 16, 17, 18 und 19 zu Meßelementen 20 und 21, bei denen es sich vorzugsweise um Meßgeräte für die Druck­ differenz handelt.
Das Gas strömt vom Behälter 1 längs der Leitung 7 zur Strö­ mungsdrossel 14, die über die Strömungskanäle 16 und 17 ein Signal an das Meßelement 20 abgibt, welches seinerseits die festgestellte Druckdifferenz an einen Prozessor 22 weiter­ leitet. Von der Strömungsdrossel 14 fließt das Gas weiter längs der Leitung 7 zur zweiten Strömungsdrossel 15, wo mittels des Meßelements 21 eine Druckdifferenz festgestellt wird. Die Daten der festgestellten Druckdifferenz werden an den Prozessor 22 geleitet, der die von den Meßelementen 20 und 21 empfangenen Ergebnisse vergleicht. Eines dieser Meß­ elemente ist mit der laminaren Drossel verbunden, während das andere an die turbulente Drossel angeschlossen ist. An­ hand der gemessenen Druckdifferenzen in den verschiedenen Strömungsdrosselelementen, das heißt in der laminaren und in der turbulenten Drossel errechnet der Prozessor anhand von im Speicher gespeicherten Eichdaten die Durchflußlei­ stung durch jede Strömungsdrossel. Wenn die Durchflußlei­ stungen gleich sind, schließt der Prozessor daraus, daß al­ les in Ordnung ist, und das bedeutet, daß das strömende Gas das gewünschte ist und das Strömungsmeßgerät nicht beschä­ digt ist, und auch keine Leckverluste wahrgenommen werden.
Wenn sich andererseits die Durchflußleistungen unterschei­ den, ist dies ein Zeichen dafür, daß die Leitung ein an­ deres als das gewünschte Gas führt oder daß es eine Ver­ stopfung oder ein Leck in der Gasleitung gibt.
Fig. 2 zeigt Durchflußleistungen für Sauerstoff, Luft und Stickoxydul, die mittels einer laminaren und einer turbu­ lenten Drossel gemessen wurden. In diesem als Beispiel ge­ wählten Fall ist das Verhältnis von laminarer und turbulen­ ter Strömung bei diesen Gasen 1,05 (Sauerstoff), 1,00 (Luft) und 0,65 (Stickoxydul). Damit ein Prozessor die Gase erkennen kann, müssen Druckdifferenzwerte von zwei ver­ schiedenen Strömungsdrosseln aus ein und derselben Gasströ­ mung zur Verfügung stehen. Wenn unter Hinweis auf Fig. 1 in der Leitung 7 etwas anderes als Sauerstoff durch die beiden verschiedenen Strömungsdrosseln 14 und 15 fließen sollte, würde der Prozessor 22 anhand der von den Meßelementen 20 und 21 erhaltenen Druckdifferenzwerte feststellen, daß das falsche Gas an die Leitung 7 angeschlossen ist. Diese In­ formation würde dann der Bedienungsperson des Gerätes mit­ geteilt, beispielsweise in Form einer Warnung. Der Prozes­ sor kann auch so programmiert sein, daß er das Ventil 4 blockiert, um die Zufuhr des falschen Gases zur Leitung 7 zu unterbrechen.
Aus dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 geht auch eine Mög­ lichkeit zur Feststellung eines Leckverlustes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Strömungsdrosseln oder einer Beschädi­ gung am Strömungsmeßgerät hervor. Die von den Behältern 2 und 3 kommende Leitung S ist nämlich mit zwei identischen Strömungsdrosseln 14 und 15 versehen, die entweder beide laminar oder beide turbulent sein können. Von beiden Enden führen, wie schon erwähnt, Meßkanäle 16, 17, 18 und 19 zu den Meßelementen 20 und 21, welche Daten über Druckdiffe­ renzen an den Prozessor 22 weiterleiten. Wenn die vom Pro­ zessor anhand der wahrgenommenen Druckdifferenzen berechne­ ten Durchflußleistungen sich von den Eichdaten unterschei­ den, zeigt das an, daß das Strömungsmeßgerät nicht in Ord­ nung ist, oder daß in der Gasleitung ein Gasleck besteht, welches die Sicherheit des Patienten gefährdet. Wenn für die Erkennung eines Fehlers gleiche Typen von Strömungs­ drosselelementen benutzt werden, und diese auch in ihren Drosseleigenschaften völlig identisch sind, brauchen keine Eichdaten benutzt zu werden. Stattdessen können Leckverlu­ ste oder Verstopfungen einfach durch Vergleich der festge­ stellten Druckdifferenzen miteinander wahrgenommen werden.
Um Störungen in der Gasströmung erkennen zu können, sollten die Strömungsdrosseln 14 und 15 vorzugsweise soweit wie möglich voneinander entfernt in der gleichen Gasleitung an­ geordnet sein, damit Störungen über einen ausreichend großen Bereich aufgefunden werden können. Wenn dann die Durchflußleistungen oder in manchen Fällen auch nur die Druckdifferenzen sich voneinander unterscheiden, erzeugt der Prozessor ein Warnsignal. Bei Benutzung von zwei iden­ tischen Strömungsdrosselelementen ist somit die Identifi­ zierung eines Gases nicht möglich.
Bei der Anästhesie gehört zu den Funktionen des Prozessors 22 vorzugsweise auch die Einstellung eines gewünschten Ver­ hältnisses im Gemisch aus Sauerstoff und Lachgas oder aus Sauerstoff und Luft sowie der gesamten Gasströmung mit Hilfe der Ventile 4, 5 und 6.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein herkömmliches la­ minares Strömungsdrosselelement, welches so aufgebaut ist, daß es den Innenraum einer Gasrohrleitung 23 in eine Viel­ zahl kleiner Röhrchen 24 unterteilt, wobei die Strömung über einen fraglichen Meßbereich hinweg in jedem dieser Röhrchen laminar bleibt.
Fig. 4 zeigt andererseits einen Längsschnitt durch eine herkömmliche turbulente Strömungsdrossel mit einer Platte 25, die sich in Umfangsrichtung um eine Gasrohrleitung 23 herum erstreckt und gegen die Strömung gesetzt ist. In der Mitte hat diese Platte eine Öffnung 26 zur Abgabe des längs der Gasrohrleitung 23 ankommenden Gases. Eine andere her­ kömmliche Lösung wäre der umgekehrte Aufbau, bei dem eine die Strömung anhaltende Platte in der Mitte einer Rohrlei­ tung angeordnet ist, um das Gas durch einen Raum zwischen der Platte und der Rohrwandung hindurch abzugeben. Wenn eine zuvor laminare Strömung eine in ihrem Weg angeordnete Sperre umlaufen hat, hat sie die Tendenz, sich in turbulen­ tem Muster fortzusetzen, wie das in Fig. 4 dargestellt ist.
In Fig. 3 und 4 sind auch die Meßelemente 20 und 21 zu se­ hen, mit denen eine Druckdifferenz festgestellt wird und die Signale längs der Meßkanäle 16, 17, 18 und 19 von der einen oder anderen Seite der Strömungsdrosselelemente emp­ fangen. Je nach den die Art der Gasströmung beeinflussenden Faktoren zeigen die Meßelemente variierende Druckdifferenz­ werte, auch wenn die an den verschiedenen Arten von Strö­ mungsdrosselelementen ankommende Strömung ursprünglich ähn­ lich wäre. Es liegt auf der Hand, daß die Druckdifferenz in verschiedenen Arten von Strömungsdrosselelementen durch Än­ dern der Größe der die Strömung durchlassenden Öffnung ein­ gestellt werden kann.
Die Zeichnungen sind lediglich anhand einer möglichen Lö­ sung beschrieben, während tatsächlich weitere Möglichkeiten im Rahmen der beigefügten Ansprüche bestehen. So ist die Erfindung, die sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Gases bezieht, nicht auf Verwendung bei der Anästhesie beschränkt, sondern kann auch in anderen An­ wendungsfällen Verwendung finden, bei denen das Verhältnis von Viskosität und Dichte der Gase sich stark genug unter­ scheidet. Das Verfahren zur Erkennung von Verstopfungen oder Lecks und die entsprechende Vorrichtung kann auch in anderen Anwendungsfällen benutzt werden und hängt nicht vom Strömungsprofil der Drosselelemente ab.
Zusätzlich zu den in Fig. 3 und 4 gezeigten Bauelementen zum Einengen der Strömung gibt es verschiedene andere be­ kannte Drosselelemente, die bei der Anwendung der Erfindung benutzt werden können. Der wichtigste Aspekt bei der Erken­ nung eines Gases ist die Benutzung solcher Strömungsdros­ seln, die das Strömungsprofil eines Gases auf verschiedene Weise ändern.
Beim Messen einer Druckdifferenz mit Hilfe von Strömungs­ drosselelementen können statt der vier zu den Meßelementen führenden Meßkanäle auch drei Meßkanäle vorgesehen sein, da ein Drucksignal, welches an verschiedenen Meßelementen an­ kommt, für jedes Meßelement von einer einzigen Stelle längs eines einzigen gemeinsamen Meßkanals abgegriffen werden kann. Die Anzahl der Meßkanäle ist also unwesentlich, so­ fern an jeder Strömungsdrossel eine Druckdifferenz gemessen werden kann.

Claims (20)

1. Verfahren zum Erkennen einer Einphasenströmung oder von Störungen derselben, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einer Gasleitung (7 oder 8) strömendes Gas durch mindestens zwei Strömungsdrosseln (14, 15) geleitet wird, daß die von dem strömenden Gas erzeugten Druckdifferenzen an den Dros­ seln gemessen werden, und daß die Erkennung anhand der ge­ messenen Druckdifferenzen vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels Eichung von Druckdifferenzen erhaltenen Sätze miteinander verglichen werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die an verschiedenen Strömungs­ drosseln gemessenen Druckdifferenzen mittels Druck-Strö­ mung-Eichdaten in eine Durchflußleistung umgewandelt wer­ den, und daß die erhaltenen Durchflußleistungen miteinander verglichen werden, und daß die Erkennung anhand dieses Ver­ gleichs vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die an Strömungsdrosseln (14, 15) gemessenen Druckdifferenzen mittels Eichdaten in Durchfluß­ leistungen umgewandelt werden, und daß diese Leistungen miteinander verglichen werden, und, da die Leistungen mit denen eines anderen identifizierten Gases identisch sind, dieses spezielle Gas identifiziert werden kann.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die an Strömungsdrosseln (14, 15) gemessenen Druckdifferenzen mittels Eichdaten in Durchfluß­ leistungen umgewandelt werden, und daß diese Leistungen miteinander verglichen werden, und daß ein störungsfreier Durchgang für die Gasströmung bestätigt wird, wenn diese Leistungen identisch sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über verschiedene Arten von Strömungsdrosselelementen gemessenden Druckdifferenzen entweder als solche oder in umgewandelter Form mit Eichdaten verglichen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennung durch einen Vergleich der festgestellten Druckdifferenzen mit den Eichwerten eines Gases durchge­ führt wird, wobei diese Eichwerte durch die Benutzung von Strömungsdrosseln (14, 15) erhalten werden, die entweder die gleichen wie die für die tatsächliche Identifizierung benutzten oder diesen ähnlich sind.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein in einer Gasleitung strömen­ des Gas durch mindestens eine Strömungsdrossel (14 oder 15) geleitet wird, wobei sich das Strömungsprofil des Gases nach Durchlauf der Drossel vom Strömungsprofil eines Gases unterscheidet, welches eine andere Strömungsdrossel durch­ strömt hat.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strömungsdrosseln mindestens ein turbulentes Strömungsdrosselelement und mindestens ein laminares Strömungsdrosselelement aufweisen.
10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in einer Gasleitung strömendes Gas mindestens zwei Strömungsdrosseln durchströmt, wobei das Strömungsprofil des Gases im wesentlichen unverändert bleibt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strömungsdrosseln, die miteinander identisch sind, entweder ein turbulentes Strömungsdrosselelement oder ein laminares Strömungsdrosselelement aufweisen.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die an Strömungsdrosseln (14, 15) gemessenen Druckdifferenzen mit Hilfe von Eichdaten in Durchflußlei­ stungen umgewandelt werden, und daß diese Leistungen mit­ einander verglichen werden, und daß ein störungsfreier Durchgang der Gasströmung bestätigt wird, wenn die Leistun­ gen identisch sind.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die bei Verwendung ähnlicher Strömungsdros­ seln an diesen gemessenen Druckdifferenzen miteinander verglichen werden, und daß ein strömungsfreier Durchgang der Gasströmung bestätigt wird, wenn die Druckdifferenz­ werte identisch sind.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß von der einen oder anderen Seite einer Strömungsdrossel (14, 15) erhaltene Drucksignale über mindestens drei Meßkanäle (16, 17, 18, 19) zu einem Meßele­ ment (20, 21) weitergeleitet werden, welches ein Signal an einen Prozessor (22) abgibt, der die Erkennung durchführt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Meßelement (20, 21) ein die Druckdifferenz messendes Element ist.
16. Vorrichtung zum Erkennen einer Einphasenströmung oder von Störungen derselben, wobei die Strömung in einer Lei­ tung (7 oder 8) stattfindet, gekennzeichnet durch Strö­ mungsdrosseln (14, 15), die in eine Gasleitung eingebaut sind und von denen mindestens zwei vorgesehen sind, und Meßelemente (20, 21) zum Messen einer Druckdifferenz, die über mindestens drei Meßkanäle (16, 17, 18, 19) an der einen oder anderen Seite der Strömungsdrosseln verbunden sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsdrosseln (14, 15) mindestens ein laminares Strömungsdrosselelement und weiterhin mindestens ein turbu­ lentes Strömungsdrosselelement aufweisen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Strömungsdrosseln (14, 15) einander ähnlich sind.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die einander ähnlichen Strömungsdrosseln entweder ein turbulentes Strömungsdrosselelement oder ein laminares Strömungsdrosselelement sind.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelemente (20, 21) ferner an einen Prozessor (22) angeschlossen sind, der die Erkennung vornimmt.
DE4103868A 1990-02-08 1991-02-08 Verfahren und Vorrichtung zur Analyse einer einphasigen Gaszufuhr Expired - Lifetime DE4103868B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI900639 1990-02-08
FI900639A FI91019C (fi) 1990-02-08 1990-02-08 Kaasuvirtauksen ja sen häiriöiden tunnistusmenetelmä

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4103868A1 true DE4103868A1 (de) 1991-08-14
DE4103868B4 DE4103868B4 (de) 2005-05-04

Family

ID=8529856

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4103868A Expired - Lifetime DE4103868B4 (de) 1990-02-08 1991-02-08 Verfahren und Vorrichtung zur Analyse einer einphasigen Gaszufuhr

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5161406A (de)
DE (1) DE4103868B4 (de)
FI (1) FI91019C (de)
GB (1) GB2240849B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4418558A1 (de) * 1994-05-27 1995-11-30 Telefunken Microelectron Vorrichtung zur Detektierung der Drehbewegung eines Sprüharmes
DE19619632A1 (de) * 1996-05-15 1997-11-20 S K I Schlegel & Kremer Indust Verfahren und Einrichtung zur Messung der Dichte und/oder des Massenstromes eines strömenden Fluids

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI92468C (fi) * 1991-11-15 1994-11-25 Instrumentarium Oy Laitteisto anestesia-aineen annostelemiseksi potilaalle
FI100007B (fi) * 1994-05-06 1997-08-15 Instrumentarium Oy Sovitelma kaasusekoittimen yhteydessä
GB9418163D0 (en) * 1994-09-09 1994-10-26 British Gas Plc Pressure reduction system testing
SE504256C2 (sv) * 1995-02-14 1996-12-16 Siemens Elema Ab Anordning avsedd att användas i narkosutrustningar för att identifiera narkosmedel
US5780717A (en) * 1997-04-23 1998-07-14 Lockheed Martin Energy Research Corporation In-line real time air monitor
ES2232916T3 (es) * 1997-05-16 2005-06-01 Ino Therapeutics Llc Dispositivo de suministro por impulsos de oxido nitrico a volumen constante.
US6164276A (en) * 1997-05-16 2000-12-26 Datex-Ohmeda, Inc. Accurate dose nitric oxide pulse delivery device with monitoring and alarms
FR2805042B1 (fr) * 2000-02-11 2002-09-06 Metravib Sa Procede et dispositif non intrusif pour caracteriser les perturbations d'ecoulement d'un fluide a l'interieur d'une canalisation
US6474144B1 (en) * 2000-03-18 2002-11-05 John Barnes Determining the level of particulate contamination in a fluid power system
NO316477B1 (no) * 2001-12-06 2004-01-26 Rotator As Anordning og fremgangsmåte ved volumströmmåleventil
US20040107965A1 (en) * 2002-09-16 2004-06-10 Hickle Randall S. System and method for monitoring gas supply and delivering gas to a patient
US6857443B2 (en) * 2003-02-24 2005-02-22 George A. Volgyesi Electronic gas blender and gas flow control mechanism therefor
CN101825514A (zh) * 2010-05-21 2010-09-08 北京理工大学 一种流量式泄漏检测方法及装置
GB201013623D0 (en) 2010-08-13 2010-09-29 Linde Ag Device for monitoring gas concentration and method using the device
CN102012243A (zh) * 2010-09-26 2011-04-13 深圳市百格医疗技术有限公司 一种带有呼吸回路的医用器械气体泄漏量检测方法
GB201305239D0 (en) * 2013-03-21 2013-05-01 Paradigm Flow Services Ltd Water deluge testing apparatus and method
CN104075856B (zh) * 2013-03-29 2017-02-08 北京谊安医疗系统股份有限公司 一种麻醉机系统回路顺应性和泄漏量的测量方法
CN103439055B (zh) * 2013-06-13 2016-02-17 中国计量学院 一种差压气密性检测温度补偿方法
DE102013014532B3 (de) * 2013-09-03 2014-11-06 W. O. M. World of Medicine GmbH Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Mischungsverhältnissen strömender Medien
GB2541398A (en) * 2015-08-17 2017-02-22 Flexlife Ltd Annulus inspection
NL2017342A (en) * 2015-08-31 2017-03-06 Asml Netherlands Bv A Gas Leak Detector and a Method of Detecting a Leak of Gas
DE102017011625A1 (de) * 2017-12-15 2019-07-18 Drägerwerk AG & Co. KGaA Verfahren, Computerprogramm, Vorrichtung und Beatmungssystem zur Detektion eines Lecks in einem Patientengasmodul

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB356322A (en) * 1930-06-14 1931-09-10 Thomas Reginald Warren Improvements in or relating to methods for indicating failures in pipe lines
US2984105A (en) * 1955-08-04 1961-05-16 Nagel Roland Device for measuring the quantities of solids contained in flowing mediae
US3086386A (en) * 1959-09-29 1963-04-23 Standard Oil Co Viscosity measuring system
FR1563116A (de) * 1968-02-27 1969-04-11
SU439731A1 (ru) * 1969-02-17 1974-08-15 Северо-Западный Заочный Политехнический Институт Струйный датчик состава газа
DE1922986C3 (de) * 1969-05-06 1975-09-18 Erdoel-Raffinerie Mannheim Gmbh, 6800 Mannheim Verfahren zur Lecküberwachung von Flüssigkeitsleitungen
US3576043A (en) * 1969-12-11 1971-04-27 Williamson Inc T Pipeline pig with spring-mounted scrapers
US4576043A (en) * 1984-05-17 1986-03-18 Chevron Research Company Methods for metering two-phase flow
GB2186981B (en) * 1986-02-21 1990-04-11 Prad Res & Dev Nv Measuring flow in a pipe
DE3623664A1 (de) * 1986-07-14 1988-01-28 Ruhrgas Ag Verfahren und vorrichtung zum messen von gaseigenschaften
US4836032A (en) * 1988-03-07 1989-06-06 Texaco, Inc. Method of determining the quality of steam for stimulating hydrocarbon production

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4418558A1 (de) * 1994-05-27 1995-11-30 Telefunken Microelectron Vorrichtung zur Detektierung der Drehbewegung eines Sprüharmes
DE19619632A1 (de) * 1996-05-15 1997-11-20 S K I Schlegel & Kremer Indust Verfahren und Einrichtung zur Messung der Dichte und/oder des Massenstromes eines strömenden Fluids

Also Published As

Publication number Publication date
GB9102663D0 (en) 1991-03-27
FI91019B (fi) 1994-01-14
DE4103868B4 (de) 2005-05-04
FI900639A (fi) 1991-08-09
GB2240849B (en) 1993-07-28
GB2240849A (en) 1991-08-14
FI91019C (fi) 1994-04-25
FI900639A0 (fi) 1990-02-08
US5161406A (en) 1992-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4103868A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum erkennen einer einphasenstroemung oder von stoerungen derselben
DE1598292B2 (de) Verfahren und Gerät zum Klassieren von in einer Flüssigkeit suspendierten Teilchen, insbes. von Blutkörperchen
EP0264554B1 (de) Vorrichtung zur automatischen Kalibrierung eines Gassensors
DE2515964A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur quantitativen analyse
EP1638062A1 (de) Ansaugender Brandmelder und Verfahren zu dessen Betrieb
DE19605637C1 (de) Verfahren zur Luftstromüberwachung in einer Branderkennungsvorrichtung sowie Branderkennungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE3810745C2 (de)
DE4239270A1 (de) Verfahren zur Stellgliedidentifizierung bei der Querprofil-Regelung einer kontinuierlich erzeugten Materialbahn
WO1999050584A1 (de) Vorrichtung zum nachträglichen einbau eines fluidzählers in eine rohrleitung
DE2630521A1 (de) Fliessbank
WO2006116998A1 (de) Verfahren zum messen eines differenzdrucks in strömenden fluiden und messanordnung
DE4110231C2 (de) Meßeinrichtung zum Bestimmen des Schmutzpartikelanteils von Flüssigkeiten
DE19600291C2 (de) Verfahren zum Bestimmen des Gasvolumenstromes in einem Strömungskanal durch Messung der Wirkdruckdifferenz
EP0671599B1 (de) Verfahren und pneumatisches Messwerkzeug zur Überwachung von Abmessungen eines Werkstückes
EP1073531A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur druckwechselspülung
DE10008189A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Überprüfung eines Tankentlüftungssystems
EP0501242B1 (de) Verfahren zur Durchflussbestimmung von Abgasen
DE19815256C1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Gasdosiervorrichtung
DE3233551A1 (de) Vorrichtung zur erfassung des gasanteils in einem unter druck stehenden fluessigkeitssystem
DE3740603A1 (de) Einrichtung zur messung des volumenstromes fuer aus einem oder in einen offenen behaelter ab- bzw. zulaufende fluessigkeit
DE102022203545A1 (de) Fahrzeug zur Personenbeförderung mit Druckschutzeinrichtung
DE102006004582B4 (de) Verfahren zur Diagnose einer Verstopfung einer Impulsleitung bei einem Druckmessumformer und Druckmessumformer
WO2015140343A1 (de) Kalibriereinheit für ein abgasmessgerät
DE19840467C2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Detektion der Strömungsrichtung eines durch einen Strömungskanal strömenden gasförmigen Massenstroms
DE102016102794B4 (de) Verfahren und Prüfvorrichtung zum Prüfen von Fahrzeug-Medienleitungen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: G01N 11/04

8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right